CN106976557A - 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、电机、旋翼、旋翼防护架、脚架，电机安装在机身外围，旋翼安装在电机的转轴上，旋翼防护架设置在旋翼处，脚架连接在机身下面。此外，在多旋翼无人机上还设有挂绳，挂绳的一端连接挂圈，另一端连接有磁体或挂勾。挂绳通过挂圈吊挂在多旋翼无人机的机身上，并且可以绕着机身转动。在多旋翼无人机的机身上还设有连接挂圈的限位件或限位槽。在多旋翼无人机处于悬停状态下时，挂绳垂吊在机身下方。本发明多旋翼无人机可以通过挂绳来吊挂在高处的物体上工作，能极大地延长机载装备在高处工作的时间，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。

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、侧飞等功能，现已在空中拍照、摄像、直播、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，绝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的空中监控、拍摄、直播、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吊挂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、无法长时间在空中定点工作的不足。

本发明技术方案是：一种多旋翼无人机，主要包括机身、电机、旋翼（螺旋桨）、旋翼防护架（旋翼防护罩）、脚架，电机安装在机身外围，旋翼安装在电机的转轴上（或变速器上），旋翼防护架设置在旋翼处，脚架连接在机身下面，机身中安装有电池以及飞控单元，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。此外，在多旋翼无人机上还设有挂绳，挂绳的一端连接挂圈，另一端（末端）连接有磁体或挂勾，挂绳通过挂圈吊挂在多旋翼无人机的机身上，并且可以通过挂圈的转动来绕着机身转动，而在多旋翼无人机的机身上则设有连接挂圈的限位件或限位槽，用于限制挂圈使其只能转动而不能移动。在多旋翼无人机处于悬停或飞行状态下时，挂绳垂吊（垂直吊挂）在机身下方。

本发明多旋翼无人机在使用时，可以通过挂绳上连接的磁体的磁性吸附力来吊挂在高处的广告牌、路灯杆、交通标志横杆、室外空调、铁架、铁塔等铁质物体上，或者是通过挂勾吊挂在电线、树枝、阳台栏杆、窗户、高楼天台围墙等物体上。

本发明的有益效果是，由于多旋翼无人机可以通过挂绳上连接的磁体或挂勾来吊挂在高处的物体上工作或待命，而处于吊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。本发明多旋翼无人机上的挂绳可以绕着机身转动，在多旋翼无人机处于未吊挂状态下时，挂绳垂吊在机身下方，因此整机重心低，更容易控制，飞行时的稳定性也更好，而且在控制多旋翼无人机吊挂时，可以通过机身下面的摄像机来观看所要吊挂的物体（如广告牌）的距离和位置，不需要另外设置用于观察机身上方的摄像机。

附图说明

图1是本发明第一个实施例多旋翼无人机的主视示意图。

图2是图1实施例多旋翼无人机的右视示意图。

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悬停在空中时的立体示意图。

图5是图1实施例多旋翼无人机悬停在广告牌的上方时的示意图。

图6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7是图1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是图1实施例多旋翼无人机在拆下挂圈和挂绳之后的立体示意图。

图9是图1实施例多旋翼无人机在拆下挂圈、挂绳及机身上的限位件之后的立体示意图。

图10是图1实施例多旋翼无人机上挂圈、挂绳和磁体三个部分的立体示意图。

图11是本发明多旋翼无人机上的另一种挂圈、挂绳和磁体的主视示意图。

图12是本发明第二个实施例多旋翼无人机悬停在空中时的立体示意图。

图13是图12实施例多旋翼无人机在拆下挂圈和挂绳之后的立体示意图。

图14是本发明第三个实施例多旋翼无人机悬停在空中时的立体示意图。

图15是图14实施例多旋翼无人机通过挂勾吊挂在空中的电线上时的使用状态示意图。

图16是图14实施例多旋翼无人机通过挂勾吊挂在高楼天台的围墙上时的使用状态示意图。

图17是图14实施例多旋翼无人机在拆下挂圈和挂绳之后的立体示意图。

图中：1.机身，1A.限位槽，2.电机，3.旋翼，4.旋翼防护架，5.脚架，6.摄像机，7.限位件，8.挂圈，9.挂绳，10.磁体，11.广告牌，12.交通标志横杆，13.挂勾，14.电线，15.围墙。

