CN105752353B - 一种飞行器、云台及喷洒器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及飞行器，具体为一种飞行器、云台及喷洒器。解决了目前云台不能够全角度无死角拍摄的技术问题。本发明采用三个支撑环形成了一个球壳结构，这种球壳结构设计使它的飞行适应能力提高很多，在障碍物较多空间比较小的场所里也可以安全飞行，因此，作为一种新型喷洒设备非常方便。特别是在室内等环境下的防疫使用，可根据回传的图像远程控制喷洒的方向和位置，现有飞行器喷洒消毒剂只能在空间大的环境下使用，对于狭小空间只能由人来完成，这样使人面临的危险性增强。而本申请则可以克服上述问题。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器，具体为一种飞行器、云台及喷洒器。
背景技术
现有的云台通过无人机搭载在空中进行拍摄，这种云台可以绕自身水平、横滚以及俯仰轴运动，这种运动方式导致云台无法对其下方或上方进行拍摄，使得全景画面信息不全，限制了云台的实际应用。因此非常需要开发一种能够全角度实现目标拍摄的新型云台以及相关的飞行器。
发明内容
本发明为解决目前云台不能够全角度无死角拍摄的技术问题，提供一种飞行器、云台及喷洒器。
本发明所述的全角度飞行器是采用以下技术方案实现的：一种飞行器，包括一个内设飞行控制器的垂直起降飞行器，垂直起降飞行器的机身左右两侧水平延伸出一对支撑杆，左右一对支撑杆的顶端转动支撑有第一支撑环；所述第一支撑环能够以左右两个支撑杆为轴转动，至少有一个支撑杆的顶端通过一个第一导电滑环与第一支撑环转动连接；第一支撑环由第一导电滑环驱动实现转动；第一支撑环上与两个支撑杆相连接的位置作为该环的两个象限点，第一支撑环上另外两个象限点所对应的外侧环壁上转动支撑有第二支撑环；所述第二支撑环能够以其和第一支撑环相连接的两个象限点的连线为轴转动；所述第一支撑环与第二支撑环的两个连接点中至少有一个是通过一个第二导电滑环实现转动连接的；第二支撑环由第二导电滑环驱动实现转动；第二支撑环上与第一支撑环相连接的两个位置作为第二支撑环的两个象限点，第二支撑环上另外两个象限点所对应的外侧环壁上转动支撑有第三支撑环，所述第二支撑环与第三支撑环的两个连接点中至少有一个是通过一个第三导电滑环实现转动连接的；所述第三支撑环能够以其和第二支撑环连接的两个象限点的连线为轴转动；第三支撑环由第三导电滑环驱动实现转动；所述第一支撑环、第二支撑环以及第三支撑环的内径均大于垂直起降飞行器的最大身长；垂直起降飞行器上通过机载的供电电源向各个导电滑环供电。
垂直起降飞行器作为本发明所述飞行器的动力来源，其结构可以有多种选择。第一支撑环的转轴、第二支撑环的转轴以及第三支撑轴的转轴相互垂直，三个支撑轴在三个自由度上转动，能够保证位于最外侧的第三支撑轴实现全角度无死角的转动，这样就可以将相关装置如摄像头等安装在第三支撑环的外表面，摄像头就能够转动到所有的角度（包括飞行器的底部），保证拍摄的效果。
本发明所述的云台是采用如下技术方案实现的：一种云台，所述第三支撑环的外壁上固设有一个摄像头；所述摄像头的信号输出端通过固定在第三支撑环环壁或者内部的导线与第三导电滑环电连接，进而通过第二导电滑环、第一导电滑环实现与垂直起降飞行器内设飞行控制器的通讯。
