本发明公开了一种基于消振旋翼的微型共轴双旋翼无人机，其包括有机体、双环上结构体、双环下结构体、以及紧固件组件，结构相同的双环上结构体与双环下结构体以机体上下对称放置。应用紧固件组件将第一力矩器与第一角度传感器安装在上内环和上外环之间。应用紧固件组件将第二力矩器与第二角度传感器安装在下内环和下外环之间。该无人机中的双环结构体能有效隔离振动源旋翼对机身的影响。角度传感器作为旋翼振动的敏感元件，力矩器作为作动器执行机构，角度传感器敏感旋翼桨叶振动造成的偏角，通过无人机的控制单元处理，能够转化为力矩器所需要输出的力矩，使振动引起的偏角趋于零，从而有效隔离旋翼桨叶振动对机身的影响。
1.一种基于消振旋翼的微型共轴双旋翼无人机，包括有直流电机(1、2)、旋翼(7、8)、机体(15)，其特征在于：还包括有双环上结构体、双环下结构体、以及紧固件组件；所述紧固件组件包括有夹具、长螺钉和螺母；所述双环上结构体由第一力矩器(3)、第一角度传感器(5)、上内环(11)和上外环(12)构成；所述双环下结构体由第二力矩器(4)、第二角度传感器(6)、下内环(21)和下外环(22)构成；
机体(15)的上圆环面板(15D)用于安装上外环(12)的下面板(12E)；
机体(15)的下圆环面板用于安装下外环(22)的上面板(22D)；
上内环(11)的中部设有A中心通孔(11A)，所述A中心通孔(11A)用于放置第一直流电机(1)的电机壳体；上内环(11)的外缘上设有AA凹槽(11B)和AB凹槽(11C)，AA凹槽(11B)与AB凹槽(11C)相对设置，AA凹槽(11B)用于放置第一力矩器(3)的一端，AB凹槽(11C)用于放置第一角度传感器(5)的一端；上内环(11)的上面板上设有A凸台(11D)，上内环(11)的下面板为平整面板结构；
AA凹槽(11B)的两侧设有供长螺钉穿过的AA通孔(11B1)和AB通孔(11B2)；
AB凹槽(11C)的两侧设有供长螺钉穿过的AC通孔(11C1)和AD通孔(11C2)；
上外环(12)的中部设有B中心通孔(12A)，在所述B中心通孔(12A)的外缘上设有AA内凹槽(12B)和AB内凹槽(12C)，AA内凹槽(12B)与AB内凹槽(12C)相对设置，AA内凹槽(12B)用于放置第一力矩器(3)的另一端，AB内凹槽(12C)用于放置第一角度传感器(5)的另一端；上外环(12)的上面板(12D)为平整面板结构，上外环(12)的下面板(12E)为平整面板结构；上外环(12)的下面板(12E)与机体(15)的上端圆面板连接；
AA内凹槽(12B)的两侧设有供长螺钉穿过的BA通孔(12B1)和BB通孔(12B2)；
AB内凹槽(12C)的两侧设有供长螺钉穿过的BC通孔(12C1)和BD通孔(12C2)；
下内环(21)的中部设有C中心通孔(21A)，所述C中心通孔(21A)用于放置第二直流电机(2)的电机壳体；下内环(21)的外缘上设有BA凹槽(21B)和BB凹槽(21C)，BA凹槽(21B)与BB凹槽(21C)相对设置，BA凹槽(21B)用于放置第二力矩器(4)的一端，BB凹槽(21C)用于放置第二角度传感器(6)的一端；下内环(21)的上面板上设有B凸台(21D)，下内环(21)的下面板为平整面板结构；
BA凹槽(21B)的两侧设有供长螺钉穿过的CA通孔(21B1)和CB通孔(21B2)；
BB凹槽(21C)的两侧设有供长螺钉穿过的CC通孔(21C1)和CD通孔(21C2)；
下外环(22)的中部设有D中心通孔(22A)，在所述D中心通孔(22A)的外缘上设有BA内凹槽(22B)和BB内凹槽(22C)，BA内凹槽(22B)与BB内凹槽(22C)相对设置，BA内凹槽(22B)用于放置第二力矩器(4)的另一端，BB内凹槽(22C)用于放置第二角度传感器(6)的另一端；下外环(22)的上面板(22D)为平整面板结构，下外环(22)的下面板(22E)为平整面板结构；下外环(22)的下面板(22E)与机体(15)的下端圆面板连接；
BA内凹槽(22B)的两侧设有供长螺钉穿过的DA通孔(22B1)和DB通孔(22B2)；
BB内凹槽(22C)的两侧设有供长螺钉穿过的DC通孔(22C1)和DD通孔(22C2)；
AA长螺钉(9A1)的一端顺次穿过BA夹具(10A)一端的左通孔、上外环(12)的BC通孔(12C1)、AA夹具(9A)一端的左通孔(9A-1)后，在AA长螺钉(9A1)的两端分别套接上螺母，且AA夹具(9A)与BA夹具(10A)之间夹紧有第一角度传感器(5)；通过两端的两个螺母与AA长螺钉(9A1)两端的螺纹段的配合，实现BA夹具(10A)一端和AA夹具(9A)一端与上外环(12)的AB内凹槽(12C)处的固定；
