一种旋翼倾转机构及无人机的制作方法

[0001]本发明涉及无人机技术领域，特别是涉及一种旋翼倾转机构。本发明还涉及一种无人机。背景技术：[0002]无人机是一种利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。传统的无人机主要有多旋翼和固定翼两种平台，多旋翼无人机重量大、转动平稳、可悬停，动力系统易于标准化，在短航程民用领域得到广泛的应用，但其航程收到电池的限制，续航较短，飞行速度较低；固定翼无人机飞行速度较高、续航时间较长，但存在无法悬停、造价高、载荷水平较低等缺点。[0003]现有技术中的无人机为了集多旋翼和固定翼的优点于一体，通常采用在无人机的机体上同时设置分别用于多旋翼模式和固定翼模式的多组旋翼，通过多组电机分别控制各组旋翼的启闭以实现在多旋翼模式和固定翼模式之间切换模式，然而现有的无人机由于设置了多组旋翼和电机，结构较为复杂，大大提高了整机的重量，导致其续航时间大大缩短，同时也降低了载荷水平。技术实现要素：[0004]本发明的目的是提供一种固定翼模态和多旋翼模态可切换、桨距可变、能耗较低的旋翼倾转机构。[0005]为了实现上述目的，本发明提供了一种旋翼倾转机构，其包括：[0006]连接轴，用于连接无人机的机翼；[0007]连接座，可转动地套设于所述连接轴上；[0008]第一驱动装置，设于所述连接座上，用于驱动所述连接座绕所述连接轴的轴线转动；[0009]动力装置，设于所述连接座上并可随之转动，所述动力装置包括中空的主轴；[0010]旋翼，设于所述主轴上，所述旋翼包括若干具有偏心臂的桨叶；[0011]传动组件，可滑动地穿设于所述主轴内并与所述偏心臂活动连接，所述传动组件在滑动时可通过所述偏心臂带动所述桨叶转动，以改变所述桨叶的迎角；[0012]其中，当所述连接座绕所述连接轴转动预定角度时，所述传动组件随所述连接座转动，并沿所述主轴的轴向滑动预定距离。[0013]在本申请的一些实施例中，所述传动组件包括穿设于所述主轴内的传动杆，所述传动杆靠近所述连接轴的一端设有第一连接件，所述连接轴上设有与所述第一连接件活动连接的第二连接件，所述第二连接件用于使所述传动杆在随所述连接座转动时沿所述主轴的轴向滑动。[0014]在本申请的一些实施例中，所述第二连接件包括轴套部和连接于所述轴套部外壁的弧板部，所述轴套部具有第一通孔，所述轴套部通过所述第一通孔固定套设于所述连接轴上，所述弧板部具有第一导向槽，所述第一导向槽与所述第一通孔的中心线之间的距离从所述第一导向槽的一端至其另一端逐渐减小，所述第一连接部包括与所述传动杆连接的导向杆，所述导向杆插入所述第一导向槽中，并与所述第一导向槽滑动连接。[0015]在本申请的一些实施例中，所述连接座具有耳板部，所述耳板部具有第二通孔和第二导向槽，所述连接座通过第二通孔可转动地套设于所述连接轴上，所述第二导向槽沿所述第二通孔的径向延伸，所述导向杆穿过所述第一导向槽并穿入所述第二导向槽，所述导向杆与所述第二导向槽滑动连接。[0016]在本申请的一些实施例中，所述弧板部和所述耳板部均设为两个，两个所述弧板部分别位于所述轴套部的两端，且两个所述弧板部位于两个所述耳板部之间，并与所述耳板部相抵接。[0017]在本申请的一些实施例中，所述第一连接件包括与所述传动杆滚动连接的滚轮，所述第二连接件为固定连接于所述连接轴上的凸轮，所述滚轮可滚动地抵接于所述凸轮的外周壁。[0018]在本申请的一些实施例中，所述第一连接件包括套设于所述传动杆上的滑块，所述第二连接件包括可随所述连接座转动的传动轮以及连接所述滑块和所述传动轮的曲柄，所述曲柄在所述传动轮转动时通过滑块带动所述传动杆滑动。[0019]在本申请的一些实施例中，所述传动组件还包括传动臂，所述传动臂设于所述传动杆远离所述连接轴的一端，所述传动臂与所述偏心臂数量相等且一一对应，二者活动连接，所述传动臂用于带动所述偏心臂转动。[0020]所述主轴远离所述连接轴的一端具有沿其轴向延伸的缺口，所述缺口与所述传动臂数量相等且一一对应，所述传动臂可滑动地设于所述缺口中，所述传动臂的第一端与所述传动杆相连接，其第二端穿过所述缺口并与所述偏心臂相连接。