CN106927043A - 一种八面体飞行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及飞行器，具体地说是一种八面体飞行器，包括依次相连形成八面腔体的上、中、下壳体以及分别容置于八面腔体内的平衡配重组件、电路支撑架上盖、主电路板、电路支撑架、涵道风扇组件和电池，上、下壳体上分别设有至少一个涵道风扇组件，电路支撑架安装在中壳体上，内部容置有安装在中壳体上的主电路板，电路支撑架顶部设有电路支撑架上盖，电路支撑架上盖上均布有多个平衡配重组件，电路支撑架外围的前后左右方向均设有安装在中壳体上的涵道风扇组件；电池安装在中壳体上，并与主电路板连接；各涵道风扇组件分别与主电路板相连，在上壳体上设有与主电路板连接的开关。本发明结构新颖，控制灵活，适用于空间站舱内飞行监控服务。

Description

一种八面体飞行器

技术领域

本发明涉及飞行器，具体地说是一种八面体飞行器。

背景技术

近几十年来，为了满足各种民事、军事及科学实验，小型无人飞行器以其结构简单、控制方便，逐渐成为各个国家研究的热点。该类飞行器一般能遥控操作或自动飞行，并能携带一些传感元件，可完成侦测、监测、通信中转等特殊任务，并具有低空、低速性能，能实现位置跟踪、姿态跟踪及空中悬停。伴随着科学技术的进步，小型无人飞行器正朝着多功能、高安全性、高稳定性的方向发展。

现有小型无人飞行器包括固定翼式、旋翼式和扑翼式各类微型飞行器。这些已有的飞行器螺旋桨大部分都暴露在机体外部，容易与外界发生碰撞，造成螺旋桨损坏以致飞行器坠毁。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种八面体飞行器。该八面体飞行器结构新颖，控制灵活，适用于空间站舱内飞行监测。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括依次相连形成八面腔体的上壳体、中壳体、下壳体以及分别容置于该八面腔体内的平衡配重组件、电路支撑架上盖、主电路板、电路支撑架、涵道风扇组件和电池，其中上壳体及下壳体上分别设有至少一个涵道风扇组件，所述电路支撑架安装在中壳体上，内部容置有安装在所述中壳体上的主电路板，所述电路支撑架顶部设有电路支撑架上盖，该电路支撑架上盖上均布有多个平衡配重组件，所述电路支撑架外围的前后左右方向均设有安装在中壳体上的涵道风扇组件；所述电池安装在中壳体上，并与所述主电路板连接；各所述涵道风扇组件分别与主电路板相连，在所述上壳体上设有与主电路板连接的开关。

其中：每个所述涵道风扇组件结构相同，均包括涵道风扇固定件及两个涵道风扇，该两个涵道风扇相背安装在所述涵道风扇固定件上，即所述两个涵道风扇的出风方向相反；每个所述平衡配重组件结构相同，均包括螺纹导向杆及质量块，该螺纹导向杆安装在所述电路支撑架上盖上，所述质量块螺纹连接于所述螺纹导向杆上；所述主电路板包括姿态模块、控制模块及电源模块，该姿态模块、控制模块及电源模块通过多根板间支撑柱相连接，各所述板间支撑柱的下端螺纹连接于所述中壳体的底面上；

所述上壳体及下壳体形状相同，该上壳体包括顶面及依次连接、且分别与该顶面连接的八个侧面，所述下壳体包括底面及依次连接、且分别与该底面连接的八个侧面，所述上壳体上设置的涵道风扇组件安装在所述顶面下表面上开设的定位槽内，所述下壳体上设置的涵道风扇组件安装在所述底面上表面上开设的定位槽内；所述上壳体及下壳体上的八个侧面中均相间隔地开有进出气口，在所述上壳体上任两个所述进出气口之间的侧面上安装有与所述主电路板相连的开关；所述上壳体及下壳体的八个侧面均包括四个三角形面及四个方形面，各所述三角形面与各所述方形面间隔设置，其中四个所述方形面均开有进出气口，所述开关安装在上壳体上任一个三角形面上；所述上壳体的顶面上安装有与主电路板相连接的摄像头模块；

所述中壳体包括底面及依次连接、且分别与该底面连接的的八个侧面，所述八个侧面中相间隔地开有进出气口，所述中壳体上前后左右设置的涵道风扇组件分别安装在两所述进出气口之间的侧面上；所述八个侧面均面方形面，八个方形面的上下边分别与所述上壳体及下壳体相连接；所述中壳体的底面沿圆周方向设有内外两组螺纹定位孔，分别为外周定位孔及内周定位孔，所述电路支撑架的底部通过螺钉固定到中壳体底面的外周定位孔，所述主电路板与中壳体底面的内周定位孔相连；所述电池安装在中壳体底面的下表面；

