CN105253298A - 用于将附件快速固定到无人机主体上的系统 - Google Patents

Abstract

快速固定系统包括与附件(22)一体的联结部件(24)和形成于无人机主体(12)上的支承面(26)。联结部件相对于框架在自由位置与锁定位置之间旋转地移动(28)，在自由位置允许放置或移除附件，在锁定位置，联结部件在框架上的旋转和平移被阻止，以便与框架形成为一体单元。本发明提供：限定锁定位置的装置，其相对于框架旋转止挡联结部件；用于在联结部件处于锁定位置时相对于框架对联结部件进行轴向平移阻挡的装置；以及，用于在到达锁定位置后将联结部件弹性地紧固到框架上的装置。

Description

用于将附件快速固定到无人机主体上的系统

技术领域

本发明涉及无人机，特别是旋翼无人机，诸如四轴直升机。

背景技术

这种无人机包括无人机主体和多个推进单元，多个推进单元安装于连接到无人机主体的臂的端部上，每个推进单元设有螺旋桨，螺旋桨由相应马达驱动。以不同方式控制不同的马达以便操纵无人机的姿态和速度。

在某些配置中，会关注提供这样的无人机，其具有可移除地安装到无人机主体上的附件。

在下文的描述中，将由轴形成的单元作为无人机附件的示例来描述，在该轴的每一端部设有大直径的轮。轴定向成与无人机的主行进方向交叉并且轮具有大于无人机和其螺旋桨的最大总尺寸的直径。这种配置特别地允许不仅使无人机飞行，而且因设有轮使无人机在地上、沿壁、抵靠天花板等滚动，因此除了无人机的自由飞行和上升的常用配置之外，还增加了行进的可能性。

然而，这个示例必须不以任何方式认为是限制性的，因为，如将理解的那样，本发明适用于将很大量附件安装于无人机主体上。

因此，关注的是，为无人机设置安装于横向轴的端部处的浮动件，以便允许无人机降落在水域上并在水面上安全地行进。

它们也可以是不使用支承轴的附件，例如安装于无人机背部等上的可移除的辅助照相机。

在任何情况下，希望能容易地并且快速地安装和拆卸这种附件，无需使用工具。

此外，固定系统必须允许在附件与无人机之间完全紧固，当附件锁定到无人机主体上时，这两个元件必须形成一体的单元。

特别地，在固定于无人机上的横向轴的情况下，重要的是防止轴的任何轴向平移，其可能造成轮的侧向移位，具有使它们接触无人机螺旋桨的风险。

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于将附件快速地固定到无人机主体上的系统，其满足了易于使用和无人机与附件之间的机械联结可靠性的要求，特别是对于通过管状形状的元件横向于无人机安装的附件而言。

另一方面，在希望将这种固定系统用于消费者的无人机、玩具等的情况下，建议使用能易于批量、以很低成本生产，同时满足了上文所提到的简易型性和可靠性标准的系统。

快速固定系统必须也具有通用特征，即，根据使用者是否希望将这种或那种附件安装到无人机上，其必须能用于轻松地将很多种不同附件固定于同一无人机上，而无需任何适配器或其它附加元件。

用于将可移除的构件快速地固定到无人机上的各种系统描述于例如WO2014/059549A1、US2014/0061376A1、EP2236416A2、WO2008/121983A1或US4591114A中，它们都不允许实现上文所提出的所有要求。

为了实现上文所提到的目的，本发明提出了一种单元，其包括无人机和无人机附件，无人机附件适于可移除地固连到无人机主体上，这个单元如在上文所提到的WO2014/059549A1中所公开包括用于将附件快速地固定到无人机主体上的系统，该系统包括与附件一体的联结部件和形成于无人机主体上的支承框架，这个框架适于与联结部件合作以允许将附件安装、定位和保持在无人机主体上的适当位置。

联结部件相对于框架在自由位置与锁定位置之间旋转运动，在自由位置，联结部件可以自由地放置于框架上或者与框架分开，在锁定位置，联结部件在框架上的旋转和平移被锁定，以便与框架形成一体单元。联结部件包括：用于相对于框架对联结部件进行旋转止挡的装置，其限定锁定位置；用于在联结部件处于锁定位置时相对于框架对联结部件进行轴向平移阻挡的装置；以及，用于在到达锁定位置后将联结部件弹性地紧固到框架上的装置。

特征是，联结部件包括管状元件，管状元件限定至少一个轴颈，轴颈适于与框架的相配轴承合作，这个轴承是带开口的半圆柱形轴承，开口朝向外以允许联结部件的轴颈放置于其中。联结部件还包括杠杆，杠杆垂直于管状元件延伸，轴颈布置于杠杆附近，在杠杆的近端。

根据各种有利附属特征：

–旋转止挡装置在框架上包括突起，突起靠近轴承形成并且具有朝向与轴承中开口方向相对的方向的面，并且在联结部件上包括止挡面，一旦到达锁定位置，止挡面与框架突起的面接触并且搁靠在框架突起的面上；

