CN104149971B - 一种无人机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无人机，涉及一种无人驾驶飞机。本发明的无人机包括机壳、机身、置于机身两侧的至少两个起落架臂和电机安装杆，其还包括电动折叠机构、遥控装置、根据遥控装置发送的控制信号控制电动折叠机构折叠的控制装置和旋转件，起落架臂通过电动折叠机构连接至机身上，电机安装杆一端设置同轴且输出端反向的第一电机和第二电机，另一端与所述旋转件的第一端部固定连接，所述旋转件的第二端部与机身活动连接。本发明的无人机可折叠，解决无人机整体存放时占用空间大的问题，且设置多个电机，保证无人机的飞行稳定性，同时，起落架的收放结构简单，适用性广，操作方便。

Description

一种无人机

技术领域

本发明涉及一种飞机，尤其涉及一种无人机。

背景技术

无人驾驶飞机，简称无人机（UAV），是一种处在迅速发展中的新概念飞行器，其具有机动灵活、反应快速、无人飞行、操作要求低的优点。无人机通过搭载多类传感器，可以实现影像实时传输、高危地区探测功能，是卫星遥感与传统航空遥感的有力补充。目前，无人机的使用范围已经扩宽到军事、科研、民用三大领域，具体在电力、通信、气象、农业、海洋、勘探、摄影、防灾减灾、农作物估产、缉毒缉私、边境巡逻、治安反恐等领域应用甚广。

现有的无人机一般具有四个电机，四个电机分别驱动四个螺旋桨，四个电机通过电机安装杆安装在无人机机身上；还具有多个（至少两个）起落架臂，起落架臂支出无人机机身。因此，在无人机存放时，起落架臂，电机安装杆及安装在其上的电机和螺旋桨，占用的空间远远比机身占用的空间大，而且，无人机的四个螺旋桨由四个电机分别控制，当其中的一个电机损坏时，都会影响该无人机的稳定性，使该无人机不能正常飞行。

因此，现有的无人机存在不能折叠，整体存放时占用空间大，拆卸零部件存放又会增加操作的复杂性，及现有的无人机的动力系统中只要有一个电机损坏就会影响无人机飞行稳定性的问题。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷和问题，本发明的目的是提供一种可折叠式且飞行稳定性好的无人机，实现无人机的可折叠，解决无人机整体存放时占用空间大的问题，并设置至少八个螺旋桨保证无人机的飞行稳定性。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种无人机，包括机壳、机身、置于机身两侧的至少两个起落架臂和电机安装杆，其中，所述无人机还包括电动折叠机构、遥控装置、根据遥控装置发送的控制信号控制电动折叠机构折叠的控制装置和旋转件，所述每个起落架臂分别通过电动折叠机构与机身连接，电动折叠机构与控制装置电连接，控制装置置于机身内，控制装置与遥控装置无线连接；所述电机安装杆的一端设置同轴且输出端反向的第一电机和第二电机，另一端与所述旋转件的第一端部固定连接，所述旋转件的第二端部与机身活动连接，所述旋转件与处于机身同侧的电动折叠机构的距离大于电机安装杆的长度。

本发明的无人机中，所述第一电机的输出端设置螺旋桨，所述第二电机的输出端设置螺旋桨。第一电机和第二电机分别由对应的电源控制，能方便地分别控制第一电机和第二电机的工作。

本发明的无人机中，所述电动折叠机构的折叠幅度范围是0~45度。进一步地是，所述电动折叠机构为航空用金属转向座。

较佳地是，所述每个起落架臂包括第一起落架臂和第二起落架臂，第一起落架臂的一端与电动折叠机构连接，另一端与第二起落架臂的一端连接，其中，第一起落架臂与第二起落架臂之间的夹角为90~135度。更优地是，所述第一起落架臂的另一端与第二起落架臂的一端旋转式卡扣连接。

为了能够探测起落架臂的收放程度，可以在第二起落架臂上设置传感器，因此，所述的起落架臂还包括探测该第二起落架臂的收起程度与放下程度的传感器，该传感器位于该第二起落架臂上，该传感器与该遥控装置无线连接。进一步地，该传感器为电感式传感器。

