阅读说明：本技术 一种固定翼无人机及控制方法 (Fixed-wing unmanned aerial vehicle and control method ) 是由 袁舟 于 2018-08-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种固定翼无人机及其控制方法,该固定翼无人机包括：机身,该机身包含有气流流动装置；至少一第一螺旋桨模块,该第一螺旋桨模块设于所述气流流动装置并与所述机身连接；至少一第二螺旋桨模块,该第二螺旋桨模块与所述机身连接；所述第一螺旋桨模块与所述第二螺旋桨模块能够改变所述机身状态。本发明直接通过第一和第二螺旋桨模块来实现无人机竖直方向的起落,无需在跑道上助跑即可实现无人机的垂直起落,方便对无人机的操作；本发明还直接通过第一和第二螺旋桨模块来实现无人机的前行后退、转向、翻转等其他无人机的飞行状态,不需要舵面控制,操控灵活。(The invention discloses a fixed-wing unmanned aerial vehicle and a control method thereof, wherein the fixed-wing unmanned aerial vehicle comprises: a body including an airflow flow device; the first propeller module is arranged on the airflow flowing device and is connected with the machine body; at least one second propeller module connected with the fuselage; the first propeller module and the second propeller module are capable of changing the fuselage state. According to the invention, the vertical landing of the unmanned aerial vehicle is realized directly through the first propeller module and the second propeller module, the vertical landing of the unmanned aerial vehicle can be realized without running on a runway, and the unmanned aerial vehicle can be operated conveniently; the invention also realizes the forward and backward movement, steering, overturning and other flight states of the unmanned aerial vehicle through the first propeller module and the second propeller module directly, does not need control surface control, and is flexible to control.)