[0021]在本申请的一些实施例中，所述连接轴上固定连接有第一齿部，所述连接座设有与所述第一齿部相啮合的第二齿部，所述第一驱动装置与所述第一齿部相连接。[0022]为了实现上述目的，本发明还提供了一种无人机，其包括机翼以及上述的旋翼倾转机构，所述连接轴固定连接于所述机翼上。[0023]本发明提供一种旋翼倾转机构，与现有技术相比，其有益效果在于：[0024]首先，无人机通过连接座的转动可实现在多旋翼模态和固定翼模态之间切换，两种模态可共用一套旋翼和电机，大大减少了旋翼和电机的所需数量，简化了整机结构，减少了整机的重量，从而延长了续航时间，提高了载荷水平；其次，由于固定翼模态和多旋翼模态下的最佳迎角范围并不相同，仅仅在两种模态之间切换而不改变桨叶的迎角会使得无人机在两种模态下无法获得较高的升力系数，反而导致无人机耗电量的增大和续航时间的缩短，基于上述考虑，使传动组件与连接座形成联动，也即，使传动组件在随连接座转动的过程中沿主轴的轴向滑动预定距离，带动桨叶转动并改变其桨叶角，从而改变桨叶的迎角，使得无人机在固定翼模态和多旋翼模态下均保持在较佳的迎角范围，从而获得较优的升力系数，进一步减少了耗电量，优化了能耗，并且，传动组件与连接座形成联动使得第一驱动装置可同时实现无人机模态的切换和桨叶角的改变，二者同步进行可使得迎角的改变和桨叶旋转平面的改变保持相对应的关系，使得在切换的过程中迎角仍保持在较佳的范围内，从而使得无人机模态的切换较为顺畅，且不影响飞行工况；另外，相较于采用驱动装置改变桨叶迎角的方式，采用传动组件与连接座联动的方式可简化无人机的结构，减轻整机的重量，使得机翼的结构更为紧凑。若采用额外的驱动装置改变桨叶迎角，由于无人机的工作环境变化较大，当驱动装置发生故障时，连接座转动的过程中桨叶角无法相应地改变，容易导致桨叶超过临界迎角从而发生机翼失速，而采用传动组件与连接座联动的方式可大大提高无人机模态切换时的可靠性和稳定性。[0025]本发明还提供一种无人机，其包括机翼以及上述的旋翼倾转机构，连接轴固定连接于机翼上。由于采用了上述旋翼倾转机构，无人机的结构简洁而紧凑，其在固定翼模态和多旋翼模态之间切换时还可同步改变桨叶的迎角，从而使得该无人机的能耗较低，续航时间较长。附图说明[0026]图1为本发明实施例的旋翼倾转机构的整体结构示意图；[0027]图2为本发明实施例的无人机的整体结构示意图；[0028]图3为本发明实施例的旋翼倾转机构(省去旋翼)的分体结构示意图；[0029]图4为本发明实施例的第二连接件的整体结构示意图；[0030]图5为本发明实施例的连接座的整体结构示意图；[0031]图6为本发明第二实施例的旋翼倾转机构的局部结构示意图；[0032]图7为本发明第三实施例的旋翼倾转机构的局部结构示意图。[0033]图中：1、连接轴；11、第二连接件；111、轴套部；111a、第一通孔；112、弧板部；112a、第一导向槽；113、凸轮；114、传动轮；115、曲柄；12、第一齿部；2、连接座；21、耳板部；211、第二通孔；212、第二导向槽；22、第二齿部；3、第一驱动装置；4、动力装置；41、主轴；411、缺口；5、旋翼；51、桨叶；511、偏心臂；6、传动组件；61、传动杆；62、第一连接件；621、导向杆；622、滚轮；623、滑块；63、传动臂；7、机翼。具体实施方式[0034]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。[0035]需要理解的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，也即，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。此外，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。[0036]需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。