进一步地，位于机身同侧的第二起落架臂的另一端通过第三起落架臂相互连接。

本发明的无人机中，优选地，所述旋转件的第一端部开设一个通孔，电机安装杆的另一端固定在该通孔内。

优选地，所述机身上对应所述旋转件第一端部侧壁的位置开设一个滑槽，旋转件第一端部侧壁上设有与该滑槽相配合的紧固件。较佳地是，所述滑槽可以为弧形滑槽，弧度为90度。同样较佳地，所述紧固件为紧固螺钉或卡栓。

进一步地，所述旋转件的第二端部与机身通过连接件铰接。较佳地，该连接件为螺丝。

更进一步地，所述旋转件为铝合金制件。

更进一步地，所述旋转件位于机壳与该机身之间。

优选地是，所述的电机安装杆包括第一横梁、第二横梁和连接在机身上的竖直连杆，竖直连杆通过旋转件活动连接至机身上，所述第一横梁和所述第二横梁分别安装在所述竖直连杆的两端，且所述第一横梁和所述第二横梁同侧平行设置，所述第一电机安装在所述第一横梁上，所述第二电机安装在所述第二横梁上。或者，第一横梁和第二横梁上分别均设置同轴且输出端反向的第一电机和第二电机。较佳地是，所述第一横梁和第二横梁与竖直连杆为可拆装式连接。

进一步地，所述第一电机和所述第二电机均为无刷电机。

进一步地，所述电机安装杆为碳杆。

优选地，本发明的无人机中，所述机壳包括机壳头、机壳身、机翼和机壳尾，机壳整体为流线型结构，且所述机壳身与所述机壳尾在与所述无人机的飞行方向垂直的平面内的夹角为90度。

进一步地，所述机壳头、机壳身、机翼和机壳尾均包括碳纤维层或玻璃纤维层。或者，所述机壳头、机壳身、机翼和机壳尾均包括7075铝合金层或钛合金层。

优选地，本发明的无人机中还包括驱动装置，驱动装置包括电路板，电路板上集成设置至少8个驱动芯片，每个驱动芯片分别通过导线与设置在电动安装杆上的电机一一对应，每个驱动芯片分别通过导线与对应电源连接。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

由于起落架臂通过电动折叠机构与机身连接，并通过遥控装置远程控制电动折叠机构的折叠动作和折叠角度，当无人机起飞时，遥控装置发送起落架臂收起信号，此时电动折叠机构向上折叠进而带动起落架臂收起；当无人机停飞时，遥控装置发送起落架臂放下信号，此时电动折叠机构向下折叠进而带动起落架臂放下。通过上述方式，本发明的无人机可以成功实现起落架收放，并且这种实现方式只需要一电动折叠机构和一遥控装置，结构简单，操作方便，适用性广。

本发明中，旋转件的第一端部与电机安装杆的另一端固定连接，旋转件的第二端部与机身活动连接，因此当需要折叠无人机时，可以通过调整旋转件与机身之间的相对位置以将电机安装杆收回至机身处，即可实现无人机折叠；折叠后复原时，也可以通过调整旋转件与机身之间的相对位置以将电机安装杆伸开。本发明无人机中的电机安装杆的折叠部件少、折叠操纵简单、折叠后占用空间小、适用性广。

本发明中，在电机安装杆一端设置两个电机，实现了当第一电机发生故障时，第二电机能够替换第一电机工作，保证动力装置的稳定性，进而提高了无人机的飞行稳定性。

附图说明

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的无人机的结构示意图，其中起落架臂处于收起状态；

图2是本发明的无人机的结构示意图，其中起落架臂处于放下状态；

图3是本发明的无人机的结构示意图，其中起落架臂处于放下状态，电机安装杆处于收回状态；

图4是本发明的无人机中旋转件部分的局部放大图；

图5是本发明的实施例11的无人机中电机安装杆的局部放大图；

图6是本发明的实施例12的无人机中电机安装杆的局部放大图。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据图1至图6 ，说明下述实施例的一种无人机。