本发明所述的喷洒器是采用如下技术方案实现的：一种喷洒器，垂直起降飞行器上载有密闭容器；只有一个支撑杆与第一支撑环之间通过第一导电滑环连接，另一个支撑杆与第一支撑环之间通过第一旋转接头转动连接；第一支撑环与第二支撑环之间有一个连接点采用第二导电滑环连接，另一个连接点采用第二旋转接头转动连接；第二支撑环与第三支撑环之间有一个连接点采用第三导电滑环连接，另一个连接点采用第三旋转接头转动连接；第一、第二、第三旋转接头具有相同的结构；所述旋转接头包括一个呈中心贯通结构的接头定子以及转动嵌套在接头定子内部的呈中心贯通结构的接头转子；所述接头转子的前端伸出接头定子的前端；接头定子与接头转子之间设有密封件；所述另一个支撑杆为中空结构且顶端设有开口，第一、第二、第三支撑环上均开有与相应旋转接头相配的孔；所述三个旋转接头均穿过相对应的孔设置；所述第一旋转接头的接头定子与另一个支撑杆的顶端开口固定连接；第一旋转接头的接头转子的前端与第一支撑环固定连接；所述第二旋转接头的接头定子与第一支撑环的另一个连接点固定连接，所述第二旋转接头的接头转子与第二支撑环的另一个连接点固定连接；所述第三旋转接头的接头定子与第二支撑环的另一个连接点固定连接，所述第三旋转接头的接头转子与第三支撑环的另一个连接点固定连接；所述另一个支撑杆与密闭容器相连通；第一旋转接头的接头转子一侧开口通过固定在第一支撑环上的导管与第二旋转接头的接头定子一侧的开口相连通，第二旋转接头的接头转子一侧的开口通过固定在第二支撑环上的导管与第三旋转接头的接头定子一侧开口连通，第三旋转接头的接头转子一侧开口通过导管连接有一个固定在第三支撑环外壁上的喷头。
进一步的，所述第三支撑环的外壁上还固设有一个位于喷头上方的摄像头；所述摄像头的信号输出端通过固定在第三支撑环环壁或者内部的导线与第三导电滑环电连接，进而通过第二导电滑环、第一导电滑环实现与垂直起降飞行器内设飞行控制器的通讯。
旋转接头的结构能够确保流体正常流动；以第二旋转接头为例（图3），第一支撑环上的导管将喷洒的药物输送至第二旋转接头，流体经第二旋转接头中空的内部流出，并由接头转子的出口流至第二支撑环上的导管，直到第三旋转接头，这样流体就逐级输送至摄像头下方的喷头并喷出；密闭容器上设有智能阀门，以控制流体的流量。
本发明的有益技术效果：
1.真正做到全角度无遮挡拍摄——视野更开阔；
2.用一个摄像头就可快速完成全景拍摄——目前的全景拍摄方法大多采用多个相机组来完成拍摄，这样造成了全景拍摄设备沉重，携带不便，成本高；而本申请所述的云台采用一个相机就可以，拍摄时通过控制云台转动特定的角度完成拍摄各方向的图像，因而减轻了设备重量降低了成本；作为救援机器人，可以实时传回全景影像，便于指挥人员查看；
3.机身球形外壳还可以起到保护作用——飞行器意外跌落通过万向环（三个支撑环）的调节作用使内部的动力装置还处于水平状态，因而还能正常起飞；外壳还可以避免飞行时螺旋桨伤人；
4.同时还是一种飞行的喷洒设备：（1）可以作为植保无人机应用在林下作物等障碍物较多的农田的农药喷洒（2）作为养殖场、疫区等室内的消毒剂喷洒设备。
三个支撑环形成了一个球壳结构。飞行器的球壳设计使它的飞行适应能力提高很多，在障碍物较多空间比较小的场所里也可以安全飞行，因此，作为一种新型喷洒设备非常方便。特别是在室内等环境下的防疫使用，现有飞行器喷洒消毒剂只能在空间大的环境下使用，对于狭小空间只能由人来完成，这样使人面临的危险性增强。而本申请则可以克服上述问题。
本申请通过独特的结构设计实现了全角度无死角的转动，这样就可以搭载相关设备进行作业；整个装置结构精妙，体积轻巧，拥有广阔的应用前景。
附图说明
图1 本发明所述飞行器及云台的结构示意图。
图2导电滑环应用于连接时的连接结构示意图（剖视图）。
图3旋转接头应用于连接时的连接结构示意图（剖视图）。