所述上壳体设置的涵道风扇组件数量与下壳体设置的涵道风扇组件数量相同，且上壳体上的涵道风扇组件与下壳体上的涵道风扇组件的轴向中心线均平行于水平面；所述中壳体上前后左右方向上设置的涵道风扇组件中，前后方向设置的涵道风扇组件的轴向中心线垂直于左右方向设置的涵道风扇组件的轴向中心线，且前后方向设置的涵道风扇组件的轴向中心线或左右方向设置的涵道风扇组件的轴向中心线平行于水平面，左右方向设置的涵道风扇组件或前后方向设置的涵道风扇组件的轴向中心线垂直于水平面，所述上壳体上的涵道风扇组件与下壳体上的涵道风扇组件的轴向中心线以及中壳体上平行于水平面的涵道风扇组件的轴向中心线在水平面上的投影相互垂直。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明的全部电子元器件和结构均保护在上、中、下壳体形成的腔体内部，受到很好的保护，电路内部导线和运动构件不在外暴露,不易被障碍物挂住或挂断导线,使机器人能够适应多精密环境。

2.本发明采用涵道风扇组件推进，较同样直径的孤立螺旋桨,会产生更大的推力；涵道风扇组件布置在上、中、下壳体形成的腔体内部，分布在上下、左右及前后共六组，控制飞行器的六个自由度，既可以保证飞行器空间直线飞行又可以控制飞行器空间姿态，同时由于涵道的环括作用,其结构紧凑、气动噪声低、使用安全性好。

3.本发明在上、中、下壳体形成的腔体内部，前、后、左、右、上、下均安装有涵道风扇组件，可实现空间六个自由度运动。

4.本发明内部设有平衡配重组件，可以调节飞行器的重心位置。

5.本发明的主电路板采用模块化设计，包括姿态模块，控制模块及电源模块，可替换性强，便于固件更新升级。

6.本发明的运动控制、视频采集传输均通过无线控制，操作控制方便。传回数据可以在计算机上处理。

附图说明

图1为本发明安装完毕状态的外部示意图；

图2为本发明安装完毕状态的结构剖视图；

图3为本发明安装完毕状态的爆炸图；

图4为本发明涵道风扇组件的结构示意图；

图5为本发明电路支撑架上盖及平衡配重组件的结构示意图；

图6为本发明主电路板的结构示意图；

图7为本发明上壳体和涵道风扇组件的结构示意图；

图8为本发明中壳体和涵道风扇组件的结构示意图；

图9为本发明中壳体和涵道风扇组件的结构示意图；

其中：1为上壳体，2为摄像头模块，3为开关，4为平衡配重组件，5为电路支撑架上盖，6为姿态模块，7为控制模块，8为电源模块，9为主电路板，10板间支撑柱，11电路支撑架，12为涵道风扇组件，12a为涵道风扇组件A，12b为涵道风扇组件B，12c为涵道风扇组件C，12d为涵道风扇组件D，13为涵道风扇，14为涵道风扇固定件，15为中壳体，16为电池，17为下壳体，18为进出气口，19为定位槽，20为螺纹导向杆，21为质量块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～3所示，本发明包括上壳体1、摄像头模块2、开关3、平衡配重组件4、电路支撑架上盖5、主电路板9、电路支撑架11、涵道风扇模块组件12、中壳体15、电池16及下壳体17，其中上壳体1、中壳体15及下壳体17依次相连形成八面腔体，上壳体1与中壳体15之间的连接处及中壳体15与下壳体17之间的连接处均采用凹槽与凸台的配合，在中壳体15上下两端四周设有的孔内安装有钢丝螺套，在各钢丝螺套处用螺钉将上壳体1、中壳体15及下壳体17连接在一起。平衡配重组件4、电路支撑架上盖5、主电路板9、电路支撑架11、涵道风扇组件12和电池16分别容置在上、中、下壳体1、15、17形成的八面腔体内。

上壳体1及下壳体17上分别设有至少一个涵道风扇组件12，上壳体1设置的涵道风扇组件12数量与下壳体17设置的涵道风扇组件12数量相同，本实施例在上壳体1及下壳体17上分别设置了一个涵道风扇组件12，分别为涵道风扇组件A12a及涵道风扇组件B12b。