[0037]应当理解的是，当无人机处于多旋翼模态时，带动旋翼5旋转以提供动力的主轴41与水平方向成一定角度，一般为90°，此时需要采用较小的桨距，也即较小的桨叶角，从而使得发动机在最大转速和最大功率状态下工作，使螺旋桨产生最大的升力，适用于起飞时或前进速度较小的使用场景；当无人机处于固定翼模态时，带动旋翼5旋转以提供动力的主轴41与水平方向平行，此时需要采用较大桨距，也即较大的桨叶角，从而满足无人机较高的前进速度的要求。[0038]如图1和图3所示，本发明实施例提供了一种旋翼倾转机构，其包括连接轴1、连接座2、第一驱动装置3、动力装置4、旋翼5以及传动组件6，连接轴1用于连接无人机的机翼7，连接座2可转动地套设于连接轴1上，第一驱动装置3设于连接座2上，用于驱动连接座2绕连接轴1的轴线转动，第一驱动装置3可为舵机，也可为其他可实现驱动连接座转动的装置，动力装置4用于带动旋翼5旋转提供飞行的动力，其设于连接座2上并可随之转动，动力装置4包括中空的主轴41以及电机，主轴41垂直于连接轴1，电机驱动主轴41转动从而带动旋翼5旋转，旋翼5设于主轴41上，旋翼5包括若干具有偏心臂511的桨叶51，传动组件6可滑动地穿设于主轴41内并与偏心臂511活动连接，传动组件6在滑动时可通过偏心臂511带动桨叶51转动，以改变桨叶51的迎角；其中，当连接座2绕连接轴1转动预定角度时，传动组件6随连接座2转动，并沿主轴41的轴向滑动预定距离。具体地，当连接座2绕连接轴1转动预定角度使得主轴41与水平方向成预定角度时，无人机从固定翼模态切换至多旋翼模态，传动组件6随连接座2转动，从而通过滑动带动偏心臂511转动，进而带动桨叶51转动，并使桨叶角减小；当连接座2绕连接轴1转动使得主轴41与水平方向平行时，无人机从多旋翼模态切换至固定翼模态，传动组件6随连接座2转动，并反向滑动，从而带动偏心臂511反向转动，进而带动桨叶51反向转动，并使桨叶角增大。[0039]基于上述结构，首先，无人机通过连接座2的转动可实现在多旋翼模态和固定翼模态之间切换，两种模态可共用一套旋翼5和电机，大大减少了旋翼5和电机的所需数量，简化了整机结构，减少了整机的重量，从而延长了续航时间，提高了载荷水平；其次，由于固定翼模态和多旋翼模态下的最佳迎角范围并不相同，仅仅在两种模态之间切换而不改变桨叶51的迎角会使得无人机在两种模态下无法获得较高的升力系数，反而导致无人机耗电量的增大和续航时间的缩短，基于上述考虑，使传动组件6与连接座2形成联动，也即，使传动组件6在随连接座2转动的过程中沿主轴41的轴向滑动预定距离，带动桨叶51转动并改变其桨叶51角，从而改变桨叶51的迎角，使得无人机在固定翼模态和多旋翼模态下均保持在较佳的迎角范围，从而获得较优的升力系数，进一步减少了耗电量，优化了能耗，并且，传动组件6与连接座2形成联动使得第一驱动装置3可同时实现无人机模态的切换和桨叶51角的改变，二者同步进行可使得迎角的改变和桨叶51旋转平面的改变保持相对应的关系，使得在切换的过程中迎角仍保持在较佳的范围内，从而使得无人机模态的切换较为顺畅，且不影响飞行工况；另外，相较于采用驱动装置改变桨叶51迎角的方式，采用传动组件6与连接座2联动的方式可简化无人机的结构，减轻整机的重量，使得机翼7的结构更为紧凑。若采用额外的驱动装置改变桨叶51迎角，由于无人机的工作环境变化较大，当驱动装置发生故障时，连接座2转动的过程中桨叶51角无法相应地改变，容易导致桨叶51超过临界迎角从而发生机翼7失速，而采用传动组件6与连接座2联动的方式可大大提高无人机模态切换时的可靠性和稳定性。[0040]可选地，如图1和图3所示，在本实施例中，传动组件6包括穿设于主轴41内的传动杆61，为了实现传动组件6与连接座2的机械联动，传动杆61靠近连接轴1的一端设有第一连接件62，连接轴1上设有与第一连接件62活动连接的第二连接件11，第二连接件11用于使传动杆61在随连接座2转动时沿主轴41的轴向滑动。基于此，当连接座2转动预定角度时，通过第一连接件62与第二连接件11的联动使得传动杆61沿主轴41的轴向滑动预定距离，从而可实现同时进行模态的切换和桨叶51角的改变。