CN106114839A - 一种无人机 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种无人机，包括：机架和货舱，所述机架包括一对相互平行设置的第一支撑管，每个所述第一支撑管的两端分别设有旋翼；相互平行设置的一对所述第一支撑管之间垂直设有一对相互平行设置的第二支撑管，所述第二支撑管的两端分别与对应位置处的第一支撑管连接，所述货舱连接在一对所述第二支撑管的下部；相互平行设置的一对所述第二支撑管之间垂直设有一对相互平行设置的连接板，所述连接板的两端分别与对应位置处的第二支撑管连接；所述货舱的顶部位于一对所述连接板之间。本申请公开的无人机稳定可靠，有效避免了与动力激励的共振现象。
Description
技术领域
本公开一般涉及物流运输，具体涉及使用无人机的物流运输领域，尤其涉及一种无人机。
背景技术
目前，旋翼类无人机的机架多呈放射状的“X”型或“十”型，并且主要采用四至八旋翼为主体结构。机架的一部分连接动力系统。而随着负载提升导致动力系统尺寸增加，机架必须越伸越长，从而导致市场上出现很多机架超长的旋翼无人机。过长的机架造成刚度不足、弯曲增大等问题，而且整机振动模态降低。同时，由于螺旋桨转速降低，无人机动力激励频率降低，极易出现整机模态接近无人机激励频率而引起共振现象，甚至导致无人机坠毁事故。而且，无人机的货舱大多由简易支架固定，货物需要手动装进货舱后再手动将货舱捆绑至无人机上，拆卸时也需要手动将货舱从无人机上拆卸下来。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种稳定可靠，有效避免了与动力激励的共振现象的无人机。
根据本公开，提供了一种无人机，包括：机架和货舱，所述机架包括一对相互平行设置的第一支撑管，每个所述第一支撑管的两端分别设有旋翼；相互平行设置的一对所述第一支撑管之间垂直设有一对相互平行设置的第二支撑管，所述第二支撑管的两端分别与对应位置处的第一支撑管连接，所述货舱连接在一对所述第二支撑管的下部；相互平行设置的一对所述第二支撑管之间垂直设有一对相互平行设置的连接板，所述连接板的两端分别与对应位置处的第二支撑管连接；所述货舱的顶部位于一对所述连接板之间。
优选地，所述第二支撑管上套设有连接板接头，所述连接板接头朝向所述连接板的一侧设有第一固定端，所述连接头朝向所述货舱的一侧设有第二固定端，所述连接板通过所述第一固定端与所述第二支撑管固定连接，所述货舱通过所述第二固定端与所述第二支撑管固定连接。
优选地，所述货舱包括一组平行设置的脚架板，所述脚架板的上部由顶板封闭，所述脚架板的顶部通过对应位置处的第二固定端与所述第二支撑管固定连接；所述脚架板的下部设有卸货装置，所述卸货装置包括水平部和倾斜部；所述水平部连接于平行的所述脚架板之间，平行设置的所述脚架板、所述顶板和所述水平部之间形成了货物容纳空间；所述水平部与第一驱动装置连接，并可朝向或背离所述倾斜部传送货物；所述倾斜部与第二驱动装置连接，所述倾斜部的一端可相对于所述水平部转动，所述倾斜部的另一端与地面可解除式接触，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置均与同一控制系统连接。
优选地，所述水平部包括多个并排设置的第一滚筒体，每个所述第一滚筒体两端分别设有皮带轮或者链轮，每个所述皮带轮或者所述链轮与对应位置处的脚架板转动连接，同一侧的各个所述皮带轮或者所述链轮上张紧设有皮带或者链条，至少一个所述第一滚筒体与所述第一驱动装置连接。
优选地，所述倾斜部包括支撑架，和设置在所述支撑架之间的多个并排设置的第二滚筒体，所述支撑架与第二驱动装置连接，所述支撑架的一端可相对于所述水平部转动，所述支撑架的另一端与地面可解除式接触。
