CN105775131A - 空中姿态可变形的无人飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明为空中姿态可变形的无人飞行器，包括机壳、起落架及尖翼桨组件，机壳的下端连接有起落架，机壳内安装有连接组件，其特征在于：尖翼桨组件至少两组，连接组件的下方设有飞控；连接组件的侧向上固定有第一舵机座，第一舵机座内安装有第一舵机，第一舵机与飞控相互匹配；第一舵机座上连接有第二舵机座，第二舵机座内安装有第二舵机，第二舵机与飞控相互匹配，第二舵机座连接尖翼桨组件。本发明在传统无人飞行器的升力臂上增加多个自由度，使得螺旋桨升力面不再固定，可以在横向和纵向进行改变。飞行姿态的改变不再依靠螺旋桨转速差，仅通过改变螺旋桨升力面方向即可实现各种飞行姿态。

Description

空中姿态可变形的无人飞行器

技术领域

本发明涉及无人飞行器，尤其是涉及空中姿态可变形的无人飞行器。

背景技术

无人飞行器是采用自动控制，具有自动导航功能，能够执行特殊任务的飞行器，它具有全天候、大纵深、长时间作战、快速侦查的能力。无人飞机由于省去了人员，因此节约了空间和人员装备(包括逃逸系统、空调系统、座位以及氧气、飞行员等)，并增加了电子侦查装备和载弹量。在侦查与监控领域具有深远的意义。

多旋翼无人飞行器，电机驱动螺旋桨带动飞行器飞行，利用各螺旋桨的转速差来实现前飞，倒飞，左右转弯等各种飞行姿态。飞行器下方一般挂载各种功能设备，如摄像机，热感应器等，设备需与云台连接，以实现各角度全方位的监控视野。上述传统无人飞行器的运动姿态的改变依靠螺旋桨的转速差来实现，使得传统无人飞行器的机动性一般，改变航向的响应时间慢，且挂载的设备必须借助云台才能实现全方位的监控视野。

发明内容

本发明提供了空中姿态可变形的无人飞行器，在传统无人飞行器的升力臂上增加多个自由度，使得螺旋桨升力面不再固定，可以在横向和纵向进行改变。飞行姿态的改变不再依靠螺旋桨转速差，仅通过改变螺旋桨升力面方向即可实现各种飞行姿态。响应速度快，且可以实现传统无人飞行器无法做到的一些飞行姿态，如，侧飞，倒立飞行等。而且挂载设备不再需要连接云台，通过算法控制，多自由度无人飞行器本身就可以作为飞行云台使用。

为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：

空中姿态可变形的无人飞行器，包括机壳、起落架及尖翼桨组件，机壳的下端连接有起落架，机壳内安装有连接组件，其特征在于：尖翼桨组件至少两组，连接组件的下方设有飞控；连接组件的侧向上固定有第一舵机座，第一舵机座内安装有第一舵机，第一舵机与飞控相互匹配；第一舵机座上连接有第二舵机座，第二舵机座内安装有第二舵机，第二舵机与飞控相互匹配，第二舵机座连接尖翼桨组件。

进一步，机壳包括上部外壳与底部外壳，上部外壳与底部外壳相互连接。通过上部外壳与底部外壳相互连接形成机壳，借助机壳保护其内部各个部件，避免因外力冲撞而造成部件损坏，间接延长本装置的使用寿命。

进一步，飞控的下端连接有仓位连接座，仓位连接座固定飞控，仓位连接座内设有电池仓，电池仓内安装有电池。一方面仓位连接座固定飞控，提高其稳定性，另一方面提供电池的安装空间，具有结构简单的优点。

进一步，仓位连接座的下端连接有相机座，相机座上连接有相机。相机座固定相机，结构简单；相机起侦查、监控、拍摄高空景物等作用。

进一步，相机座与仓位连接座之间连接有相机减震板，由于无人飞行器在飞行过程中会产生一定程度的震动，故采用相机减震板缓解该震动，从而提升侦查、监控、拍摄高空景物等效果，结构简单，实用性强。

