CN106956771A - 一种多旋翼无人机 - Google Patents

Abstract

一种多旋翼无人机，包括机身、机臂、电机、旋翼、旋翼防护架、脚架，机臂连接在机身上，电机装在机臂上，旋翼连接在电机的转轴上，脚架设置于机身下面。此外，在多旋翼无人机上还设有吊绳，吊绳的一端连接在机身上，另一端连接磁性吸头，该磁性吸头上设有磁体。本发明多旋翼无人机可以通过磁性吸头来吸附并吊挂在高处的铁质物体上，或者通过吊绳缠绕在高处的物体上实现吊挂。吊挂在高处物体上后，多旋翼无人机上携带的工作设备就可以长时间在高处工作或待命。本发明多旋翼无人机可广泛应用于空中定点监视、监控、拍摄、环保监测、城市管理、庭院安防、车辆防盗等领域。

Description

一种多旋翼无人机

技术领域

本发明涉及无人飞行器技术领域，具体涉及一种多旋翼无人机。

背景技术

多旋翼无人机通常有3～8个旋翼，尤其以4旋翼最为常见。多旋翼无人机具备垂直起降、空中悬停、低速飞行、倒飞、侧飞、360度旋转等功能，现已在近地航拍（空中拍照、摄像）、监控、侦察、无线电信号中继、运送快递等方面得到应用。现有的多旋翼无人机主要有以下不足：由于在空中悬停时依靠机上装载的电池来提供电能，因此续航时间短，大多数依靠电池电能工作的多旋翼无人机一次只能持续飞行约10～30分钟左右，也就是说多旋翼无人机在空中工作的时间一般只有10～30分钟，远远不能满足人们使用多旋翼无人机来进行长时间空中监控、拍摄、喊话、照明、传输、信号中继、设防布防、待命等实际需求。另外，现有的多旋翼无人机在空中悬停进行定点监控、拍摄时，其姿态受风力以及位置传感器信号影响较大，稳定性不易保证；多旋翼无人机在空中悬停工作时，飞控系统需要对其姿态进行实时控制和调整，既消耗电池的电能，也存在不小的安全隐患，一旦发生机械、电控故障、信号压制或操作不当，就很容易造成坠机事故（炸机），甚至从空中掉下来砸伤人。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以长时间停留在高处工作或待命的多旋翼无人机，以解决现有多旋翼无人机留空时间短、无法长时间定点在空中工作的不足。

本发明技术方案是：一种多旋翼无人机，包括机身、机臂（螺旋桨支架）、电机、旋翼（螺旋桨）、旋翼防护架、脚架（支脚），机臂连接在机身上，电机装在机臂上，旋翼连接在电机的转轴上（或变速器上），旋翼防护架设置在旋翼的外围，脚架设置于机身下面，在机身下面一般还设置有云台及摄像机或其它工作设备、部件，机身中还安装有电池以及飞控单元，此外，在多旋翼无人机上还设有吊绳，吊绳的一端（前端）连接机身，另一端（末端）连接磁性吸头，该磁性吸头中设有磁体。在多旋翼无人机处于正常飞行或悬停状态下时，磁性吸头通过吊绳垂吊在多旋翼无人机机体（包括机身、机臂、电机、旋翼、旋翼防护架）的下方，而在多旋翼无人机处于吊挂状态下时，该磁性吸头则位于多旋翼无人机机体的上方。本发明多旋翼无人机可以通过吊绳末端连接的磁性吸头来吸附并吊挂在高处的铁质物体上，例如吊挂在路灯杆、交通标志牌铁架、电线杆、广告牌、空调架、铁管及各类铁塔上，或者通过吊绳缠绕在高处的树枝、电线等物体上实现吊挂。吊挂在高处物体上后，多旋翼无人机上携带的工作设备（例如相机、摄像机、喊话器、信号中继模块、照明灯、气体传感器等）就可以长时间（一般可达几个小时，甚至24小时以上）在高处工作或待命。

