一种操纵装置及垂直起降飞行器及操纵方法

技术领域

本发明涉及飞行控制技术领域，尤其涉及一种操纵装置及垂直起降飞行器及操纵方法。

背景技术

垂直起降飞行器兼具旋翼飞行器和固定翼飞行器的特点，其操纵方式需要能够适应旋翼模式和固定翼模式两种模式下的操作特点。垂直起降飞行器的操纵装置的设计目的是为了满足两种模式的操纵理念与操纵逻辑，减少操纵器件以降低操纵负荷，避免模式切换引起的人为差错。而现有的垂直起降飞行器结构复杂，操纵不便，飞行员体力消耗大，现有的操纵装置易导致飞行员操纵失误。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操纵装置及垂直起降飞行器及操纵方法，以解决垂直起降飞行器结构复杂，操纵不便，飞行员体力消耗大，操纵装置易导致飞行员操纵失误的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种操纵装置，用于操纵垂直起降的飞行器，所述飞行器具有旋翼模式和固定翼模式，其包括：手柄、升降操纵机构、横向操纵机构、航向操纵机构、轴向操纵机构、轴向回中机构和阻尼机构；

在固定翼模式或旋翼模式下，所述升降操纵机构转动连接于所述手柄，所述升降操纵机构相对所述手柄转动能够操纵所述飞行器升降；所述横向操纵机构包括第一转轴，所述第一转轴转动连接于所述手柄且与所述升降操纵机构分别位于所述手柄的两端，所述手柄相对所述第一转轴转动能够操纵所述飞行器左右平移；所述航向操纵机构包括第一框架盒以及转动设置于所述第一框架盒的第二转轴，所述横向操纵机构转动连接于所述第二转轴，所述横向操纵机构相对所述第二转轴转动能够操纵所述飞行器调节航向；所述轴向操纵机构包括滑轨，所述第一框架盒滑动位于所述滑轨以操纵所述飞行器前后平移；

沿所述滑轨的延伸方向，所述轴向回中机构和所述阻尼机构分别设置于所述滑轨的两端且均传动连接于所述第一框架盒，在旋翼模式下，所述轴向回中机构能带动所述第一框架盒沿所述滑轨的设定方向滑动并回中，在固定翼模式下，所述阻尼机构能够阻碍所述第一框架盒沿所述滑轨的设定方向滑动。

作为优选，所述轴向操纵机构还包括位移传感器，所述位移传感器用于监测所述第一框架盒沿所述滑轨滑动的距离。

作为优选，所述手柄包括手柄本体和固定连接于所述手柄本体的第一连杆，所述升降操纵机构包括操纵杆和两个分别固定连接于所述操纵杆两端的第二连杆，两个所述第二连杆的另一端分别转动连接于所述手柄本体，所述第一转轴转动连接于所述第一连杆。

作为优选，所述操纵装置还包括第一角度传感器和升降回中机构，所述第一角度传感器用于监测所述操纵杆相对所述手柄本体转动的角度，所述升降回中机构设置于所述手柄本体内且传动连接于其中一个所述第二连杆，所述升降回中机构能带动所述操纵杆回中。

作为优选，所述横向操纵机构还包括第二框架盒，所述第二框架盒上设置有两个相对且间隔的第一通孔，所述第一连杆上设置有第二通孔，所述第一转轴依次穿过一个所述第一通孔、所述第二通孔和另一个所述第一通孔并与所述第二框架盒转动连接。

作为优选，所述操纵装置还包括第二角度传感器和横向回中机构，所述第二角度传感器用于监测所述第一连杆相对所述第一转轴转动的角度，所述横向回中机构设置于所述第二框架盒的侧壁且传动连接于所述第一转轴，所述横向回中机构能带动所述第一转轴回中。

作为优选，所述第一框架盒上设置有第三通孔，所述第二框架盒还设置有第四通孔，所述第二转轴依次穿过所述第三通孔和所述第四通孔并转动连接于所述第二框架盒。

作为优选，所述操纵装置还包括第三角度传感器和航向回中机构，所述第三角度传感器用于监测所述第二框架盒相对所述第二转轴转动的角度，所述航向回中机构设置于所述第二框架盒的底壁且传动连接于所述第二转轴，所述航向回中机构能带动所述第二转轴回中。

