CN106976556A - 一种多旋翼无人机 - Google Patents

Abstract

一种多旋翼无人机，属于无人飞行器技术领域，包括机身、机臂、电机、旋翼，机臂的一端连接机身，电机安装在机臂上，旋翼安装在电机的转轴上，此外，在机身侧面或机身下面的脚架上还设置有挂架，挂架的上部设有挂杆，下部设有支脚，仰视时支脚在里，挂杆在外。本发明多旋翼无人机可以通过挂架上的挂杆和支脚来搭挂在路灯杆等杆状物体上工作，处于搭挂状态下的多旋翼无人机，无需旋翼提供升力，能极大地延长机载装备在高处工作的时间，而且在搭挂状态下，多旋翼无人机的姿态和位置都非常稳定，无需另外控制。本发明多旋翼无人机可广泛应用于空中定点拍摄、监控、直播、环保监测、案件侦察、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，现已在空中拍照、摄像、监控、侦察、无线电信号中继，高压线、大桥、水坝检査，搜索与救援，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、传输、信号中继、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，万一发生机械、电控故障或操作不当，就很容易造成坠机事故（炸机），甚至从空中掉下来砸伤人；多旋翼无人机用于运送快递时，在飞行到目的地后，若取货人还未到达，多旋翼无人机就只能降落到地面等待（否则电池电量将很快耗尽），而无法停留在空中等待；多旋翼无人机用于野外观察研究动物、鸟类、昆虫时，其旋翼发出的声响和产生的气流会对动物、鸟类、昆虫造成惊吓和干扰，而且一次起飞通常只能在空中停留10～30分钟，根本不能满足使用要求。

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物体上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、无法长时间在空中工作的不足。

本发明技术方案是：一种多旋翼无人机，主要包括机身、机臂、电机、旋翼（螺旋桨），机臂的一端连接机身，电机安装在机臂上，旋翼安装在电机的转轴上（或变速器上），其特别之处是：在机身的侧面（机身的一侧或两侧）或机身下面的脚架上设置有挂架，挂架的上部设有挂杆，下部设有支脚；相对于机身的中心垂线，支脚在里，挂杆在外（即仰视时支脚在里，挂杆在外）；挂杆与支脚通常做成弧形或“[”形，挂杆与支脚在垂直方向上的投影呈“（）”状（即括号状）或“[ ]”状。使用时，让多旋翼无人机飞行到所要搭挂的杆状物体（如路灯杆、电线杆、旗杆、树杆等）处，并使杆状物体位于挂杆与支脚之间，通过挂杆与支脚的配合（挂杆起勾拉作用，支脚起支点或支撑作用），就可以使多旋翼无人机稳定地搭挂在杆状物体上。与现有的多旋翼无人机相似，本发明多旋翼无人机机身下面一般也设置有云台及摄像机或其它工作设备、部件，机身中也安装有电池以及飞控单元，在旋翼外围通常还设有旋翼防护架来保护高速旋转的旋翼免于碰到外物而损坏。

本发明的有益效果是，由于多旋翼无人机可以通过挂架上的挂杆和支脚来搭挂在杆状物体上（例如搭挂在电线杆、路灯杆和树杆上）工作，而处于搭挂状态下的多旋翼无人机，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，而且在搭挂状态下，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。

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、图6是图1实施例多旋翼无人机搭挂在路灯杆上时，两个不同视角的使用状态示意图。

图7是本发明多旋翼无人机第二个实施例的主视示意图。

图8是图7实施例多旋翼无人机的立体示意图。

图9是图7实施例多旋翼无人机搭挂在路灯杆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、6.挂架，5A、6A.挂杆，5B、6B.支脚，7.摄像机，8.路灯杆，9.限位杆。