本发明的有益效果是，由于多旋翼无人机可以通过吊绳来吊挂在高处工作，而在处于吊挂状态时，无需旋翼提供升力，此时驱动旋翼旋转的电机停止工作，不会消耗电池电能，电池电能除了保留多旋翼无人机的返航用量外，其余可以全部供给机载装备工作，因此能极大地延长机载装备在“空中”工作的时间，而且在吊挂状态下，多旋翼无人机的姿态和位置都非常稳定，无需另外控制，受风力的影响也非常小。另外，如果多旋翼无人机在使用中不需要吊挂在高处，在使用前可以先将吊绳解下，这样本发明多旋翼无人机就能像普通多旋翼无人机那样使用，对其性能和用途不会造成不利影响。与通过挂勾或吊勾来吊挂的多旋翼无人机相比，本发明多旋翼无人机由于是通过磁力吸附及吊绳缠绕吊挂物的方式来实现吊挂，因此操控其吊挂在广告牌、交通标志杆、空调机表面、吊扇叶、铁管等铁质物体上时会更为方便，而缠绕吊挂的适用场所也更广；另外，吊绳的长度可以根据实际需要灵活设置，而且基本上不会对多旋翼无人机的重心及飞控造成不利影响。

附图说明

图1是本发明多旋翼无人机一个实施例的主视示意图。

图2是图1实施例多旋翼无人机的左视示意图。

图3是图1实施例多旋翼无人机的仰视示意图。

图4是图1实施例多旋翼无人机的立体示意图。

图5是图1实施例多旋翼无人机吊挂在广告牌上时的使用状态示意图。

图6是本发明多旋翼无人机第二个实施例的立体示意图。

图7是图6实施例多旋翼无人机吊挂在交通标志横杆上时的使用状态示意图。

图8是本发明多旋翼无人机第三个实施例的立体示意图。

图9是图8实施例多旋翼无人机吊挂在树枝上时的使用状态示意图。

图中：1.机身，2.机臂，3.电机，4.旋翼，5.旋翼防护架，6.脚架，7.摄像机，8.吊绳接头，9.吊绳，10.磁性吸头，11.广告牌，12.交通标志横杆，13.吊绳收放器，14.树枝。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步描述。

参照图1、图2、图3、图4、图6，本发明多旋翼无人机在机械构造方面包括机身（1）、机臂（2）、电机（3）、旋翼（4）、旋翼防护架（5）、脚架（6）。机臂（2）连接在机身（1）上（也可以采用机身机臂一体化的结构）。机臂（2）的外端安装有电机（3）。旋翼（4）连接在电机（3）的转轴上（或变速器上）。旋翼防护架（5）设置在旋翼（4）的外围且为封闭的圈状，用于防止高速旋转的旋翼碰到外物而损坏，同时也用于支撑吊绳，避免吊绳（9）碰到旋翼（4）。脚架（6）设置于机身（1）下面，在机身（1）下面通常设置有云台及摄像机（7）或其它工作设备、部件，机身（1）中还安装有电池以及飞控单元。此外，在多旋翼无人机上还设有吊绳（9），吊绳（9）的前端连接在机身（1）上的吊绳接头（8）上，吊绳（9）末端连接磁性吸头（10），该磁性吸头（10）上设有磁体。磁性吸头（10）上的磁体通常为长方体状，并放置在两片方形或长方形状的铁片之间，这样可以聚集磁体的磁力线，增强磁性吸附力。多旋翼无人机在正常飞行或悬停状态下时，吊绳（9）经过旋翼防护架（5）的外围垂下，吊绳（9）末端的磁性吸头（10）垂吊在多旋翼无人机的下方（如图4所示）。

参照图5、图7，本发明多旋翼无人机在使用时，若需要将其吊挂在高处的铁质广告牌（11）上工作或待命，就先控制其飞行到广告牌（11）的上方，使吊绳（9）末端的磁性吸头（10）触碰并吸附在广告牌（11）上。磁性吸头（10）吸附在广告牌（11）上之后，就控制多旋翼无人机飞行到广告牌（11）的下方，并停留在广告牌的下方，此时便可关闭驱动旋翼的电机电源，这样多旋翼无人机就可以长时间吊挂在高处（如图5所示），其携带的摄像机（7）就可以长时间在高处监视、摄像。将多旋翼无人机吊挂在交通标志横杆（12）、交通标志牌、路灯杆、电线杆、室外空调机、铁塔等铁质物体上时，也是同样的操控过程。