一种垂直起降飞行器，其包括上述的操纵装置。

一种操控方法，基于上述的垂直起降飞行器，其包括以下步骤：

所述升降操纵机构相对所述手柄转动时，操纵所述飞行器升降；

所述手柄相对所述第一转轴转动时，操纵所述飞行器左右平移；

所述横向操纵机构相对所述第二转轴转动时，操纵所述飞行器调节航向；

所述第一框架盒沿所述滑轨滑动时，操纵所述飞行器前后平移；

切换为所述旋翼模式；

所述轴向回中机构带动所述第一框架盒沿所述滑轨的设定方向滑动时，控制所述第一框架盒回中；

切换为固定翼模式；

所述阻尼机构阻碍所述第一框架盒沿所述滑轨的设定方向滑动。

本发明的有益效果：

本发明的目的在于提供一种操纵装置及垂直起降飞行器及操纵方法，用于操纵垂直起降的飞行器，该操纵装置包括手柄、升降操纵机构、横向操纵机构、航向操纵机构、轴向操纵机构、轴向回中机构和阻尼机构；升降操纵机构转动连接于手柄，升降操纵机构相对手柄转动能够操纵飞行器升降；横向操纵机构包括第一转轴，第一转轴转动连接于手柄且与升降操纵机构分别位于手柄的两端，手柄相对第一转轴转动能够操纵飞行器左右平移；航向操纵机构包括第一框架盒以及转动设置于第一框架盒的第二转轴，横向操纵机构转动连接于第二转轴，横向操纵机构相对第二转轴转动能够操纵飞行器调节航向；轴向操纵机构包括滑轨，第一框架盒滑动位于滑轨以操纵飞行器前后平移，沿滑轨的延伸方向，轴向回中机构和阻尼机构分别设置于滑轨的两端且均传动连接于第一框架盒，在旋翼模式下，轴向回中机构能带动第一框架盒沿滑轨的设定方向滑动并回中，在固定翼模式下，阻尼机构能够阻碍第一框架盒沿滑轨的设定方向滑动。当飞行器处于固定翼模式时，该操纵装置能操纵飞行器实现升降、左右平移、前后平移和航向调节，当飞行器处于旋翼模式时，该操纵装置也能够操纵飞行器实现升降、左右平移、前后平移和航向调节；同时，在旋翼模式下，轴向回中机构能带动第一框架盒沿滑轨的设定方向滑动并回中，以保证在旋翼模式下第一框架盒能有效回中，在固定翼模式下，阻尼机构能够提供摩擦力以阻碍第一框架盒沿滑轨的设定方向滑动，以使飞行器在固定翼模式下能够正常行驶，可以理解的是，轴向回中机构作用于第一框架盒的作用力的方向与阻尼机构作用于第一框架盒的作用力的方向相反，该操纵装置结构简单，便于飞行员操纵，能够有效避免飞行员在两种飞行模式下出现操纵失误，能够节省飞行员的体力。