图4导电滑环的立体结构示意图。
图5导电滑环的转子结构示意图。
图6导电滑环的剖面结构示意图。
图7导电滑环的侧视结构示意图。
图8本发明所述喷洒器的结构示意图。
1-垂直起降飞行器，2-支撑杆，3-第一支撑环，4-第一导电滑环，5-第二支撑环，6-第二导电滑环，7-第三支撑环，8-第三导电滑环，9-滑环转子，10-滑环定子，11-惯性测量模块，12-副翼，13-线圈，14-磁极，15-接线口，16-摄像头，17-第一旋转接头，18-第二旋转接头，19-第三旋转接头，20-接头定子，21-接头转子，22-喷头，23-网罩，24-滑环部分，25-电机部分。
具体实施方式
一种飞行器，包括一个内设飞行控制器的垂直起降飞行器1，垂直起降飞行器1的机身左右两侧水平延伸出一对支撑杆2，左右一对支撑杆2的顶端转动支撑有第一支撑环3；所述第一支撑环3能够以左右两个支撑杆2为轴转动，至少有一个支撑杆2的顶端通过一个第一导电滑环4与第一支撑环3转动连接；第一支撑环3由第一导电滑环4驱动实现转动；第一支撑环3上与两个支撑杆2相连接的位置作为该环的两个象限点，第一支撑环3上另外两个象限点所对应的外侧环壁上转动支撑有第二支撑环5；所述第二支撑环5能够以其和第一支撑环3相连接的两个象限点的连线为轴转动；所述第一支撑环3与第二支撑环5的两个连接点中至少有一个是通过一个第二导电滑环6实现转动连接的；第二支撑环5由第二导电滑环6驱动实现转动；第二支撑环5上与第一支撑环3相连接的两个位置作为第二支撑环5的两个象限点，第二支撑环5上另外两个象限点所对应的外侧环壁上转动支撑有第三支撑环7，所述第二支撑环5与第三支撑环7的两个连接点中至少有一个是通过一个第三导电滑环8实现转动连接的；所述第三支撑环7能够以其和第二支撑环5连接的两个象限点的连线为轴转动；第三支撑环7由第三导电滑环8驱动实现转动；所述第一支撑环3、第二支撑环5以及第三支撑环7的内径均大于垂直起降飞行器1的最大身长；垂直起降飞行器1上通过机载的供电电源向各个导电滑环供电。
所述第一导电滑环4、第二导电滑环6、第三导电滑环8具有相同的结构；所述导电滑环包括滑环转子9以及套设在滑环转子9外周圈的滑环定子10；滑环定子10与滑环转子9之间通过导电碳刷实现电连接；第一导电滑环4的滑环定子10与支撑杆2的顶端固定连接，第一导电滑环4的滑环转子9与第一支撑环3固定连接；所述供电电源通过设在支撑杆2内部或者表面的导线与第一导电滑环4的滑环定子10电连接；所述第二导电滑环6的滑环转子9与第二支撑环5固定连接，第二导电滑环6的滑环定子10与第一支撑环3固定连接，第一导电滑环4的滑环转子9通过设在第一支撑环3内部或者环壁上的导线与第二导电滑环6的滑环定子10电连接；所述第三导电滑环8的滑环转子9与第三支撑环7固定连接，第三导电滑环8的滑环定子10与第二支撑环5固定连接，第二导电滑环6的滑环转子9通过设在第二支撑环5内部或者环壁上的导线与第三导电滑环8的滑环定子10电连接。
第一、第二、第三支撑环的内环壁上在靠近各自对应的导电滑环的位置处各设有一个惯性测量模块11；所述惯性测量模块11通过设在支撑杆2内部或外表面以及各个支撑环环壁或者内部的导线实现与垂直起降飞行器1内部飞行控制器的通讯。
所述垂直起降飞行器1采用单旋翼无尾桨结构，机身左右两侧在位于一对支撑杆下方的位置各设有一个副翼12。
支撑杆与第一支撑环、第一支撑环与第二支撑环、第二支撑环与第三支撑环之间均通过至少一个导电滑环实现转动连接，并且提供转动的动力。导电滑环在通电状态下实现转子的转动，这样就能够驱动第一支撑环、第二支撑环、第三支撑环相互独立转动。