[0041]可选地，如图3和图4所示，在本实施例中，第二连接件11包括轴套部111和连接于轴套部111外壁的弧板部112，轴套部111具有第一通孔111a，轴套部111通过第一通孔111a固定套设于连接轴1上，弧板部112具有第一导向槽112a，优选地，第一导向槽112a呈弧形；第一导向槽112a与第一通孔111a的中心线之间的距离从第一导向槽112a的一端至其另一端逐渐减小，第一连接部包括与传动杆61连接的导向杆621，导向杆621插入第一导向槽112a中，并与第一导向槽112a滑动连接。如此，当连接座2转动时，导向杆621在第一导向槽112a中沿其槽壁滑动，并逐渐靠近或远离第一通孔111a，使得传动杆61与连接轴1之间的距离相应地减小或增大，也即，使得传动杆61在主轴41中沿其轴向滑动，从而带动桨叶51转动，改变桨叶51的迎角。导向杆621和第一导向槽112a的配合即可实现传动组件6和连接座2的机械联动，具体地，可实现传动杆61与连接座2的机械联动。另外，第一导向槽112a为弧形可使得桨叶51角的改变较为平滑流畅。由于不同的旋翼5翼型的最佳迎角范围不同，可根据翼型确定所需的桨距角，并据此确定第一导向槽112a与第一通孔111a之间的位置关系，根据翼型选择相对应的第二连接件11，即可满足不同翼型对桨距角的需求，相较于采用驱动装置实现桨距角的改变的方式更为方便快捷，且可靠性和稳定性更高。[0042]可选地，如图3至5所示，在本实施例中，当导向杆621在第一导向槽112a中滑动时，第一导向槽112a的槽壁会对导向杆621产生斜向的作用力，为了防止传动杆61发生径向的偏移，连接座2具有耳板部21，耳板部21具有第二通孔211和第二导向槽212，连接座2通过第二通孔211可转动地套设于连接轴1上，第二导向槽212沿第二通孔211的径向延伸，导向杆621穿过第一导向槽112a并穿入第二导向槽212，导向杆621与第二导向槽212滑动连接。基于此，连接座2转动时，导向杆621同时在第一导向槽112a和第二导向槽212中滑动，第二导向槽212起到了辅助导向的作用，保证传动杆61沿主轴41的轴向与主轴41发生相对滑动，防止传动杆61发生径向的偏移，提高了传动组件6的稳定性。[0043]可选地，如图3至5所示，在本实施例中，弧板部112和耳板部21均设为两个，两个弧板部112分别位于轴套部111的两端，且两个弧板部112位于两个耳板部21之间，并与耳板部21相抵接。具体地，导向杆621的两端分别穿过相对应的第一导向槽112a并穿入相对应的第二导向槽212。如此，可使得导向杆621的滑动更为稳定可靠，进而提高了传动组件6和连接座2联动的可靠性。其次，第二连接件11位于连接座2的耳板部21之间使得第二连接件11和连接座2的布置紧凑，节省空间。此外，轴套部111是固定在连接轴1上的，两个弧板部112分别与两个耳板部21抵接，可限制连接座2沿连接轴1的轴向发生位移，提高了连接座2的稳定性。[0044]可选地，如图4所示，在本实施例中，轴套部111的内壁上具有防滑结构。优选地，防滑结构为条状凸起。基于此，轴套部111与连接轴1的连接更为稳固。[0045]可选地，如图6所示，在第二实施例中，第一连接件62包括与传动杆61滚动连接的滚轮622，第二连接件11为固定连接于连接轴1上的凸轮113，滚轮622可滚动地抵接于凸轮113的外周壁。当然，第一连接件62不仅限于设置为滚轮622，其也可为弧形凸部，只要能实现第一连接件62抵接于凸轮113的外周壁并可发生相对位移即可。基于此，当连接座2转动时，滚轮622沿凸轮113的外周壁滚动，凸轮113产生的反作用力使得传动杆61在主轴41内滑动。由于滚轮622的运动规律取决于凸轮113的轮廓曲线，通过选择合适的凸轮113即可实现传动杆61在主轴41内滑动预定距离。[0046]可选地，如图7所示，在第三实施例中，第一连接件62包括套设于传动杆61上的滑块623，第二连接件11包括可随连接座2转动的传动轮114以及连接滑块623和传动轮114的曲柄115，曲柄115在传动轮114转动时通过滑块623带动传动杆61滑动。如此，当连接座2转动时，传动轮114随之转动，并通过曲柄115带动滑块623来回移动，从而带动传动杆61在主轴41内滑动预定距离，实现迎角的改变。