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，本发明多旋翼无人机在机械构造方面主要包括机身（1）、机臂（2）、电机（3）、旋翼（4）。机臂（2）的一端连接机身（1），电机（3）安装在机臂（2）上，旋翼（4）安装在电机（3）的转轴上（旋翼外围通常还设有旋翼防护架来保护高速旋转的旋翼免于碰到外物而损坏），在机身（1）的下面一般还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，在机身（1）的两侧（前后两侧或左右两侧）还设置有挂架（5、6），在挂架（5、6）的上部设有挂杆（5A、6A），下部设有支脚（5B、6B），仰视时支脚（5B、6B）在里，挂杆（5A、6A）在外（如图3所示）；挂杆（5A、6A）与支脚（5B、6B）通常是弧形或“[”形，在垂直方向上的投影呈“（）”状（如图3所示）或“[ ]”状，“（）”或“[ ]”的大小与多旋翼无人机所要搭挂的杆状物体（如路灯杆、电线杆、树杆等）的直径大小相适应；挂架（5、6）上部的挂杆（5A、6A）通常做成可伸缩式结构（调整好伸缩的长度后，再通过锁紧螺丝锁紧），以适应所要搭挂的杆状物体的大小，而位于挂架（5、6）下部的支脚（5B、6B）则通常是固定的；机身两侧的挂架（5、6）通常做成一大一小，例如本实施例中的挂架5为小挂架，挂架6为大挂架，这样可以根据所要搭挂的杆状物体的大小来选择使用；另外整个挂架（5、6）通常也作为多旋翼无人机的脚架使用，在多旋翼无人机停放在地面上时起到支撑作用，以避免机身（1）下面挂载的摄像机（7）等工作部件碰到地面。

为了使挂架（5、6）能够更稳定地搭挂在杆状物体（如路灯杆、电线杆、树杆等）上，挂杆（5A、6A）和支脚（5B、6B）的内侧（与杆状物体接触的位置）通常还设有尖刺或套有胶垫，以增加摩擦力。

参照图5、图6，本发明多旋翼无人机在使用时，如果需要将其搭挂在路灯杆（8）上工作（如监视、拍摄、待命等），那么就先控制其飞行到路灯杆（8）处，让路灯杆（8）处于挂杆（5A）与支脚（5B）之间。关闭旋翼电机之后，挂杆（5A）与支脚（5B）便会将路灯杆（8）“搂抱”住，这样多旋翼无人机就可以稳定地搭挂在路灯杆（8）上了，其携带的摄像机（7）就可以长时间在高处向下监视、拍摄。多旋翼无人机除了可以通过挂架（5）搭挂在路灯杆（8）上外，也可以用同样的方式搭挂在电线杆、树杆、旗杆、高楼外面的竖直管道、阳台栏杆等杆状物体上。

参照图7、图8，本发明多旋翼无人机机身（1）下面的脚架上设置有挂杆（5A、6A）和支脚（5B、6B），另外在挂杆（5A、6A）的上方还设有限位杆（9）。本实施例多旋翼无人机适合于搭挂在路灯杆、电线杆、旗杆等杆状物体的顶端使用。

参照图9，本发明多旋翼无人机在使用时，如果需要将其搭挂在路灯杆（8）的顶端，那么就先控制其飞行到路灯杆（8）上方，并让路灯杆（8）的顶端处于挂杆（6A）与支脚（6B）之间，在降低多旋翼无人机的高度之后，路灯杆（8）的顶端便插入到限位杆（9）、挂杆（6A）和支脚（6B）三者构成的空位中。关闭旋翼电机之后，挂杆（6A）与支脚（6B）便会将路灯杆（8）“搂抱”住，这样多旋翼无人机就可以稳定地搭挂在路灯杆（8）的顶端了，其携带的摄像机（7）就可以长时间在高处向下监视、拍摄。在搭挂的过程中，限位杆（9）可以防止路灯杆（8）的顶端碰到旋翼。

实施例一和实施例二中，在机身（1）的两侧都设有挂架（5、6）。当然，也可以只在机身的一侧设置挂架。另外，挂杆（5A、6A）或支脚（5B、6B）除了一上一下的结构外，也可以设置成位于同一平面上。

本发明多旋翼无人机在使用时，也可以利用挂杆（5A、6A）或支脚（5B、6B）来勾搭在空中的电线、树枝等物体上，通过这种方式来将多旋翼无人机吊挂在空中使用。

在不需要将多旋翼无人机搭挂到杆状物体上工作时，可在飞行前先将挂架上的挂杆（5A、6A）拆卸下来，这样就可以像现有的同类型多旋翼无人机那样使用。

本发明多旋翼无人机上的挂架一般采用碳纤维、玻璃纤维、铝合金等强度高、重量轻的材料来制作，而且通常采用空心结构。由于重量较轻，因此不会对多旋翼无人机的起降及飞行带来不利影响，由此增加的电池电量的消耗也可以忽略不计。

