CN105771269A - 一种积木组件式无人机及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种积木组件式无人机，属于航空模型技术领域，通过对无人机各个单元或组件进行模块化设计，使无人机可以拓扑成非常多的外形机构，开拓无人机设计思路、提高无人机模型的可操作性。组件包括结构组件、动力组件、电源组件、通讯控制组件及载荷组件，结构组件又包括机身单元和机翼单元，动力组件包括螺旋桨单元和电机单元。本发明的积木组件式无人机，可以快速拼装成一款能够飞行的无人飞行器，并可拓扑成非常多的无人机结构，可以广泛应用于儿童兴趣开发、教学演示、个人娱乐、简单无人机应用等领域。

Description

一种积木组件式无人机及其控制方法
技术领域
本发明属于航空模型技术领域，尤其涉及一种积木组件式无人机及其控制方法。
背景技术
目前已有的民用无人机大部分属于不可拆卸的结构，可直接使用，部分具有可拼装功能。这些无人机虽然给用户提供了更加便捷的使用效果，但需要完全按照既定图纸拼装，没有提供给用户发挥想象的空间，从儿童兴趣开发、教学演示角度来看显得功能单一，效果较差；而可拼装的玩具功能较少，科技含量低，没有较强的可操作性和娱乐性。
发明内容
本发明的目的是提供一种积木组件式无人机，解决目前的无人机结构单一、可操作性差的缺点。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种积木组件式无人机，包括结构组件和动力组件；所述结构组件包括机身单元和机翼单元，所述动力组件包括螺旋桨单元和电机单元；所述机身单元、机翼单元、螺旋桨单元和电机单元均至少为一个，通过N个所述机身单元、N个所述机翼单元N个所述螺旋桨单元和N个所述电机单元之间的相互连接组成所述无人机；N为正整数。
进一步地，所述机身单元是圆柱体形状且沿轴线方向为贯穿的空心结构，在所述机身单元圆柱体外表面设有多个凸出的连接块，通过所述连接块与所述机翼单元卡扣连接；所述机身单元与机身单元之间在轴线方向卡扣连接。
进一步地，所述机翼单元剖面为对称翼型结构，在机翼单元翼展方向设有贯穿的连接孔，所述连接孔与所述连接块卡扣连接；所述机翼单元与机翼单元之间在翼展方向卡扣连接。
进一步地，在所述卡扣连接部分设有金属触点，所述金属触点用于电能的传递。
进一步地，还包括电源组件，所述电源组件置于所述机身单元空心结构内或所述机翼单元的连接孔内，用于向所述无人机提供动力。
进一步地，还包括通讯控制组件，所述通讯控制组件置于所述机身单元空心结构内或所述机翼单元的连接孔内，用于控制所述无人机飞行。
进一步地，还包括载荷组件，所述载荷组件悬挂于所述无人机上，用于模拟所述无人机的负载情况。
本发明还提供了一种积木组件式无人机控制方法，包括
步骤一：在计算机辅助设计软件内完成包括机身单元、机翼单元、螺旋桨单元和电机单元的建模；
步骤二：在所述计算机辅助设计软件内完成无人机的各个单元、组件的拼接；
步骤三：在所述计算机辅助设计软件内生成所述无人机的控制律，并将所述控制律导入所述无人机的通讯控制组件内，完成所述无人机的控制。
本发明的一种积木组件式无人机最大特点是采用了模块化设计的思路，使制作的无人机可根据设计拓扑组装成多样的结构形式，而且无人机的安装、拼接还非常方便、简单，具有可操作性强的优点。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1为根据本发明一实施例的机身单元的结构示意图；
图2为根据本发明一实施例的机翼单元的结构示意图；
图3为根据本发明一实施例的螺旋桨的结构示意图；
图4为根据本发明一实施例的固定翼飞机的拓扑结构图；
图5为根据本发明一实施例的旋翼机的拓扑结构图。