导线经过第一支撑环、第二支撑环连接至第三支撑环，实现了（至少）三个支撑环与供电电源的连接，通过远程遥控装置与垂直起降飞行器内设的飞行控制器通讯就可以实现对飞行器三个支撑环的转动控制以及对飞行器整体飞行路线的控制。
惯性测量模块能够实时测量每个支撑环的转动角度，进而将转动信息反馈至飞行控制器，以供操作人员根据实际情况进行控制，或者按照预先设定好的飞行控制程序实现自动控制。
单旋翼无尾桨结构简单，便于操控；副翼用于控制垂直起降飞行器的飞行姿态。
所述导电滑环的滑环转子9前半部分的外壁与滑环定子10前半部分的内壁之间通过导电碳刷实现电连接；滑环转子9的后半部分与滑环定子10后半部分之间有间隔，滑环转子9后半部分周圈设有线圈，滑环定子10后半部分内壁周圈设有磁极14；滑环转子9与滑环定子10分别引出有用于连接导线的接线口15。如图6所示，导电滑环的前半部分为滑环部分，后半部分为提供动力的电机部分。
第三支撑环7外部固定罩设有网罩23。网罩23用于防护空中微小物体撞击飞行器，确保机身和各支撑环的安全。
一种云台，所述第三支撑环的7外壁上固设有一个摄像头16；所述摄像头16的信号输出端通过固定在第三支撑环7环壁或者内部的导线与第三导电滑环8电连接，进而通过第二导电滑环6、第一导电滑环4实现与垂直起降飞行器1内设飞行控制器的通讯。
一种喷洒器，垂直起降飞行器1上载有密闭容器；只有一个支撑杆2与第一支撑环3之间通过第一导电滑环4连接，另一个支撑杆2与第一支撑环3之间通过第一旋转接头17转动连接；第一支撑环3与第二支撑环5之间有一个连接点采用第二导电滑环6连接，另一个连接点采用第二旋转接头18转动连接；第二支撑环5与第三支撑环7之间有一个连接点采用第三导电滑环8连接，另一个连接点采用第三旋转接头19转动连接；第一、第二、第三旋转接头具有相同的结构；所述旋转接头包括一个呈中心贯通结构的接头定子20以及转动嵌套在接头定子20内部的呈中心贯通结构的接头转子21；所述接头转子21的前端伸出接头定子20的前端；接头定子20与接头转子21之间设有密封件；所述另一个支撑杆2为中空结构且顶端设有开口，第一、第二、第三支撑环上均开有与相应旋转接头相配的孔；所述三个旋转接头均穿过相对应的孔设置；所述第一旋转接头17的接头定子20与另一个支撑杆2的顶端开口固定连接；第一旋转接头17的接头转子21的前端与第一支撑环3固定连接；所述第二旋转接头18的接头定子20与第一支撑环3的另一个连接点固定连接，所述第二旋转接头18的接头转子21与第二支撑环5的另一个连接点固定连接；所述第三旋转接头19的接头定子20与第二支撑环5的另一个连接点固定连接，所述第三旋转接头19的接头转子21与第三支撑环7的另一个连接点固定连接；所述另一个支撑杆2与密闭容器相连通；第一旋转接头17的接头转子21一侧开口通过固定在第一支撑环3上的导管与第二旋转接头18的接头定子20一侧的开口相连通，第二旋转接头18的接头转子21一侧的开口通过固定在第二支撑环5上的导管与第三旋转接头19的接头定子20一侧开口连通，第三旋转接头19的接头转子21一侧开口通过导管连接有一个固定在第三支撑环7外壁上的喷头22；所述第三支撑环7的外壁上还固设有一个位于喷头22上方的摄像头16；所述摄像头16的信号输出端通过固定在第三支撑环7环壁或者内部的导线与第三导电滑环8电连接，进而通过第二导电滑环6、第一导电滑环4实现与垂直起降飞行器1内设飞行控制器的通讯。