–轴向平移阻挡装置包括：在联结部件上的至少一个肩部，其在管状主体上形成于轴颈附近；以及，在框架上的止挡面，止挡面在径向延续半圆柱形轴承并且搁靠到联结部件的肩部上；

–用于在到达锁定位置之后将联结部件弹性紧固到框架上的装置包括形成于杠杆的远端的凸台和形成于框架的相配区中的合作凹部，或者反之亦然；

–杠杆可以在其长度上弹性地变形以由相对于这个长度在横向施加的压力而使凸台远离凹部移动并且因此允许在联结部件与框架之间的分离和联结部件从锁定位置到自由位置的连续旋转；

–附件包括轴，轴与联结部件是一体的并且相对于联结部件任一侧上的管状主体在轴向延伸，这个轴特别地能在其端部中每一个处承载轮。

附图说明

现将参考附图，描述本发明的示例性实施例，在所有附图中，相同的附图标记表示相同或功能相似的元件。

图1是无人机的总体透视图，在图示示例中，无人机设有由一对侧向轮组成的附件。

图2a和图2b是配备了无人机附件的图1的无人机的中央部分放大视图，示出了快速固定系统，分别处于初始附件放置位置和最终锁定位置。

图3更详细地示出了快速固定系统的构成元件，联结部件和相配的支承框架形成于无人机主体上。

图4是联结部件的根据不同于图3的角度的角度的分离出的视图。

图5a和图5b是示出分别处于初始位置和处于最终锁定位置的联结部件和合作的支承框架的侧视图。

具体实施方式

图1示出了包括四轴直升机类型的无人机10的单元，其具有中央主体12，四个支承臂14从中央主体12辐射出。每个支承臂14在其远端设有推进单元16，推进单元16包括马达，马达驱动螺旋桨18旋转，螺旋桨18在支承臂14上方的水平面中延伸。

无人机10设有由大直径(直径大于无人机和其螺旋桨的总尺寸)的两个侧向轮20组成的附件，两个侧向轮20在平行于无人机的主要行进方向Δ的平面中延伸，并且布置于无人机主体12和推进单元16和螺旋桨18的每一侧上。轮20由横向轴22承载，横向轴22安装于无人机主体12上以便与无人机主体12一体地平移或旋转(即，轴22不能在轴向移动，也不能绕自身旋转)。轮20安装成在轴22的端部自由旋转，因此两个轮中的每一个能独立于彼此旋转并且以纯粹被动的方式。轮20无驱动作用，它们在保持与地面或壁接触的同时仅用于允许无人机待在远离地面或壁处，。仅靠无人机的螺旋桨的力驱动的无人机然后能在这个地面或这个壁上滚动。

轴22有利地安装于无人机的背部上，使得无人机的重心位于轴22下方并且因此在轮20的旋转中心下方，而这无论在任何上升条件下将允许自然回到平衡。

图2a和图2b更详细地示出了轴22安装于无人机主体12上的方式。

利用为本发明特征的快速固定系统来做出这种安装，快速固定系统包括联结部件24，联结部件24与框架26可移除地配合，框架26与无人机主体12是一体的。联结部件24与轴22一体地旋转和平移，并且可以放置于框架26中(在图2a中所示的位置)。联结部件24可以特别地直接模制于轴22上使得这两个元件被制成彼此一体地旋转和平移，而没有相对自由度。

通过在以下初始位置与锁定位置之间旋转而获得了联结部件24在框架26上的锁定和因此无人机附件(此处由轴22实现)在无人机主体12上的锁定：

–图2a所示的初始位置，其中联结部件24可以自由地放置于框架26上(或者与框架26分离)；以及

–图2b所示的锁定位置，其中联结部件24在框架26上的旋转和平移被锁定，以便与框架26形成一体单元，而没有相对自由度。

如由图2a中的箭头28示意性地示出，通过简单旋转一圈的一小部分(大约60°至90°)来操作从初始位置到锁定位置的切换。因此将附件安装和锁定到无人机主体上归结为将联结部件24放置于框架26上并且执行根据箭头28的旋转，而无任何其它必需的操纵。

图3和图4以及图5a和图5b更详细地示出了允许实现所希望的结果的联结部件24和支承框架26的构成元件。

联结部件24包括与轴22(轴在图3和图4中未示出)同轴的管状元件，限定两个轴颈30，两个轴颈30设定为搁靠在支承框架26的相配轴承32上。这些轴承32向上打开，开口34(图5a和图5b)足够宽以允许将联结部件24的轴颈30放置于初始自由位置和从初始自由位置移除(在图2a、图3和图5a中示出的位置)。支承框架26还包括垂直于轴颈30轴线的中央肋状物36和两个侧向肋状物38，轴承32形成于肋状物38中。

中央肋状物36和侧向肋状物38限定彼此平行和相对的两对平面的面40、42，允许引导和接纳形成于联结部件24的管状主体上的相应肩部44。每个肩部44包括分别与中央肋状物36的侧向肋状物38和40的面42接触的止挡面46、48。一旦联结部件24放置于支承框架26中，这种配置允许利用轴承32中的轴颈30来阻止联结部件24并因此轴22以及总体上无人机附件相对于无人机主体12的轴向平移。