其中,1-机身单元，2-机翼单元，3-螺旋桨单元，4-电机单元，101-连接块，201-连接孔。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例型的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。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型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。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图1至图5所示，本发明的一种积木组件式无人机，包括结构组件和动力组件；所述结构组件包括机身单元1和机翼单元2，所述动力组件包括螺旋桨单元3和电机单元4；所述机身单元1、机翼单元2、螺旋桨单元3和电机单元4均至少为一个，通过N个所述机身单元1、N个所述机翼单元2、N个所述螺旋桨单元3和N个所述电机单元4之间的相互拓扑连接组成所述无人机。需要说明的是，N是正整数。
本发明的积木组件式无人机，所述机身单元1(如图1所示)是圆柱体形状且沿轴线方向为贯穿的空心结构，在所述机身单元1圆柱体外表面设有多个凸出的连接块101(在本实施例中，连接块101的数量为4个且在径向方向均匀分布)，通过所述连接块101与所述机翼单元2卡扣连接；多个机身单元1之间在轴线方向也还可以卡扣连接。另外，机身单元1可以作为固定翼飞机的机身使用；在拼插旋翼机时，机身单元1还可以作为中心节点，起连接作用，还可以搭载载荷组件。需要理解的是，本实施例中机身单元1的连接块101是凸出的，当然，连接块101的形式还可以是凹进去的，相应的机翼单元2的结构也发生相应的改变使机翼单元与机身单元之间还能够卡扣连接即可，本实施例中之所以采用凸出的形式，是因为连接块101的凸出的形式较凹进去的形式具有减轻机身单元1的重量的优点。
本发明的积木组件无人机，所述机翼单元2的剖面为对称翼型结构，在机翼单元2的翼展方向设有贯穿的连接孔201，所述连接孔201与所述连接块101卡扣连接；多个机翼单元2之间还可以在翼展方向卡扣连接。另外，机翼单元2的弦长、展长固定、重量相等，在拼装旋翼机时可作为机身单元1和电机单元4之间的连接件使用，在拼装固定翼飞机时可作为全动舵面副翼、升降舵、方向舵、鸭翼使用。
本发明的积木组件无人机，在所述卡扣连接部分设有金属触点，所述金属触点用于电能的传递。另外，本发明的积木组件式无人机还包括电源组件，所述电源组件置于所述机身单元1的空心结构内部或所述机翼单元2的连接孔201内部，用于向所述无人机提供动力。具体的，机身单元1上的金属触点可以是一个金属片，一端固定在连接块101上，然后金属片的另一端穿过机身单元1的筒型壁插入空心内部，电池组件在连接到内部的金属片上。另外，金属触点还可以类似于电路印刷版的形式存在于机身单元1和连接块101上。在机翼单元2上的金属触点与机身单元1上的金属触点类似，只要能够起到将机身单元1连通到电机单元4的功能即可。需要理解的是，电机单元4的外表面具有与机身单元1外表面相同的连接块101结构，电机单元4的正负极连接到连接块101上。本实施例中电机单元4采用直流电机，直流电机为标准产品，功率、转矩等性能一致，可正转，也可反转，螺旋桨单元同样是具有统一外型尺寸和性能的通用产品，提供给用户作为功能性选择。
本发明的积木组件式无人机，还包括通讯控制组件，所述通讯控制组件置于所述机身单元1的空心结构内或所述机翼单元2的连接孔201内，用于控制所述无人机飞行。具体的，本实施例中的通讯控制组件也就是飞控板，组装完毕的无人机飞控系统均采用相同的飞控板进行控制。所述飞控板由电池组件供电，飞控板的主控芯片选用通用无人机芯片。无人机的控制律由计算机辅助设计软件根据无人机结构自动生成后下载到飞控板内运行；也可在无人机自动飞行时飞控系统进行在线的系统辨识后自动生成飞机的控制律，操纵飞机飞行。另外，可通过Futaba等遥控器手动操纵飞机，还可连接链路或WIFI等操纵飞机，同时获取遥测飞行参数信息等。
本发明的积木组件式无人机还包括载荷组件，所述载荷组件悬挂或固定于所述无人机上，用于模拟所述无人机的负载情况。