如图3所示，箭头指向为流体的流向，流体经中空的旋转接头从第一支撑环流向第二支撑环，导管密封接在旋转接头的两端。旋转接头的接头转子前端伸出接头定子，也就是接头转子这一侧的开口伸出形成接头转子一侧的开口用于与导管连接；而接头定子在后端伸出（超出接头转子的后端），形成接头定子一侧的开口用于与导管连接；接头转子嵌套于接头定子内壁所设的凹槽内，可以灵活转动，密封件确保密封。
Claims (9)
1.一种飞行器，其特征在于，包括一个内设飞行控制器的垂直起降飞行器（1），垂直起降飞行器（1）的机身左右两侧水平延伸出一对支撑杆（2），左右一对支撑杆（2）的顶端转动支撑有第一支撑环（3）；所述第一支撑环（3）能够以左右两个支撑杆（2）为轴转动，至少有一个支撑杆（2）的顶端通过一个第一导电滑环（4）与第一支撑环（3）转动连接；第一支撑环（3）由第一导电滑环（4）驱动实现转动；第一支撑环（3）上与两个支撑杆（2）相连接的位置作为该环的两个象限点，第一支撑环（3）上另外两个象限点所对应的外侧环壁上转动支撑有第二支撑环（5）；所述第二支撑环（5）能够以其和第一支撑环（3）相连接的两个象限点的连线为轴转动；所述第一支撑环（3）与第二支撑环（5）的两个连接点中至少有一个是通过一个第二导电滑环（6）实现转动连接的；第二支撑环（5）由第二导电滑环（6）驱动实现转动；第二支撑环（5）上与第一支撑环（3）相连接的两个位置作为第二支撑环（5）的两个象限点，第二支撑环（5）上另外两个象限点所对应的外侧环壁上转动支撑有第三支撑环（7），所述第二支撑环（5）与第三支撑环（7）的两个连接点中至少有一个是通过一个第三导电滑环（8）实现转动连接的；所述第三支撑环（7）能够以其和第二支撑环（5）连接的两个象限点的连线为轴转动；第三支撑环（7）由第三导电滑环（8）驱动实现转动；所述第一支撑环（3）、第二支撑环（5）以及第三支撑环（7）的内径均大于垂直起降飞行器（1）的最大身长；垂直起降飞行器（1）上通过机载的供电电源向各个导电滑环供电。
2.如权利要求1所述的一种飞行器，其特征在于，所述第一导电滑环（4）、第二导电滑环（6）、第三导电滑环（8）具有相同的结构；所述导电滑环包括滑环转子（9）以及套设在滑环转子（9）外周圈的滑环定子（10）；滑环定子（10）与滑环转子（9）之间通过导电碳刷实现电连接；第一导电滑环（4）的滑环定子（10）与支撑杆（2）的顶端固定连接，第一导电滑环（4）的滑环转子（9）与第一支撑环（3）固定连接；所述供电电源通过设在支撑杆（2）内部或者表面的导线与第一导电滑环（4）的滑环定子（10）电连接；所述第二导电滑环（6）的滑环转子（9）与第二支撑环（5）固定连接，第二导电滑环（6）的滑环定子（10）与第一支撑环（3）固定连接，第一导电滑环（4）的滑环转子（9）通过设在第一支撑环（3）内部或者环壁上的导线与第二导电滑环（6）的滑环定子（10）电连接；所述第三导电滑环（8）的滑环转子（9）与第三支撑环（7）固定连接，第三导电滑环（8）的滑环定子（10）与第二支撑环（5）固定连接，第二导电滑环（6）的滑环转子（9）通过设在第二支撑环（5）内部或者环壁上的导线与第三导电滑环（8）的滑环定子（10）电连接。
3.如权利要求2所述的一种飞行器，其特征在于，第一、第二、第三支撑环的内环壁上在靠近各自对应的导电滑环的位置处各设有一个惯性测量模块（11）；所述惯性测量模块（11）通过设在支撑杆（2）内部或外表面以及各个支撑环环壁或者内部的导线实现与垂直起降飞行器（1）内部飞行控制器的通讯。
4.如权利要求3所述的一种飞行器，其特征在于所述垂直起降飞行器（1）采用单旋翼无尾桨结构，机身左右两侧在位于一对支撑杆（2）下方的位置各设有一个副翼（12）。