AB长螺钉(9A2)的一端顺次穿过BA夹具(10A)另一端的右通孔、上外环(12)的BD通孔(12C2)、AA夹具(9A)另一端的右通孔(9A-2)后，在AB长螺钉(9A2)的两端分别套接上螺母，通过两端的两个螺母与AB长螺钉(9A2)两端的螺纹段的配合，实现BA夹具(10A)另一端和AA夹具(9A)另一端与上外环(12)的AB内凹槽(12C)处的固定；
AC长螺钉(9B1)的一端顺次穿过BB夹具(10B)一端的左通孔、上内环(11)的AC通孔(11C1)、AB夹具(9B)一端的左通孔后，在AC长螺钉(9B1)的两端分别套接上螺母，且AB夹具(9B)与BB夹具(10B)之间夹紧有第一角度传感器(5)；通过两端的两个螺母与AC长螺钉(9B1)两端的螺纹段的配合，实现BB夹具(10B)一端和AB夹具(9B)一端与上内环(11)的AB凹槽(11C)处的固定；
AD长螺钉(9B2)的一端顺次穿过BB夹具(10B)另一端的右通孔、上内环(11)的AD通孔(11C2)、AB夹具(9B)另一端的右通孔后，在AD长螺钉(9B2)的两端分别套接上螺母，通过两端的两个螺母与AD长螺钉(9B2)两端的螺纹段的配合，实现BB夹具(10B)另一端和AB夹具(9B)另一端与上内环(11)的AB凹槽(11C)处的固定；
AE长螺钉(9C1)的一端顺次穿过BB夹具(10C)一端的左通孔、上内环(11)的AA通孔(11B1)、AC夹具(9C)一端的左通孔后，在AE长螺钉(9C1)的两端分别套接上螺母，且AC夹具(9C)与BC夹具(10C)之间夹紧有第一力矩器(3)；通过两端的两个螺母与AE长螺钉(9C1)两端的螺纹段的配合，实现BB夹具(10B)一端和AC夹具(9C)一端与上内环(11)的AA凹槽(11B)处的固定；
AF长螺钉(9C2)的一端顺次穿过BB夹具(10C)另一端的右通孔、上内环(11)的AB通孔(11B2)、AC夹具(9C)另一端的右通孔后，在AF长螺钉(9C2)的两端分别套接上螺母，通过两端的两个螺母与AF长螺钉(9C2)两端的螺纹段的配合，实现BB夹具(10C)另一端和AC夹具(9C)另一端与上内环(11)的AA凹槽(11B)处的固定；
AG长螺钉(9D1)的一端顺次穿过BD夹具(10D)一端的左通孔、上外环(12)的BA通孔(12B1)、AD夹具(9D)一端的左通孔后，在AG长螺钉(9D1)的两端分别套接上螺母，且AD夹具(9D)与BD夹具(10D)之间夹紧有第一力矩器(3)；通过两端的两个螺母与AG长螺钉(9D1)两端的螺纹段的配合，实现BD夹具(10D)一端和AD夹具(9D)一端与上外环(12)的AA内凹槽(12B)处的固定；
AH长螺钉(9D2)的一端顺次穿过BD夹具(10D)另一端的右通孔、上外环(12)的BB通孔(12B2)、AD夹具(9D)另一端的右通孔后，在AH长螺钉(9D2)的两端分别套接上螺母，通过两端的两个螺母与AH长螺钉(9D2)两端的螺纹段的配合，实现BD夹具(10D)另一端和AD夹具(9D)另一端与上外环(12)的AA内凹槽(12B)处的固定；
BA长螺钉(10A1)的一端顺次穿过BE夹具(10E)一端的左通孔、下外环(22)的DC通孔(22C1)、AE夹具(9E)一端的左通孔后，在BA长螺钉(10A1)的两端分别套接上螺母，且AE夹具(9E)与BE夹具(10E)之间夹紧有第二角度传感器(6)；通过两端的两个螺母与BA长螺钉(10A1)两端的螺纹段的配合，实现BE夹具(10E)一端和AE夹具(9E)一端与下外环(22)的BB内凹槽(22C)处的固定；
BB长螺钉(10A2)的一端顺次穿过BE夹具(10E)另一端的右通孔、下外环(22)的DD通孔(22C2)、AE夹具(9E)另一端的右通孔后，在BB长螺钉(10A2)的两端分别套接上螺母，通过两端的两个螺母与BB长螺钉(10A2)两端的螺纹段的配合，实现BE夹具(10E)另一端和AE夹具(9E)另一端与下外环(22)的BB内凹槽(22C)处的固定；
BC长螺钉(10B1)的一端顺次穿过BF夹具(10F)一端的左通孔、下内环(21)的CD通孔(21C1)、AF夹具(9F)一端的左通孔后，在BC长螺钉(10B1)的两端分别套接上螺母，且AF夹具(9F)与BF夹具(10F)之间夹紧有第二角度传感器(6)；通过两端的两个螺母与BC长螺钉(10B1)两端的螺纹段的配合，实现BF夹具(10F)一端和AF夹具(9F)一端与下内环(21)的BB凹槽(21C)处的固定；
BD长螺钉(10B2)的一端顺次穿过BF夹具(10F)另一端的右通孔、下内环(21)的BD通孔(21C2)、AF夹具(9F)另一端的右通孔后，在BD长螺钉(10B2)的两端分别套接上螺母，通过两端的两个螺母与BD长螺钉(10B2)两端的螺纹段的配合，实现BF夹具(10F)另一端和AF夹具(9F)另一端与下内环(21)的BB凹槽(21C)处的固定；