优选地，所述支撑架通过与第二驱动装置连接的转轴与所述水平部转动连接，所述水平部在靠近所述转轴的一端设有限位块；所述转轴上设有圆弧形的切口，所述切口包括第一圆弧面，和位于所述第一圆弧面两侧的第一定位面和第二定位面；所述限位块上设有与所述第一圆弧面形状相配合的第二圆弧面，所述第一定位面和所述第二定位面与所述限位块可解除式相抵。
优选地，一对所述脚架板在背离所述货物容纳空间的一侧分别设有第一电池舱和第二电池舱，电池本体可放置在所述第一电池舱和所述第二电池舱内。
优选地，所述第一电池舱的外部套设有整流罩，所述整流罩呈锥形，所述锥形的端部为向下倾斜的圆面。
优选地，所述第二电池舱上设有尾推螺旋桨，所述尾推螺旋桨与所述货舱的重心位置位于同一水平线上。
优选地，所述第一支撑管、所述第二支撑管和所述连接板均由碳纤维材料制成。
根据本申请的无人机，由于机架的第一支撑管、第二支撑管和连接板之间相互配合形成了布置紧凑的“双H型”结构，因此提高了整体的稳定可靠性，并有效避免了无人机与动力激励的共振现象。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1出示了根据本申请实施例的无人机的分解状态的示意图；
图2出示了根据本申请实施例的无人机的主视图；
图3出示了根据本申请实施例的无人机的机架结构的俯视图；
图4出示了根据本申请实施例的无人机的机架结构的立体图；
图5出示了图4中的A部放大图；
图6出示了根据本申请实施例的无人机的货舱结构在倾斜部完全打开时的结构示意图；
图7出示了根据本申请实施例的无人机的货舱结构在倾斜部完全关闭时的结构示意图；
图8出示了根据本申请实施例的无人机的倾斜部完全打开时的卸货装置的结构示意图；
图9出示了图8中的B部放大图；
图10出示了根据本申请实施例的无人机的倾斜部完全关闭时的卸货装置的结构示意图；以及
图11出示了图10中的C部放大图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
请参考图1-图11，其示出了根据本申请实施例的无人机的技术方案。如图1-图5所示，一种无人机包括机架1和货舱2，货舱2连接在机架1的底部。机架1的结构包括一对相互平行设置的第一支撑管1.1，每个第一支撑管的两端分别设有旋翼1.6。相互平行设置的一对第一支撑管1.1之间垂直设有一对相互平行设置的第二支撑管1.2，第二支撑管1.2的两端分别与对应位置处的第一支撑管1.1连接。货仓连接在一对第二支撑管1.2的下部。优选地，第二支撑管1.2的两端通过T型接头1.4与对应位置处的第一支撑管1.1固定连接。其中如图4所示，T型接头的上部横向的接头套1.41在第一支撑管1.1上，而第二支撑管1.2插接固定在T型接头的下部竖直的接头1.42中。相互平行设置的一对第二支撑管1.2之间垂直设有一对相互平行设置的连接板1.3，连接板1.3的两端分别与对应位置处的第二支撑管1.2连接，货舱的顶部位于一对连接板之间。优选地，第二支撑管1.2上套设有连接板接头1.5，如图5所示，连接板接头朝向连接板的一侧设有第一固定端1.51，连接头朝向货舱的一侧设有第二固定端1.52，连接板1.3通过第一固定端1.51与第二支撑管1.2固定连接，货舱通过第二固定端1.52与第二支撑管1.2固定连接，通过连接板接头1.5将管结构与板结构以及货舱顺畅连接。第一支撑管1.1和第二支撑管1.2之间形成了远离整体机架结构的中心(如图3中虚线所示)的“外H”型结构，而第二支撑管和连接板之间形成了靠近整体机架结构的中心的“内H”型结构。这样，“外H”和“内H”型的布局结构，与现有技术中的放射状的布局结构相比，在第一支撑管1.1和第二支撑管1.2处于同等尺寸的情况下，旋翼的位置更加靠近整体机架的中心位置(如图3中虚线所示)。