实施例1：

根据图1所示，说明本实施例的一种无人机，包括机身11、置于机身两侧的至上两个起落架臂和电机安装杆3，其中，所述无人机还包括电动折叠机构22、遥控装置（图未视）、根据遥控装置发送的控制信号控制电动折叠机构22折叠的控制装置和旋转件4，所述每个起落架臂分别通过电动折叠机构22与机身11连接，电动折叠机构22与控制装置电连接，控制装置置于机身内，控制装置与遥控装置无线连接；所述电机安装杆3的一端设置同轴且输出端反向的第一电机51和第二电机52，另一端与所述旋转件4的第一端部固定连接，所述旋转件4的第二端部与机身11活动连接，所述旋转件4与处于机身同侧的电动折叠机构22的距离大于电机安装杆3的长度。

所述电动折叠机构22的折叠幅度范围是0~45度。该折叠幅度在能实现起落架臂收放的基础上，起落架臂动作幅度范围小，使得本实施例无人机可收放式起落架在实现收放过程中风阻减小、功耗降低。

优选地，所述电动折叠机构22为金属转向座，更佳地是航空用金属转向座，航空用金属转向座用于无人机的起落架时受外界环境的影响小。

实施例2：

本实施例是在实施例1的基础上作出的优化：所述每个起落架臂包括第一起落架臂211和第二起落架臂212，第一起落架臂211的一端与电动折叠机构22连接，另一端与第二起落架臂212的一端连接，其中，第一起落架臂211与第二起落架臂212之间的夹角为90~135度。其它结构与实施例1相同。

由于该起落架臂分成两部分，且两部分之间的夹角既能保证第二起落架臂212在放下时稳定可靠地停驻在地面上，又能保证第二起落架臂212在收起时与机身11两端的螺旋桨111保持一定距离，以避免螺旋桨受到第二起落架臂212收起过程中的撞击。

实施例3：

本实施例是在实施例2的基础上作出的优化：所述第一起落架臂211的另一端与第二起落架臂212的一端通过旋转式卡扣结构24连接。其它结构与实施例2相同。

当无人机存放时，起落架臂由电动折叠机构收起后，再将第二起落架臂向机身内侧旋转并卡扣固定，使得起落架臂的存放空间更加缩小，提高了空间利用率。在无人机使用时，将第二起落架臂212向机身外侧旋转至与第一起落架臂的夹角为90~135度上并卡扣固定。

实施例4：

本实施例是在实施例2和实施例3之一的基础上作出的优化：所述的每个起落架臂还包括探测该第二起落架臂212的收起程度与放下程度的传感器23，该传感器位于该第二起落架臂212上，该传感器23与对应的遥控装置无线连接。其它结构与实施例2和实施例3之一相同。

这样，传感器23可以实时探测该第二起落架臂212的状态，遥控装置根据该传感器23的探测数据精确控制电动折叠机构22的折叠幅度，使得第二起落架臂212的收放位置更准确。

较佳地，该传感器为电感式传感器。该电感式传感器采用非接触的探测方式保证了传感器不会磨损或移位。

实施例5：

本实施例是在实施例2至4之一的基础上作出的优化：位于机身11同侧的第二起落架臂212的另一端通过第三起落架臂213相互连接。其它结构与实施例2至4之一相同。

第二起落架臂和第三起落架臂相互配合形成稳定的支撑结构，保证无人机停飞后落地时的稳定性。

实施例6：

本实施例是在实施例1至5之一的基础上作出的优化：所述旋转件4的第一端部开设一个通孔，所述电机安装杆3的另一端固定在通孔内。其它结构与实施例1至5之一相同。

该旋转件4与电机安装杆3这样的固定连接方式节省了电机安装杆占用的空间，能在一定程度上削弱无人机飞行的阻力。

实施例7：

本实施例是在实施例1至6之一的基础上作出的优化：如图4所示，机身11上对应所述旋转件4第一端部侧壁的位置开设一个滑槽41，旋转件第一端部侧壁上设有与该滑槽相配合的紧固件42。其它结构与实施例1至6之一相同。