一种固定翼无人机及控制方法

技术领域

本发明涉及无人机设计技术领域，具体涉及一种固定翼无人机。

背景技术

固定翼无人机是指由动力装置产生前进的推力或拉力，由机身的固定机翼产生升力，在空中飞行的一种无人机。

现有的固定翼无人机通常是在机翼或者机身上说的设置产生前后推力的动力装置(例如螺旋桨等)，这类固定翼无人机存在以下问题：

1、无法垂直起落，需要在跑道上助跑提升升力；

2、需要通过控制机身上的舵面来实现无人机的转向、翻转等各种姿态的改变，操作麻烦；

3、结构复杂，组装不方便，装配、维护成本高。

发明内容

为了解决现有固定翼无人机无法垂直起落、操作麻烦等问题，本发明提供了一种固定翼无人机，包括：

机身，该机身包含有气流流动装置；

至少一第一螺旋桨模块，该第一螺旋桨模块设于所述气流流动装置并与所述机身连接；

至少一第二螺旋桨模块，该第二螺旋桨模块与所述机身连接；

所述第一螺旋桨模块与所述第二螺旋桨模块能够改变所述机身状态。

较佳地，所述第一螺旋桨模块能产生气流动力，所述气流动力能通过所述气流流动装置改变所述机身状态。

较佳地，所述气流流动装置包括气流通道，该气流通道设于所述机身上，所述第一螺旋桨模块设于所述气流通道并与所述机身连接。

较佳地，所述第一螺旋桨模块与所述机身可拆卸连接。

较佳地，所述第二螺旋桨模块与所述机身可拆卸连接。

较佳地，还包括有控制电路板模块，所述控制电路板模块安装在所述机身上，且所述第一螺旋桨模块、第二螺旋桨模块与所述控制电路板模块电连接。

较佳地，所述控制电路板模块与所述机身可拆卸连接。

较佳地，所述第一螺旋桨模块与所述机身之间、所述第二螺旋桨模块与所述机身之间、所述控制电路板模块与所述机身之间采用免工具快拆组件连接。

较佳地，所述免工具快拆组件包括插件结构和插槽结构，所述插件结构插进所述插槽结构内实现可拆卸连接，其中，

所述插件结构安装在所述第一螺旋桨模块上，所述插槽结构安装在所述机身上，或者所述插件结构安装在所述机身上，所述插槽结构安装在所述第一螺旋桨模块上；

所述插件结构安装在所述第二螺旋桨模块上，所述插槽结构安装在所述机身上，或者所述插件结构安装在所述机身上，所述插槽结构安装在所述第二螺旋桨模块上；

所述插件结构安装在所述控制电路板模块上，所述插槽结构安装在所述机身上，或者所述插件结构安装在所述机身上，所述插槽结构安装在所述控制电路板模块上。

较佳地，所述第一螺旋桨模块、所述第二螺旋桨模块和所述控制电路板模块能从所述机身分离并组合成一飞行器。

较佳地，所述机身包括机身主体和设置在所述机身主体左右侧的机翼，且两所述机翼与所述机身一体制成。

较佳地，所述机身上设置有两所述第一螺旋桨模块，两所述第一螺旋桨模块左右并排水平布置在所述机身上。

较佳地，所述机身上设置有两所述第二螺旋桨模块，两所述第二螺旋桨模块分别倾斜布置在两所述机翼上。

较佳地，所述第二螺旋桨结构布置在所述机翼后端。

较佳地，所述第一螺旋桨模块、所述第二螺旋桨模块均包括有涵道、设置在所述涵道中间的的电机座、安装在所述电机座上的马达和螺旋桨。

较佳地，还包括有电池模块，所述电池模块安装在所述控制电路板模块上方或下方。

本发明还提供了一种固定翼无人机的控制方法，所述固定翼无人机采用如上所述的固定翼无人机，该固定翼无人机还包括有智能主控模块，所述固定翼无人机的控制方法包括：

所述固定翼无人机的控制方法包括：

所述控制电路板模块控制所述第一螺旋桨模块使所述机身改变状态；

所述控制电路板模块控制所述第二螺旋桨模块使所述机身改变状态；

或：

所述控制电路板模块控制所述第二螺旋桨模块使所述机身改变状态；

所述控制电路板模块控制所述第一螺旋桨模块使所述机身改变状态。

较佳地，所述控制电路板模块控制所述第一螺旋桨模块使所述机身改变状态具体包括：

所述控制电路板模块中的智能主控模块控制所述第一螺旋桨模块上的螺旋桨转动或者同时控制所述第一螺旋桨模块和所述第二螺旋桨模块上的螺旋桨转动，使所述机身的起降。

较佳地，所述控制电路板模块控制所述第二螺旋桨模块使所述机身改变状态具体包括：

所述控制电路板模块中的智能主控模块控制所述第二螺旋桨模块上的螺旋桨正向转动，产生推力，推动所述机身运动；

或

所述控制电路板模块中的智能主控模块控制所述第二螺旋桨模块上的螺旋桨同时反向转动，产生反推力，推动所述机身运动。

较佳地，所述控制电路板模块控制所述第二螺旋桨模块使所述机身改变状态包括：

所述机身上设置两个所述第二螺旋桨模块，所述控制电路板模块中的智能主控模块控制两个所述第二螺旋桨模块上的螺旋桨的转速存在转速差，使所述机身可转向。

较佳地，所述智能主控模块控制左侧的第二螺旋桨模块上的螺旋桨的转速，大于右侧的第二螺旋桨模块上的螺旋桨的转速，产生转速差，从而实现向右转弯的功能；

较佳地，所述智能主控模块控制右侧的第二螺旋桨模块上的螺旋桨的转速，大于左侧的第二螺旋桨模块上的螺旋桨的转速，产生转速差，从而实现向左转弯的功能。

较佳地，所述固定翼无人机上设置有陀螺仪；所述陀螺仪检测固定翼无人机行驶过程中的角度偏差，当检测到存在角度偏差后，反馈给所述智能主控模块，所述智能主控模块根据反馈的数据分别控制两所述第二螺旋桨模块上螺旋桨的转速差来修正航线，实现所述固定翼无人机跑直线的效果。

较佳地，还包括：

所述固定翼无人机上设置有摄像装置，所述控制电路板模块通过所述摄像装置捕捉机身周围影像，判断所述机身周围是否存在障碍物并调整所述机身航向。

较佳地，所述固定翼无人机的控制方法还包括：

将所述第一螺旋桨模块、所述第二螺旋桨模块和所述控制电路板模块与所述机身分离；

将所述第一螺旋桨模块、所述第二螺旋桨模块和所述控制电路板模块组合成飞行器；

所述飞行器可实现高空飞行。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1、本发明提供的固定翼无人机，直接通过第一螺旋桨模块、第二螺旋桨模块配合实现无人机竖直方向的起落，无需在跑道上助跑即可实现无人机的垂直起落，方便对无人机的操作；本发明还直接通过第二螺旋桨模块来实现无人机的前行后退、转向、翻转等其他无人机的飞行状态，省略了传统舵面的设计，不需要舵面控制，操控灵活；