BE长螺钉(10C1)的一端顺次穿过BG夹具(10G)一端的左通孔、下内环(21)的BA通孔(21B1)、AG夹具(9G)一端的左通孔后，在BE长螺钉(10C1)的两端分别套接上螺母，且AG夹具(9G)与BG夹具(10G)之间夹紧有第二力矩器(6)；通过两端的两个螺母与BE长螺钉(10C1)两端的螺纹段的配合，实现BG夹具(10G)一端和AG夹具(9G)一端与下内环(21)的BA凹槽(21B)处的固定；
BF长螺钉(10C2)的一端顺次穿过BG夹具(10G)另一端的右通孔、下内环(21)的BB通孔(21B2)、AG夹具(9G)另一端的右通孔后，在BF长螺钉(10C2)的两端分别套接上螺母，通过两端的两个螺母与BF长螺钉(10C2)两端的螺纹段的配合，实现BB夹具(10C)另一端和AG夹具(9G)另一端与下内环(21)的BA凹槽(21B)处的固定；
BG长螺钉(10D1)的一端顺次穿过BG夹具(10G)一端的左通孔、下外环(22)的AA通孔(22B1)、AG夹具(9G)一端的左通孔后，在BG长螺钉(10D1)的两端分别套接上螺母，且AH夹具(9H)与BG夹具(10G)之间夹紧有第二力矩器(4)；通过两端的两个螺母与BG长螺钉(10D1)两端的螺纹段的配合，实现BG夹具(10G)一端和AG夹具(9G)一端与下外环(22)的BA内凹槽(22B)处的固定；
BH长螺钉(10D2)的一端顺次穿过BG夹具(10G)另一端的右通孔、下外环(22)的BB通孔(22B2)、AG夹具(9G)另一端的右通孔后，在BH长螺钉(10D2)的两端分别套接上螺母，通过两端的两个螺母与BH长螺钉(10D2)两端的螺纹段的配合，实现BG夹具(10G)另一端和AG夹具(9G)另一端与下外环(22)的BA内凹槽(22B)处的固定。
2.根据权利要求1所述的基于消振旋翼的微型共轴双旋翼无人机，其特征在于：机体(15)的内壁(15A)上设有供安装上隔板(13)的A卡槽(15B)，以及供安装下隔板(14)的B卡槽(15C)。
3.根据权利要求1或2所述的基于消振旋翼的微型共轴双旋翼无人机，其特征在于：机体(15)、上内环(11)、下内环(21)、上外环(12)和下外环(22)采用3D打印制作。
4.根据权利要求1或2所述的基于消振旋翼的微型共轴双旋翼无人机，其特征在于：机体(15)、上内环(11)、下内环(21)、上外环(12)和下外环(22)为ABS光敏树脂材料。
5.根据权利要求1或2所述的基于消振旋翼的微型共轴双旋翼无人机，其特征在于：微型共轴双旋翼无人机的总重量小于1Kg。
一种基于消振旋翼的微型共轴双旋翼无人机
技术领域
[0001] 本发明涉及一种双旋翼无人机，更特别地说，是指一种基于消振旋翼的微型共轴双旋翼无人机。
背景技术
[0002] 小型旋翼无人机因具有垂直升降、悬停凝视、机动性强等诸多优点，成为城市峡谷、人口密集区、室内、森林茂密区等环境下超视距实现图像采集、情报收集和侦察需求的有效手段，目前广泛应用于地震、海啸、森林火灾等自然灾害发生后的灾情评估，城市交通状况的实时监测等。然而，小型旋翼无人机的振动导致的视觉图像抖动和散焦不但影响机体的飞行稳定性，还使得采集的实时侦察/监视视频图像质量下降，从而影响了特定任务的高效执行。经分析，小型旋翼无人机振动主要来源于旋翼部分，而产生旋翼振动的原因是旋转的桨叶与空气之间的相互作用。当具有一定厚度的旋转桨叶对桨盘上的空气产生周期性涨缩时，就会导致单极子声的产生，并以声波的形式传递出去，声波作用于桨叶时，桨叶会因为不断变化的声压的作用而发生振动现象。为此，需要设计一种可以消除旋翼振动的微型旋翼无人机。
发明内容
[0003] 为了解决声波造成的旋翼颤抖，带来的无人机机身振动，本发明设计了一种基于消振旋翼的微型共轴双旋翼无人机。该无人机中的双环结构体能有效隔离振动源旋翼对机身的影响。角度传感器作为旋翼振动的敏感元件，力矩器作为作动器执行机构，角度传感器敏感旋翼桨叶振动造成的偏角，通过无人机的控制单元处理，能够转化为力矩器所需要输出的力矩，使振动引起的偏角趋于零，从而有效隔离旋翼桨叶振动对机身的影响。
[0004] 本发明设计的是一种基于消振旋翼的微型共轴双旋翼无人机，包括有直流电机(1、2)、旋翼(7、8)、机体(15)、双环上结构体、双环下结构体、以及紧固件组件；所述紧固件组件包括有夹具、长螺钉和螺母；所述双环上结构体由第一力矩器(3)、第一角度传感器(5)、上内环(11)和上外环(12)构成；所述双环下结构体由第二力矩器(4)、第二角度传感器(6)、下内环(21)和下外环(22)构成；
