CN105329451A - 一种全保护无人机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种全保护无人机，以提高无人机的操作安全性和便携性。本发明包括无人机主体和与其连接的旋翼，还包括与所述无人机主体连接的保护壳，所述保护壳为镂空的闭合壳体，所述保护壳具有中空腔，所述旋翼安装在所述中空腔内。本发明将旋翼安装在保护壳的中空腔中，则旋翼不会与人体产生接触，使得操作人员可以手持放飞或者回收无人机，提高了旋翼的操作便捷性，并在较大程度上提高了操作安全性；保护壳设置为镂空的闭合壳体，镂空结构为旋翼提供了升力的形成空间，保证无人机正常飞行；旋翼安装在与无人机主体相连的保护壳内，降低了无人机的整体高度，进而提高其便携性。

Description

一种全保护无人机

本申请要求于2015年01月04日提交美国专利局、申请号为62099512、发明名称为“一种具有全保护旋翼系统的可折叠的无人机”的美国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，特别是涉及一种全保护无人机。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器，最早出现于20世纪40年代，当时是作为军事训练用的靶机使用的。无人机用途广泛，成本低，效费比好；无人员伤亡风险；生存能力强，机动性能好，使用方便，不仅在现代战争中有极其重要的作用，在民用领域更有广阔的前景。目前，无人机已被广泛运用到警备、城市管理、农业、地质、气象、电力、抢险救灾、视频拍摄等领域。

请参考图1，图1为现有技术中一种典型的无人机的结构示意图。

如图1所示，现有技术中的无人机主要包括主体10、旋翼20、电机30、连接杆40以及起落架50这五个部分。主体10大体呈半圆球状设置，在主体10的周向间隔安装有若干连接杆40，各连接杆40均沿主体10的径向向外延伸；旋翼20通过其上的旋翼轴与电机30连接，形成一个结构体；由旋翼20和电机30组合而成的结构体安装在各连接杆40的外端，实现旋翼20、电机30以及主体10的连接；同时，主体10上还连接有起落架50，整个无人机可以通过起落架50支撑，并通过起落架50实现无人机的放飞和回收。

但是，如图1所示，上述现有的无人机存在以下技术问题：

现有的无人机在稳定飞行时，旋翼20的转动速度大于等于10000转每分钟，则不论是在无人机应用的专业领域，还是对于无人机的业余玩家来说，被无人机旋翼20打伤的事故均时有发生，也就是说，现有技术中的无人机的安全性较低。

此外，如图1所示，上述现有的无人机中，旋翼20、电机30、主体10以及起落架50处于三个不同高度的平面层内，在较大程度上增加了无人机的高度，不利于无人机的携带。

因此，如何设计一种全保护无人机，以提高无人机操作的安全性，同时辅助提高无人机的便携性，成为本领域技术人员目前亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种全保护无人机，以提高无人机的操作安全性和便携性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种全保护无人机，包括无人机主体和与其连接的旋翼，还包括与所述无人机主体连接的保护壳，所述保护壳为镂空的闭合壳体，所述保护壳具有中空腔，所述旋翼安装在所述中空腔内。

本发明的全保护无人机具有保护壳，并将旋翼安装在保护壳的中空腔中，则旋翼不会与人体产生接触，使得操作人员可以手持放飞或者回收无人机，取消了现有技术中的起落架，提高了旋翼的操作便捷性；而且，由于旋翼不会与人体接触，在较大程度上提高了操作安全性；再者，保护壳设置为镂空的闭合壳体，镂空结构为旋翼提供了升力的形成空间，保证无人机正常飞行，闭合的壳体可以避免形成尖刺部，进一步提高操作的安全性，避免壳体伤害人体；此外，与现有技术中通过连接杆将旋翼固定在无人机主体的上方相比，本申请的旋翼安装在与无人机主体相连的保护壳内，省去了连接杆，不仅简化了无人机的结构，还可以降低无人机的整体高度，进而提高其便携性。