如图1～3及图7所示，上壳体1包括顶面及依次连接、且分别与该顶面连接的八个侧面，上壳体1上设置的涵道风扇组件A12a安装在顶面下表面上开设的定位槽19内。上壳体1的八个侧面包括四个三角形面及四个方形面，各三角形面与各方形面间隔设置，其中四个方形面均开有进出气口18，即进出气口18为四个；开关3安装在上壳体1上任一个三角形面上，与主电路板9连接；在上壳体1的顶面上表面安装有与主电路板9相连接的摄像头模块2。

如图1～3及图9所示，下壳体17与上壳体1的形状相同，包括底面及依次连接、且分别与该底面连接的八个侧面，下壳体17上设置的涵道风扇组件F12f安装在底面上表面上开设的定位槽19内。下壳体17的八个侧面包括四个三角形面及四个方形面，各三角形面与各方形面间隔设置，其中四个方形面均开有进出气口18，即进出气口18为四个。

如图1～3及图8所示，中壳体15包括底面及依次连接、且分别与该底面连接的的八个侧面，八个侧面均面方形面，八个方形面的上下边分别与上壳体1的八个侧面下边及下壳体17的八个侧面上边相连接。中壳体15的底面沿圆周方向设有直径不等的内外两组螺纹定位孔，每组螺纹定位孔均为四个，沿圆周方向均布，分别为外周定位孔及内周定位孔。电路支撑架11的底部开有四个螺纹定位孔，并通过螺钉固定到中壳体15底面的外周定位孔；电路支撑架11的内部容置有安装在中壳体15底面上的主电路板9，电路支撑架11的顶部设有电路支撑架上盖5，该电路支撑架上盖5上均布有多个平衡配重组件4。电路支撑架11外围的前后左右四个方向均设有安装在中壳体15上的涵道风扇组件12，中壳体15的八个侧面中相间隔地开有进出气口18、即进出气口18为四个，四个涵道风扇组件12分别安装在中壳体15两进出气口18之间的侧面上，分别为涵道风扇组件B12b、涵道风扇组件C12c、涵道风扇组件D12d、涵道风扇组件E12e，安装四个涵道风扇组件12的四个侧面上均开有定位槽19，用于安装涵道风扇组件12。电池16(本实施例的电池16为两个)安装在中壳体15底面的下表面，与主电路板9连接。

如图6所示，主电路板9包括姿态模块6、控制模块7及电源模块8，该姿态模块6、控制模块7及电源模块8通过多根(本实施例为四根)板间支撑柱10相连接，四根板间支撑柱10均为铜柱，下端带有螺纹，分别螺纹连接于中壳体15底面的内周定位孔。

如图5所示，本实施例的电路支撑架上盖5上安装有四组平衡配重组件4，每组平衡配重组件均包含一个螺纹导向杆20和带有内螺纹的质量块21，螺纹导向杆20安装在所述电路支撑架上盖5上，质量块21螺纹连接于螺纹导向杆20上，通过调节质量块21在螺纹导向杆20上的位置可以调节飞行器的重心位置。

上壳体1、中壳体15及下壳体17上的各涵道风扇组件12分别与主电路板9相连，如图4所示，每个涵道风扇组件12结构相同，均包括涵道风扇固定件14及两个涵道风扇13，该两个涵道风扇13相背安装在涵道风扇固定件14上，即两个涵道风扇13的出风方向相反。上壳体1上的涵道风扇组件A12a与下壳体17上的涵道风扇组件F12f的轴向中心线共面，且均平行于水平面；中壳体15上前后左右四个方向上设置的涵道风扇组件B12b、涵道风扇组件C12c、涵道风扇组件D12d、涵道风扇组件E12e中，前后方向设置的涵道风扇组件B12B与涵道风扇组件D12d的轴向中心线垂直于左右方向设置的涵道风扇组件C12c与涵道风扇组件E12E的轴向中心线，且前后方向设置的涵道风扇组件B12b与涵道风扇组件D12d的轴向中心线平行于水平面，左右方向设置的涵道风扇组件C12c与涵道风扇组件E12e的轴向中心线垂直于水平面，上壳体1上的涵道风扇组件A12a与下壳体17上的涵道风扇组件F12f的轴向中心线以及前后方向设置的涵道风扇组件B12b与涵道风扇组件D12d的轴向中心线在水平面上的投影相互垂直。或者，左右方向设置的涵道风扇组件C12c与涵道风扇组件E12e的轴向中心线平行于水平面，前后方向设置的涵道风扇组件B12B与涵道风扇组件D12d的轴向中心线垂直于水平面，上壳体1上的涵道风扇组件A12a与下壳体17上的涵道风扇组件F12f的轴向中心线以及左右方向设置的涵道风扇组件C12c与涵道风扇组件E12e的轴向中心线在水平面上的投影相互垂直。