[0005] 机体(15)的上圆环面板(15D)用于安装上外环(12)的下面板(12E)；
[0006] 机体(15)的下圆环面板用于安装下外环(22)的上面板(22D)；
[0007] 上内环(11)的中部设有A中心通孔(11A)，所述A中心通孔(11A)用于放置第一直流电机(1)的电机壳体；上内环(11)的外缘上设有AA凹槽(11B)和AB凹槽(11C)，AA凹槽(11B)与AB凹槽(11C)相对设置，AA凹槽(11B)用于放置第一力矩器(3)的一端，AB凹槽(11C)用于放置第一角度传感器(5)的一端；上内环(11)的上面板上设有A凸台(11D)，上内环(11)的下面板为平整面板结构；
[0008] AA凹槽(11B)的两侧设有供长螺钉穿过的AA通孔(11B1)和AB通孔(11B2)；
[0009] AB凹槽(11C)的两侧设有供长螺钉穿过的AC通孔(11C1)和AD通孔(11C2)；
[0010] 上外环(12)的中部设有B中心通孔(12A)，在所述B中心通孔(12A)的外缘上设有AA内凹槽(12B)和AB内凹槽(12C)，AA内凹槽(12B)与AB内凹槽(12C)相对设置，AA内凹槽(12B)用于放置第一力矩器(3)的另一端，AB内凹槽(12C)用于放置第一角度传感器(5)的另一端；上外环(12)的上面板(12D)为平整面板结构，上外环(12)的下面板(12E)为平整面板结构；
上外环(12)的下面板(12E)与机体(15)的上端圆面板连接；
[0011] AA内凹槽(12B)的两侧设有供长螺钉穿过的BA通孔(12B1)和BB通孔(12B2)；
[0012] AB内凹槽(12C)的两侧设有供长螺钉穿过的BC通孔(12C1)和BD通孔(12C2)；
[0013] 下内环(21)的中部设有C中心通孔(21A)，所述C中心通孔(21A)用于放置第二直流电机(2)的电机壳体；下内环(21)的外缘上设有BA凹槽(21B)和BB凹槽(21C)，BA凹槽(21B)与BB凹槽(21C)相对设置，BA凹槽(21B)用于放置第二力矩器(4)的一端，BB凹槽(21C)用于放置第二角度传感器(6)的一端；下内环(21)的上面板上设有B凸台(21D)，下内环(21)的下面板为平整面板结构；
[0014] BA凹槽(21B)的两侧设有供长螺钉穿过的CA通孔(21B1)和CB通孔(21B2)；
[0015] BB凹槽(21C)的两侧设有供长螺钉穿过的CC通孔(21C1)和CD通孔(21C2)；
[0016] 下外环(22)的中部设有D中心通孔(22A)，在所述D中心通孔(22A)的外缘上设有BA内凹槽(22B)和BB内凹槽(22C)，BA内凹槽(22B)与BB内凹槽(22C)相对设置，BA内凹槽(22B)用于放置第二力矩器(4)的另一端，BB内凹槽(22C)用于放置第二角度传感器(6)的另一端；下外环(22)的上面板(22D)为平整面板结构，下外环(22)的下面板(22E)为平整面板结构；
下外环(22)的下面板(22E)与机体(15)的下端圆面板连接；
[0017] BA内凹槽(22B)的两侧设有供长螺钉穿过的DA通孔(22B1)和DB通孔(22B2)；
[0018] BB内凹槽(22C)的两侧设有供长螺钉穿过的DC通孔(22C1)和DD通孔(22C2)。
[0019] 本发明的微型共轴双旋翼无人机的优点在于：
[0020] ①双环体结构将振源旋翼与搭载敏感元件的机身隔离来开，可以有效降低振动对机身的影响。
[0021] ②上下对称的旋翼设计可以降低姿态控制的复杂度。
[0022] ③在微型尺寸约束下，机体、隔板、内外环体采用3D打印制作，使用韧性类ABS光敏树脂材料，有效降低了本发明无人机的生产成本，同时也提高了质量。
附图说明
[0023] 图1是本发明的一种基于消振旋翼的微型共轴双旋翼无人机的正视结构图。
[0024] 图1A是未装配旋翼和驱动的微型共轴双旋翼无人机的俯视角度的结构图。
[0025] 图1B是未装配旋翼和驱动的微型共轴双旋翼无人机的仰视角度的结构图。
[0026] 图1C是本发明的设计的双环上结构体的结构图。
[0027] 图1D是本发明的设计的双环下结构体的结构图。
[0028] 图1E是本发明的一种基于消振旋翼的微型共轴双旋翼无人机的分解图。
[0029] 图2A是本发明的上内环的结构图。
[0030] 图2B是本发明的上内环的另一视角结构图。
[0031] 图3A是本发明的上外环的结构图。
[0032] 图3B是本发明的上外环的另一视角结构图。
[0033] 图3C是本发明的上外环与上内环保持在同一水平面的结构图。
[0034] 图4A是本发明的下内环的结构图。
[0035] 图4B是本发明的下内环的另一视角结构图。
[0036] 图5A是本发明的下外环的结构图。