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）、电机（2）、旋翼（3）、旋翼防护架（4）、脚架（5）。电机（2）安装在机身（1）的外围，旋翼（3）安装在电机（2）驱动的转轴上，在旋翼（3）的外围还设有旋翼防护架（4）来保护高速旋转的旋翼免于碰到外物而损坏，脚架（5）则连接在机身（1）下面，在机身（1）的下面一般还设置有云台及摄像机（6）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挂绳（9），挂绳的一端连接挂圈（8），另一端连接有磁体（10），挂绳（9）通过挂圈（8）吊挂在多旋翼无人机的机身（1）上，而在多旋翼无人机的机身（1）上则设有连接挂圈（8）并限制该挂圈（8）移动的限位件（7）。挂圈（8）与机身（1）上的限位件（7）之间的连接为活动连接，挂绳（9）可以通过挂圈（8）的转动来绕着机身（1）上的限位件（7）作180度以上的自由转动。在多旋翼无人机处于悬停或飞行状态下时，挂绳（9）垂吊（垂直吊挂）在机身（1）的下方（如图4所示）。

本发明多旋翼无人机挂绳末端连接的磁体（10）通常采用钕铁硼永磁体，而且该磁体通常为方块状（长方体状），被放置在两块方形的铁片中间（铁片可将磁力线聚集，增加磁体对铁质物体的磁性吸附力）。该磁体（10）与铁质物体间的磁性吸附力通常设计在多旋翼无人机起飞重量的1.2至1.8倍，这样既可以让多旋翼无人机通过磁体（10）的磁性吸附力可靠地吸附并吊挂在高处的铁质物体上，也便于多旋翼无人机从所吊挂的铁质物体上脱离。

参照图5、图6，在需要将多旋翼无人机吊挂在铁质的广告牌（11）上时，就先控制其飞行到广告牌（11）的上方，并使挂绳（9）末端（下端）的磁体（10）碰到广告牌（11），此时磁体（10）便会吸附到广告牌（11）上（如图5所示）。然后再控制多旋翼无人机飞行到广告牌（11）的下方，接着便可关闭驱动旋翼的电机电源，这样多旋翼无人机就可以通过磁体（10）对广告牌（11）的吸附，稳定、可靠地吊挂在广告牌（11）上了（如图6所示），其携带的摄像机（6）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牌、室外空调机、铁架、铁皮屋等高处的物体上时，也是同样的操控过程。

若要将多旋翼无人机从吸附的广告牌（11）上脱离，只要让多旋翼无人机侧飞即可，侧飞后磁体（10）与广告牌（11）的接触面变小（由面接触变为线接触），磁性吸附力也会变小。当磁体（10）与广告牌（11）间的磁性吸附力小于多旋翼无人机的飞离力时，多旋翼无人机就能从广告牌上脱离。另外，也可以让多旋翼无人机先飞高再快速向下飞，这样也能让多旋翼无人机脱离广告牌。

参照图7，在需要将多旋翼无人机吊挂在交通标志横杆（12）上工作时，就先控制其飞行到交通标志横杆（12）的上方，并使挂绳（9）下端的磁体（10）碰到交通标志横杆（12），先让磁体（10）吸附到交通标志横杆（12）上，然后再控制多旋翼无人机飞行到交通标志横杆（12）的下方，便可关闭驱动旋翼的电机电源，这样多旋翼无人机就可以通过磁体（10）对交通标志横杆（12）的吸附，稳定、可靠地吊挂在交通标志横杆（12）上了，其携带的摄像机（6）就可以长时间在高处监视、摄像。将多旋翼无人机吊挂在路灯杆、铁架高楼阳台围栏等高处的物体上时，也是同样的操控过程。