2、本发明提供的固定翼无人机，第一螺旋桨模块、第二螺旋桨模块配合、控制电路板模块与机身之间均采用可拆卸的连接方式，实现模块化装配，第一螺旋桨模块与第二螺旋桨模块之间可相互交替使用；同时，这种连接方式无需螺钉等结构来辅助连接，拆装的时候也无需辅助工具，其拆装较方便。

附图说明

结合附图，通过下文的述详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和优点，其中：

图1为本发明提供的固定翼无人机的结构示意图；

图2为本发明提供的固定翼无人机的正视图；

图3为本发明提供的固定翼无人机的俯视图；

图4为本发明提供的固定翼无人机的侧视图。

符号说明：

1-机身主体，101-机身支撑座，2-机翼，3-控制电路板模块，4、5-第一螺旋桨模块，6、7-第二螺旋桨模块，401、501-电机座。

具体实施方式

参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。

实施例1

本发明提供了一种固定翼无人机，包括机身，机身上设置有至少一个第一螺旋桨模块和至少一个第二螺旋桨模块，第一螺旋桨模块、第二螺旋桨模块安装在所述机身上；机身还包含有气流流动装置，第一螺旋桨模块设于气流流动装置并与机身连接；第一螺旋桨模块与所述第二螺旋桨模块能够改变所述机身状态。

本发明提供的固定翼无人机，直接通过第一螺旋桨模块和第二螺旋桨模块来实现无人机竖直方向的起落；具体的，在机身上设置气流流动装置，并将第一螺旋桨模块置于该气流流动装置，第一螺旋桨模块能产生气流动力，该气流上下流动，从而使得机身无需在跑道上助跑即可完成垂直起落的功能，方便对无人机的操作；本发明还可通过对第一螺旋桨模块、第二螺旋桨模块进行控制，来实现无人机的前行后退、转向、翻转等其他无人机的飞行状态，省略了传统舵面的设计，不需要舵面控制，操控灵活。

在本实施例中，气流流动装置包括气流通道，该气流通道设于机身上，第一螺旋桨模块设于气流通道并与所述机身连接。当然，在其他实施例中，当机身较小的时候，机身上没有足够的空间设置气流通道，此时第一螺旋桨模块也可直接设置在机身头部侧面，只要保证第一螺旋桨模块能够产生上下流动的气流即可，此处不做限制。

参照图1-4，在本实施例中，机身包括有机身主体1和设置在机身主体1两侧的机翼2，进一步的机翼2与机身主体1一体制成从而构成固定翼无人机的机身，当然，在其他实施例中机翼与机身主体也可不一体制成，两者组装在一起。其中，机身的具体结构形式可以采用图1中的结构形式，也可根据具体情况进行调整，此处不做限制。

在本实施例中，该固定翼无人机包括有两个第一螺旋桨模块，分别为第一螺旋桨模块4和第一螺旋桨模块5，第一螺旋桨模块4和第一螺旋桨模块5左右并排布置在机身主体1上；当然，在其他实施例中第一螺旋桨模块的设置数目可根据具有情况进行调整，例如可只设置有一个第一螺旋桨模块，又例如可设置有三个第一螺旋桨模块，此处不作限制。

进一步的，第一螺旋桨模块4、第一螺旋桨模块5水平设置在机身顶部；当然，也可在机身底部，在其他实施例中，第一螺旋桨模块4、第一螺旋桨模块5也可相对于水平面倾斜一定角度，只要能够保证第一螺旋桨模块4、第一螺旋桨模块5产生的气流能使得无人机向上飞起即可，此处不做限制。

进一步的，第一螺旋桨模块4、第一螺旋桨模块5均包括有涵道、设置在涵道中间的电机座、安装在电机座上的马达、安装在马达上的螺旋桨。当然，在其他实施例中第一螺旋桨模块4、第一螺旋桨模块5的具体结构形式也可根据具体情况进行调整，此处不做限制。当然，在其他实施例中第一螺旋桨模块4、第一螺旋桨模块5的具体结构形式并不局限于以上所述，也可根据具体情况进行调整，例如可省略涵道的设置等。