进一步地，所述紧固件42为紧固螺钉或卡栓。

这样，在需要折叠无人机时，松动紧固件42，将旋转件4移动到滑槽41的内端点处以将电机安装杆3收回，再将紧固件42滑动至滑槽41的内端点，利用紧固件42固定住旋转件4和机身11，即可实现无人机上电机安装杆3的折叠；在无人机启用时，松动紧固件42，将旋转件4移动到滑槽41的外端点以将电机安装杆3伸开，再将紧固件42滑动至滑槽41的外端点，利用紧固件42固定住旋转件4和机身11。这种折叠方式操作简单，容易执行。进一步地，紧固件螺钉或卡栓的连接方式在飞机飞行过程中紧固性好，可靠性高，同时紧固螺钉或卡栓的松动操作也较为容易，便利了无人机的折叠操作。

实施例8：

本实施例是在实施例7的基础上作出的优化：所述滑槽为弧形滑槽，弧度为90度。其它结构与实施例7相同。

实施例9：

本实施例是在实施例1至8之一的基础上作出的优化：所述旋转件4的第二端部与机身11通过连接件43铰接。其它结构与实施例1至8之一相同。

进一步地，所述连接件43为螺丝。

实施例10：

本实施例是在实施例1至9之一的基础上作出的优化：所述旋转件4为铝合金制件。其它结构与实施例1至9之一相同。

铝合金制件质量轻、刚性好、强度高。

实施例11：

本实施例是在实施例1至10之一的基础上作出的优化：如图5所示，所述的电机安装杆3包括第一横梁31、第二横梁32和活动连接在机身11上的竖直连杆33，所述第一横梁31和所述第二横梁32分别安装在所述竖直连杆33的两端，且所述第一横梁31和所述第二横梁32同侧平行设置，所述第一电机51安装在所述第一横梁31上，所述第二电机52安装在所述第二横梁32上；其中，竖直连杆33通过旋转件4活动连接至机身上。其它结构与实施例1至10之一相同。

实施例12：

本实施例是在实施例11的基础上作出的优化：如图6所示，所述第一横梁31和所述第二横梁32上分别均设置同轴且输出端反向的第一电机51和第二电机52。其它结构与实施例11相同。

无人机具有16个电机及对应的螺旋杆，可替换的电机多，保证了无人机在飞行过程中的稳定性。

实施例13：

本实施例是在实施例11和12之一的基础上作出的优化：所述第一横梁31和第二横梁32与竖直连杆33为可拆装式连接。其它结构与实施例11和12之一相同。

当无人机存放时，可将第一横梁31和第二横梁32拆下，进一步减小了无人机存放时的占用空间，并且能够更好地保护电机和螺旋桨，增加其使用寿命。

实施例14：

本实施例是在实施例1至13之一的基础上作出的优化：所述第一电机和所述第二电机均为无刷电机。其它结构与实施例1至13之一相同。

无刷电机在运转时摩擦力小，运行顺畅且噪音低，能够保证动力装置的稳定性。

实施例15：

本实施例是在实施例1至14之一的基础上作出的优化：所述电机安装杆为碳杆。其它结构与实施例1至14之一相同。

由于碳杆质量小，且强度大，提高了无人机的动力装置的强度。

实施例16：

本实施例是在实施例1至15之一的基础上作出的优化：所述机壳包括机壳头、机壳身、机翼和机壳尾，机壳整体为流线型结构，且所述机壳身与所述机壳尾在与所述无人机的飞行方向垂直的平面内的夹角为90度。