进一步，连接组件包括机体碳管及机体碳管连接件，机体碳管与机体碳管连接件相互连接。机体碳管形成本发明的框架结构，机体碳管连接件固定机体碳管。

进一步，第一舵机座上连接有轴承，轴承上分别连接有轴承上垫片与轴承下垫片，轴承内连接有套筒轴，套筒轴内连接有螺丝；第一舵机上连接有舵机齿轮头，舵机齿轮头连接套筒轴。舵机齿轮头贯穿第一舵机与套筒轴相互连接，从而实现第一舵机带动尖翼桨组件横轴转动，结构简单，设计巧妙。

进一步，第二舵机座包括第二舵机连接座及第二舵机连接件，第二舵机连接件连接第一舵机座，第二舵机连接座铰接于第二舵机连接件内，第二舵机连接座内连接有第二舵机。第二舵机连接座与第二舵机连接件相互铰接，是实现尖翼桨组件纵轴转动的结构基础，结构简单，制造方便，设计巧妙。

进一步，尖翼桨组件包括升力臂、电机、电机座、桨叶及桨叶保护罩，升力臂一端连接第二舵机连接座，升力臂的另一端连接桨叶保护罩，电机座连接于升力臂上，电机固定于电机座上，电机连接桨叶。桨叶保护罩防止因外力冲击而造成桨叶损坏，间接延长桨叶的使用寿命。

进一步，第一舵机座上连接有电调，机壳内安装有数传模块。

由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：

本发明为空中姿态可变形的无人飞行器，在传统无人飞行器的升力臂上增加多个自由度，使得螺旋桨升力面不再固定，可以在横向和纵向进行改变。飞行姿态的改变不再依靠螺旋桨转速差，仅通过改变螺旋桨升力面方向即可实现各种飞行姿态。响应速度快，且可以实现传统无人飞行器无法做到的一些飞行姿态，如，侧飞，倒立飞行等。而且挂载设备不再需要连接云台，通过算法控制，多自由度无人飞行器本身就可以作为飞行云台使用。其具体有益效果表现为以下几点：

1、第一舵机实现尖翼桨组件横轴转动，与现有技术相比增加了横轴自由度，使得本发明可以在横向上改变飞行姿态，以满足不同的飞行要求，适用范围、工作范围更广。

2、第二舵机实现尖翼桨组件纵轴转动，与现有技术相比增加了纵轴自由度，使得本发明可以在纵向上改变飞行姿态，以满足不同的飞行要求，适用范围、工作范围更广。

3、第二舵机连接座与第二舵机连接件相互铰接，是实现尖翼桨组件纵轴转动的结构基础，结构简单，制造方便，设计巧妙。

4、电调提供稳定电流，使得本发明提供的无人飞行器飞行顺畅，防止因为电流过大而烧坏，因为电流过小而停止工作。

5、飞控通过算法控制本发明提供的无人飞行器，使其本身就可以作为飞行云台使用，减少设备，降低成本，简化操作。

6、数传模块接收控制信号，并将控制型号传输至飞控，实施控制信号对应的控制指令。同时数传模块能够实现数据传输，使使用者掌握无人飞行器的运行工况，便于控制。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明三轴无人飞行器的爆炸图；

图2为本发明三轴无人飞行器的平面示意图；

图3为图2中A向的示意图；

图4为图2中B向的示意图；

图5为图2中C向的示意图；

图6为本发明三轴无人飞行器的立体示意图；

图7为图6中D向的结构示意图；

图8为本发明四轴无人飞行器的立体示意图；

图9为本发明中第一舵机座与第一舵机的连接示意图；

具体实施方式

如图1至图8所示，空中姿态可变形的无人飞行器，包括机壳、起落架3及尖翼桨组件，机壳包括上部外壳1与底部外壳2，通过上部外壳1与底部外壳2相互连接形成机壳，借助机壳保护其内部各个部件，避免因外力冲撞而造成部件损坏，间接延长本装置的使用寿命。同时上部外壳1与底部外壳2可拆卸，方便工作人员对机壳内部结构进行维护及修理。上部外壳1与底部外壳2上设有开口，开口方便连接本发明中的各个部件。