[0037] 图5B是本发明的下外环的另一视角结构图。
[0038] 图5C是本发明的下外环与下内环保持在同一水平面的结构图。
[0039] 图6是本发明的夹具的结构图。
[0040] 图7是本发明实施例1结构的微型共轴双旋翼无人机的减振性能图。
[0041]1.第一直流电机 2.第二直流电机 3.第一力矩器 3A.A型腔
4.第二力矩器 4A.C型腔 5.第一角度传感器 5A.B型腔
6.第二角度传感器 6A.D型腔 7.第一旋翼 8.第二旋翼
9A.AA夹具 9A-1.左通孔 9A-2.右通孔 9A1.AA长螺钉
9A2.AB长螺钉 9B.AB夹具 9B1.AC长螺钉 9B2.AD长螺钉
9C.AC夹具 9B1.AE长螺钉 9B2.AF长螺钉 9D.AD夹具
9D1.AG长螺钉 9D2.AH长螺钉 9E.AE夹具 9F.AF夹具
9G.AG夹具 9H.AH夹具 10A.BA夹具 10B.BB夹具
10C.BC夹具 10D.BD夹具 10E.BE夹具 10E1.BA长螺钉
10E2.BB长螺钉 10F.BF夹具 10F1.BC长螺钉 10F2.BD长螺钉
10G.BG夹具 10G1.BE长螺钉 10G2.BF长螺钉 10H.BH夹具
10H1.BG长螺钉 10H2.BH长螺钉 11.上内环 11A.A通孔
11B.AA凹槽 11B1.AA通孔 11B2.AB通孔 11C.AB凹槽
11C1.AC通孔 11C2.AD通孔 11D.A凸台 12.上外环
12A.B通孔 12B.AA内凹槽 12B1.BA通孔 12B2.BB通孔
12C.AB内凹槽 12C1.BC通孔 12C2.BD通孔 12D.上面板
12E.下面板 13.上隔板 14.下隔板 15.机体
15A.内壁 15B.A卡槽 15C.B卡槽 15D.上圆环面板
21.下内环 21A.C通孔 21B.BA凹槽 21B1.CA通孔
21B2.CB通孔 21C.BB凹槽 21C1.CC通孔 21C2.CD通孔
21D.B凸台 22.下外环 22A.D通孔 22B.BA内凹槽
22B1.DA通孔 22B2.DB通孔 22C.BB内凹槽 22C1.DC通孔
22C2.DD通孔 22D.上面板 22E.下面板
具体实施方式
[0042] 下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。
[0043] 参见图1、图1A、图1B、图1C、图1D、图1E所示，本发明设计的一种基于消振旋翼的微型共轴双旋翼无人机，其包括有直流电机(1、2)、旋翼(7、8)、机体15、双环上结构体、双环下结构体、以及紧固件组件，双环上结构体与双环下结构体以机体15上下对称放置。在小尺寸的结构体下，设计的微型共轴双旋翼无人机的总重量小于1Kg。除紧固件组件外，机体和内外环用ABS光敏树脂材料通过3D打印机制作。
[0044] 所述紧固件组件包括有夹具(也用3D打印机制作)、长螺钉和螺母。长螺钉的两端设有螺纹段，该螺纹段用于套接螺母。夹具的两端分别设有供长螺钉穿过的通孔。参见图6所示，AA夹具9A的一端设左通孔9A-1，AA夹具9A的另一端设右通孔9A-2。在本发明中，通过紧固件组件实现角度传感器或者力矩器与内外环的固定，达到模块化设计零件的目的，同时也方便了组装本发明设计的微型共轴双旋翼无人机的技术要求。
[0045] 所述双环上结构体由第一力矩器3、第一角度传感器5、上内环11和上外环12构成。在本发明中，在上内环11的外缘切割出AA凹槽11B和AB凹槽11C的结构。在上外环12的内缘切割出AA内凹槽12B和AB内凹槽12C的结构。由AA凹槽11B与AA内凹槽12B配合成A型腔3A。由AB凹槽11C与AB内凹槽12C配合成B型腔5A。在上内环11与上外环12保持在同一水平面(如图
3C所示)，应用紧固件组件将第一力矩器3安装在上内环11和上外环12形成的A型腔3A中，应用紧固件组件将第一角度传感器5安装在上内环11和上外环12形成的B型腔5A中。能够达到绕旋转轴运动时，固定在内外环体上的传感器不被抛出，解决传感器采集数据的失效问题。
[0046] 所述双环下结构体由第二力矩器4、第二角度传感器6、下内环21和下外环22构成。在本发明中，在下内环21的外缘切割出BA凹槽21B和BB凹槽21C的结构。在下外环22的内缘切割出BA内凹槽22B和BB内凹槽22C的结构。由BA凹槽21B与BA内凹槽22B配合成C型腔4A。由BB凹槽21C与BB内凹槽22C配合成D型腔6A。在下内环21与下外环22保持在同一水平面(如图
5C所示)，应用紧固件组件将第二力矩器4安装在下内环21和下外环22形成的C型腔4A中，应用紧固件组件将第二角度传感器6安装在下内环21和下外环22形成的D型腔6A中。能够达到绕旋转轴运动时，固定在内外环体上的传感器不被抛出，解决传感器采集数据的失效问题。
