CN102771201B - 用于旋翼无人飞机的导航电子卡支承件 - Google Patents

Abstract

支承件(300)通过由吸收机械振动的材料制成的机械交界部(310)固定在设置在无人飞机里的外壳中。机械交界部为环形形状，并固定在设置在外壳中的相应环形肩部上。用于将支承件固定在外壳中的固定部分(301)承载机械交界部(310)，其中至少一个连接腿部(302)支承导航电子卡(320)并且在其一端处自由地安装在固定部分上。用于为无人飞机供电的电池(400)进一步容纳在支承件中。导航电子卡可以尤其包括导航传感器(321)，例如设置在卡上的加速度计，该导航传感器设置成位于无人飞机的重心上。

Description

用于旋翼无人飞机的导航电子卡支承件

本发明涉及一种用于旋翼无人飞机的导航电子卡支承件。

本发明提供一种在无线电控制玩具领域中尤其有益的装置，其适于孩子们尤其在室内环境中、例如在住宅或公寓的房间内使用。

在本文使用的“旋转翼无人飞机”表示已知的全部类型的直升机，也就是传统的具有反转矩旋翼的单旋翼类型、香蕉型双旋翼串联类型、具有对转同轴旋翼的Kamof类型以及具有四个固定桨距旋翼的四螺旋桨或四旋翼类型等等。

在四螺旋桨类型无人直升机中，例如，旋翼由四个推进组构成，每个推进组包括通过用于降低电机通常很高的旋转速度的减速系统而由电机驱动的推进器。

每个推进组的驱动电机包括接收控制信号的电子卡，这些控制信号基于飞行参数而通过整个推进组共用的单个导航电子卡建立。

从结构的角度来看，刚刚提出的功能元件通过包括根据正方形构造布置在一起的四个圆形框架的壳体承载，并且推进组设置在壳体的中部。

壳体的圆形框架围绕中心主体结构组建，在其中设置有用于容纳导航电子卡和电池的外壳，该电池用于为推进组驱动电机以及相关联的控制电子卡、还有导航电子卡提供电流。

布置在圆形框架中心的推进组通过管件、例如由碳制成的管件机械地连接到壳体的主体结构。一方面用于驱动电机之间的电连接而另一方面用于电池和导航电子卡之间的电连接所需要的导线设置在碳管内部。最后，需要特别指出的是无人飞机的导航电子卡包括用于提供关于无人飞机的轨迹、速度、高度等等信息的导航传感器。导航传感器可以由惯性单元、加速度计、速度陀螺仪等制成。

导航电子卡机械地连接到无人飞机的主体结构，并且主体结构自身通过碳管机械地连接到推进组，可以理解的是由导航电子卡所承载的导航传感器，在无人飞机的运行过程中会受到由推进组所产生的机械振动的影响。进一步的，导航传感器天生对振动很敏感。这就导致由振动产生的传感器读数误差会致使无人飞机产生严重的机能障碍。

US2004/0150144A1描述了一种包括导航电子卡以及用于固定在外壳上的支承件的装置。该支承件包括由隔离器形成的机械交界部，其中隔音器由吸收机械振动的弹性体材料制成。

然而，该装置并不适合于小型的无人飞机，例如遥控控制玩具，小型无人飞行会经受机械振动，考虑到推进组和需要保护的导航传感器很接近，其对于机械振动的过滤比较困难。

为了克服这种困难，可以使用低通数字滤波器，该低通数字滤波器施加在向下游传递到导航传感器的信号上，以便取消由于机械振动而需要的部件。然而，这种过程具有过于复杂的缺点，耽误了无人飞机的移动并且由于低通滤波导致相关信息的丢失。

因此，本发明的一个目的是提供一种导航电子卡支承件，其允许减少或者甚至消除由推进组产生的错误振动对于导航传感器的运行产生的影响，并且不存在由于低通滤波器而产生的相关缺点。

本发明的目标通过上面提到的US2004/0150144A1中公开的用于通常类型的旋翼无人飞机的导航支承件来实现，即该导航支承件包括导航电子卡和用于该电子卡的支承件，且该支承件固定到外壳上。该支承件包括与外壳的机械交界部，该机械交界部由吸收机械振动的材料制成。

插入到导航电子卡和外壳之间的吸收机械交界部尤其设置在无人飞机的主体结构上，这允许使导航传感器与来自推进组和在无人飞机主体结构上所接收的机械振动隔离开。

本发明有代表性地，上面提到的装置包括：用于将支承件固定于外壳的固定部分，所述固定部分承载机械交界部，其中机械交界部的形状为环形并且附连到设置在外壳中的相应环形肩部上；至少一个连接腿部，该至少一个连接腿部承载导航电子卡并且在一端处自由地安装在固定部分；已经用于为无人飞机供电的电池，该电池容纳在支承件内并且固定到位于外壳中的支承件的固定部分上。