本发明多旋翼无人机中的机身（1）和机臂（2）也可以采用一体化结构（这种结构也称为机架）。

本发明多旋翼无人机中的机臂（2）可以是固定的，也可以是可伸缩的机臂、可收纳的机臂、可转动的机臂等。

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，又能在需要时通过挂杆和支脚来搭挂在路灯杆、电线杆、旗杆、栏杆、树杆上，或吊挂在空中的电线、树枝等高处物体上。由于多旋翼无人机处于搭挂或吊挂状态时，无需电池电能提供升力，使得其所携带的工作设备（例如相机、摄像机、喊话器、信号中继模块、照明灯、气体传感器）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搭挂在路灯杆上，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证据；记者在现场采访时，可以让多旋翼无人机搭挂或吊挂在高处摄像，从高处拍下的画面更能吸引观众观看，另外如果发生殴打记者、抢夺摄像器材的事件，高处的多旋翼无人机也能拍下视频证据；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搭挂在路灯杆、电线杆、阳台栏杆上，或吊挂在空中的电线上，对现场状况进行实时监视、录像；车主在停好车后，将多旋翼无人机搭挂在车子附近的电线杆或树杆上，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；在庭院中的电线杆、树杆或高楼阳台的栏杆上，也可以搭挂多旋翼无人机来对庭院（或小区）进行监控，若发生小孩在庭院中受伤、养的狗被人强行掳走、小偷入屋盗窃等事故，监控录像就能提供破案线索和证据；多旋翼无人机用于信号中继时，可将其搭挂在电线杆的顶端工作，由于不需要旋翼旋转提供升力，因此其在高处工作（中继）的时间要比一直在空中悬停或盘旋的多旋翼无人机长得多；目前利用无人机来进行网络直播开始流行起来，使用本发明多旋翼无人机便解决了现有多旋翼无人机留空时间短（通常只有10～30分钟）的不足，可以让多旋翼无人机搭挂在路灯杆、树杆上，或吊挂在高处物体上进行长时间（例如几个小时，甚至一天以上）的直播；多旋翼无人机用于运送快递时，在飞行到目的地后，若收件人还未到场接货，可以让多旋翼无人机先搭挂在电线杆或树杆上“停车”（停止旋翼旋转）等待，这样既可避免快件被盗抢，也可避免无人机停在地面受到破坏或被人盗走；在展会现场等人员密集场所，安保方可以将多旋翼无人机搭挂在室内的吊架上，对下方的人员进行监控；在案件侦察过程中，办案人员可以将多旋翼无人机搭挂在高处监视，不仅监视角度比在地面好，而且方便灵活、悄无声息；公安办案人员可将多旋翼无人机搭挂或吊挂在树上，对藏匿在树林中进行造假、制毒、走私等违法行为的犯罪分子进行监视、侦察、摄像取证；部队在树林中进行训练时，可将多旋翼无人机搭挂或吊挂在树上，对林中的行军、训练人员进行监视，防止人员偷懒和做假；现场追查逃犯时，可将多旋翼无人机搭挂在高处监视并开启人脸识别系统，便可对从多旋翼无人机下方走过的人员进行实时识别，如有目标人物经过能够马上识别出来并报警；科研人员在野外进行动物研究时，可以让多旋翼无人机搭挂或吊挂在树上，例如搭挂在鸟巢旁、蜂窝旁、野猪窝上方等处，这样就能对鸟类、昆虫、动物等进行长时间（例如24小时）的近距离观察、摄像，而且处于搭挂状态下的多旋翼无人机不会发出声响和异动，因此不会对观察研究的鸟类、昆虫、动物造成干扰和影响。

有人住的地方基本上都会有电线杆、路灯杆、树木、阳台栏杆等适合本发明多旋翼无人机搭挂和吊挂的地方，因此本发明多旋翼无人机的应用场所极为广泛。

Claims (7)

1.一种多旋翼无人机，包括机身、机臂、电机、旋翼，机臂的一端连接机身，电机安装在机臂上，旋翼安装在电机的转轴上，其特征是：在机身的侧面或机身下面的脚架上，还设置有挂架，挂架的上部设有挂杆，下部设有支脚；相对于机身的中心垂线，支脚在里，挂杆在外。

2.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征是：机身两侧的挂架为一大一小。

3.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征是：挂杆与支脚为弧形或“[”形，挂杆与支脚在垂直方向上的投影呈“（）”状或“[ ]”状。

4.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征是：挂架上部的挂杆为可伸缩式结构。

5.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征是：挂杆和支脚的内侧设有尖刺或套有胶垫。

6.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征是：在挂杆的上方设有限位杆。

7.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征是：挂架为空心结构。