CN106945816B - 可变形无人机及其可变形部件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可变形无人机及用于无人机的可变形部件，其包括：第一弹性变形面；第二弹性变形面；第一连接杆，第一连接杆沿其长度方向分别与第一弹性变形面的第一端和第二弹性变形面的第一端连接；第二连接杆，第二连接杆沿其长度方向分别与第一弹性变形面的第二端和第二弹性变形面的第二端连接；至少一个变形驱动件，其一端连接至第一连接杆，变形驱动件的另一端穿过第二连接杆的沿着其径向方向设置的通孔，使得第二连接杆能够通过变形驱动件的驱动相对于第一连接杆移动，从而使第二连接杆相对于第一连接杆移动，由此通过第一连接杆与第二连接杆之间的相互靠近或远离使得第一弹性变形面和第二弹性变形面发生张紧弯曲或释放展开。

Description

可变形无人机及其可变形部件

技术领域

本发明涉及无人机技术领域。具体地涉及一种可变形无人机及其可变形部件。

背景技术

随着微电子技术的发展，无人机得到了广泛的应用。军事上无人机可用于侦查、监控、反恐作战等；民用上无人机可用于航拍、交通巡逻、架空线缆巡检、危险区域巡查和救灾等。

现有的无人机的机翼通常由翼梁、翼肋、桁条等组成内部骨架结构，外部再包裹蒙皮。机身和尾翼也是先安装骨架结构，再包裹蒙皮；或者直接由加工的部件通过螺丝、铆钉或者粘结剂等进行组装。这样的无人机组装时安装复杂，对安装精度的要求高；组装后的存储占会用大量空间，运输时也容易受损，由此给无人机后续的使用带来了诸多不便。

中国专利CN203372390U公开了一种可折叠式无人机，该可折叠式无人机包括机身和一端带螺旋桨驱动电机的碳管，该可折叠式无人机还包括一旋转件，该旋转件的第一端部与该碳管的另一端固定连接，该旋转件的第二端部与该机身活动连接。通过上述技术方案，该使用新型在不工作时可以折叠，减小无人机占用的空间。但该方案只能用于多轴的旋翼无人机，且减小的占用空间有限。

中国专利CN102863561A公开了一种可折叠的垂直起降无人机，其包括：左机翼、主机翼、右机翼，各机翼上安装有螺旋桨发动机、摄像头与舵面，该可折叠无人机通过三个螺旋桨发动机实现稳定的起飞与着陆过程。当在空中飞行时，通过左右机翼不同的折叠角，同时拥有小展弦比高速飞行与大展弦比低速飞行以及悬停三种不同的飞行模式。通过该技术方案，无人机能够适应不同的使用要求，适应性更强，但是该方案通过机翼的折叠非常有限地减小无人机机翼存储和运输时所占用的空间，而且该无人机容易在运输过程中受到损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够快速安装与拆卸的无人机，当使用时，通过拉伸若干弹性绳索或者旋紧螺母螺杆，快速地组成无人机外形；当需要存储或运输时，松开绳索或者旋松螺母螺杆，使整个无人机外形成平面状，从而大大方便了无人机的使用，也给无人机的存储和运输带来诸多便利。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明提供一种用于无人机的可变形部件，其包括：

第一弹性变形面，所述第一弹性变形面能够受外力作用发生弯曲变形，并且当外力被释放时能够通过自身的张力恢复原状；

第二弹性变形面，所述第二弹性变形面能够受外力作用发生弯曲变形，并且当外力被释放时能够通过自身的张力恢复原状，所述第一弹性变形面和所述第二弹性变形面构成弹性蒙皮；

第一连接杆，所述第一连接杆沿其长度方向分别与所述第一弹性变形面的第一端和所述第二弹性变形面的第一端连接；

第二连接杆，所述第二连接杆沿其长度方向分别与所述第一弹性变形面的第二端和所述第二弹性变形面的第二端连接，所述第一和第二弹性变形面的第一端分别与所述第一和第二弹性变形面的第二端相反；