由此，导航电子卡通过至少一个连接腿部被挂在固定部分上，与无人飞机的振动部分没有任何直接的机械接触。经由固定部分到达导航电子卡的唯一振动通过吸收机械交界部被消除。

进而，由于为无人飞机供给电流的电池是系统中较重的部件，有利的是可以通过将电池放置在壳体中的某个位置上以利用它的惯性来进一步限制传递到导航电子卡的振动。通过这种方式，电池通过限制非悬挂的静负载而变成抗振动系统的一部分。

进而，可以看到对于错误振动的消除在导航传感器的上游执行，以使得由导航传感器产生的信号不需要在下游进行特定的处理，例如采用低通滤波器，也就不存在与低通滤波器相关的全部缺点。

还需要强调的是根据本发明的支承件在无人飞机降落时对于导航电子卡起到了振动吸收器的作用，并且避免了放置在导航电子卡上的电子连接器由于振动而产生的磨损。

有利地，导航电子卡包括放置在所述卡上的导航传感器，且导航传感器放置成位于无人飞机的重心上。

导航传感器放置在该理想位置上，可以认为所述导航传感器是加速度计，而不需要增加部件用于获取无人飞机的倾斜度，例如速度陀螺仪。实际上，设置在无人飞机的重心上的加速度计能够提供与速度陀螺仪相同的指示，尤其是在重力方向上(倾斜计的功能)。专用于导航的部件数量以及由此产生的费用都能减少，且加速度计比速度陀螺仪便宜得多。再者，角度测量的范围也不会受到限制，这与在±30°范围内才能正确操作、而超过该范围就不受控制的机械速度陀螺仪不同。

在优选的实施例中，电池通过搭扣带类型的装置固定到支承件的所述固定部分。例如与螺纹固定相比，这种通过搭扣带类型的固定非常容易操作。再者，其有利于减轻振动并且能够避免容易干扰加速度测量的机械间隙的产生。

在实际中，吸收材料可以是热固性泡沫材料，尤其是聚氨酯泡沫。

优选地，吸收材料机械交界部通过粘结方式固定到外壳。这种配置能够更好的吸收施加到支承件上的剪切作用。本发明进一步提供，吸收材料机械交界部通过同样的粘结方式固定到支承件上。

最后，本发明还涉及一种包括上面提到的导航电子卡支承件的旋翼无人飞机。

现在将参照附图对本发明的装置的典型实施例进行说明，在全部附图中相同的参考数字表示相同或功能上相似的部件。

图1为根据本发明的旋翼无人飞机的立体图。

图2a为图1的无人飞机的主体结构的立体图，示出根据本发明的导航电子卡支承件。

图2b为图2a的无人飞机的主体结构的透明视图。

图3为图2a和2b的导航电子卡支承件的立体图。

图4为图2a和2b的无人飞机的主体结构的剖面图。

图5a为图3的导航电子卡支承件的立体图，其装备有供电源。

图5b为图5a的导航电子卡支承件的立体图，示出搭扣带电池固定系统。

图6为图1的无人飞机的部分立体图，示出用于主体结构的电磁固定封闭盖。

下面参照附图、仅仅借助非限制性的例子来给出以下描述，是为了更好地理解本发明的构成以及是怎么实现的。

在图1中，示出构成无人飞机的四螺旋桨10，该无人飞机的旋翼由四个共面的推进组100₁、100₂、100₃、100₄组成。每个推进组包括连接到用于降低驱动电机的旋转速度的减速系统的推进器。

无人飞机10的壳体由四个圆形框架110₁、110₂、110₃、110₄组成，这些圆形框架由膨胀聚丙烯制作而成，且在它们的中心放置有推进组100₁、100₂、100₃、100₄。圆形框架借助主体结构11而制成彼此成一体，该主体结构包括、尤其是将在后面详细描述的无人飞机的导航构件。

如图1所示，圆形框架依照方形构造进行布置，以使得摄像机200能安装成尽可能近地接近无人飞机10的中心，由此可以降低摄像机的惯性力矩并且缩短摄像机和主体结构11之间的电连接。

如图2a中所见，推进组100₁、100₂、100₃、100₄通过碳管101₁、101₂、101₃、101₄机械地连接到无人飞机10的壳体的主体结构11上。

碳管101₁、101₂、101₃、101₄还包含在壳体的中心结构11和推进组的驱动电机之间延伸的电导线。这些导线根据容纳在主体结构11中的导航电子卡320基于飞行参数提供的控制信号，能够为每个推进组的电机本身以及与其相关联的控制电路供电。

在图2a、2b、3和4中，可以看到承载有例如加速度计类型的导航传感器321的导航电子卡320固定到支承件300上，该支承件300布置在设置在主体结构11中的外壳120中。

更确切地，用于电子卡320的支承件300由两个部分组成，即用于将支承件固定在外壳120中的固定部分301以及整体被标记为302的腿部，腿部302在其一端处自由地安装在固定部分301上，带有传感器321的导航电子卡320悬挂在腿部302的另一端处。