附图说明

图1是本发明具体实施例提供的操纵装置的部分结构示意图；

图2是本发明具体实施例提供的操纵装置的分解图；

图3是本发明具体实施例提供的操纵装置的结构示意图。

图中：

1、手柄；11、手柄本体；12、第一连杆；121、第二通孔；

2、升降操纵机构；21、操纵杆；22、第二连杆；

31、第一转轴；32、第二框架盒；321、第一通孔；322、第四通孔；

41、第一框架盒；411、第三通孔；42、第二转轴；

51、滑轨；

61、轴向回中机构；62、阻尼机构；

7、升降回中机构；

8、横向回中机构；

9、航向回中机构；

10、壳体。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本发明提供一种操纵装置及垂直起降飞行器及操纵方法，如图1-3所示，用于操纵垂直起降的飞行器，该操纵装置包括手柄1、升降操纵机构2、横向操纵机构、航向操纵机构、轴向操纵机构、轴向回中机构61和阻尼机构62；升降操纵机构2转动连接于手柄1，升降操纵机构2相对手柄1转动能够操纵飞行器升降；横向操纵机构包括第一转轴31，第一转轴31转动连接于手柄1且与升降操纵机构2分别位于手柄1的两端，手柄1相对第一转轴31转动能够操纵飞行器左右平移；航向操纵机构包括第一框架盒41以及转动设置于第一框架盒41的第二转轴42，横向操纵机构转动连接于第二转轴42，横向操纵机构相对第二转轴42转动能够操纵飞行器调节航向；轴向操纵机构包括滑轨51，第一框架盒41滑动位于滑轨51以操纵飞行器前后平移，沿滑轨51的延伸方向，轴向回中机构61和阻尼机构62分别设置于滑轨51的两端且均传动连接于第一框架盒41，在旋翼模式下，轴向回中机构61能带动第一框架盒41沿滑轨51的设定方向滑动并回中，在固定翼模式下，阻尼机构62能够阻碍第一框架盒41沿滑轨51的设定方向滑动。当飞行器处于固定翼模式时，该操纵装置能操纵飞行器实现升降、左右平移、前后平移和航向调节，当飞行器处于旋翼模式时，该操纵装置也能够操纵飞行器实现升降、左右平移、前后平移和航向调节；同时，在旋翼模式下，轴向回中机构61能带动第一框架盒41沿滑轨51的设定方向滑动并回中，以保证在旋翼模式下第一框架盒41能有效回中，在固定翼模式下，阻尼机构62能够提供摩擦力以阻碍第一框架盒41沿滑轨51的设定方向滑动，以使飞行器在固定翼模式能够正常行驶，可以理解的是，轴向回中机构61作用于第一框架盒41的作用力的方向与阻尼机构62作用于第一框架盒41的作用力的方向相反，该操纵装置结构简单，便于飞行员操纵，能够有效避免飞行员在两种飞行模式下出现操纵失误，能够节省飞行员的体力。

可选地，如图1和图2所示，轴向操纵机构还包括位移传感器，位移传感器用于监测第一框架盒41沿滑轨51滑动的距离。在本实施例中，该操纵装置还包括中央处理器，具体地，位移传感器监测第一框架盒41沿滑轨51滑动的距离，在旋翼模式下，位移传感器将信号发送至中央处理器，中央处理器依据位移传感器发出的信号控制轴向回中机构61工作，轴向回中机构61带动第一框架盒41沿滑轨51的设定方向滑动并回中；在固定翼模式下，位移传感器将信号发送至中央处理器，中央处理器依据位移传感器发出的信号控制阻尼机构62工作，阻尼机构62阻碍第一框架盒41沿滑轨51的设定方向滑动，以使飞行器在固定翼模式能够正常行驶，能够有效避免飞行员在两种飞行模式下出现操纵失误，能够节省飞行员的体力。

可选地，如图1-3所示，手柄1包括手柄本体11和固定连接于手柄本体11的第一连杆12，升降操纵机构2包括操纵杆21和两个分别固定连接于操纵杆21两端的第二连杆22，两个第二连杆22的另一端分别转动连接于手柄本体11，第一转轴31转动连接于第一连杆12。两个第二连杆22分别固定连接于操纵杆21的两端，可以理解的是，操纵杆21能相对手柄本体11转动，通过操纵操纵杆21相对手柄本体11转动，以操纵飞行器升降，通过操纵第二连杆22相对第一转轴31转动，以操纵飞行器左右平移。

可选地，如图1和图2所示，操纵装置还包括第一角度传感器和升降回中机构7，第一角度传感器用于监测操纵杆21相对手柄本体11转动的角度，升降回中机构7设置于手柄本体11内且传动连接于其中一个第二连杆22，升降回中机构7能带动操纵杆21回中。具体地，通过设置第一角度传感器，第一角度传感器监测第二连杆22相对手柄本体11转动的角度，第一角度传感器将信号发送至中央处理器，中央处理器依据第一角度传感器发出的信号控制升降回中机构7工作，升降回中机构7带动第二连杆22绕手柄本体11转动并回中，结构简单，便于操纵。可以理解的是，当升降回中机构7带动第二连杆22绕手柄本体11转动时，带动操纵杆21绕手柄本体11转动。

可选地，如图1和图2所示，横向操纵机构还包括第二框架盒32，第二框架盒32上设置有两个相对且间隔的第一通孔321，第一连杆12上设置有第二通孔121，第一转轴31依次穿过一个第一通孔321、第二通孔121和另一个第一通孔321并与第二框架盒32转动连接。以实现第一连杆12转动连接于第一转轴31，第一转轴31转动连接于第二框架盒32，通过操纵第一连杆12相对第一转轴31转动，以操纵飞行器进行左右平移，结构简单，操作方便，能有节省飞行员的体力。

