CN105775144A - 一种微型球形飞行器及其作业方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微型球形飞行器及其作业方法，包括涵道风扇、螺钉风扇支架、通风孔和中心轴，还包括左半球壳、导向筒、右半球壳、固定管、平衡风扇平衡涵道，所述中心轴贯穿所述左半球壳、所述导向筒和所述右半球壳，导向筒通过中心轴连接于左半球壳的平面，导向筒通过中心轴连接于右半球的平面，导向筒位于左半球壳和右半球壳之间，左半球壳的平面通过2个所述固定管连接在右半球壳的平面，左半球壳和右半球壳的赤道带位置通有2个对称的所述平衡涵道，所述平衡风扇通过所述风扇支架连接在各平衡涵道中段内部，左半球壳和所述右半球壳构成球体，安全系数高，着陆时受力均匀，不易损坏，平衡风扇使球形飞行器水平旋转，可调整到所需方向。

Description

一种微型球形飞行器及其作业方法
技术领域
本发明涉及一种飞行器，具体地说一种微型球形飞行器及其作业方法。
背景技术
目前，国内无人机近几年来发展比较快。而除军事用途外，由于无人机成本相对较低、无人员伤亡风险、生存能力强、机动性能好、使用方便等的优势，使得无人机在航空拍照、地质测量、高压输电线路巡视、油田管路检查、高速公路管理、森林防火巡查、毒气勘察、缉毒和应急救援、救护等民用领域应用前景极为广阔。
中国专利ZL201520934512.5公开了一种稳定型四轴旋翼飞行器，通过旋翼驱动且飞行状态稳定，但旋翼暴露在外容易伤人，且防撞极易损坏；中国专利ZL201320642644.1公开了一种球形飞行器，造价低廉，硬件简单和易于操作，但飞行器的外表面不封闭，无法应对风雨天气；中国专利ZL201310410471.5公开了一种无人飞行器，其云台可在任何情况下保持水平稳定，摄得高质量影片，但飞行器机身部分无法360度灵活地自由旋转。
现代社会多个工作和生活领域都需要一种安全、防撞耐用、可全方位自由灵活旋转、飞行的飞行器。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提出一种微型球形飞行器及其工作方法，通过导向筒和平衡风扇实现多向飞行。
本发明解决上述技术问题是通过下述技术方案实现的：
一种微型球形飞行器，包括涵道风扇、螺钉风扇支架、通风孔和中心轴，还包括左半球壳、导向筒、右半球壳、固定管、平衡风扇平衡涵道，所述中心轴贯穿所述左半球壳、所述导向筒和所述右半球壳，导向筒通过中心轴连接于左半球壳的平面，导向筒通过中心轴连接于右半球的平面，导向筒位于左半球壳和右半球壳之间，左半球壳的平面通过2个所述固定管连接在右半球壳的平面，左半球壳和右半球壳的赤道带位置通有2个对称的所述平衡涵道，所述平衡风扇通过所述风扇支架连接在各平衡涵道中段内部，2个所述涵道风扇通过螺钉连接左半球壳的曲面底部，右半球壳的曲面底部也有2个所述涵道风扇，4个涵道风扇两两对称，左半球壳和右半球壳的曲面顶部均布若干通风孔。
所述右半球壳包括步进马达、主电机、小固定夹、右电调和中心轴，还包括正方形框架、马达固定架、联动机构和弧形槽，所述马达固定架两端插接于右半球壳的内表面，马达固定架通过2个所述正方形框架连接所述步进马达和所述主电机，正方形框与步进马达、主电机的外形完全锲合，步进马达位于主电机的正上方，主电机连接中心轴，所述右电调通过所述小固定夹连接于马达固定架，右半球壳的平面上设有所述弧形槽。
所述导向筒包括主螺旋桨、传动轴、小型齿轮箱和中心轴，所述小型齿轮箱通过所述中心轴连接于导向筒中段的内部，所述主螺旋桨通过所述传动轴连接小型齿轮箱内部。
所述左半球壳包括左电调、固定夹、支撑板、主电路板、和角板，所述支撑板的两端插接于左半球壳的内表面，所述左电调通过固定夹连接于支撑板的左表面，所述主电路板通过角板连接于支撑板的右表面。
所述联动机构包括连杆、齿轮曲柄和圆柱齿轮，所述齿轮曲柄通过所述连杆连接于导向筒，弧形槽套接连杆，所述步进马达的轴通过所述圆柱齿轮连接所述齿轮曲柄的齿轮部分。
一种球形飞行器的工作方法，包括以下步骤：
(1)4个所述涵道风扇首先启动，维持微型球形飞行器的平衡。
(2)所述导向筒处于竖直位置，主电路板通过左电调和右电调控制所述主螺旋桨和所述平衡风扇同时启动，微型球形飞行器在主螺旋桨所产生的升力作用下垂直上升。
(3)左电调和右电调分别控制2个平衡风扇的转速，当左半球壳的平衡风扇的转速大于右半球壳的平衡风扇的转速时，微型球形飞行器逆时针旋转，反之，则顺时针旋转。当旋转至所需方位时，2个平衡风扇的转速调至一致，旋转停止。
(4)所述步进马达通过联动机构控制导向筒的倾斜角度实现向前或向后的飞行动作。