[0047]需要强调的是，通过第一连接件62和第二连接件11实现传动组件6和连接座2的机械联动不仅限于上述设置形式，其也可为连杆机构、滚珠丝杠机构、偏心轮机构等设置形式，或者采用电控等设置形式，只要能实现传动组件6随连接座2转动时沿主轴41的轴向滑动预定距离即可。[0048]可选地，如图3所示，在本实施例中，传动组件6还包括传动臂63，传动臂63设于传动杆61远离连接轴1的一端，传动臂63与偏心臂511数量相等且一一对应，二者活动连接，传动臂63用于带动偏心臂511转动。各传动臂63可为一体成型，也可通过支座等形式连接于传动杆61远离连接轴1的一端。基于此，传动杆61在主轴41内滑动时，可带动传动臂63沿主轴41的轴向滑动，从而带动偏心臂511转动，进而使得桨叶51转动，实现迎角的改变。[0049]可选地，如图1和图3所示，在本实施例中，主轴41远离连接轴1的一端具有沿其轴向延伸的缺口411，缺口411与传动臂63数量相等且一一对应，传动臂63可滑动地设于缺口411中，传动臂63的第一端与传动杆61相连接，其第二端穿过缺口411并与偏心臂511相连接。如此，缺口411起到了导向和限位的作用，防止传动臂63与主轴41之间发生相对转动。[0050]可选地，如图1和图3所示，在本实施例中，连接轴1上固定连接有第一齿部12，连接座2设有与第一齿部12相啮合的第二齿部22，具体地，第二齿部22位于其中一个耳板部21的外壁上，耳板部21具有第三通孔，第一驱动装置3的输出轴通过第三通孔与第二齿部22相连接。基于此，第一驱动装置3驱动第二齿部22转动，从而实现连接座2绕连接轴1的轴线转动。[0051]本发明提供的旋翼倾转机构的工作过程为：当无人机需要从固定翼模态切换为多旋翼模态时，第一驱动装置3驱使连接座2绕连接轴1转动，使得主轴41与水平方向成预定角度，在此过程中，传动杆61随主轴41以及连接座2转动，导向杆621在第一导向槽112a和第二导向槽212中滑动，从而推动传动杆61沿主轴41的轴向滑动预定距离，传动臂63带动偏心臂511转动，从而带动桨叶51转动，以使桨叶角减小；当无人机需要从多旋翼模态切换为固定翼模态时，第一驱动装置3驱使连接座2绕连接轴1反向转动，使得主轴41与水平方向平行，在此过程中，传动杆61随主轴41以及连接座2反向转动，导向杆621在第一导向槽112a和第二导向槽212中反向滑动，从而推动传动杆61沿主轴41的轴向反向滑动预定距离，传动臂63带动偏心臂511反向转动，从而带动桨叶51反向转动，以使桨叶角增大。[0052]本发明实施例还提供了一种无人机，如图2所示，其包括机翼7以及上述的旋翼倾转机构，连接轴1固定连接于机翼7上。由于采用了上述旋翼倾转机构，无人机的结构简洁而紧凑，其在固定翼模态和多旋翼模态之间切换时还可同步改变桨叶51的迎角，从而使得该无人机的能耗较低，续航时间较长。[0053]综上，本发明实施例提供了一种旋翼倾转机构，其主要由连接轴1、连接座2、第一驱动装置3、动力装置4、旋翼5以及传动组件6构成，连接轴1用于连接无人机的机翼7，连接座2可转动地套设于连接轴1上，第一驱动装置3设于连接座2上，用于驱动连接座2绕连接轴1的轴线转动，第一驱动装置3可为舵机，动力装置4用于带动旋翼5旋转提供飞行的动力，其设于连接座2上并可随之转动，动力装置4包括中空的主轴41以及电机，主轴41垂直于连接轴1，电机驱动主轴41转动从而带动旋翼5旋转，旋翼5设于主轴41上，旋翼5包括若干具有偏心臂511的桨叶51，传动组件6可滑动地穿设于主轴41内并与偏心臂511活动连接，传动组件6在滑动时可通过偏心臂511带动桨叶51转动，以改变桨叶51的迎角；其中，当连接座2绕连接轴1转动预定角度时，传动组件6随连接座2转动，并沿主轴41的轴向滑动预定距离。与现有技术相比，该旋翼倾转机构具有固定翼模态和多旋翼模态可切换、桨距可变、能耗较低等优点。[0054]本发明实施例还提供了一种无人机，其包括机翼7以及上述的旋翼倾转机构，连接轴1固定连接于机翼7上。与现有技术相比，该无人机具有能耗较低、续航时间较长、结构紧凑等优点。[0055]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。