本发明多旋翼无人机吊挂在高处完成工作任务后，如果要让多旋翼无人机从所吸附的广告牌（11）（或其它铁质物体）上脱离，就控制多旋翼无人机向偏离广告牌（11）的方向快速移动，在吊绳的拉扯下，磁性吸头（10）与广告牌（11）的接触面积会变小，磁性吸附力也会跟着变小，当磁性吸附力小于多旋翼无人机的飞离力时，多旋翼无人机就会与广告牌（11）（或其它铁质物体）分离。当然，也可以让多旋翼无人机先飞高，再猛然下飞，利用多旋翼无人机的重力和惯性力来将磁性吸头从吸附物上硬拉下来。另外，也可以采用其它方式让磁性吸头与其所吸附的铁质物体分离，例如通过动力装置让安装在磁性吸头中间的磁体往里缩回，或使用电磁铁式的磁性吸头（断电后磁力会消失）。

参照图8，本发明多旋翼无人机的机身（1）上装有吊绳收放器（13），吊挂多旋翼无人机用的吊绳（9）的一端（前端）接在吊绳收放器（13）上，另一端（末端）连接磁性吸头（10）。吊绳收放器（13）可以将吊绳（9）放长或收短，用于控制多旋翼无人机在吊挂状态下主体与吊挂物（如广告牌、交通标志横杆、室外空调机、铁架等）间的距离。本实施例中的多旋翼无人机特别适用于在室外通过窗户对室内进行监视，例如在室内发生劫持人质事件时，可以让多旋翼无人机的磁性吸头吸附在上一层楼房的室外空调机或铁架、铁管上，然后通过吊绳收放器来控制吊绳垂吊段的长度，将多旋翼无人机缓降到合适的监视位置，这样就可以让多旋翼无人机在室外对室内情况进行长时间的、稳定的监视。

本发明多旋翼无人机除了可以通过磁性吸头的磁性吸附力吊挂在高处的铁质物体上外，还可以吊挂在非铁质物体上，例如吊挂在树枝、电线、塑料管等物体上。

参照图9，在多旋翼无人机的使用中，若要将其吊挂在树枝（14）上，就先控制其飞行到树枝（14）的上方，并使吊绳（9）末端的磁性吸头（10）位于树枝（14）的下方，然后控制多旋翼无人机绕着树枝（14）飞几圈，让吊绳（9）缠绕在树枝（14）上，这样就可以将多旋翼无人机吊挂在树枝（14）上了（如图9所示）。另外，也可以让多旋翼无人机在吊绳的中下部处于树枝所在高度的状态下快速飞往树枝方向，在吊绳碰到树枝后，磁性吸头由于惯性作用会绕着树枝转圈，这样就能使吊绳缠绕在树枝上，从而将多旋翼无人机吊挂在树枝上。如果要将多旋翼无人机解除吊挂状态，只要控制其绕着树枝反方向飞行几圈，就能将吊绳从树枝上解开，之后多旋翼无人机就能正常飞行了。将多旋翼无人机吊挂在其它的非铁质物体上，如吊挂在高处的塑料管、电线、木架等物体上，也跟上述的吊挂在树枝上是一样过程。

本发明多旋翼无人机上的吊绳通常采用质地轻的绳子，由于重量较轻，因此不会对多旋翼无人机的起降带来不利影响，由此增加的电池电量的消耗也可以忽略不计。另外，吊绳上的磁性吸头中所用磁体最好为钕铁硼永磁体。磁性吸头与铁质物体的吸附力一般设计在多旋翼无人机起飞重量的1.2～2倍，这样既能让多旋翼无人机可靠地吸附高处的铁质物体上，也便于多旋翼无人机从所吸附的铁质物体上脱离。