本发明的有益效果：所述左半球壳和所述右半球壳构成球体，避免飞行碰撞中伤到路人，也可使着陆时受力更均匀，不易损坏，所述导向筒用于控制飞行器的升降和前后的飞行方向，固定管可防止左半球壳和右半球壳发生相对旋转，且实现一体化，也可让连线连通左半球壳和右半球壳，左半球壳和右半球壳的平衡涵道为所述平衡风扇提供气体流动空间，平衡风扇可抵消主螺旋桨的反扭力，同时可使球形飞行器旋转，调整到所需方向，所述4个涵道风扇在飞行过程中一直处于工作状态，使球形飞行器保持平衡，所述左半球壳和右半球壳曲面顶部的若干通风孔，用作涵道风扇的出风口，马达固定架用于固定马达，防止外来振动影响动力源，所述小型齿轮箱将主电机的动力传导至所述主螺旋桨，导向筒内部的主螺旋桨为飞行提供主动力，固定夹用于固定电调，角板用于固定主电路板，所述联动机构通过连杆控制导向筒的转动，弧形槽即连杆的移动范围。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明所述的一种微型球形飞行器的结构示意图；
图2为本发明所述的一种微型球形飞行器的右半球壳的内部结构图；
图3为本发明所述的一种微型球形飞行器的导向筒的内部结构图；
图4为本发明所述的一种微型球形飞行器的左半球壳的内部结构图；
图5为本发明所述的一种微型球形飞行器的联动机构的机构图。
其中：101—左半球壳，102—右半球壳，103—导向筒，104—固定管，105—平衡涵道，106—平衡风扇，107—涵道风扇，108—风扇支架，109—通风孔，110—中心轴，111—螺钉，201—主电机，202—步进马达，203—右电调，204—联动机构，205—马达固定架，206—小固定夹，207—正方形框架，208—弧形槽，301—小型齿轮箱，302—传动轴，303—主螺旋桨，401—主电路板，402—左电调，403—支撑板，404—固定夹，405—角板，501—圆柱齿轮，502—齿轮曲柄，503—连杆。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1所示，一种微型球形飞行器，包括涵道风扇101、螺钉102风扇支架103、通风孔104和中心轴105，还包括左半球壳106、导向筒107、右半球壳108、固定管109、平衡风扇110平衡涵道111，所述中心轴105贯穿所述左半球壳106、所述导向筒107和所述右半球壳108，导向筒107通过中心轴105连接于左半球壳106的平面，导向筒107通过中心轴105连接于右半球壳108的平面，导向筒107位于左半球壳106和右半球壳108之间，左半球壳106的平面通过2个所述固定管109连接在右半球壳108的平面，左半球壳106和右半球壳108的赤道带位置通有2个对称的所述平衡涵道111，所述平衡风扇110通过所述风扇支架103连接在各平衡涵道111中段内部，2个所述涵道风扇101通过螺钉102连接左半球壳106的曲面底部，右半球壳108的曲面底部也有2个所述涵道风扇101，4个涵道风扇101两两对称，左半球壳106和右半球壳108的曲面顶部均布若干通风孔104。
如图2所示，所述右半球壳108包括步进马达201、主电机202、小固定夹203、右电调204和中心轴105，还包括正方形框架205、马达固定架206、联动机构207和弧形槽208，所述马达固定架206两端插接于右半球壳108的内表面，马达固定架206通过2个所述正方形框架205连接所述步进马达201和所述主电机202，正方形方框205与步进马达201、主电机202的外形完全锲合，步进马达201位于主电机202的正上方，主电机202连接中心轴105，所述右电调204通过所述小固定夹203连接于马达固定架206，右半球壳108的平面上设有所述弧形槽208。
如图3所示，所述导向筒107包括主螺旋桨301、传动轴302、小型齿轮箱303和中心轴105，所述小型齿轮箱303通过所述中心轴105连接于导向筒107中段的内部，所述主螺旋桨301通过所述传动轴302连接小型齿轮箱303内部。
如图4所示，所述左半球壳101包括左电调401、固定夹402、支撑板403、主电路板404、和角板405，所述支撑板403的两端插接于左半球壳106的内表面，所述左电调401通过固定夹402连接于支撑板403的左表面，所述主电路板404通过角板405连接于支撑板403的右表面。
如图2和图5所示，所述联动机构207包括连杆501、齿轮曲柄502和圆柱齿轮503，所述齿轮曲柄502通过所述连杆501连接于导向筒107，弧形槽208套接连杆501，所述步进马达201的轴通过所述圆柱齿轮503连接所述齿轮曲柄502的齿轮部分。
一种球形飞行器的工作方法，包括以下步骤：
(1)结合附图1，4个所述涵道风扇101首先启动，维持微型球形飞行器的平衡。
(2)结合附图1，所述导向筒107处于竖直位置，主电路板404通过左电调401和右电调204控制所述主螺旋桨301和所述平衡风扇110同时启动，微型球形飞行器在主螺旋桨301所产生的升力作用下垂直上升。