可选地，所述保护壳包括顶板、底板和中框，所述中框呈U字型设置，并以U字型的开口端与所述无人机主体连接；所述顶板和所述底板分别安装在所述中框的顶面和底面，以围合形成所述中空腔。

可选地，所述顶板上设有若干用于安装所述旋翼的安装部。

可选地，各所述安装部由所述中框的一侧至另一侧间隔排布。

可选地，所述中框与所述无人机主体可拆卸连接；所述顶板和/或所述底板与所述中框可拆卸连接。

可选地，所述顶板和/或所述底板包括相互拼接的若干第一分板；所述中框包括两侧板和连接在两所述侧板的尾端的端板，所述侧板和/或所述端板包括相互拼接的若干第二分板。

可选地，所述旋翼包括旋翼主体和由所述旋翼主体向外伸出的翼部，所述旋翼主体呈中空壳体状，所述中空壳体内套装有电机。

可选地，所述保护壳的镂空率为10％～20％。

可选地，所述保护壳的镂空结构为正六边形，所述正六边形的外接圆的半径为6～8mm。

可选地，所述无人机主体的两侧对称地设置有所述保护壳，两侧的所述保护壳的顶面与所述无人机主体的顶面平齐地对接，两侧的所述保护壳的底面与所述无人机主体的底面平齐地对接，以形成方体状的无人机。

附图说明

图1为现有技术中一种典型的无人机的结构示意图；

图2为本发明所提供全保护无人机在一种具体实施方式中的俯视图；

图3为本发明所提供全保护无人机在一种具体实施方式中的仰视图；

图4为本发明所提供全保护无人机在一种具体实施方式中的组装分解立体图；

图5为本发明所提供全保护无人机中保护壳在一种设置方式的俯视图；

图6为本发明所提供全保护无人机中旋翼与电机在一种具体实施方式中的组装分解立体图。

图1中：

主体10、旋翼20、电机30、连接杆40、起落架50；

图2-6中：

无人机主体1、旋翼2、旋翼主体21、翼部22、保护壳3、中空腔31、顶板32、安装部321、底板33、中框34、侧板341、端板342、电机4。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种全保护无人机，以提高无人机的操作安全性和便携性。

需要说明的是，本发明所述的第一、第二等词仅为了区分结构相同或类似的多个部件或结构，不表示对设置顺序或者连接关系的某种特殊限定。

本发明所述上下、左右均以无人机主体1为参照，以使用状态下无人机主体1朝向地面的方向为下，与下相反的方向为上；以无人机主体1的延伸方向为前后方向，则在与无人机主体1平行的平面内，垂直于前后的方向为左右方向。

以下结合附图，对本发明的全保护无人机进行具体介绍，以便本领域技术人员准确理解本发明的技术方案。

如图2-4所示，本发明提供了一种全保护无人机(以下简称无人机)，包括无人机主体1、与无人机主体1连接的保护壳3和旋翼2，保护壳3为镂空的闭合壳体，且保护壳3具有中空腔31，旋翼2安装在保护壳3的中空腔31内。无人机主体1可以设置为中空的盒体状，可以在无人机主体1中内置控制元件，以实现无人机的控制；如图2所示，还可以在无人机主体1上设置开关，并将开关与控制元件进行电连接，以便通过开关启闭无人机。保护壳3具体可以设置为能够与无人机主体1连接的任意形式的镂空结构，镂空的结构形式多样，可以为规则或不规则的几何形状，也可以为其他花纹形状等，只要能够保证无人机具有一定的楼空度即可，具体的镂空形式不限。