进一步地，所述机壳头、机壳身、机翼和机壳尾均包括碳纤维层或玻璃纤维层。或者，所述机壳头、机壳身、机翼和机壳尾均包括7075铝合金层或钛合金层。

无人机机壳整体为流线型结构，可以降低无人机飞行过程中的阻力，抗风性高，减小飞行能耗。另外，该机壳身与该机壳尾在与该无人机的飞行方向垂直的平面内的夹角为90度，一方面能提高无人机飞行稳定性，另一方面能增强无人机飞远后机头和机尾的肉眼识别能力。

实施例17：

本实施例是在实施例1至16之一的基础上作出的优化：无人机中还包括驱动装置，驱动装置包括电路板，电路板上集成设置至少8个驱动芯片，每个驱动芯片分别通过导线与设置在电动安装杆上的电机一一对应，每个驱动芯片分别通过导线与对应电源连接。其它结构与实施例1至16之一相同。

本实施例的驱动装置中，无人机上安装的每个电机分别与驱动芯片一一对应，驱动芯片又与电源一一对应，实现一电机对应一电源控制，实现了当第一电机发生故障时，第二电机能够替换第一电机工作，保证动力装置的稳定性，进而提高了无人机的飞行稳定性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种无人机，包括机壳、机身、置于机身两侧的至少两个起落架臂和电机安装杆，其特征在于：还包括电动折叠机构、遥控装置、根据遥控装置发送的控制信号控制电动折叠机构折叠的控制装置和旋转件，每个所述的起落架臂分别通过电动折叠机构与机身连接，电动折叠机构与控制装置电连接，控制装置置于机身内，控制装置与遥控装置无线连接；所述电机安装杆的一端设置同轴且输出端反向的第一电机和第二电机，另一端与所述旋转件的第一端部固定连接，所述旋转件的第二端部与机身活动连接，所述旋转件与处于机身同侧的电动折叠机构的距离大于电机安装杆的长度。

2.根据权利要求1所述的一种无人机，其特征在于：所述每个起落架臂包括第一起落架臂和第二起落架臂，第一起落架臂的一端与电动折叠机构连接，另一端与第二起落架臂的一端连接，其中，第一起落架臂与第二起落架臂之间的夹角为90～135度。

3.根据权利要求2所述的一种无人机，其特征在于：所述的起落架臂还包括探测该第二起落架臂的收起程度与放下程度的传感器，该传感器位于该第二起落架臂上，该传感器与该遥控装置无线连接。

4.根据权利要求1至3之一所述的一种无人机，其特征在于：所述旋转件的第一端部开设一个通孔，电机安装杆的另一端固定在该通孔内。

5.根据权利要求1至3之一所述的一种无人机，其特征在于：所述机身上对应所述旋转件第一端部侧壁的位置开设一个滑槽，旋转件第一端部侧壁上设有与该滑槽相配合的紧固件；所述滑槽为弧形滑槽，弧度为90度。

6.根据权利要求1至3之一所述的一种无人机，其特征在于：所述电机安装杆包括第一横梁、第二横梁和连接在机身上的竖直连杆，竖直连杆通过旋转件活动连接至机身上，所述第一横梁和所述第二横梁分别安装在所述竖直连杆的两端，且所述第一横梁和所述第二横梁同侧平行设置，所述第一电机安装在所述第一横梁上，所述第二电机安装在所述第二横梁上。

7.根据权利要求6所述的一种无人机，其特征在于：第一横梁和第二横梁与竖直连杆为可拆装式连接。

8.根据权利要求1-3之一所述的一种无人机，其特征在于：所述电机安装杆包括第一横梁、第二横梁和连接在机身上的竖直连杆，竖直连杆通过旋转件活动连接至机身上，所述第一横梁和所述第二横梁分别安装在所述竖直连杆的两端，且所述第一横梁和所述第二横梁同侧平行设置，第一横梁和第二横梁上分别均设置同轴且输出端反向的第一电机和第二电机。

9.根据权利要求1至3之一所述的一种无人机，其特征在于：所述机壳包括机壳头、机壳身、机翼和机壳尾，机壳整体为流线型结构，且所述机壳身与所述机壳尾在与所述无人机的飞行方向垂直的平面内的夹角为90度。