5.如权利要求2所述的一种飞行器，其特征在于，所述导电滑环的滑环转子（9）前半部分的外壁与滑环定子（10）前半部分的内壁之间通过导电碳刷实现电连接；滑环转子（9）的后半部分与滑环定子（10）后半部分之间有间隔，滑环转子（9）后半部分周圈设有线圈（13），滑环定子（10）后半部分内壁周圈设有磁极（14）；滑环转子（9）与滑环定子（10）分别引出有用于连接导线的接线口（15）。
6.如权利要求1~5任一项所述的一种飞行器，其特征在于，第三支撑环（7）外部固定罩设有网罩（23）。
7.一种云台，采用如权利要求2~5任一项所述的飞行器，其特征在于，所述第三支撑环（7）的外壁上固设有一个摄像头（16）；所述摄像头（16）的信号输出端通过固定在第三支撑环（7）环壁或者内部的导线与第三导电滑环（8）电连接，进而通过第二导电滑环（6）、第一导电滑环（4）实现与垂直起降飞行器（1）内设飞行控制器的通讯。
8.一种喷洒器，采用如权利要求2~5任一项所述的飞行器，其特征在于，垂直起降飞行器（1）上载有密闭容器；只有一个支撑杆（2）与第一支撑环（3）之间通过第一导电滑环（4）连接，另一个支撑杆（2）与第一支撑环（3）之间通过第一旋转接头（17）转动连接；第一支撑环（3）与第二支撑环（5）之间有一个连接点采用第二导电滑环（6）连接，另一个连接点采用第二旋转接头（18）转动连接；第二支撑环（5）与第三支撑环（7）之间有一个连接点采用第三导电滑环（8）连接，另一个连接点采用第三旋转接头（19）转动连接；第一、第二、第三旋转接头具有相同的结构；所述旋转接头包括一个呈中心贯通结构的接头定子（20）以及转动嵌套在接头定子（20）内部的呈中心贯通结构的接头转子（21）；所述接头转子（21）的前端伸出接头定子（20）的前端；接头定子（20）与接头转子（21）之间设有密封件；所述另一个支撑杆（2）为中空结构且顶端设有开口，第一、第二、第三支撑环上均开有与相应旋转接头相配的孔；所述三个旋转接头均穿过相对应的孔设置；所述第一旋转接头（17）的接头定子（20）与另一个支撑杆（2）的顶端开口固定连接；第一旋转接头（17）的接头转子（21）的前端与第一支撑环（3）固定连接；所述第二旋转接头（18）的接头定子（20）与第一支撑环（3）的另一个连接点固定连接，所述第二旋转接头（18）的接头转子（21）与第二支撑环（5）的另一个连接点固定连接；所述第三旋转接头（19）的接头定子（20）与第二支撑环（5）的另一个连接点固定连接，所述第三旋转接头（19）的接头转子（21）与第三支撑环（7）的另一个连接点固定连接；所述另一个支撑杆（2）与密闭容器相连通；第一旋转接头（17）的接头转子（21）一侧开口通过固定在第一支撑环（3）上的导管与第二旋转接头（18）的接头定子（20）一侧的开口相连通，第二旋转接头（18）的接头转子（21）一侧的开口通过固定在第二支撑环（5）上的导管与第三旋转接头（19）的接头定子（20）一侧开口连通，第三旋转接头（19）的接头转子（21）一侧开口通过导管连接有一个固定在第三支撑环（7）外壁上的喷头（22）。
9.如权利要求8所述的喷洒器，其特征在于，所述第三支撑环（7）的外壁上还固设有一个位于喷头（22）上方的摄像头（16）；所述摄像头（16）的信号输出端通过固定在第三支撑环（7）环壁或者内部的导线与第三导电滑环（8）电连接，进而通过第二导电滑环（6）、第一导电滑环（4）实现与垂直起降飞行器（1）内设飞行控制器的通讯。
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