支承件300的部分301通过机械交界部310固定在外壳120中，机械交界部310由吸收机械振动的材料、尤其是热固性泡沫材料、更优选地由聚氨酯制成。在上面的附图中示出的典型实施例中，由固定部分301承载的吸收交界部310具有环形的形状，以使得其可以附连于设置在外壳120中的相应环形肩部121上，而不会与外壳和主体结构11中的其他任何构件发生机械接触。

另一方面，尤其可以在图2b得知，碳管101₁、101₂、101₃、101₄通过十字形的连接部分130彼此形成为一体，而不会与导航电子卡320的支承件300发生任何机械接触。

作为总结，在无人飞机10的运行过程中由推进组100₁、100₂、100₃、100₄产生的机械振动通过碳管101₁、101₂、101₃、101₄传递给主体结构11，但是不会传递给支承件300，因为本发明仅仅在主体结构11和支承件300之间设置的机械交界部310用于吸收振动。这使得由导航传感器321提供的测量结果不会受到无人飞机的推进组的机械振动的影响并且由此不会发生机能障碍。

优选地，固定部分301粘结到形成机械交界部310的聚氨酯泡沫上。同样，后者粘结到外壳120的肩部121上。由此，获得对剪切作用力最佳的抵抗效果，并且导航电子卡320在无人飞机10倒置时能够保持就位。进而，导航传感器321可以设置在导航电子卡320上，以使其能放置在无人飞机10的重心上。这种设置可以避免使用速度陀螺仪，可以使用比较便宜的加速度计，因为，在该特定的位置，加速度计同样可以被用作倾斜计以特别提供重力方向。

图4、5a和5b示出导航电子卡320的支承件300同样用于容纳无人飞机10的电池400。为此，在固定部分301中设置有支架303用于接纳电池400。在该配置中，电池的惯性被添加到支承件300中并且，通过限制非悬挂的静负载，其同样有助于吸收机械振动。如图5b所示，电池400可以通过搭扣带410而在吊架303上保持就位。这种固定方式用起来非常简单并且不会产生机械间隙，机械间隙有可能是由加速度计321产生指示误差的原因。

最后，图6示出无人飞机10，该无人飞机包含有导航电子卡支承件和电池的外壳由通过磁性打开和关闭装置固定到主体结构11的保护封盖12所封闭，磁性打开和关闭装置例如是永磁体121₁、121₂、121₃、121₄。使用磁体的此种固定系统使用起来速度非常快并且非常简单，因为其不需要其它特定的工具，尤其不需要螺丝刀。

Claims (9)

1.一种用于旋翼无人飞机的导航电子卡支承件，包括：

用于旋翼无人飞机(10)的导航电子卡(320)；以及

用于所述电子卡的支承件(300)，所述支承件固定到设置在所述无人飞机中的外壳(120)中，

所述支承件包括与所述外壳的机械交界部，所述机械交界部由吸收机械振动的材料制成，

其特征在于还包括：

用于将所述支承件固定在所述外壳中的固定部分(301)，所述固定部分承载所述机械交界部(310)，

其中所述机械交界部为环形形状并且附连于设置在所述外壳中的相应环形肩部(121)上；

至少一个连接腿部(302)，所述至少一个连接腿部承载所述导航电子卡并且在一端处自由地安装在所述固定部分上；以及

用于为所述无人飞机供电的电池(400)，所述电池容纳在所述支承件(300)中并且固定到所述外壳中的所述支承件的固定部分(301)上。

2.根据权利要求1的用于旋翼无人飞机的导航电子卡支承件，其特征在于，所述导航电子卡(320)包括设置在所述卡上的导航传感器(321)，所述导航传感器设置成位于所述无人飞机(10)的重心上。

3.根据权利要求2的用于旋翼无人飞机的导航电子卡支承件，其特征在于，所述导航传感器(321)为加速度计。

4.根据权利要求1的用于旋翼无人飞机的导航电子卡支承件，其特征在于，所述电池通过搭扣带(410)固定到所述固定部分。

5.根据权利要求1的用于旋翼无人飞机的导航电子卡支承件，其特征在于，所述吸收材料为热固性泡沫材料。

6.根据权利要求1的用于旋翼无人飞机的导航电子卡支承件，其特征在于，所述吸收材料机械交界部通过粘结方式固定到所述外壳。

7.根据权利要求1的用于旋翼无人飞机的导航电子卡支承件，其特征在于，所述吸收材料机械交界部通过粘结方式固定到所述支承件。

8.一种旋翼无人飞机，包括根据权利要求1到7中任一项所述的用于旋翼无人飞机的导航电子卡支承件。

9.根据权利要求8所述的旋翼无人飞机，其特征在于，所述旋翼无人飞机包括用于封闭所述外壳(120)的磁性固定封盖(12)。