因此，本申请的机架结构布局更加紧凑，从而提供了整体刚度，并具有模态高的特点，有效避免了整机耦合力矩过大的问题。并且，在无人机的启动和运行中能够将机架中心位置所受到的作用力和振动沿着连接板1.3、第二支撑管1.2和第一支撑管1.1而传递和分散出去，有效避免了无人机与动力激励的共振情况。双H机架在同等轴距尺寸下，显著提高了无人机整机的刚度，并且使得整机前六阶振动模态(频率)均高于无人机飞行时动力系统的激励频率。从而避免了无人机飞行状态激励频率与某一阶振动模态(频率)重合引起共振现象。“内H”作用在于避免了单独X型或H型布局引起的整机耦合力矩过大问题。使得无人机启动和运行过程中机架中心位置受到的作用力和振动沿机架分散传递，保护中心位置控制系统。
进一步优选地，第一支撑管1.1、第二支撑管1.2和连接板1.3均由高强度、高模量的碳纤维材料制成。并且，第一支撑管1.1和第二支撑管1.2均为空心管体，优选地，管壁厚为2-3mm，管体直径为30-40mm；进一步优选地，管壁厚为2mm，管体直径为35mm，可以减少了飞行阻力。其中，第一支撑管1.1和第二支撑管1.2的长度优选为650-850mm，进一步优选地长度为740mm，不会造成旋翼远离整体机架的中心位置，能够有效避免了整机耦合力矩过大的问题。
请参考图6-图11，其示出了根据本申请实施例的无人机的货舱的技术方案。如图6和图7所示，货舱包括一组平行设置的脚架板2.1，脚架板2.1的上部由顶板2.2封闭，脚架板2.1的顶部通过对应位置处的第二固定端1.52与所述第二支撑管1.2固定连接。脚架板2.1的下部设有卸货装置，卸货装置包括水平部2.3和倾斜部2.4，水平部2.3连接于平行的脚架板2.1之间。平行设置的脚架板2.1、顶板2.2和水平部2.3之间形成了货物容纳空间2.5，从而实现了无人机货舱与脚架板一体化设计。水平部2.3与第一驱动装置连接，从而通过第一驱动装置的驱动，水平部2.3可以向着朝向或背离倾斜部2.4的方向传送货物。倾斜部与2.4第二驱动装置连接，从而通过第二驱动装置的驱动，倾斜部2.4的一端可相对于水平部转动，实现打开或者关闭货物容纳空间2.5。在货物容纳空间2.5打开时，倾斜部2.4的另一端与地面接触；而当货物容纳空间2.5关闭时，倾斜部2.4的另一端与地面之间的接触被解除。优选地，第一驱动装置和第二驱动装置均与同一控制系统连接，从而可以通过控制系统来操控第一驱动装置和第二驱动装置，实现对卸货装置的自动化控制。这样，无人机货舱可以固定在无人机的机架下部，当在发货地装载货物时，操作人员可以将货物放置在水平部2.3上，并通过控制系统操控第一驱动装置运行，从而使得水平部2.3向着背离倾斜部2.4的方向传送货物，以便货物到达货物容纳空间2.5的中心位置处。接着，可以通过控制系统操控第二驱动装置运行，从而使得倾斜部2.4朝向水平部2.3转动，以便关闭货物容纳空间2.5，如图7所示。当无人机到达收货地点后，需要卸载货物，此时，可以通过控制系统远程操作第二驱动装置运行，从而使得倾斜部2.4背离水平部2.3转动，并在倾斜部的一端与地面接触后，停止第二驱动装置运行。接着，可以通过控制系统操控第一驱动装置运行，以使得水平部2.3向着朝向倾斜部2.4的方向传送货物。于此同时，当货物靠近至倾斜部2.4时，会在重力的作用下，沿着倾斜部下滑到地面，从而完成自动卸货，如图6所示。
进一步优选地，如图6和图7每个脚架板在背离货物容纳空间2.5的两侧分别设有第一电池舱2.61和第二电池舱2.62，第一电池舱2.61和第二电池舱2.62内可以放置电池本体，这样，当无人机货舱使用中的电池本体电量耗尽时，可以更换位于电池舱内的电池本体。
本申请的货舱结构在上述技术方案的基础上还可以是：