可选地，如图1和图2所示，操纵装置还包括第二角度传感器和横向回中机构8，第二角度传感器用于监测第一连杆12相对第一转轴31转动的角度，横向回中机构8设置于第二框架盒32的侧壁且传动连接于第一转轴31，横向回中机构8能带动第一转轴31回中。具体地，通过设置第二角度传感器，第二角度传感器监测第一连杆12相对第一转轴31转动的角度，并将信号发送至中央处理器，中央处理器依据第二角度传感器发出的信号控制横向回中机构8工作，横向回中机构8带动第一转轴31相对第二框架盒32转动并回中，结构简单，便于操纵。

可选地，如图1和图2所示，第一框架盒41上设置有第三通孔411，第二框架盒32还设置有第四通孔322，第二转轴42依次穿过第三通孔411和第四通孔322并转动连接于第二框架盒32。以实现第二转轴42转动连接于第一框架盒41，通过操纵第一框架盒41相对第二转轴42转动，以操纵飞行器调节航向，结构简单，操作方便，能有节省飞行员的体力。

可选地，如图1和图2所示，操纵装置还包括第三角度传感器和航向回中机构9，第三角度传感器用于监测第二框架盒32相对第二转轴42转动的角度，航向回中机构9设置于第二框架盒32的底壁且传动连接于第二转轴42，航向回中机构9能带动第二转轴42回中。具体地，通过设置第三角度传感器，第三角度传感器监测第二框架盒32相对第二转轴42转动的角度，并将信号发送至中央处理器，中央处理器依据第三角度传感器发出的信号控制横向回中机构8工作，横向回中机构8带动第一转轴31相对第二框架盒32转动并回中，结构简单，便于操纵。

一种垂直起降飞行器，其包括上述的操纵装置。

在本实施例中，如图3所示，还包括壳体10。壳体10用于装载该操纵装置，能够保护该操纵装置，提高该操纵装置的美观性。

一种操纵方法，其包括以下步骤：

升降操纵机构2相对手柄1转动时，操纵飞行器升降。具体地，两个第二连杆22的一端分别固定连接于操纵杆21的两端，两个第二连杆22的另一端分别转动连接于手柄本体11，操纵操纵杆21相对手柄本体11转动，以操纵飞行器升降；第一角度传感器监测第二连杆22相对手柄本体11转动的角度，第一角度传感器将信号发送至中央处理器，中央处理器依据第一角度传感器发出的信号控制升降回中机构7工作，升降回中机构7带动第二连杆22绕手柄本体11转动并回中。

手柄1相对第一转轴31转动时，操纵飞行器左右平移。具体地，手柄1包括手柄本体11和固定连接于手柄本体11的第一连杆12，第一连杆12转动连接于第一转轴31，操纵第一连杆12相对第一转轴31，以操纵飞行器左右平移；第二角度传感器监测第一连杆12相对第一转轴31转动的角度，并将信号发送至中央处理器，中央处理器依据第二角度传感器发出的信号控制横向回中机构8工作，横向回中机构8带动第一转轴31相对第二框架盒32转动并回中。

横向操纵机构相对第二转轴42转动时，操纵飞行器调节航向。具体地，横向转动机构包括第二框架盒32，第二转轴42转动连接于第二框架盒32，操纵第二框架盒32相对第二转轴42转动，以操纵飞行器调节航向；第三角度传感器监测第二框架盒32相对第二转轴42转动的角度，并将信号发送至中央处理器，中央处理器依据第三角度传感器发出的信号控制航向回中机构9工作，航向回中机构9带动第二框架盒32相对第二转轴42转动并回中。

第一框架盒41沿滑轨51滑动时，操纵飞行器前后平移。具体地，沿滑轨51的延伸方向，操纵第一框架盒41沿滑轨51滑动，以操纵飞行器前后平移。

切换为旋翼模式，轴向回中机构61带动第一框架盒41沿滑轨51的设定方向滑动时，控制第一框架盒41回中。具体地，位移传感器监测第一框架盒41沿滑轨51的设定方向滑动的距离，位移传感器将信号发送至中央处理器，中央处理器依据位移传感器发出的信号控制轴向回中机构61工作，轴向回中机构61带动第一框架盒41沿滑轨51滑动并回中。

切换为固定翼模式，阻尼机构62阻碍第一框架盒41沿滑轨51的设定方向滑动。具体地，位移传感器监测第一框架盒41沿滑轨51的设定方向的相反方向滑动的距离，位移传感器将信号发送至中央处理器，中央处理器依据位移传感器发出的信号控制阻尼机构62工作，阻尼机构62阻碍第一框架盒41沿滑轨51的设定方向的相反方向滑动，以使飞行器在固定翼模式能够正常行驶。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。