具体的，本发明的各个单元或组件均为标准模块，并且以统一的标准尺寸形式制作，可以按照设计组合出结构互不相同的、具有拓扑形状的无人机，无人机可以是旋翼机，也可以组装成尺寸各异的、以螺旋桨为动力的固定翼飞机。如图4所示为根据本发明一实施例而拓扑出的一种固定翼飞机，图中动力组件为2个，当然还可以在翼展方向两边各再加上一个螺旋桨或多个螺旋桨，或者在尾部也拓扑加上动力组件。或如图5所示为根据本发明一实施例而拓扑处的一种旋翼机，此处的旋翼机为8个动力组件的结构，当然常见的旋翼机是4个动力组件组成的十字形旋翼机。另外，此处的旋翼机8个动力组件在一个平面上(即为一层结构)，当然还可以拓扑成上下两层或多层的结构，多层之间通过机身单元进行连接。
本发明还提供了一种积木组件式无人机控制方法，包括
步骤一：在计算机辅助设计软件内完成包括机身单元、机翼单元、螺旋桨单元和电机单元的建模；
步骤二：在所述计算机辅助设计软件内完成无人机的各个单元、组件的拼接；
步骤三：在所述计算机辅助设计软件内生成所述无人机的控制律，并将所述控制律导入所述无人机的通讯控制组件内，完成所述无人机的控制。
本发明的一种积木组件式无人机，由于即插即用的特点，通过无人机结构组件、动力组件、电源组件、通讯控制组件及载荷组件，可以快速拼装成一款能够飞行的无人飞行器，并可拓扑成非常多的无人机结构，可以广泛应用于儿童兴趣开发、教学演示、个人娱乐、简单无人机应用等领域。
以上所述，仅为本发明的最优具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种积木组件式无人机，其特征在于，包括结构组件和动力组件；所述结构组件包括机身单元(1)和机翼单元(2)，所述动力组件包括螺旋桨单元(3)和电机单元(4)；所述机身单元(1)、机翼单元(2)、螺旋桨单元(3)和电机单元(4)均至少为一个，通过N个所述机身单元(1)、N个所述机翼单元(2)、N个所述螺旋桨单元(3)和N个所述电机单元(4)之间的相互连接组成所述无人机；N为正整数。
2.根据权利要求1所述的积木组件式无人机，其特征在于，所述机身单元(1)是圆柱体形状且沿轴线方向为贯穿的空心结构，在所述机身单元(1)圆柱体外表面设有多个凸出的连接块(101)，通过所述连接块(101)与所述机翼单元(2)卡扣连接；所述机身单元(11)与机身单元(1)之间在轴线方向卡扣连接。
3.根据权利要求2所述的积木组件式无人机，其特征在于，所述机翼单元(2)剖面为对称翼型结构，在机翼单元(2)翼展方向设有贯穿的连接孔(201)，所述连接孔(201)与所述连接块(101)卡扣连接；所述机翼单元(2)与机翼单元(2)之间在翼展方向卡扣连接。
4.根据权利要求3所述的积木组件式无人机，其特征在于，在所述卡扣连接部分设有金属触点，所述金属触点用于电能的传递。
5.根据权利要求1所述的积木组件式无人机，其特征在于，还包括电源组件，所述电源组件置于所述机身单元(1)的空心结构内或所述机翼单元(2)的连接孔(201)内，用于向所述无人机提供动力。
6.根据权利要求1所述的积木组件式无人机，其特征在于，还包括通讯控制组件，所述通讯控制组件置于所述机身单元(1)的空心结构内或所述机翼单元(2)的连接孔(201)内，用于控制所述无人机飞行。
7.根据权利要求1所述的积木组件式无人机，其特征在于，还包括载荷组件，所述载荷组件悬挂于所述无人机上，用于模拟所述无人机的负载情况。
8.一种积木组件式无人机控制方法，其特征在于，包括
步骤一：在计算机辅助设计软件内完成包括机身单元、机翼单元、螺旋桨单元和电机单元的建模；
步骤二：在所述计算机辅助设计软件内完成无人机的各个单元、组件的拼接；
步骤三：在所述计算机辅助设计软件内生成所述无人机的控制律，并将所述控制律导入所述无人机的通讯控制组件内，完成所述无人机的控制。
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