如图8和图10所示，水平部包括多个并排设置的第一滚筒体2.10，每个第一滚筒体2.10两端分别设有皮带轮2.9，每个皮带轮2.9与对应位置处的脚架板转动连接，同一侧的各个皮带轮上张紧设有皮带2.8，至少一个第一滚筒体与第一驱动装置2.11连接。这样，皮带轮和皮带之间形成带传动形式，第一驱动装置可以驱动与其连接的第一滚筒体转动，而该第一滚筒体的转动会使得皮带轮带动张紧的皮带运动，皮带运动的同时又进一步带动其他的不与第一驱动装置连接的第一滚筒体也随之转动，从而实现了各个并排设置的第一滚动体的同步转动。位于货物容纳空间内的货物可以在第一滚筒体的转动运动作用下朝向或者背离倾斜部运动。
进一步优选地，水平部也可以是多个并排设置的第一滚筒体，每个第一滚筒体两端分别设有链轮，每个链轮与对应位置处的脚架板转动连接，同一侧的各个链轮上张紧设有链条，至少一个第一滚筒体与第一驱动装置连接。这样，链轮和链条之间形成链传动形式，第一驱动装置可以驱动与其连接的第一滚筒体转动，而该第一滚筒体的转动会使得链轮带动张紧的链条运动，链条运动的同时又进一步带动其他的不与第一驱动装置连接的第一滚筒体也随之转动，从而实现了各个并排设置的第一滚动体的同步转动。位于货物容纳空间内的货物可以在第一滚筒体的转动运动作用下朝向或者背离倾斜部运动。
当然，水平部还可以包括传送带和一组旋转轮，传送带张紧设置在旋转轮上。旋转轮与第一驱动装置连接，第一驱动装置可以驱动旋转轮转动，从而带动传送带传动并输送货物。旋转轮设置于平行设置的脚架板之间，并与脚架板转动连接，这样，旋转轮可以通过转动而控制传动带朝向或背离倾斜部传动，从而完成货物的卸载或装载。
本申请的货舱在上述技术方案的基础上还可以是：
如图8和图10所示，倾斜部包括支撑架2.12，支撑架2.12之间可以设有多个并排设置的第二滚筒体2.13。其中，支撑架2.12与第二驱动装置2.14连接，从而在第二驱动装置2.14的驱动下，支撑架2.12的一端可相对于水平部转动。当支撑架背离水平部转动，并且支撑架的另一端与地面接触时，倾斜部可以供货物从其上滑落。而当货物卸载或者装载之后，支撑架的另一端可以不再与地面接触，即支撑架的另一端解除与地面的接触，朝向水平部转动，并在转动到与水平部垂直时锁止(如图6和图10所示)，以关闭货物容纳空间。当然，倾斜部也可以为板面结构，货物可以通过重力的作用由板面滑下。
优选地，如图9和图11所示，支撑架2.12通过与第二驱动装置2.14连接的转轴2.15与水平部转动连接，水平部在靠近转轴的一端设有限位块2.19。转轴2.15上设有圆弧形的切口，切口包括第一圆弧面2.16，和位于第一圆弧面两侧的第一定位面2.18和第二定位面2.17。限位块2.19上设有与第一圆弧面2.16形状相配合的第二圆弧面2.20，这样在转轴的转动过程中，第一圆弧面2.16可以与第二圆弧面2.20配合，使得转动过程更加顺畅。如图8和图9所示，第二驱动装置2.14驱动转轴2.15以使得支撑架2.12背离水平部转动，当第一定位面2.18与限位块2.19相抵时，支撑架2.12不在继续转动，而此时，倾斜部也与地面接触，并完全打开。而当货物装载或者卸载完成后，第二驱动装置2.14驱动转轴2.15以使得支撑架2.12朝向水平部转动，第一定位面2.18与限位块2.19之间的相抵关系解除。如图10和图11所示，当第二定位面2.17与限位块2.19相抵时，支撑架2.12不在继续转动，并保持在与水平部相垂直的位置处，以防止货物在运输中的滑落。
本申请的无人机在上述技术方案的基础上还可以是：
如图1和图2所示，第一电池舱2.61的外部套设有整流罩3，整流罩3呈锥形，锥形的端部为向下倾斜的圆面，这样，可以降低空气阻力系数，提高飞行效率。