底部外壳2的下端连接有起落架3，起落架3为三角支架结构，使得本发明提供的无人飞行器能够平稳的降落在地面上，不易倾倒。

机壳内部安装有连接组件，连接组件包括机体碳管16及机体碳管连接件15，机体碳管16与机体碳管连接件15均为碳纤维管，机体碳管16形成本发明的框架结构，机体碳管连接件15固定机体碳管16，机体碳管16与机体碳管连接件15相互连接后形成连接组件，用于固定机壳内的其他部件。

机体碳管连接件15的下方设有飞控18，飞控18为飞行控制器，飞控18通过算法控制本发明提供的无人飞行器，使其本身就可以作为飞行云台使用，减少设备，降低成本，简化操作。飞控18的下端连接有仓位连接座19，仓位连接座19支撑飞控18，同时，仓位连接座19内设有电池仓20，电池仓20内安装有电池21，电池21连接飞控18，为飞控18提供电力。仓位连接座19的下端连接有相机减震板22，相机减震板22的下端连接有相机座23，相机座23上连接有相机24。由于无人飞行器在飞行过程中会产生一定程度的震动，故采用相机减震板22缓解该震动，从而提升侦查、监控、拍摄高空景物等效果，结构简单，实用性强。相机座23则用于固定相机24，结构简单；相机24起侦查、监控、拍摄高空景物等作用。

连接组件的侧向上固定有第一舵机座13，第一舵机座13至少有两个，每个第一舵机座13内均安装有第一舵机14，第一舵机座13上连接有轴承26，轴承26上分别连接有轴承上垫片27与轴承下垫片25，轴承上垫片27与轴承下垫片25缓冲摩擦损伤；轴承26内连接有套筒轴28，套筒轴28内连接有螺丝29；第一舵机14上连接有舵机齿轮头30，舵机齿轮头30穿过第一舵机座13连接套筒轴28，并采用螺丝29将两者固定；第一舵机14与飞控18相互匹配，借助飞控18可控制第一舵机14，且第一舵机14位于机壳内部。第一舵机14通过舵机齿轮头30、套筒轴28带动尖翼桨组件横轴转动，与现有技术相比增加了横轴自由度，使得本发明可以在横向上改变飞行姿态，以满足不同的飞行要求，适用范围、工作范围更广。第一舵机座13上连接有第二舵机座，第二舵机座包括第二舵机连接座9及第二舵机连接件11，第二舵机连接件11连接第一舵机座13，第二舵机连接座9铰接于第二舵机连接件11内，第二舵机连接座9内连接有第二舵机10。第二舵机连接座9相对于第二舵机连接件11可作纵轴转动，第二舵机10与飞控18相互匹配，借助飞控18可控制第二舵机10，且第二舵机10位于机壳外部。第二舵机10实现尖翼桨组件纵轴转动，与现有技术相比增加了纵轴自由度，使得本发明可以在纵向上改变飞行姿态，以满足不同的飞行要求，适用范围、工作范围更广。

第二舵机连接座9上连接有尖翼桨组件，由于第一舵机座至少有两组，故尖翼桨组件也至少有两组，尖翼桨组件包括升力臂8、电机6、电机座5、桨叶7及桨叶保护罩4，升力臂8一端连接第二舵机连接座9，升力臂8的另一端连接桨叶保护罩4，电机座5连接于升力臂8上，电机6固定于电机座5上，电机6连接桨叶7。电机6启动后带动桨叶7旋转，实现飞行。且每个尖翼桨组件的上部与下部均设有相互对应的桨叶7，借此提高飞行稳定性。桨叶保护罩4防止因外力冲击而造成桨叶7损坏，间接延长桨叶7的使用寿命。