采用上述结构，旋翼2内置在保护壳3内，则操作者不会与旋翼2直接接触，使得操作者可以手持放飞和接收无人机，取消了现有技术中的起落架，提高了操作便捷性；由于操作过程中不会与旋翼2接触，可以有效避免因旋翼2高速运动而损伤肢体，提高了操作安全性；保护壳3设置为镂空结构，在满足抓握可能性的同时，通过镂空区域为旋翼2产生升力提供了足够的空间，进而保证无人机的正常飞行；保护壳3设置为闭合的壳体结构，不会存在突出的棱角，也就不会产生会对人体造成损伤的尖刺部，操作人员可以握持保护壳3的任意位置，进一步提高了握持的安全性和便捷性；旋翼2内置在保护壳3中，并通过保护壳3与无人机主体1连接，与现有技术中通过连接杆将旋翼2连接在无人机主体1的上方相比，这种旋翼2内置的结构形式降低了无人机的整体高度，从而提高了无人机的便携性。

保护壳3的结构形式多样，如上所述，保护壳3只要能够满足旋翼2的安装需求，并具有一定的镂空率即可。例如，保护壳3可以设置为方形的中空壳体，或者圆形、三角形、梯形等结构形式。

如图4所示，本发明的全保护无人机中，保护壳3可以设置为类似方形的结构，具体可以包括中框34、顶板32和底板33，顶板32和底板33分别连接在中框34的顶部和底部，进而将中框34上下盖合，形成一端开口的U字型闭合框架，此时，框架围合的中部空间构成用于安装旋翼2的所述中空腔31。

在上述结构中，顶板32和底板33相当于中框34的上下盖板，中框34构成所述保护壳3的主体结构。详细地，所述中框34可以呈U字型设置，具体可以在俯视状态下呈U字型，则U字型的开口端可以正对无人机主体1，并以开口端与所述无人机主体1连接；如图4所示，U字型开口端的两侧对应无人机主体1的前后两端，则可以将U字型开口端的两侧分别与无人机主体1的前后两端对应连接，可以采用焊接、铆接、螺接等连接方式。顶板32可以安装在中框34的顶面，以盖合中框34的顶部，使得中框34的顶部闭合；底板33可以安装在中框34的底面，以隔挡在中框34的底部，从而将中框34的底部闭合，最终形成具有一个开口端的U字型框体结构，该框体结构即为本发明的保护壳3，框体结构所围合的中部空腔即为所述中空腔31。

在上述保护壳3中，顶板32和底板33可以直接安装固定在中框34上，然后通过中框34与无人机主体1连接，顶板32和底板33可以采用螺接等可拆卸的连接方式与中框34连接，也可以采用焊接等固定方式与中框34固定连接；顶板32和底板33也可以不通过中框34，而直接与无人机主体1连接。如图4所示的实施方式中，以处于无人机主体1左侧的保护壳3为例，保护壳3的中框34以其开口端连接在无人机主体1的左侧面，则无人机主体1的左侧面将中框34的开口端封堵，形成一个周向闭合的结构；此时，可以在无人机主体1的左侧面设置连接孔位，例如，左侧面的中间或者前后两端设置连接孔位，以便顶板32或底板33以各自贴近无人机主体1的一端与无人机主体1连接；当然，也可以在无人机主体1与中框34的连接处设置连接孔位，具体可以设置在中框34的开口端或者无人机主体1的前后两端，同样可以实现顶板32和底板33的定位。还可以在中框34的与无人机主体1的左侧面平行的一侧端面设置所述连接孔位，以实现顶板32和底板33另一端(即远离无人机主体1的一端)的定位。

旋翼2具体可以安装在顶板32或底板33上，在一种具体设置方式中，可以将旋翼2安装在顶板32上。如图2-4所示，可以在顶板32上设置若干安装部321，安装部321与旋翼2相对应，则旋翼2可以安装在所述安装部321上。当旋翼2安装在顶板32上时，一方面，中空腔31内处于旋翼2下方的部分空间可以为旋翼2提供转动空间，从而降低旋翼2受到的空气阻力，以便旋翼2产生足够的升力；另一方面，在无人机的手持放飞和回收过程中，操作人员习惯性握持无人机的下部，故将旋翼2安装在顶板32上时，可以有效避免旋翼2与人体产生接触，保证对人体的有效防护。