至少一个变形驱动件，所述变形驱动件的一端连接至所述第一连接杆，所述变形驱动件的另一端穿过所述第二连接杆的沿着其径向方向设置的通孔，使得所述第二连接杆能够通过所述变形驱动件的驱动相对于所述第一连接杆移动，从而使所述第二连接杆相对于所述第一连接杆移动，由此通过所述第一连接杆与所述第二连接杆之间的相互靠近或远离使得所述第一弹性变形面和所述第二弹性变形面发生张紧弯曲或释放展开。

进一步地，所述变形驱动件是弹性绳索，所述第二连接杆设置有邻接所述通孔的卡槽；通过拉伸所述弹性绳索使其通过所述第二连接杆的通孔相对于所述第二连接杆移动，从而使所述第一连接杆向所述第二连接杆靠近，由此使得所述第一弹性变形面和所述第二弹性变形面发生弯曲变形，当形成所需要的形状时，能够通过将所述弹性绳索卡紧在所述卡槽中从而保持该可变形部件的形状；当将所述弹性绳索移出所述卡槽时，通过所述第一弹性变形面和所述第二弹性变形面的张力作用，所述第一连接杆与所述第二连接杆相互远离，使得所述第一弹性变形面和所述第二弹性变形面恢复成展开的形状。

进一步地，所述变形驱动件包括螺杆和螺母，所述螺杆的一端连接至所述第一连接杆，另一端穿过所述第二连接杆的通孔并且连接所述螺母，使得所述螺母在所述第二连接杆的远离所述第一连接杆的一侧抵靠所述第二连接杆，通过旋紧所述螺母从而推动所述第二连接杆靠近所述第一连接杆，从而使所述第一弹性变形面和所述第二弹性变形面发生弯曲变形直至形成所需要的形状；当沿相反的方向旋松所述螺母时，通过所述第一弹性变形面和所述第二弹性变形面的张力作用，所述第一连接杆与所述第二连接杆相互远离，使得所述第一弹性变形面和所述第二弹性变形面恢复成展开的形状。

进一步地，所述可变形部件是可变形机翼或可变形机身。

进一步地，所述可变形部件是可变形水平尾翼。

进一步地，所述可变形部件是可变形垂直尾翼。

另外，本发明还涉及一种使用上述可变形部件的一种或多种的可变形无人机。

优选地，所述可变形无人机的机身头部能够安装动力装置，所述可变形无人机的机身内部能够安装控制系统。

进一步优选地，所述动力装置包括电机和螺旋桨。

本发明的优点在于：弹性蒙皮的刚度通过计算合理分布，当受到连接杆的压力时，自动弯曲成所需部分的外形。当无人机需要使用时，只需拉伸连接杆之间的弹性绳索或者通过螺母旋紧连接杆之间的螺杆，使得连接杆所连接的弹性蒙皮快速弯曲成所需的气动外形，再安装所需的动力装置与控制系统后，即可飞行使用；当无人机需要存储或运输时，松开连接杆间的弹性绳索或者旋松螺杆端部的螺母，使得各个可变形部件的弹性蒙皮由于自身的张力而展开成平面状或接近平面状，极大的方便了无人机的运输与存储。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明实施方式的可变形无人机的总体示意图；

图2示出了根据本发明实施方式的机翼的使用时的整体示意图；

图3示出了根据本发明实施方式的机翼的使用时的截面示意图；

图4示出了根据本发明实施方式的机翼的存储或运输时的整体示意图；

图5示出了根据本发明实施方式的机翼的存储运或输时的截面示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

根据本发明的实施方式，如图1至图5所示，提出一种可变形无人机，其包括机身1、机翼2、水平尾翼3、垂直尾翼4。其中，机身1、机翼2、水平尾翼3、垂直尾翼4均可以通过将在下文详细描述的方式设置成可变形部件。此外，机翼2、水平尾翼3、垂直尾翼4可以均通过内部铰链与机身1连接。另外如图1所述，机身1的头部还可以设置有包括电机5和螺旋桨6的动力系统，从而为无人机提供飞行所需的动力。机翼2还可以设置有机翼副翼7，水平尾翼3还可以设置有平尾俯仰舵8，垂直尾翼4还可以设置有偏转舵9；其中，机翼副翼7利用电动或者液压舵机驱动，以控制无人机飞行的滚转；平尾俯仰舵8和偏转舵9由电动或者液压舵机驱动，分别控制无人机飞行时的俯仰与偏转。此外在机身的内部还可以设置有控制系统。