进一步的，第一螺旋桨模块4上安装座的底部向下延伸有延伸部401，第一螺旋桨模块5上安装座的底部向下延伸有延伸部501，延伸部401、延伸部501与机身主体1底部的机身支撑座101共同构成了固定翼无人机的起落架，如图2中所示。

在本实施例中，该固定翼无人机包括有两个第二螺旋桨模块，分别为第二螺旋桨模块6和第二螺旋桨模块7；第二螺旋桨模块6和第二螺旋桨模块7分别设置在两机翼2上；当然，在其他实施例中，第二螺旋桨模块也可设置在机翼中间或下方，数目也可根据具体情况进行调整，例如也可只包括有一个设置在机身后端中间的第二螺旋桨模块，又例如可包括有三个并排设置在机身后端的第二螺旋桨模块等，此处不做限制。

进一步的，第二螺旋桨模块6、第二螺旋桨模块7倾斜布置在机翼1的后端上，本实施例将第二螺旋桨模块6、第二螺旋桨模块7倾斜设置，使得固定翼无人机在起飞的时候第二螺旋桨模块6、第二螺旋桨模块7产生的倾斜的推力，该倾斜的推力与两第一螺旋桨模块产生的竖向推力，共同作用，保证了无人机起飞航向的稳定性。

当然，在其他实施例中第二螺旋桨模块6、第二螺旋桨模块7也可竖直安装在机翼1上，只要保证第二螺旋桨模块6、第二螺旋桨模块7能够产生前后方向的推动的气流即可，此处不做限制。

进一步的，第二螺旋桨模块6、第二螺旋桨模块7均包括有涵道、设置在涵道中间的电机座、安装在电机座上的马达、安装在马达上的螺旋桨。当然，在其他实施例中第二螺旋桨模块6、第二螺旋桨模块7的具体结构形式也可根据具体情况进行调整，此处不做限制。

在本实施例中，该固定翼无人机还包括有控制电路板模块3，控制电路板模块3与两第一螺旋桨模块、两第二螺旋桨模块电连接，用于分别控制各第一螺旋桨模块、各第二螺旋桨模块的转速、转向；例如，控制电路板模块3通过控制第一螺旋桨模块4、第一螺旋桨模块5的转速来实现固定翼无人机机头向上抬升和下降，又例如控制电路板模块3通过控制第二螺旋桨模块6、第二螺旋桨模块7的转速来实现固定翼无人机的前行后退，又例如控制电路板模块3通过控制第二螺旋桨模块6、第二螺旋桨模块7的转速差，来实现固定翼无人机的的转弯等，此处不做限制。

进一步的，控制电路板模块3上设置有6轴陀螺仪，用于控制第一螺旋桨模块4、第一螺旋桨模块5、第二螺旋桨模块6、第二螺旋桨模块7，从而便于实现无人机姿态的自动控制。

在本实施例中，第一螺旋桨模块4、第一螺旋桨模块5、第二螺旋桨模块6、第二螺旋桨模块7、控制电路板模块3均可拆卸的安装在机身上。本实施例中将第一螺旋桨模块4、第一螺旋桨模块5、第二螺旋桨模块6、第二螺旋桨模块7直接可拆卸的安装到机身上，其结构简单，实现了模块化装配，组装方便，装配、维护成本低。

进一步的，第一螺旋桨模块4、第一螺旋桨模块5、第二螺旋桨模块6、第二螺旋桨模块7、控制电路板模块3与机身之间可采用免免工具快拆组件实现可拆卸连接，从而进一步方便固定翼无人机的装配。

具体的，免工具快拆组件包括插件结构和插槽结构，插件结构插进插槽结构内实现可拆卸连接；

其中，插件结构安装在第一螺旋桨模块4、5上，插槽结构安装在机身上；或者，插件结构安装在机身上，所述插槽结构安装在第一螺旋桨模块上4、5；

其中，插件结构安装在第二螺旋桨模块6、7上，插槽结构安装在机身上；或者，插件结构安装在机身上，插槽结构安装在第二螺旋桨模块6、7上；

其中，插件结构安装在控制电路板模块3上，插槽结构安装在机身上；或者插件结构安装在机身上，插槽结构安装在控制电路板模块3上。

当然，在其他实施例中第一螺旋桨模块4、第一螺旋桨模块5、第二螺旋桨模块6、第二螺旋桨模块7、控制电路板模块3与机身之间的可拆卸连接方式并不局限于以上所述，可根据具体情况进行调整。