电池16分别与姿态模块6、控制模块7及电源模块8相连，开关3、摄像头模块2和上壳体1、中壳体15及下壳体17上的各涵道风扇组件12既分别与控制模块7连接，又分别与电源模块8连接。

本发明的工作原理为：

电池16给主电路板9供电，主电路板9上的电源模块8根据各个器件的工作电压向各个器件供电；姿态模块6通过传感器实时监测当前飞行器姿态信息，将飞行器姿态信息发送给控制模块7，控制模块7用来和外界进行通信，同时发出控制信号对各涵道风扇组件12进行调速，实现对飞行器的控制。摄像头模块2采集的图像信息经由主电路板9上的控制模块7，然后发送到上位机，上位机通过无线接收图像信息并实时显示并处理。

本发明共设六个涵道风扇组件12，八面体飞行器的前、后、左、右、上、下均安装有涵道风扇组件12，每个方向两个涵道风扇13。当上壳体1中涵道风扇组件A12a处于后面的涵道风扇13与下壳体1中涵道风扇组件F12f处于后面的涵道风扇13同时转动时，飞行器整体向前直线运动；当上壳体1中涵道风扇组件A12a处于前面的涵道风扇13与下壳体1中涵道风扇组件F12f处于前面的涵道风扇13同时转动时，飞行器整体向后直线运动。当中壳体15中涵道风扇组件B12b处于上面的涵道风扇13与涵道风扇组件D12d处于上面的涵道风扇13同时转动时，飞行器整体向下直线运动；当中壳体15中涵道风扇组件B12b处于下面的涵道风扇13与涵道风扇组件D12d处于下面的涵道风扇13同时转动时，飞行器整体向上直线运动。当中壳体15中涵道风扇组件C12c处于后面的涵道风扇13与涵道风扇组件E12e处于后面的涵道风扇13同时转动时，飞行器整体向左直线运动；当中壳体15中涵道风扇组件C12c处于前面的涵道风扇13与涵道风扇组件E12e处于前面的涵道风扇13同时转动时，飞行器整体向右直线运动。当相对设置的涵道风扇组件B12b与涵道风扇组件D12d中呈对角线方向的两个涵道风扇13(即涵道风扇组件B12b处于上面的涵道风扇13与涵道风扇组件D12d处于下面的涵道风扇13或涵道风扇组件B12b处于下面的涵道风扇13与涵道风扇组件D12d处于上面的涵道风扇13)同时转动时，即可实现飞行器整体转动；同理，当相对设置的涵道风扇组件C12c与涵道风扇组件E12e中呈对角线方向的两个涵道风扇13(即涵道风扇组件C12c处于前面的涵道风扇13与涵道风扇组件E12e处于后面的涵道风扇13或涵道风扇组件C12c处于后面的涵道风扇13与涵道风扇组件E12e处于前面的涵道风扇13)同时转动时，即可实现飞行器整体转动；再同理，当上壳体1中涵道风扇组件A12a处于后面的涵道风扇13与下壳体1中涵道风扇组件F12f处于前面的涵道风扇13同时转动时，即可实现飞行器整体转动；当上壳体1中涵道风扇组件A12a处于前面的涵道风扇13与下壳体1中涵道风扇组件F12f处于后面的涵道风扇13同时转动时，即可实现飞行器整体转动。因此，通过各涵道风扇组件12的配合，可实现飞行器在三维空间三个方向的直线运动以及三个方向的旋转运动。

Claims (9)

1.一种八面体飞行器，其特征在于：包括依次相连形成八面腔体的上壳体(1)、中壳体(15)、下壳体(17)以及分别容置于该八面腔体内的平衡配重组件(4)、电路支撑架上盖(5)、主电路板(9)、电路支撑架(11)、涵道风扇组件(12)和电池(16)，其中上壳体(1)及下壳体(17)上分别设有至少一个涵道风扇组件(12)，所述电路支撑架(11)安装在中壳体(15)上，内部容置有安装在所述中壳体(15)上的主电路板(9)，所述电路支撑架(11)顶部设有电路支撑架上盖(5)，该电路支撑架上盖(5)上均布有多个平衡配重组件(4)，所述电路支撑架(11)外围的前后左右方向均设有安装在中壳体(15)上的涵道风扇组件(12)；所述电池(16)安装在中壳体(15)上，并与所述主电路板(9)连接；各所述涵道风扇组件(12)分别与主电路板(9)相连，在所述上壳体(1)上设有与主电路板(9)连接的开关(3)。