如图5a和图5b所示，肩部44还包括端部区域50，端部区域50止于形成止挡面的面52，例如在径向平面中延伸的平面的面。这个止挡面52设定成与形成于支承框架26的突伸边缘56上的相对相配接触面54接触。在初始自由位置(图5a)，两个面52和56间隔开，并且朝向锁定位置的旋转(箭头28)使这些面彼此接触并且抵接，防止轴颈30离开轴承32的任何退出。

为了保持联结部件24在锁定位置(即，图5b的位置)，联结部件24包括相对于承载轴颈30的管状元件在径向延伸的杠杆58。这个杠杆58在其端部设有凸台62，凸台62设定成与形成于支承框架26的中央肋状物36中的相配凹部64配合，凸台62做成在杠杆58的侧面之一上靠近其远端60。

由于杠杆材料(其例如是塑性材料)的弹性，凸台/凹部单元62、64构成弹性紧固(“卡夹”)装置，其抵抗在无任何操作者操作的情况下能够沿打开方向推动联结部件24的各种外部应力、振动等。

一旦杠杆58降低直到凸台62“卡夹”到凹部64内，联结部件24/支承框架26单元和因此无人机主体/附件单元因而保持完好的固定。

为了拆卸附件，使用者仅需要例如经由形成于端部60的鼻部64在杠杆上施加横向作用，这个操作由图5b的箭头62示出。由于杠杆弹性，这个动作将努力地使使凸台62不得不远离凹部64移动并且因此将杠杆58从支承框架26中解锁，因此允许联结部件逆向旋转直到自由位置，在自由位置，附件将能易于移除。

Claims (7)

1.一种单元，包括：

–无人机(10)，其具有无人机主体(12)；以及

–无人机附件(20,22)，其适于可移除地固连到所述无人机主体上，

其中提供用于将所述附件快速固定到所述无人机主体上的系统，所述系统包括：

–联结部件(24)，其与所述附件是一体的；以及

–形成于所述无人机主体上的支承框架(26)，这个框架适于与所述联结部件配合以允许将所述附件安装、定位在所述无人机主体上并保持在位，

所述联结部件可相对于所述框架在下列自由位置与锁定位置之间旋转运动(28)：

.自由位置，在此位置，所述联结部件能够自由地放置于所述框架上或者与所述框架分开；以及

.锁定位置，在此位置，所述联结部件在所述框架上的旋转和平移被锁定，以便与所述框架形成为一体单元，

并且其中所述联结部件包括：

–用于对所述联结部件相对于所述框架的旋转止挡的旋转止挡装置(52,54)，其限定锁定位置；

–用于当所述联结部件处于所述锁定位置时对所述联结部件相对于所述框架的轴向平移阻挡的轴向平移阻挡装置(40,42,44)；以及

–用于一旦到达所述锁定位置将所述联结部件弹性地紧固到所述框架上的装置(62,64)，

其特征在于所述联结部件还包括：

–管状元件，其限定至少一个轴颈(30)，所述轴颈(30)适于与所述框架的相配轴承(32)配合，这个轴承是带有开口(34)的半圆柱形轴承，所述开口(34)向外定向以允许所述联结部件的所述轴颈放置于其中；

–杠杆(58)，其垂直于所述管状元件延伸，所述至少一个轴颈布置于所述杠杆附近，在所述杠杆的近端处。

2.根据权利要求1所述的单元，其特征在于，所述旋转止挡装置包括：

–在所述框架上的突起(56)，其形成于所述轴承附近并且具有朝向与所述轴承中的所述开口(34)的方向相对的方向的面(54)；以及

–在所述联结部件上的止挡面(52)，一旦到达所述锁定位置，其与所述框架突起的所述面接触并且搁置于所述框架突起的所述面上。

3.根据权利要求1所述的单元，其特征在于，所述轴向平移阻挡装置包括：

–在所述联结部件上的至少一个肩部(44)，其在所述管状主体上形成于所述轴颈附近；以及

–在所述框架上的止挡面(40,42)，所述止挡面径向延伸所述半圆柱形轴承并且搁靠到所述联结部件的所述肩部上。

4.根据权利要求1所述的单元，其特征在于，用于一旦到达所述锁定位置将所述联结部件弹性紧固到所述框架上的装置包括形成于所述杠杆的所述远端(60)的凸台(62)和形成于所述框架的相配区(36)中的配合凹部(64)，或者反之亦然。

5.根据权利要求4所述的单元，其特征在于，所述杠杆(58)能够在其长度上弹性变形以便通过相对于其长度在横向施加的压力(62)而使所述凸台(62)远离所述凹部(64)移动并且因此允许：

.所述联结部件与所述框架之间的分离；以及

.所述联结部件从所述锁定位置连续旋转到所述自由位置。

6.根据权利要求1所述的单元，其特征在于，所述附件包括轴(22)，所述轴(22)与所述联结部件(24)是一体的并且相对于所述联结部件(24)每一侧上的所述管状主体轴向延伸。

7.根据权利要求6所述的单元，其特征在于，所述轴(22)在其端部中每一个处承载轮(20)。