以机翼2为可变形部件为例，如图2至图5所示，机翼2包括可变形的机翼弹性蒙皮10、分别在机翼的前缘和后缘连接至弹性蒙皮10的两个连接杆11、和位于两个连接杆11之间的若干变形驱动件12。其中，弹性蒙皮10包括位于上方的第一弹性变形面和位于下方的第二弹性变形面，第一和第二弹性变形面可以一体形成或者例如通过焊接接合形成。弹性蒙皮可以由具有良好的弹性恢复能力的金属片、例如薄钢片形成，以便于在受到外力的情况下发生弹性变形，并且当外力被释放时能够通过自身的张力恢复原状。

如图所示，连接杆11包括位于机翼的前缘的第一连接杆和位于机翼的后缘的第二连接杆。第一和第二弹性变形面的前端分别沿着第一连接杆的长度方向连接至第一连接杆，第一和第二弹性变形面的后端分别沿着第二连接杆的长度方向连接至第二连接杆，使得当第一和第二弹性变形面受力弯曲时能够与第一连接杆和第二连接杆分别形成类似铰链的结构。第一和第二连接杆之间布置有若干变形驱动件12。根据本发明的一种实施方式，变形驱动件12是弹性绳索，其一端可固定连接至第一连接杆；第二连接杆对应于变形驱动件的数量和截面尺寸设置有若干沿其径向方向的通孔以及邻接通孔的卡槽(未示出)，使得弹性绳索的另一端能够通过通孔进行拉伸并且在需要时被卡紧在卡槽中。连接杆11可以根据需要设置成实心的或空心的。当无人机或机翼处于未使用的状态时，弹性绳索不位于卡槽中或者说处于被释放的状态，此时弹性蒙皮10的第一和第二弹性变形面形成展开的平面状或接近于平面状，如图5所示。当需要使用无人机时，通过弹性绳索的穿过第二连接杆的通孔的一端拉伸弹性绳索，使得第一连接杆被拉动朝向第二连接杆靠近，从而带动第一弹性面和第二弹性面沿相反的方向发生弹性变形弯曲，当形成所需要的翼形时，通过将弹性绳索卡紧在卡槽中从而保持第一和第二弹性变形面的形状，弹性绳索被拉伸而形成的内应力有助于保持该形状。此时第一和第二弹性变形面分别形成机翼的上翼面和下翼面。通过合理地分布构成翼面的弹性蒙皮沿弦线方向的刚度分布，使其通过弯曲变形形成所需的气动外形。为了保证受力均匀，优选地设置至少两条弹性绳索。当无人机不需要使用时，尤其例如当需要存储运输无人机时，将弹性绳索移出卡槽，通过第一弹性变形面和第二弹性变形面的张力作用，第一连接杆与第二连接杆相互远离，使得第一弹性变形面和第二弹性变形面恢复成展开的形状。

根据本发明的一种替代的实施方式，变形驱动件12包括螺杆和螺母(未示出)，螺杆的一端连接、例如螺纹连接至第一连接杆，另一端穿过第二连接杆的通孔并且连接螺母，使得螺母在第二连接杆的远离第一连接杆的一侧抵靠第二连接杆，通过旋紧螺母从而推动第二连接杆靠近第一连接杆，从而使第一弹性变形面和第二弹性变形面发生弯曲变形，当形成所需要的形状时，能够通过螺杆螺母之间的自锁作用保持所形成的第一和第二弹性变形面的形状。当沿相反的方向旋松螺母时，通过第一弹性变形面和第二弹性变形面的张力作用，第一连接杆与第二连接杆相互远离，使得第一弹性变形面和第二弹性变形面恢复成展开的形状。