2.按权利要求1所述的八面体飞行器，其特征在于：每个所述涵道风扇组件(12)结构相同，均包括涵道风扇固定件(14)及两个涵道风扇(13)，该两个涵道风扇(13)相背安装在所述涵道风扇固定件(14)上，即所述两个涵道风扇(13)的出风方向相反。

3.按权利要求1所述的八面体飞行器，其特征在于：每个所述平衡配重组件(4)结构相同，均包括螺纹导向杆(20)及质量块(21)，该螺纹导向杆(20)安装在所述电路支撑架上盖(5)上，所述质量块(21)螺纹连接于所述螺纹导向杆(20)上。

4.按权利要求1所述的八面体飞行器，其特征在于：所述主电路板(9)包括姿态模块(6)、控制模块(7)及电源模块(8)，该姿态模块(6)、控制模块(7)及电源模块(8)通过多根板间支撑柱(10)相连接，各所述板间支撑柱(10)的下端螺纹连接于所述中壳体(15)的底面上。

5.按权利要求1所述的八面体飞行器，其特征在于：所述上壳体(1)及下壳体(17)形状相同，该上壳体(1)包括顶面及依次连接、且分别与该顶面连接的八个侧面，所述下壳体(17)包括底面及依次连接、且分别与该底面连接的八个侧面，所述上壳体(1)上设置的涵道风扇组件(12)安装在所述顶面下表面上开设的定位槽(19)内，所述下壳体(17)上设置的涵道风扇组件(12)安装在所述底面上表面上开设的定位槽(19)内；所述上壳体(1)及下壳体(17)上的八个侧面中均相间隔地开有进出气口(18)，在所述上壳体(1)上任两个所述进出气口(18)之间的侧面上安装有与所述主电路板(9)相连的开关(3)。

6.按权利要求5所述的八面体飞行器，其特征在于：所述上壳体(1)及下壳体(17)的八个侧面均包括四个三角形面及四个方形面，各所述三角形面与各所述方形面间隔设置，其中四个所述方形面均开有进出气口(18)，所述开关(3)安装在上壳体(1)上任一个三角形面上；所述上壳体(1)的顶面上安装有与主电路板(9)相连接的摄像头模块(2)。

7.按权利要求1所述的八面体飞行器，其特征在于：所述中壳体(15)包括底面及依次连接、且分别与该底面连接的的八个侧面，所述八个侧面中相间隔地开有进出气口(18)，所述中壳体(15)上前后左右设置的涵道风扇组件(12)分别安装在两所述进出气口(18)之间的侧面上。

8.按权利要求7所述的八面体飞行器，其特征在于：所述八个侧面均面方形面，八个方形面的上下边分别与所述上壳体(1)及下壳体(17)相连接；所述中壳体(15)的底面沿圆周方向设有内外两组螺纹定位孔，分别为外周定位孔及内周定位孔，所述电路支撑架(11)的底部通过螺钉固定到中壳体(15)底面的外周定位孔，所述主电路板(9)与中壳体(15)底面的内周定位孔相连；所述电池(16)安装在中壳体(15)底面的下表面。

9.按权利要求1所述的八面体飞行器，其特征在于：所述上壳体(1)设置的涵道风扇组件(12)数量与下壳体(17)设置的涵道风扇组件(12)数量相同，且上壳体(1)上的涵道风扇组件(12)与下壳体(17)上的涵道风扇组件(12)的轴向中心线均平行于水平面；所述中壳体(15)上前后左右方向上设置的涵道风扇组件(12)中，前后方向设置的涵道风扇组件(12)的轴向中心线垂直于左右方向设置的涵道风扇组件(12)的轴向中心线，且前后方向设置的涵道风扇组件(12)的轴向中心线或左右方向设置的涵道风扇组件(12)的轴向中心线平行于水平面，左右方向设置的涵道风扇组件(12)或前后方向设置的涵道风扇组件(12)的轴向中心线垂直于水平面，所述上壳体(1)上的涵道风扇组件(12)与下壳体(17)上的涵道风扇组件(12)的轴向中心线以及中壳体(15)上平行于水平面的涵道风扇组件(12)的轴向中心线在水平面上的投影相互垂直。