[0047] 在本发明中，直流电机(1、2)可以选用上海双天模型有限公司生产的XM2834CA-7型号的无刷电机。
[0048] 在本发明中，为了达到小型化集成力矩器(3、4)定制了一种两端直径分别为29mm、28mm，质量约20g的微型力矩电机。
[0049] 在本发明中，角度传感器(5、6)要求较高的响应速度(0.6ms)和精度(0.3％)，可选用上海盘卓自动化科技有限公司生产的P3022-V1-CW360型号的霍尔式角度传感器。
[0050] 在本发明中，旋翼(7、8)的旋转直径不少于200mm，可选用台湾广营电子有限公司(GWS)生产的HD8040型号的三叶桨。
[0051] 机体15
[0052] 参见图1E、图2所示，机体15为一体成型的圆环结构件。机体15的内壁15A上设有供安装上隔板13的A卡槽15B，以及供安装下隔板14的B卡槽15C。
[0053] 机体15的上圆环面板15D用于安装(较佳为粘接)上外环12的下面板12E。
[0054] 机体15的下圆环面板用于安装(较佳为粘接)下外环22的上面板22D。
[0055] 在本发明中，在机体15内设置两个隔板(13、14)一方面起到加强机体15的承载能力，另一方面在机体15为较薄的壁结构体下，解决机体15在旋转过程中的颤动。
[0056] 上内环11
[0057] 参见图1E、图2A、图2B所示，上内环11为一体成型结构件。上内环11的中部设有A中心通孔11A，所述A中心通孔11A用于放置第一直流电机1的电机壳体。上内环11的外缘上设有AA凹槽11B和AB凹槽11C，AA凹槽11B与AB凹槽11C相对设置，AA凹槽11B用于放置第一力矩器3的一端，AB凹槽11C用于放置第一角度传感器5的一端。上内环11的上面板上设有A凸台11D，上内环11的下面板为平整面板结构。
[0058] AA凹槽11B的两侧设有AA通孔11B1和AB通孔11B2，AA通孔11B1用于长螺钉穿过，AB通孔11B2用于长螺钉穿过。
[0059] AB凹槽11C的两侧设有AC通孔11C1和AD通孔11C2，AC通孔11C1用于长螺钉穿过，AD通孔11C2用于长螺钉穿过。
[0060] 上外环12
[0061] 参见图1E、图3A、图3B所示，上外环12为一体成型结构件。上外环12的中部设有B中心通孔12A，在所述B中心通孔12A的外缘上设有AA内凹槽12B和AB内凹槽12C，AA内凹槽12B与AB内凹槽12C相对设置，AA内凹槽12B用于放置第一力矩器3的另一端，AB内凹槽12C用于放置第一角度传感器5的另一端。上外环12的上面板12D为平整面板结构，上外环12的下面板12E为平整面板结构。上外环12的下面板12E与机体15的上端圆面板连接(连接方式较佳为粘接)。
[0062] AA内凹槽12B的两侧设有BA通孔12B1和BB通孔12B2，BA通孔12B1用于长螺钉穿过，BB通孔12B2用于长螺钉穿过，
[0063] AB内凹槽12C的两侧设有BC通孔12C1和BD通孔12C2，BC通孔12C1用于长螺钉穿过，BD通孔12C2用于长螺钉穿过，
[0064] 下内环21
[0065] 参见图1E、图4A、图4B所示，下内环21为一体成型结构件。下内环21的中部设有C中心通孔21A，所述C中心通孔21A用于放置第二直流电机2的电机壳体。下内环21的外缘上设有BA凹槽21B和BB凹槽21C，BA凹槽21B与BB凹槽21C相对设置，BA凹槽21B用于放置第二力矩器4的一端，BB凹槽21C用于放置第二角度传感器6的一端。下内环21的上面板上设有B凸台21D，下内环21的下面板为平整面板结构。
[0066] BA凹槽21B的两侧设有CA通孔21B1和CB通孔21B2，CA通孔21B1用于长螺钉穿过，CB通孔21B2用于长螺钉穿过。
[0067] BB凹槽21C的两侧设有CC通孔21C1和CD通孔21C2，CC通孔21C1用于长螺钉穿过，CD通孔21C2用于长螺钉穿过。
[0068] 下外环22
[0069] 参见图1E、图5A、图5B所示，下外环22为一体成型结构件。下外环22的中部设有D中心通孔22A，在所述D中心通孔22A的外缘上设有BA内凹槽22B和BB内凹槽22C，BA内凹槽22B与BB内凹槽22C相对设置，BA内凹槽22B用于放置第二力矩器4的另一端，BB内凹槽22C用于放置第二角度传感器6的另一端。下外环22的上面板22D为平整面板结构，下外环22的下面板22E为平整面板结构。下外环22的下面板22E与机体15的下端圆面板连接(连接方式较佳为粘接)。