替代地，机身1、水平尾翼3和垂直尾翼4也可以通过上述方式设计成可变形部件。例如在机身的两侧分别设置第一连接杆和第二连接杆，第一和第二弹性变形面分别用作机身上表面和机身下表面，并通过弹性绳索或螺杆螺母形成机身的弹性变形。当无人机需要存储或运输时，可以从机身卸下控制系统与动力系统，然后松开机身和/或机翼(和/或水平尾翼3、垂直尾翼4)的变形驱动部，各个可变形部件的弹性蒙皮由于自身的张力而展开成平面状或接近平面状，从而极大的减小了无人机占据的空间，方便无人机的存储与运输。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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)

1.一种用于无人机的可变形部件，其特征在于，所述可变形部件包括：

第一弹性变形面，所述第一弹性变形面能够受外力作用发生弯曲变形，并且当外力被释放时能够通过自身的张力恢复原状；

第二弹性变形面，所述第二弹性变形面能够受外力作用发生弯曲变形，并且当外力被释放时能够通过自身的张力恢复原状，所述第一弹性变形面和所述第二弹性变形面构成弹性蒙皮；

第一连接杆，所述第一连接杆沿其长度方向分别与所述第一弹性变形面的第一端和所述第二弹性变形面的第一端连接；

第二连接杆，所述第二连接杆沿其长度方向分别与所述第一弹性变形面的第二端和所述第二弹性变形面的第二端连接，所述第一和第二弹性变形面的第一端分别与所述第一和第二弹性变形面的第二端相反；

至少一个变形驱动件，所述变形驱动件的一端连接至所述第一连接杆，所述变形驱动件的另一端穿过所述第二连接杆的沿着其径向方向设置的通孔，使得所述第二连接杆能够通过所述变形驱动件的驱动相对于所述第一连接杆移动，从而使所述第二连接杆相对于所述第一连接杆移动，由此通过所述第一连接杆与所述第二连接杆之间的相互靠近或远离使得所述第一弹性变形面和所述第二弹性变形面发生张紧弯曲或释放展开，所述变形驱动件是弹性绳索，所述第二连接杆设置有邻接所述通孔的卡槽；通过拉伸所述弹性绳索使其通过所述第二连接杆的通孔相对于所述第二连接杆移动，从而使所述第一连接杆向所述第二连接杆靠近，由此使得所述第一弹性变形面和所述第二弹性变形面发生弯曲变形，当形成所需要的形状时，能够通过将所述弹性绳索卡紧在所述卡槽中从而保持该可变形部件的形状；当将所述弹性绳索移出所述卡槽时，通过所述第一弹性变形面和所述第二弹性变形面的张力作用，所述第一连接杆与所述第二连接杆相互远离，使得所述第一弹性变形面和所述第二弹性变形面恢复成展开的形状。

2.根据权利要求1所述的用于无人机的可变形部件，其特征在于，所述变形驱动件包括螺杆和螺母，所述螺杆的一端连接至所述第一连接杆，所述螺杆的另一端穿过所述第二连接杆的所述通孔并且连接所述螺母，使得所述螺母在所述第二连接杆的远离所述第一连接杆的一侧抵靠所述第二连接杆，通过旋紧所述螺母从而推动所述第二连接杆靠近所述第一连接杆，从而使所述第一弹性变形面和所述第二弹性变形面发生弯曲变形直至形成所需要的形状；当沿相反的方向旋松所述螺母时，通过所述第一弹性变形面和所述第二弹性变形面的张力作用，所述第一连接杆与所述第二连接杆相互远离，使得所述第一弹性变形面和所述第二弹性变形面恢复成展开的形状。

3.根据权利要求1或2所述的用于无人机的可变形部件，其特征在于，所述可变形部件是可变形机翼或可变形机身。

4.根据权利要求1或2所述的用于无人机的可变形部件，其特征在于，所述可变形部件是可变形水平尾翼。

5.根据权利要求1或2所述的用于无人机的可变形部件，其特征在于，所述可变形部件是可变形垂直尾翼。

6.一种可变形无人机，其特征在于，所述可变形无人机包括根据权利要求1至5中任一项所述的用于无人机的可变形部件。

7.根据权利要求6所述的可变形无人机，其特征在于，所述可变形无人机的机身头部能够安装动力装置，所述可变形无人机的机身内部能够安装控制系统。

8.根据权利要求7所述的可变形无人机，其特征在于，所述动力装置包括电机和螺旋桨。