若要将多旋翼无人机从交通标志横杆（12）上脱离，只要让多旋翼无人机侧飞到与交通标志横杆（12）同样的高度，然后猛然下飞，这样多旋翼无人机就能从所吸附的交通标志横杆（12）上脱落。

参照图8，本发明多旋翼无人机上的挂圈通常是可拆卸的。将挂圈拆卸以后（挂绳连同挂圈拆卸），可以看到设在机身（1）上用于限定挂圈位置的限位件（7）。本实施例中，该限位件（7）的形状为切去外半圈的空心圆环体状，截面形状为U形。安装上挂圈之后，挂圈便被限定在该环状体的U形槽中转动。

参照图9，本实施例中的多旋翼无人机上的限位件通常也是可拆卸的。将挂绳解下之后，或者是将挂圈和限位件拆卸下来之后，本发明多旋翼无人机看起来与现有的同类型多旋翼无人机差别不大，可以像现有的同类型多旋翼无人机那样使用。

参照图10，本发明多旋翼无人机上的挂绳（9）的一端连接挂圈（8），另一端连接有磁体（10）。挂圈（8）用于连接到多旋翼无人机的机身上（通常是连接到机身上的限位件上或限位槽中），且为活动连接，挂圈（8）可以在限位件上或限位槽中转动，以便使挂绳从机身下方转到机身上方，将多旋翼无人机吊挂到高处的物体上。另外，挂圈（8）也可以是绳索圈，也就是由绳索做成的圈，该绳索圈跟挂绳（9）也可以是同一条绳索。

参照图11，为了便于将挂圈（8）套到多旋翼无人机机身上的限位件上或限位槽中，挂圈（8）通常由两个半圆环合围而成，也就是将一个圆环从中间切开分成两段后构成。

参照图12、图13，本实施例中，设在机身（1）上用于与挂圈（8）连接并限制挂圈（8）移动（只能让挂圈转动）的限位件（7）为多个分布在机身（1）表面上的U形块。多旋翼无人机安装上挂圈之后，挂圈便被限定在该U形块上的U形槽中转动。

参照图14，本发明多旋翼无人机上的挂绳（9）末端连接有挂勾（13），利用该挂勾（13）可将多旋翼无人机吊挂到空中的电线、树枝、高楼天台围墙、栏杆等高处的物体上。挂绳（9）末端连接的挂勾（13）通常为均匀分布的三勾。在将多旋翼无人机吊挂到空中的电线等物体上时，无论从哪个方向勾向电线，该挂勾都能勾到电线上。为了便于吊挂，挂勾（13）的勾头通常做成锥体状的尖头。

参照图15，本发明多旋翼无人机在使用时，若需要将其吊挂在空中的电线（14）上工作或待命，就先控制其飞行到电线（14）的上方，并使垂吊在机身（1）下方的挂绳（9）触碰到电线（14），这时再控制多旋翼无人机绕着电线飞行到电线（14）的下方，在降低多旋翼无人机的高度后，挂勾（13）便会勾到电线（14）上，此时便可关闭驱动旋翼的电机电源，这样多旋翼无人机就能够可靠地吊挂在电线（14）上了（如图15所示），其携带的摄像机（6）就可以长时间在高处监视、摄像。在控制多旋翼无人机吊挂的过程中，可通过机身（1）下面的摄像机（6）拍摄的图像来实时观看挂勾（13）与电线（14）的相对位置、距离。多旋翼无人机也可以用同样的方式吊挂在树枝、交通标志横杆、路灯横杆、空中的管线、各类架子等物体上。

参照图16，本发明多旋翼无人机在使用中可以很方便地吊挂在高楼天台的围墙（15）上工作。在需要将多旋翼无人机吊挂在围墙（15）上时，就先控制其飞行到围墙（15）的上方，并使挂绳（9）末端的挂勾（13）位于围墙（15）的后面，然后再控制多旋翼无人机飞行到围墙（15）前面的下方，在不断降低多旋翼无人机的高度后，挂勾（13）便会勾在围墙（15）的内边上，旋翼防护架（4）也会侧压在围墙（15）的立面上起到支撑作用，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稳定、可靠地吊挂在围墙（15）上了（吊挂状态如图16所示），其携带的摄像机（6）就可以长时间在高楼楼顶向下监视、摄像。在控制多旋翼无人机吊挂的过程中，可通过机身（1）下面的摄像机（6）来实时观看挂勾（13）与围墙（15）顶面的相对位置、距离。若要结束吊挂状态，只要让多旋翼无人机重新起飞即可。多旋翼无人机也可以用同样的方式吊挂在建筑物的屋顶、阳台栏杆、打开的窗户、室外空调机架、水塔、烟囱等高处物体上。

