[实用新型]多旋翼无人机

说明书

本实用新型涉及一种多旋翼无人机，该多旋翼无人机包括机架主体、姿态控制机构和推进机构，所述姿态控制机构包括以机架主体为中心对称设置的姿态机臂，所述姿态机臂水平设置有电机和姿态旋翼；所述姿态旋翼中心对称设置；所述推进机构包括以机架主体的纵切面左右对称设置的推进机臂，两个推进机臂的左右对称地垂直设置有电机和推进旋翼，且所述两个推进旋翼按相反方向旋转；所述推进机构的质心与整个无人机的质心相同。本实用新型通过分别对姿态旋翼和推进旋翼控制来实现水平、垂直、俯仰、滚转、偏航、加速、制动等，能保证在垂直方向上力的平衡，解决传统无人机平飞掉高的问题；姿态平稳，机动性强，具有较好的动态响应，实现位置与姿态的分离控制，独立精准。

技术领域

本实用新型属于飞行器技术领域，具体提供一种多旋翼无人机。

背景技术

多旋翼无人机由于其机动性好，结构简单，成本较低等优点，近些年来得以快速发展，在影视航拍、军事侦查、灾害搜救、环境监测、飞行表演等领域表现出巨大的应用潜力。

由于多旋翼无人机是一个欠驱动的系统，一般通过设计双环控制系统完成位置运动与姿态运动，但这种方法存在诸多问题。

比如，图1a、1b是现有四旋翼无人机的平飞运动受力示意图，传统的四旋翼无人机在平飞运动中包含如图1a所示的由悬停到前进和如图1b所示的由前进到悬停两部分。在启动过程中，如图1a所示，由于推进力必须由升力在水平方向的分力F提供，无人机需要前倾来产生推动力，四旋翼会产生姿态变化：在这个变化过程中，无人机的前倾会在高度通道上产生一定的下落，而后上升，保持姿态角度，实现平飞。在制动过程中，如图1b所示，制动力同样必须由升力在水平的分力F提供，无人机需要后倾来产生制动力，四旋翼会产生姿态变化：在这个变化过程中，后倾同样在高度通道上产生一定的下落，而后上升，制动，悬停。

如上所述，在一次水平运动中的水平启动和水平制动，无人机的姿态和高度就需要改变两次，使得整个系统无法精准控制。此外，由于无人机的俯仰角是被限制的，升力所能产生的水平分力非常有限，使得传统的多旋翼无人机无法产生较高的加速度与速度，进而影响了整个系统的机动性。

当前针对多旋翼无人机上述问题的研究一般停留在机械机构，少有控制系统的改进。大体分为以下三类：

一、倾转式无人机，在固定翼的机翼上增加两个可以绕机翼转动的旋翼，这种结构的无人机可以实现垂直起降，并可以得到较大的速度，但由于固定翼飞行器本身的特性，机动性低，且模型过于复杂，给控制造成了很大的问题；

二、多旋翼附加到固定翼飞行器上，构成组合飞行器，这类飞行器模型简单，续航时间比较长，但受制于固定翼的特性，机动性低，不能实现精准控制；

三、在多旋翼飞行器尾部增加一个或者两个辅助旋翼来产生较大的动力，但将推进旋翼设置到尾部，使得整个飞行器质心不在中心，使得飞行器的运行状态非平稳状态。并且，机尾的动力器会通过机体产生俯仰扭矩，影响飞行器姿态稳定，给飞行器控制造成很大的麻烦。

因此，现有技术中缺乏一种飞行器姿态稳定性好、机动性强、动态响应好的多旋翼无人机，也缺乏一种合适的位置姿态分离控制方法，来实现无人机各个通道的独立精准控制。

相应地，本领域需要一种新型多旋翼无人机及其控制方法来解决上述问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中的上述问题，本实用新型提供一种多旋翼无人机，该无人机姿态平稳、结构简单合理，机动性强，能够实现高速飞行，可快速启动和制动。

本实用新型还提供了一种多旋翼无人机的控制方法，根据实际需要提供给姿态旋翼和/或推进旋翼相应的力，实现不同位置与姿态的分离控制，独立精准。