在图2-4所示的实施方式中，具体可以在旋翼2的顶部设置三角形的连接件；所述安装部321可以设置在与顶板32对应的位置，具体可以为与所述连接件的三个角相对应的安装孔，然后通过螺栓或销钉等连接件进行连接。

安装部321可以根据旋翼2的个数以及旋翼2的分布情况进行布置，例如，以无人机主体1的延伸方向为前后方向，则可以在顶板32上由前至后地间隔设置若干所述安装部321；由于中框34以其开口端与无人机主体1连接，则安装部321由前至后间隔排布也就是由中框34的一侧至另一侧的方向上间隔排布。各安装部321之间的间隔可以相等，也可以不等；本领域技术人员可以根据旋翼2的安装需求对各安装部321的位置进行调整。

如上文所述，中框34与无人机主体1之间的连接、顶板32与中框34的连接、底板33与中框34的连接均可以采用可拆卸的连接方式。所述可拆卸连接是指，在不破坏连接件的情况下，可以根据需要拆装的连接方式，例如螺接、销接等。

此外，本发明中，顶板32、底板33和中框34可以设置为一个整体结构，也可以设置为可拼接的分体式结构。详细地，顶板32可以包括若干第一分板，各第一分板可以相互拼接，以形成能够与无人机主体1和中框34匹配的板状整体。同理，底板33也可以包括若干第一分板，并通过若干第一分板拼接形成整个板状结构，具体可以参照顶板32进行设置。

中框34可以包括两个侧板341和连接在两侧板341尾端的端板342，其中，所述侧板341的头端与无人机主体1连接，尾端是指与头端相对的另一端。同时，侧板341可以包括相互拼接的第二分板，端板342也可以包括相互拼接的第二分板，以便根据需要拼接形成所需的中框34结构。

采用上述可拼接的结构形式，使得本发明的保护壳3可以根据需要调整，例如顶板32的长度与宽度、底板33的长度和宽度、中框34的长宽高、顶板32、底板33以及中框34的结构形式等，使得保护壳3能够与无人机主体1相匹配，从而实现四旋翼2或者其他个数的旋翼2的安装，有效扩展保护壳3的使用范围以及拆装便捷性。

顶板32、底板33和中框34还可以根据需要设置为可折叠的结构，或者其他便于携带的结构形式。

在上述基础上，请进一步参考图5，本发明中，保护壳3的镂空率可以为10％～20％；所述镂空率是指镂空面积占保护壳3总面积的百分比。在经过一系列镂空面积和旋翼2动力损失关系的试验后，得到以下数据：镂空率为10％时，旋翼2动力损失为6％；镂空率为15％时，旋翼2动力损失为11％；镂空率为时80％，旋翼2动力损失为18％。因此，本发明的实例中，兼顾考虑无人机的整体重量、电机4固定于镂空结构上所需的结构稳定性、手持无人机所需要的结构坚固性，以及飞行的整体效率之后，将镂空率限定在上述范围内。

更为详细地，保护壳3的镂空结构可以为正六边形，如图5所示，此时，可以将正六边形的外接圆的半径控制在6～8mm之间，以便与所述镂空率匹配。如图5中所示，各正六边形可以在前后方向依次排列，此时，正六边形的中心处于同一前后延伸线上，则相邻正六边形的中心之间的距离可以定位为d，根据上述考虑因素，可以将d限定为12mm，此时对应的镂空率为15％，具有较好的使用性能。

再者，本发明中，可以使用碳纤维板制作镂空结构，即保护壳3具体可以采用碳纤维板材制成，此时无人机的重量较轻，在旋翼2存在一定动力损失的情况下，能够更好的满足飞行需求。