再进一步地，如图1和图2所示，第二电池舱2.62上设有尾推螺旋桨4，所述尾推螺旋桨4与货舱2的重心位置位于同一水平线上。通过增加尾推螺旋桨4，可以保证水平的旋翼保持最佳效率工作状态，而增速过程由尾推螺旋桨4提供动力，做到了能量合理利用。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (10)
1.一种无人机，所述无人机包括：机架和货舱，所述机架包括一对相互平行设置的第一支撑管，每个所述第一支撑管的两端分别设有旋翼；相互平行设置的一对所述第一支撑管之间垂直设有一对相互平行设置的第二支撑管，所述第二支撑管的两端分别与对应位置处的第一支撑管连接，所述货舱连接在一对所述第二支撑管的下部；相互平行设置的一对所述第二支撑管之间垂直设有一对相互平行设置的连接板，所述连接板的两端分别与对应位置处的第二支撑管连接；所述货舱的顶部位于一对所述连接板之间。
2.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述第二支撑管上套设有连接板接头，所述连接板接头朝向所述连接板的一侧设有第一固定端，所述连接头朝向所述货舱的一侧设有第二固定端，所述连接板通过所述第一固定端与所述第二支撑管固定连接，所述货舱通过所述第二固定端与所述第二支撑管固定连接。
3.根据权利要求2所述的无人机，其特征在于，所述货舱包括一组平行设置的脚架板，所述脚架板的上部由顶板封闭，所述脚架板的顶部通过对应位置处的第二固定端与所述第二支撑管固定连接；所述脚架板的下部设有卸货装置，所述卸货装置包括水平部和倾斜部；所述水平部连接于平行的所述脚架板之间，平行设置的所述脚架板、所述顶板和所述水平部之间形成了货物容纳空间；所述水平部与第一驱动装置连接，并可朝向或背离所述倾斜部传送货物；所述倾斜部与第二驱动装置连接，所述倾斜部的一端可相对于所述水平部转动，所述倾斜部的另一端与地面可解除式接触，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置均与同一控制系统连接。
4.根据权利要求3所述的无人机，其特征在于，所述水平部包括多个并排设置的第一滚筒体，每个所述第一滚筒体两端分别设有皮带轮或者链轮，每个所述皮带轮或者所述链轮与对应位置处的脚架板转动连接，同一侧的各个所述皮带轮或者所述链轮上张紧设有皮带或者链条，至少一个所述第一滚筒体与所述第一驱动装置连接。
5.根据权利要求4所述的机架结构，其特征在于，所述倾斜部包括支撑架，和设置在所述支撑架之间的多个并排设置的第二滚筒体，所述支撑架与第二驱动装置连接，所述支撑架的一端可相对于所述水平部转动，所述支撑架的另一端与地面可解除式接触。
6.根据权利要求5所述的机架结构，其特征在于，所述支撑架通过与第二驱动装置连接的转轴与所述水平部转动连接，所述水平部在靠近所述转轴的一端设有限位块；所述转轴上设有圆弧形的切口，所述切口包括第一圆弧面，和位于所述第一圆弧面两侧的第一定位面和第二定位面；所述限位块上设有与所述第一圆弧面形状相配合的第二圆弧面，所述第一定位面和所述第二定位面与所述限位块可解除式相抵。
7.根据权利要求3-6任一项权利要求所述的机架结构，其特征在于，一对所述脚架板在背离所述货物容纳空间的一侧分别设有第一电池舱和第二电池舱，电池本体可放置在所述第一电池舱和所述第二电池舱内。
8.根据权利要求7所述的机架结构，其特征在于，所述第一电池舱的外部套设有整流罩，所述整流罩呈锥形，所述锥形的端部为向下倾斜的圆面。
9.根据权利要求7所述的机架结构，其特征在于，所述第二电池舱上设有尾推螺旋桨，所述尾推螺旋桨与所述货舱的重心位置位于同一水平线上。
10.根据权利要求1-6任一项权利要求所述的机架结构，其特征在于，所述第一支撑管、所述第二支撑管和所述连接板均由碳纤维材料制成。
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