[0070] BA内凹槽22B的两侧设有DA通孔22B1和DB通孔22B2，DA通孔22B1用于长螺钉穿过，DB通孔22B2用于长螺钉穿过，
[0071] BB内凹槽22C的两侧设有DC通孔22C1和DD通孔22C2，DC通孔22C1用于长螺钉穿过，DD通孔22C2用于长螺钉穿过，
[0072] 在本发明中，上内环11与下内环21的结构相同，相对于机体15安装时，上内环11的A凸台11D向上放置，下内环21的B凸台21D向下放置。
[0073] 在本发明中，上外环12与下外环22的结构相同，与机体15安装时，上外环12的下面板12E与机体15的上圆环面板15D安装在一起，下外环22的上面板22D与机体15的下圆环面板安装在一起。
[0074] 紧固件组件
[0075] AA长螺钉9A1的一端顺次穿过BA夹具10A一端的左通孔、上外环12的BC通孔12C1、AA夹具9A一端的左通孔9A-1后，在AA长螺钉9A1的两端分别套接上螺母，且AA夹具9A与BA夹具10A之间夹紧有第一角度传感器5。通过两端的两个螺母与AA长螺钉9A1两端的螺纹段的配合，实现BA夹具10A一端和AA夹具9A一端与上外环12的AB内凹槽12C处的固定。
[0076] AB长螺钉9A2的一端顺次穿过BA夹具10A另一端的右通孔、上外环12的BD通孔12C2、AA夹具9A另一端的右通孔9A-2后，在AB长螺钉9A2的两端分别套接上螺母，通过两端的两个螺母与AB长螺钉9A2两端的螺纹段的配合，实现BA夹具10A另一端和AA夹具9A另一端与上外环12的AB内凹槽12C处的固定。
[0077] AC长螺钉9B1的一端顺次穿过BB夹具10B一端的左通孔、上内环11的AC通孔11C1、AB夹具9B一端的左通孔后，在AC长螺钉9B1的两端分别套接上螺母，且AB夹具9B与BB夹具10B之间夹紧有第一角度传感器5。通过两端的两个螺母与AC长螺钉9B1两端的螺纹段的配合，实现BB夹具10B一端和AB夹具9B一端与上内环11的AB凹槽11C处的固定。
[0078] AD长螺钉9B2的一端顺次穿过BB夹具10B另一端的右通孔、上内环11的AD通孔11C2、AB夹具9B另一端的右通孔后，在AD长螺钉9B2的两端分别套接上螺母，通过两端的两个螺母与AD长螺钉9B2两端的螺纹段的配合，实现BB夹具10B另一端和AB夹具9B另一端与上内环11的AB凹槽11C处的固定。
[0079] AE长螺钉9C1的一端顺次穿过BB夹具10C一端的左通孔、上内环11的AA通孔11B1、AC夹具9C一端的左通孔后，在AE长螺钉9C1的两端分别套接上螺母，且AC夹具9C与BC夹具10C之间夹紧有第一力矩器3。通过两端的两个螺母与AE长螺钉9C1两端的螺纹段的配合，实现BB夹具10B一端和AC夹具9C一端与上内环11的AA凹槽11B处的固定。
[0080] AF长螺钉9C2的一端顺次穿过BB夹具10C另一端的右通孔、上内环11的AB通孔11B2、AC夹具9C另一端的右通孔后，在AF长螺钉9C2的两端分别套接上螺母，通过两端的两个螺母与AF长螺钉9C2两端的螺纹段的配合，实现BB夹具10C另一端和AC夹具9C另一端与上内环11的AA凹槽11B处的固定。
[0081] AG长螺钉9D1的一端顺次穿过BD夹具10D一端的左通孔、上外环12的BA通孔12B1、AD夹具9D一端的左通孔后，在AG长螺钉9D1的两端分别套接上螺母，且AD夹具9D与BD夹具10D之间夹紧有第一力矩器3。通过两端的两个螺母与AG长螺钉9D1两端的螺纹段的配合，实现BD夹具10D一端和AD夹具9D一端与上外环12的AA内凹槽12B处的固定。
[0082] AH长螺钉9D2的一端顺次穿过BD夹具10D另一端的右通孔、上外环12的BB通孔12B2、AD夹具9D另一端的右通孔后，在AH长螺钉9D2的两端分别套接上螺母，通过两端的两个螺母与AH长螺钉9D2两端的螺纹段的配合，实现BD夹具10D另一端和AD夹具9D另一端与上外环12的AA内凹槽12B处的固定。
[0083] BA长螺钉10A1的一端顺次穿过BE夹具10E一端的左通孔、下外环22的DC通孔22C1、AE夹具9E一端的左通孔后，在BA长螺钉10A1的两端分别套接上螺母，且AE夹具9E与BE夹具10E之间夹紧有第二角度传感器6。通过两端的两个螺母与BA长螺钉10A1两端的螺纹段的配合，实现BE夹具10E一端和AE夹具9E一端与下外环22的BB内凹槽22C处的固定。
[0084] BB长螺钉10A2的一端顺次穿过BE夹具10E另一端的右通孔、下外环22的DD通孔22C2、AE夹具9E另一端的右通孔后，在BB长螺钉10A2的两端分别套接上螺母，通过两端的两个螺母与BB长螺钉10A2两端的螺纹段的配合，实现BE夹具10E另一端和AE夹具9E另一端与下外环22的BB内凹槽22C处的固定。