实施例2

本发明还提供了一种固定翼无人机的控制方法，固定翼无人机采用实施例1中所述的固定翼无人机，该固定翼无人机还包括有智能主控模块，所述固定翼无人机的控制方法包括：

控制电路板模块先控制第一螺旋桨模块使机身改变状态；控制电路板模块再控制第二螺旋桨模块使机身改变状态；

或者，控制电路板模块先控制第二螺旋桨模块使机身改变状态；控制电路板模块再控制第一螺旋桨模块使机身改变状态；

或者，电路板模块同时控制第一螺旋桨模块、第二螺旋桨模块使机身改变状态。

在本实施例中，同时控制电路板模块控制第一螺旋桨模块、第二螺旋桨使机身改变状态具体包括：

当第一螺旋桨模块水平设置、第二螺旋桨模块竖直设置的时候，控制电路板模块中的智能主控模块控制第一螺旋桨模块上的螺旋桨转动，产生上下的气流，直接推动机身升降；

当第一螺旋桨模块水平设置、第二螺旋桨模块倾斜设置的时候，控制电路板模块中的智能主控模块控制第一螺旋桨模块、第二螺旋桨模块上的螺旋桨同时转动，共同产生上下的气流，直接推动机身升降；

在本实施例中，控制电路板模块控制第二螺旋桨模块使所述机身改变状态具体包括：控制电路板模块中的智能主控模块控制所述第二螺旋桨模块上的螺旋桨正向转动，产生推力，推动所述机身运动；或者控制电路板模块中的智能主控模块控制第二螺旋桨模块上的螺旋桨同时反向转动，产生反推力，推动机身运动。

其中，例如通过对第二螺旋桨的安装方式进行限定，将第二螺旋桨模块正传是定义为固定翼无人机前进，将第二螺旋桨翻转定义为固定翼无人机后退；当然在其他实施例中，也可将第二螺旋桨模块正传是定义为固定翼无人机后退，将第二螺旋桨翻转定义为固定翼无人机前进。

在本实施例中，控制电路板模块控制第二螺旋桨模块使所述机身改变状态还包括：机身上设置两个第二螺旋桨模块，控制电路板模块中的智能主控模块控制两个第二螺旋桨模块上的螺旋桨的转速存在转速差，使机身可转向。

进一步的，智能主控模块控制左侧的第二螺旋桨模块上的螺旋桨的转速，大于右侧的第二螺旋桨模块上的螺旋桨的转速，产生转速差，从而实现向右转弯的功能。

智能主控模块控制右侧的第二螺旋桨模块上的螺旋桨的转速，大于左侧的第二螺旋桨模块上的螺旋桨的转速，产生转速差，从而实现向左转弯的功能。

在本实施例中，同时控制电路板模块控制第一螺旋桨模块、第二螺旋桨模块使所述机身改变状态还包括：智能主控模块控制两第一螺旋桨模块的转速产生转速差，控制两第二螺旋桨模块之间的转速产生转速差，实现固定翼无人机的翻转。

在本实施例中，所述固定翼无人机上设置有陀螺仪；所述陀螺仪检测固定翼无人机行驶过程中的角度偏差，当检测到存在角度偏差后，反馈给所述智能主控模块，所述智能主控模块根据反馈的数据分别控制两所述第二螺旋桨模块上螺旋桨的转速差来修正航线，实现所述固定翼无人机跑直线的效果。

在本实施例中，固定翼无人机上设置有摄像装置，控制电路板模块通过摄像装置捕捉机身周围影像，判断机身周围是否存在障碍物并调整机身航向。

在本实施例中，固定翼无人机的控制方法还包括：将第一螺旋桨模块、第二螺旋桨模块、控制电路板模块与机身分离；将第一螺旋桨模块、第二螺旋桨模块和控制电路板模块组合成飞行器，飞行器可实现高空飞行。本实施例实现了固定翼无人机与飞行器之间的转换，大大提高了适用范围。

本技术领域的技术人员应理解，本发明可以以许多其他具体形式实现而不脱离其本身的精神或范围。尽管已描述了本发明的实施案例，应理解本发明不应限制为这些实施例，本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本发明的精神和范围之内作出变化和修改。