参照图17，本实施例中，用于连接挂圈并限制挂圈移动的限位槽（1A）为机身（1）表面上的环形凹槽。在多旋翼无人机的机身上安装上挂圈之后，挂圈便被限定在该环形凹槽中转动。

本发明多旋翼无人机上的挂绳（9）通常采用质量轻的绳子，由于重量较轻，且飞行时垂吊在机身下面，对多旋翼无人机的正常飞行影响不大，由此增加的电池电量的消耗也非常小。

本发明多旋翼无人机的机身（1）包括机臂，机身和机臂也合称为机架。

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绳吊挂在广告牌、交通标志牌、路灯横杆、铁架、室外空调机、电线、管线、树枝、栏杆、屋顶、高楼楼顶等高处的物体上工作或待命。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、喊话器、信号中继模块、照明灯）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路边的高处物体上，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，也能很好地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吊挂在高处摄像，从高处拍下的画面更能吸引观众观看，而且如果发生殴打记者、抢夺摄像器材的事件，位于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、体育赛事等），警方可将多架多旋翼无人机吊挂在高处的物体上，对现场状况进行实时监视、摄像。车主在停好车后，将多旋翼无人机吊挂在附近的高处物体上，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、被碰、被刮，车主就能及时收到报警通知，而且监控视频也能提供破案线索和证据。在庭院中的电线、树枝、室外空调机、阳台栏杆或屋顶上，也可以吊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、小偷入屋盗窃等事件，监控视频就能提供破案线索和证据。多旋翼无人机用于信号中继时，可将其吊挂在空中的电线、树枝、水塔、烟囱、楼顶等高处物体上工作，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吊挂在高处，进行长时间（例如几个小时，甚至一天以上）的直播。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吊架、管线、广告牌、展板上，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吊挂在高处监视，不仅监视角度比在地面好，而且方便灵活、悄无声息。现场追查逃犯时，可将多旋翼无人机吊挂在高处监视并开启人脸识别系统，便可以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吊挂在树枝上，例如吊挂在鸟巢旁、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，而且处于吊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。

有人活动的地方基本上都会有广告牌、交通标志牌、路灯横杆、铁架、室外空调机、电线、管线、树枝、栏杆、建筑物等适合本发明多旋翼无人机吊挂的地方，因此本发明多旋翼无人机的应用场所几乎无所不在。

本发明大大扩展和延伸了多旋翼无人机的用途，必将大大促进多旋翼无人机的发展。

Claims (7)

1.一种多旋翼无人机，包括机身、电机、旋翼、旋翼防护架、脚架，电机安装在机身外围，旋翼安装在电机的转轴上，旋翼防护架设置在旋翼处，脚架连接在机身下面，其特征是：在多旋翼无人机上还设有挂绳，挂绳的一端连接挂圈，另一端连接有磁体或挂勾；挂绳通过挂圈吊挂在多旋翼无人机的机身上，并且可以通过挂圈来绕着机身转动；在多旋翼无人机的机身上还设有连接挂圈的限位件或限位槽；在多旋翼无人机处于悬停状态下时，挂绳垂吊在机身下方。

2.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征是：挂绳所连接的磁体为方块状，被放置在两块方形的铁片中间。

3.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征是：挂圈由两个半圆环合围而成。

4.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征是：限位件的截面形状为U形。

5.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征是：限位槽为机身表面上的环形凹槽。

6.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征是：挂圈为绳索圈。

7.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征是：挂勾为均匀分布的三勾。