同时，第一舵机座13上连接有电调12，电调12提供稳定电流，使得本发明提供的无人飞行器飞行顺畅，防止因为电流过大而烧坏，因为电流过小而停止工作。机壳内安装有数传模块17，一方面数传模块17接收控制信号，并将控制型号传输至飞控18，实施控制信号对应的控制指令。另一方面数传模块17能够实现数据传输，使使用者掌握无人飞行器的运行工况，便于控制。

下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明：

实施例1

如图1与图7所示，为三轴结构的无人飞行器，连接组件的三个侧方向上分别固定第一舵机座13，在每个第一舵机座13内安装一个第一舵机14；再由第一舵机座13向外延伸连接第二舵机连接件11及第二舵机连接座9，并在第二舵机连接座9内安装第二舵机10，最后连接尖翼桨组件，形成三轴结构的无人飞行器。

实施例2

如图8所示，为四轴结构的无人飞行器，拆除起落架3与相机24结构，在连接组件的四个方向上分别固定第一舵机座13，在每个第一舵机座13内安装一个第一舵机14；再由第一舵机座13向外延伸连接第二舵机连接件11及第二舵机连接座9，并在第二舵机连接座9内安装第二舵机10，最后连接尖翼桨组件，形成三轴结构的无人飞行器。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.空中姿态可变形的无人飞行器，包括机壳、起落架及尖翼桨组件，所述机壳的下端连接有所述起落架，所述机壳内安装有连接组件，其特征在于：所述尖翼桨组件至少包括两组，所述连接组件的下方设有飞控，所述连接组件的侧向上固定有第一舵机座，所述第一舵机座内安装有第一舵机，所述第一舵机与所述飞控相互匹配；所述第一舵机座上连接有第二舵机座，所述第二舵机座内安装有第二舵机，所述第二舵机与所述飞控相互匹配，所述第二舵机座连接所述尖翼桨组件。

2.根据权利要求1所述空中姿态可变形的无人飞行器，其特征在于：所述机壳包括上部外壳与底部外壳，所述上部外壳与所述底部外壳相互连接。

3.根据权利要求1所述空中姿态可变形的无人飞行器，其特征在于：所述飞控的下端连接有仓位连接座，所述仓位连接座固定所述飞控，所述仓位连接座内设有电池仓，所述电池仓内安装有电池。

4.根据权利要求3所述空中姿态可变形的无人飞行器，其特征在于：所述仓位连接座的下端连接有相机座，所述相机座上连接有相机。

5.根据权利要求4所述空中姿态可变形的无人飞行器，其特征在于：所述相机座与所述仓位连接座之间连接有相机减震板。

6.根据权利要求1所述空中姿态可变形的无人飞行器，其特征在于：所述连接组件包括机体碳管及机体碳管连接件，所述机体碳管与所述机体碳管连接件相互连接。

7.根据权利要求1所述空中姿态可变形的无人飞行器，其特征在于：所述第一舵机座上连接有轴承，所述轴承上分别连接有轴承上垫片与轴承下垫片，所述轴承内连接有套筒轴，所述套筒轴内连接有螺丝；所述第一舵机上连接有舵机齿轮头，所述舵机齿轮头连接所述套筒轴。

8.根据权利要求1所述空中姿态可变形的无人飞行器，其特征在于：所述第二舵机座包括第二舵机连接座及第二舵机连接件，所述第二舵机连接件连接所述第一舵机座，所述第二舵机连接座铰接于所述第二舵机连接件内，所述第二舵机连接座内连接有所述第二舵机。

9.根据权利要求8所述空中姿态可变形的无人飞行器，其特征在于：所述尖翼桨组件包括升力臂、电机、电机座、桨叶及桨叶保护罩，所述升力臂一端连接所述第二舵机连接座，所述升力臂的另一端连接所述桨叶保护罩，所述电机座连接于所述升力臂上，所述电机固定于所述电机座上，所述电机连接所述桨叶。

10.根据权利要求1所述空中姿态可变形的无人飞行器，其特征在于：所述第一舵机座上连接有电调，所述机壳内安装有数传模块。