本发明的无人机，可以在无人机主体1的两侧均设置所述保护壳3，两侧的保护壳3可以关于无人机主体1左右对称设置，如图2-4所示的四旋翼2无人机。同时，两侧保护壳3的顶面可以与无人机主体1的顶面平齐，即两保护壳3的顶面与无人机主体1的顶面处于同一平面内；两保护壳3的底面可以与无人机主体1的底面平齐，即两保护壳3的底面与无人机主体1的底面处于同一平面内，此时，整个无人机成方体状的整体结构，如图2和图3所示。这种方体状的无人机具有较薄的厚度，便于携带，更为重要的是，该结构在飞行过程中受到的空气阻力较小，具有更好的飞行能力。

请进一步参考图6，本发明的无人机中，旋翼2还可以包括旋翼主体21和若干翼部22，各翼部22由所述旋翼主体21向外伸出，图6中示出的是一个具有两个翼部22的旋翼2。与此同时，旋翼主体21可以呈中空壳体状，以便将电机4套装在旋翼主体21内，使得旋翼2与电机4形成嵌套式结构，一方面节省了电机4占用的空间，以降低无人机的整体高度；另一方面，电机4与旋翼2形成嵌套式的整体结构，则电机4无需单独安装，提高了拆装便捷性，最终使得本申请的无人机具有超薄的结构。

如图6所示，为实现电机4的安装，可以采用螺栓等连接件将电机4固定在旋翼主体21的顶面，或者，可以将电机4吊挂在旋翼主体21内，也可以采用卡接等其他固定连接方式。

需要说明的是，本文所述的若干是指数量不确定，可以为两个或者三个以上的多个，还可以为一个，具体可以根据需要进行设置；本文所述的第一、第二等词均为了区分结构相同或类似的不同部件，不表示对顺序的某种特殊限定。

以上对本发明所提供全保护无人机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种全保护无人机，包括无人机主体(1)和与其连接的旋翼(2)，其特征在于，还包括与所述无人机主体(1)连接的保护壳(3)，所述保护壳(3)为镂空的闭合壳体，所述保护壳(3)具有中空腔(31)，所述旋翼(2)安装在所述中空腔(31)内。

2.如权利要求1所述的全保护无人机，其特征在于，所述保护壳(3)包括顶板(32)、底板(33)和中框(34)，所述中框(34)呈U字型设置，并以U字型的开口端与所述无人机主体(1)连接；所述顶板(32)和所述底板(33)分别安装在所述中框(34)的顶面和底面，以围合形成所述中空腔(31)。

3.如权利要求2所述的全保护无人机，其特征在于，所述顶板(32)上设有若干用于安装所述旋翼(2)的安装部(321)。

4.如权利要求3所述的全保护无人机，其特征在于，各所述安装部(321)由所述中框(34)的一侧至另一侧间隔排布。

5.如权利要求2所述的全保护无人机，其特征在于，所述中框(34)与所述无人机主体(1)可拆卸连接；所述顶板(32)和/或所述底板(33)与所述中框(34)可拆卸连接。

6.如权利要求2所述的全保护无人机，其特征在于，所述顶板(32)和/或所述底板(33)包括相互拼接的若干第一分板；所述中框(34)包括两侧板(341)和连接在两所述侧板(341)的尾端的端板(342)，所述侧板(341)和/或所述端板(342)包括相互拼接的若干第二分板。

7.如权利要求1-6任一项所述的全保护无人机，其特征在于，所述旋翼(2)包括旋翼主体(21)和由所述旋翼主体(21)向外伸出的翼部(22)，所述旋翼主体(21)呈中空壳体状，所述中空壳体内套装有电机(4)。

8.如权利要求7所述的全保护无人机，其特征在于，所述保护壳(3)的镂空率为10％～20％。

9.如权利要求8所述的全保护无人机，其特征在于，所述保护壳(3)的镂空结构为正六边形，所述正六边形的外接圆的半径为6～8mm。

10.如权利要求7所述的全保护无人机，其特征在于，所述无人机主体(1)的两侧对称地设置有所述保护壳(3)，两侧的所述保护壳(3)的顶面与所述无人机主体(1)的顶面平齐地对接，两侧的所述保护壳(3)的底面与所述无人机主体(1)的底面平齐地对接，以形成方体状的无人机。