(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610490005.6
(22)申请日 2016.06.29
(71)申请人 上海未来伙伴机器人有限公司
地址 200233 上海市徐汇区钦州北路1122
号90幢8楼
(72)发明人 恽为民 张栋梁 邓寅喆 庞作伟
所 31251
代理人 郭桂峰
(51)Int.Cl.
B64C 27/54(2006.01)
B64C 27/59(2006.01)
B64C 27/08(2006.01)
(54)发明名称
器及其飞行方法
(57)摘要
本发明提供了一种变距旋翼，其包括：转动
驱动机构，其用于提供使桨叶变距的驱动力；第
一传动机构，其与所述第一驱动机构连接，以及
通过一连接器与所述多片桨叶分别转动连接，并
通过带动所述连接器往复滑动而带动所述多片
桨叶变距。本发明还提供了包括前述变距旋翼的
多旋翼飞行器及其飞行方法，其多个旋翼的转速
的气动力。通过本发明能够快速改变桨叶桨距
角，而且能够高效快速地改变飞行时的气动力，
从而快速调整飞行姿态。权利要求书1页 说明书5页 附图5页CN 106143899 A 2016.11.23
C N 106143899
A
1.一种变距旋翼，其包括：转动轴、轮毂和安装于所述轮毂上的多片桨叶；
其特征在于，所述变距旋翼还包括：
第一驱动机构，其用于提供使桨叶变距的驱动力；
第一传动机构，其与所述第一驱动机构连接，以及通过一连接器与所述多片桨叶分别转动连接，并通过带动所述连接器往复滑动而带动所述多片桨叶变距。
2.根据权利要求1所述的变距旋翼，其特征在于：
所述连接器套设于所述转动轴上；
所述第一传动机构带动所述连接器沿所述转动轴的轴向方向进行往复滑动。
3.根据权利要求1所述的变距旋翼，其特征在于：
所述第一驱动机构进一步包括一舵机。
4.根据权利要求1所述的变距旋翼，其特征在于：
所述第一传动机构进一步包括：摇臂和拉杆结构；
其中，所述摇臂与所述第一驱动机构连接，所述拉杆结构的一端与所述摇臂连接，所述拉杆结构的另一端与所述连接器连接；
所述第一驱动机构通过所述摇臂带动所述拉杆结构运动，并进一步通过所述拉杆结构拉动所述连接器往复滑动，以使与所述连接器转动连接的桨叶变距。
5.一种多旋翼飞行器，其特征在于，包括多个如权利要求1-4任一所述的变距旋翼，并进一步包括：
第二驱动机构，其用于同时为多个所述变距旋翼的转动提供驱动力；
第二传动机构，其与所述第二驱动机构连接，并同时与多个所述变距旋翼的转动轴连接，以带动多个变距旋翼以相同的转速转动。
6.根据权利要求5所述的多旋翼飞行器，其特征在于：
所述第二驱动机构为一电机。
7.根据权利要求5所述的多旋翼飞行器，其特征在于：
所述第二传动机构进一步包括齿轮组和皮带组；
所述齿轮组包括主动齿轮和从动齿轮，其中所述主动齿轮与所述第二驱动机构连接并被其驱动转动，所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合并被带动进行转动；
所述皮带组套于所述齿轮组上以被所述齿轮组带动进行转动，同时所述皮带组分别套设于多个所述变距旋翼的转动轴上，以带动多个所述变距旋翼以相同速度进行转动。
8.根据权利要求7所述的多旋翼飞行器，其特征在于：
当所述变距旋翼的数目为偶数个时，位置相对的所述变距旋翼的转动方向相反。
9.一种多旋翼飞行器的飞行方法，其特征在于，包括：
多个旋翼的转速相同，通过改变旋翼的桨叶桨距角来改变飞行时的气动力。
10.根据权利要求9所述的飞行方法，其特征在于：
多个旋翼被同一驱动机构驱动转动；
多个旋翼的桨叶桨距角相互独立控制改变。
权 利 要 求 书1/1页CN 106143899 A
变距旋翼及包括该变距旋翼的多旋翼飞行器及其飞行方法
技术领域
[0001]本发明涉及无人机飞行领域，尤指一种变距旋翼，以及包括该变距旋翼的多旋翼飞行器，以及多旋翼飞行器的飞行方法。
背景技术
[0002]常见飞行器通常被分为固定翼、直升机和多旋翼，其中多旋翼又以其优良的操控性能成为微小型无人机或航模的主流。