(3)结合附图1，左电调401和右电调204分别控制2个平衡风扇110的转速，当左半球壳106的平衡风扇110的转速大于右半球壳108的平衡风扇110的转速时，微型球形飞行器逆时针旋转，反之，则顺时针旋转。当旋转至所需方位时，2个平衡风扇110的转速调至一致，旋转停止。
(4)结合附图1、附图5，所述步进马达201通过联动机构207控制导向筒107的倾斜角度实现向前或向后的飞行动作。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (6)

1.一种微型球形飞行器，包括涵道风扇(101)、螺钉(102)风扇支架(103)、通风孔(104)和中心轴(105)，其特征在于：还包括左半球壳(106)、导向筒(107)、右半球壳(108)、固定管(109)、平衡风扇(110)平衡涵道(111)，所述中心轴(105)贯穿所述左半球壳(106)、所述导向筒(107)和所述右半球壳(108)，导向筒(107)通过中心轴(105)连接于左半球壳(106)的平面，导向筒(107)通过中心轴(105)连接于右半球壳(108)的平面，导向筒(107)位于左半球壳(106)和右半球壳(108)之间，左半球壳(106)的平面通过2个所述固定管(109)连接在右半球壳(108)的平面，左半球壳(106)和右半球壳(108)的赤道带位置通有2个对称的所述平衡涵道(111)，所述平衡风扇(110)通过所述风扇支架(103)连接在各平衡涵道(111)中段内部，2个所述涵道风扇(101)通过螺钉(102)连接左半球壳(106)的曲面底部，右半球壳(108)的曲面底部也有2个所述涵道风扇(101)，4个涵道风扇(101)两两对称，左半球壳(106)和右半球壳(108)的曲面顶部均布若干通风孔(104)。
2.根据权利要求1所述的一种微型球形飞行器，所述右半球壳(108)包括步进马达(201)、主电机(202)、小固定夹(203)、右电调(204)和中心轴(105)，其特征在于：还包括正方形框架(205)、马达固定架(206)、联动机构(207)和弧形槽(208)，所述马达固定架(206)两端插接于右半球壳(108)的内表面，马达固定架(206)通过2个所述正方形框架(205)连接所述步进马达(201)和所述主电机(202)，正方形方框(205)与步进马达(201)、主电机(202)的外形完全锲合，步进马达(201)位于主电机(202)的正上方，主电机(202)连接中心轴(105)，所述右电调(204)通过所述小固定夹(203)连接于马达固定架(206)，右半球壳(108)的平面上设有所述弧形槽(208)。
3.根据权利要求1所述的一种微型球形飞行器，所述导向筒(107)包括主螺旋桨(301)、传动轴(302)、小型齿轮箱(303)和中心轴(105)，其特征在于：所述小型齿轮箱(303)通过所述中心轴(105)连接于导向筒(107)中段的内部，所述主螺旋桨(301)通过所述传动轴(302)连接小型齿轮箱(303)内部。
4.根据权利要求1所述的一种微型球形飞行器，所述左半球壳(101)包括左电调(401)、固定夹(402)、支撑板(403)、主电路板(404)、和角板(405)，其特征在于：所述支撑板(403)的两端插接于左半球壳(106)的内表面，所述左电调(401)通过固定夹(402)连接于支撑板(403)的左表面，所述主电路板(404)通过角板(405)连接于支撑板(403)的右表面。
5.根据权利要求1和权利要求2所述的一种微型球形飞行器，所述联动机构(207)包括连杆(501)、齿轮曲柄(502)和圆柱齿轮(503)，其特征在于：所述齿轮曲柄(502)通过所述连杆(501)连接于导向筒(107)，弧形槽(208)套接连杆(501)，所述步进马达(201)的轴通过所述圆柱齿轮(503)连接所述齿轮曲柄(502)的齿轮部分。
6.根据权利要求1所述的一种球形飞行器的作业方法，其特征在于：
(1)4个所述涵道风扇(101)首先启动，维持微型球形飞行器的平衡。
(2)所述导向筒(107)处于竖直位置，主电路板(404)通过左电调(401)和右电调(204)控制所述主螺旋桨(301)和所述平衡风扇(110)同时启动，微型球形飞行器在主螺旋桨(301)所产生的升力作用下垂直上升。
(3)左电调(401)和右电调(204)分别控制2个平衡风扇(110)的转速，当左半球壳(106)的平衡风扇(110)的转速大于右半球壳(108)的平衡风扇(110)的转速时，微型球形飞行器逆时针旋转，反之，则顺时针旋转。当旋转至所需方位时，2个平衡风扇(110)的转速调至一致，旋转停止。
(4)所述步进马达(201)通过联动机构(207)控制导向筒(107)的倾斜角度实现向前或向后的飞行动作。
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