本发明多旋翼无人机上的吊绳接头和吊绳收放器可以是机身的一部分，也可以是可拆卸式结构，吊绳接头和吊绳收放器通过螺丝、锁扣、磁吸等方式固定到机身上。在不需要把多旋翼无人机吊挂在高处工作时，可以在飞行前先将吊绳、吊绳接头或吊绳收放器拆下。

本发明多旋翼无人机中的机身和机臂也可以采用一体化结构（这样的结构也称为机架或支架），这样的结构也应理解为等同于上述的机身（1）和机臂（2）。

本发明多旋翼无人机既能像现有的多旋翼无人机那样工作（把吊绳取下来后，看起来跟现有的同类型无人机没有多大区别），又能在需要时通过吊绳吊挂在高处的铁质物体以及树枝、电线等物体上。由于多旋翼无人机处于吊挂状态时，无需电池电能提供升力，使得其所携带的工作设备（例如摄像机）或部件（例如用于检测空气污染的气体传感器）的可用电量大大增加，在“空中”连续工作几个小时甚至24小时以上将不再困难，多旋翼无人机的使用空间因此将得到极大扩展。例如，城管可以将多旋翼无人机吊挂在马路或街道上空的路灯杆、广告牌、室外空调机铁架、空中的电线等物体上，通过机载摄像机监视街道上的乱摆乱卖、乱停乱放、乱丢垃圾、随地吐痰等行为，另外也可以从空中拍下现场执法的画面，若发生冲突，不仅能录下视频证据，也能很好防止他人抢夺摄像器材和毁灭视频文件；记者在现场采访时，可以让多旋翼无人机吊挂在高处摄像，这样如果发生殴打记者、抢夺摄像器材的事件，吊挂在高处的多旋翼无人机就能拍下证据；环保执法人员可以让多旋翼无人机吊挂在工厂厂区的烟囱、铁架、树枝、电线等物体上，进行24小时的环保监视和取证；在遇到突发事件时（如街头集会、游行示威、交通事故、大型活动等），警方可将多架多旋翼无人机吊挂在事发处的建筑物空调架、交通标志铁架、广告牌或路灯杆、电线上，对现场状况进行实时监视、录像；在展会现场等人员密集场所，安保方可以将多旋翼无人机吊挂在室内的铁架上，对下方的人员进行监控；车主在停好车后，将多旋翼无人机吊挂在车子附近的高处铁质物体或树枝、电线上，就可以通过多旋翼无人机上携带的监控设备对车子进行实时监视和摄像，若车子被盗、被撞、被刮，车主就能及时收到报警通知，而且监控录像也能提供破案线索和证据；在家里，可将多旋翼无人机吸附在吊扇上，将多旋翼无人机吊挂起来，这样就可以从高处往下拍照、摄像、监控、直播。

在室外，有人活动的地方基本都会有广告牌、各种各样的铁架、电线、树枝等适合本发明多旋翼无人机吊挂的物体，因此本发明多旋翼无人机的应用场所极为广泛。

本发明大大扩展和延伸了多旋翼无人机的用途，必将有力促进多旋翼无人机的发展和普及。

Claims (4)

1.一种多旋翼无人机，包括机身、机臂、电机、旋翼、旋翼防护架、脚架，机臂连接在机身上，电机装在机臂上，旋翼连接在电机的转轴上，脚架设置于机身下面，其特征是：在多旋翼无人机上还设有吊绳，吊绳的一端连接在机身上，另一端连接磁性吸头，该磁性吸头上设有磁体；在多旋翼无人机处于悬停状态下时，磁性吸头通过吊绳垂吊在多旋翼无人机的下方，而在多旋翼无人机处于吊挂状态下时，该磁性吸头则位于多旋翼无人机的上方。

2.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征是：吊绳的一端连接在机身上的吊绳接头或吊绳收放器上。

3.根据权利要求1和2所述的多旋翼无人机，其特征是：吊绳接头或吊绳收放器为可拆卸式结构；吊绳接头或吊绳收放器通过螺丝、锁扣或磁吸方式固定到机身上。

4.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征是：磁性吸头上的磁体为长方体状，放置在两片铁片之间。