[0003]在多旋翼飞行器中，四旋翼机最为流行。其旋转的桨叶是实现运动和机动的主要力的来源，桨叶的气动性能对于四旋翼机的整体性能影响极大。目前主流的桨叶主要为一体式的两片或三片桨叶，每片桨叶沿展向的截面翼型，长度，扭角按照一定的规律变化，桨叶因而获得较高的气动性能或者效率。对于特定的机型及任务或者功能，四旋翼机需要匹配对应的桨叶。桨叶转速的变化引起气动力的变化，从而改变飞行姿态。
[0004]本领域技术人员致力于解决如何快速高效改变桨叶气动力从而达到较好飞行机动性的问题。目前四旋翼机改变气动力主要依靠电机改变单个桨叶的转速，四个桨叶的气动力产生相应变化形成飞行姿态的改变。但是这种方案中，通过改变转速来改变气动力的效果不佳，尤其是高转速时改变气动力需要转速改变的幅度很大，不仅对电机是一种损耗，同时改变气动力的效果也会降低。而且由于电机存在惯量，响应也会延迟，进一步导致不能高效快速地改变桨叶气动力。进一步地，配置多电机的结构在成本上也是一种负担。
发明内容
[0005]本发明的目的是提供一种变距旋翼，其能够快速改变桨叶桨距角，从而改变桨叶气动力。
[0006]本发明的另一个目的是提供一种包括前述变距旋翼的多旋翼飞行器，其能够高效快速地改变飞行时的气动力，从而快速调整飞行姿态。
[0007]本发明的再一个目的是提供一种多旋翼飞行器的飞行方法，其也能实现高效快速地改变飞行气动力。
[0008]本发明提供的技术方案如下：
[0009]一种变距旋翼，其包括：转动轴、轮毂和安装于所述轮毂上的多片桨叶；
[0010]所述变距旋翼还包括：
[0011]第一驱动机构，其用于提供使桨叶变距的驱动力；
[0012]第一传动机构，其与所述第一驱动机构连接，以及通过一连接器与所述多片桨叶分别转动连接，并通过带动所述连接器往复滑动而带动所述多片桨叶变距。
[0013]进一步地，所述连接器套设于所述转动轴上；
[0014]所述第一传动机构带动所述连接器沿所述转动轴的轴向方向进行往复滑动。[0015]进一步地，所述第一驱动机构进一步包括一舵机。
[0016]进一步地，所述第一传动机构进一步包括：摇臂和拉杆结构；
[0017]其中，所述摇臂与所述第一驱动机构连接，所述拉杆结构的一端与所述摇臂连接，所述拉杆结构的另一端与所述连接器连接；
[0018]所述第一驱动机构通过所述摇臂带动所述拉杆结构运动，并进一步通过所述拉杆结构拉动所述连接器往复滑动，以使与所述连接器转动连接的桨叶变距。
[0019]本发明还提供了一种多旋翼飞行器，其包括如前述的变距旋翼，并进一步包括：[0020]第二驱动机构，其用于同时为多个所述变距旋翼的转动提供驱动力；
[0021]第二传动机构，其与所述第二驱动机构连接，并同时与多个所述变距旋翼的转动轴连接，以带动多个变距旋翼以相同的转速转动。
[0022]进一步地，所述第二驱动机构为一电机。
[0023]进一步地，所述第二传动机构进一步包括齿轮组和皮带组；
[0024]所述齿轮组包括主动齿轮和从动齿轮，其中所述主动齿轮与所述第二驱动机构连接并被其驱动转动，所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合并被带动进行转动；
[0025]所述皮带组套于所述齿轮组上以被所述齿轮组带动进行转动，同时所述皮带组分别套设于多个所述变距旋翼的转动轴上，以带动多个所述变距旋翼以相同速度进行转动。[0026]进一步地，当所述变距旋翼的数目为偶数个时，位置相对的所述变距旋翼的转动方向相反。
[0027]本发明还提供了一种多旋翼飞行器的飞行方法，其包括：
[0028]多个旋翼的转速相同，通过改变旋翼的桨叶桨距角来改变飞行时的气动力。[0029]进一步地，多个旋翼被同一驱动机构驱动转动；
[0030]多个旋翼的桨叶桨距角相互独立控制改变。
[0031]通过本发明提供的变距旋翼及包括该变距旋翼的多旋翼飞行器及其飞行方法，能够带来以下至少一种有益效果：
[0032]1、本发明的变距旋翼通过连接器与桨叶转动连接，并通过连接器的往复滑动而带动桨叶转向变距。这种方式简单，较易实现，且可靠性高，易于维护。同时，连接器的滑动相较于其他形式的带动方式来说，例如直接的转动驱动，滑动方式的结构所占的空间小，且范围大，从而对桨叶桨距角的调节范围也相应增大，调节效果更佳。