[0085] BC长螺钉10B1的一端顺次穿过BF夹具10F一端的左通孔、下内环21的CD通孔21C1、AF夹具9F一端的左通孔后，在BC长螺钉10B1的两端分别套接上螺母，且AF夹具9F与BF夹具10F之间夹紧有第二角度传感器6。通过两端的两个螺母与BC长螺钉10B1两端的螺纹段的配合，实现BF夹具10F一端和AF夹具9F一端与下内环21的BB凹槽21C处的固定。
[0086] BD长螺钉10B2的一端顺次穿过BF夹具10F另一端的右通孔、下内环21的BD通孔21C2、AF夹具9F另一端的右通孔后，在BD长螺钉10B2的两端分别套接上螺母，通过两端的两个螺母与BD长螺钉10B2两端的螺纹段的配合，实现BF夹具10F另一端和AF夹具9F另一端与下内环21的BB凹槽21C处的固定。
[0087] BE长螺钉10C1的一端顺次穿过BG夹具10G一端的左通孔、下内环21的BA通孔21B1、AG夹具9G一端的左通孔后，在BE长螺钉10C1的两端分别套接上螺母，且AG夹具9G与BG夹具10G之间夹紧有第二力矩器6。通过两端的两个螺母与BE长螺钉10C1两端的螺纹段的配合，实现BG夹具10G一端和AG夹具9G一端与下内环21的BA凹槽21B处的固定。
[0088] BF长螺钉10C2的一端顺次穿过BG夹具10G另一端的右通孔、下内环21的BB通孔21B2、AG夹具9G另一端的右通孔后，在BF长螺钉10C2的两端分别套接上螺母，通过两端的两个螺母与BF长螺钉10C2两端的螺纹段的配合，实现BB夹具10C另一端和AG夹具9G另一端与下内环21的BA凹槽21B处的固定。
[0089] BG长螺钉10D1的一端顺次穿过BG夹具10G一端的左通孔、下外环22的AA通孔22B1、AG夹具9G一端的左通孔后，在BG长螺钉10D1的两端分别套接上螺母，且AH夹具9H与BG夹具10G之间夹紧有第二力矩器4。通过两端的两个螺母与BG长螺钉10D1两端的螺纹段的配合，实现BG夹具10G一端和AG夹具9G一端与下外环22的BA内凹槽22B处的固定。
[0090] BH长螺钉10D2的一端顺次穿过BG夹具10G另一端的右通孔、下外环22的BB通孔22B2、AG夹具9G另一端的右通孔后，在BH长螺钉10D2的两端分别套接上螺母，通过两端的两个螺母与BH长螺钉10D2两端的螺纹段的配合，实现BG夹具10G另一端和AG夹具9G另一端与下外环22的BA内凹槽22B处的固定。
[0091] 本发明设计的基于消振旋翼的微型共轴双旋翼无人机的运动方式：
[0092] 在直流电机提供的驱动力下，使得旋翼转动，转动的旋翼在升力的作用下，使本发明设计的微型共轴双旋翼无人机能够在Z轴方向(如图1所示)上做垂直运动，具有垂直起降和悬停的能力。在力矩器(3、4)的作用下上内环11、下内环21能够绕Y轴转动(如图1所示)，此时外环(上外环12、下外环22)不转动，内外环的偏角即为俯仰角，可实现前飞的功能，当上下两旋翼旋转速度不同时，整个无人机绕着Z轴旋转，旋转角即为偏航角，上述为无人机航向和姿态运动方式。
[0093] 本发明设计的无人机的振动源主要为高速旋转的旋翼(7、8)，双环结构体可有效隔离振动源旋翼对机身的影响，同时角度传感器能够敏感旋翼振动下内外环的扰动偏角，通过无人机的控制单元处理，能够转化为力矩器所需要输出的力矩，使扰动偏角趋于零，进一步降低旋翼振动对机身的影响。
[0094] 实施例1
[0095] 参见图1所示，实施例1中使用的旋翼的长记为L，L＝100mm，上下旋翼的垂直距离记为H，H＝130mm。本发明设计的微型共轴双旋翼无人机的总重量为450g。
[0096] 本发明设计的微型共轴双旋翼无人机处于悬停状态，且上下旋翼的转速为4800转/分钟时，三个姿态角(俯仰角、偏航角、滚转角)及三个轴向速度都为零。采用微型麦克风(索尼ECM-CZ10/C10的电容式微型麦克风)测试噪声，来检验减振效果，参见图7所示。图中，实线表示力矩器未作功的时间与噪声压强的关系曲线，虚线表示力矩器作功的时间与噪声压强的关系曲线。通过外环的内缘与内环的外缘构成的型腔来安装力矩器，在力矩器工作时，能够降低旋翼产生的振动。通过微型麦克风采集噪声分析，力矩器作功时的噪声压强峰峰值比力矩器未作功时的噪声压强峰峰值降低了50％，说明内外环结构消除了旋翼振动。
[0097] 本发明是一种基于消振旋翼的微型共轴双旋翼无人机，所要解决的是如何有效降低旋翼振动对无人机性能的技术问题，本发明无人机设计的双环结构体能有效隔离振动源旋翼对机身的影响。通过力矩器、角度传感器与无人机的控制单元的配合，使振动引起的偏角趋于零的技术手段，从而达到有效隔离旋翼桨叶振动对机身的影响。