[0033]2、本发明的多旋翼飞行器及其飞行方法，保持多旋翼的转速相同，通过改变旋翼的桨叶桨距角来改变气动力，这种方式相对于现有技术中通过改变转速来改变气动力的方式来说，由于桨距角直接对应气动力，因而改变桨距角的操作更加直接，改变气动力也更为快速。当旋翼保持高转速转动时，改变桨距角相对于改变转速的操作也变得更为容易，通过独立的驱动机构带动传动机构拉动桨叶调整姿态来改变桨距角即可，此处的驱动机构也只需要变动很小的量驱动传动机构作动，这种动量相对于现有技术中电机改变转速的动量来说极小。从而，本发明对于电机的使用也能降低损耗。
[0034]3、本发明的多旋翼飞行器可选用电机作为旋翼转动的驱动力，舵机作为改变桨叶桨距角的动力。由于电机转速的改变由电调驱动，因而现有技术改变旋翼转速的方式会由于电机本身惯量的存在而产生
响应的延迟。但本发明的电机不用改变转速，且舵机不存在惯量，使用舵机可以直接作用于桨叶，更为快速一点。
附图说明
[0035]下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种变距旋翼及包括该变距旋翼的多旋翼飞行器及其飞行方法的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
[0036]图1是本发明变距旋翼的一种实施例的结构示意图；
[0037]图2是图1的主视图；
[0038]图3是图1的俯视图；
[0039]图4是图1的侧视图；
[0040]图5是图1所示的变距旋翼在改变桨距角为正迎角下的状态图；
[0041]图6是图1所示的变距旋翼在零迎角下的状态图；
[0042]图7是图1所示的变距旋翼在改变桨距角为负迎角下的状态图；
[0043]图8是本发明多旋翼飞行器在旋翼部分的一种实施例的结构示意图；
[0044]图9是图8中心处齿轮组和皮带组的放大结构示意图。
[0045]附图标号说明：
[0046]1、转动轴；2、轮毂；3、桨叶；4、接头；5、连接器；501、转动连接部；6、转动套筒；7、滑动套筒；8、舵机；9、组合摇臂；901、第一支臂；902、第二支臂；10、框形拉杆；11、限位件；12、固定板；13、旋翼机臂；14、电机；15、齿轮组；1501、第一齿轮；1502、第二齿轮；1503、第三齿轮；16、皮带组；1601、第一皮带；1602、第二皮带；1603、第三皮带。
具体实施方式
[0047]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
[0048]为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情
形。
[0049]在本发明变距旋翼的实施例一中，参照图1-4所示，该变距旋翼包括转动轴1，以及安装在转动轴1上的轮毂2，以及安装于轮毂2上的一对桨叶3。在旋翼机臂13处，安装有舵机8，舵机8上连接有一组合摇臂9，并通过组合摇臂9将动力传出。组合摇臂通过一组拉杆结构与连接器5连接，同时，连接器5与固定于桨叶3上的接头4转动连接，舵机驱动组合摇臂摆动，组合摇臂再通过拉杆结构带动连接器沿转动轴的轴向方向往复滑动，由于连接器与接头是转动连接，当连接器做滑动时，会拉动接头转动，并带动桨叶转向，实现桨距角的改变。[0050]具体地，组合摇臂9包括图4所示的第一支臂901和第二支臂902，其中，第一支臂901与舵机8转动连接，第二支臂902与一组拉杆结构连接，如图中所示，该组拉杆结构包括一框形拉杆10，框形拉杆的一侧与第二支臂902转动连接，另一侧与限位件11转动连接，同时，限位件11的位置不变，并通过固定板12进行固定。转动轴上设有转动套筒6和滑动套筒7，转动套筒6与连接器5连接，滑动套筒7与转动套筒6连接，滑动套筒7与框形拉杆10的同第二支臂902连接的一侧连接。舵机8驱动第一支臂901和第二支臂902做类平行四边形的运
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