CN107031842A - 一种喷水飞行器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种喷水飞行器，包括飞行器壳体、驱动机构、供水机构和喷水机构，供水机构与喷水机构连接，喷水机构可偏转的沿竖直方向安装于飞行器壳体上；驱动机构包括多个驱动组件，多个驱动组件分别与一个喷水机构连接，为喷水机构提供多个方向的作用力。使用时，多个驱动组件向喷水机构施加不同方向和大小的作用力，喷水机构在多个作用力的作用下，能够实现向不同方向的偏转，从喷水机构喷出的水给飞行器本体提供一个反向的推力，供水量的多少调节推力的大小，通过驱动机构和供水机构的作用，可实现对飞行器飞行姿态的控制，无需再通过人的姿态调整重心来调整飞行器的姿态，因而可实现无人驾驶，操作简单。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器技术领域，尤其涉及喷水飞行器。
背景技术
用于娱乐表演项目的喷水飞行器的现有技术中的没有使用自动驾驶技术，必须有人站在或者坐在飞行器上对其进行驾驶，不能遥控飞行器进行无人驾驶独立飞行。
例如美国的Jetavation公司开发的JETOVATOR是一种用于娱乐的人工驾驶的喷水飞行器，主要通过人的姿态来调整重心的位置和操控两侧喷水机构喷水的方向来控制飞行器的姿态实现飞行。这种有人驾驶的喷水飞行器对驾驶人员的身体素质和操控技能要求很高，未经过专门训练的人员无法操控，故只适应于专业运动员的特技表演。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是解决现有的喷水飞行器需要有人驾驶，并需要根据人的姿态的变化来调整飞行器的飞行状态，对驾驶者的要求较高，不便于操作的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种喷水飞行器，包括飞行器壳体、驱动机构、供水机构和喷水机构，所述供水机构与所述喷水机构连接，所述喷水机构可偏转的沿竖直方向安装于所述飞行器壳体上；所述驱动机构包括多个驱动组件，多个所述驱动组件安装于所述飞行器壳体上，且分别与一个所述喷水机构连接，为所述喷水机构提供多个方向的作用力，以带动所述喷水机构在任意角度内偏转。
其中，所述驱动组件包括舵机和连接支架，所述舵机安装于所述飞行器壳体上，所述连接支架的一端与所述舵机的摆臂连接，另一端与所述喷水机构连接；且所述舵机的摆臂可转动的设于一个竖直平面内，多个所述驱动组件中至少有一个所述舵机的摆臂与其余的所述舵机的摆臂在不同的竖直平面内转动。
其中，所述驱动组件还包括球头连接杆，所述球头连接杆竖直设置，且所述球头连接杆的一端与所述舵机的摆臂铰接，另一端与所述连接支架铰接。
其中，所述连接支架的形状为L形，且所述连接支架的竖边与所述球头连接杆连接，所述连接支架的底边垂直于所述喷水机构且与所述喷水机构连接。
其中，所述喷水机构包括喷管和与柔性软管，所述柔性软管与所述供水机构连接，所述连接支架的底边连接在所述喷管上。
其中，当所述喷水机构处于竖直状态时，AB之间的连线平行于所述舵机的摆臂，其中A为所述球头连接杆与所述连接支架的竖边的铰接点，B为所述柔性软管的中点。
其中，每个所述驱动机构中的驱动组件的数量为两个，两个所述驱动组件分别为第一驱动组件和第二驱动组件，所述飞行器壳体包括竖直且相互垂直设置的第一安装板和第二安装板，所述第一驱动组件与所述第二驱动组件一一对应的安装于所述第一安装板与第二安装板上，且所述第一驱动组件中的舵机的摆臂在与所述第一安装板垂直的平面内转动，所述第二驱动组件中的舵机的摆臂在与所述第二安装板垂直的平面内转动。
其中，所述飞行器壳体内设有飞控机构，所述飞控机构与所述驱动机构及供水机构连接，用于控制飞行器的飞行状态。
其中，所述飞控机构包括电池、电路板、传感器和无线指令接收器，所述电池为所述飞行器的飞行提供电能，所述传感器用于检测所述飞行器的姿态信息，所述无线指令接收器用于接收遥控指令，所述电路板根据所述传感器检测到的姿态信息及所述无线指令接收器接收到的遥控指令获得所述喷水机构的期望偏转角，并控制所述驱动机构和所述供水机构作出相应的动作。
其中，所述供水机构包括水泵和连接管，所述水泵的进水管与水箱连接，所述连接管连接于所述水泵的出水管与喷水机构之间，且所述连接管包括与所述水泵的出水管连接的第一连接管、设于所述飞行器壳体上的壳体进水管、设于所述飞行器壳体内部的弯管以及设于飞行器壳体上与所述喷水机构连接的壳体出水管，所述第一连接管、壳体进水管、弯管及所述壳体出水管依次连接。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的一种喷水飞行器，包括飞行器壳体、驱动机构、供水机构和喷水机构，所述供水机构与所述喷水机构连接，所述喷水机构可偏转的沿竖直方向安装于所述飞行器壳体上；驱动机构包括多个驱动组件，多个驱动组件安装于飞行器壳体上，且分别与一个喷水机构连接，为喷水机构提供多个方向的作用力，以带动喷水机构在任意角度内偏转。使用时，多个驱动组件向喷水机构施加不同方向和大小的作用力，喷水机构在多个作用力的作用下，能够实现向不同方向的偏转，供水机构向喷水机构内供水，从喷水机构喷出的水给飞行器本体提供一个反向的推力，供水量的多少能够调节推力的大小，通过驱动机构和供水机构的作用，可实现对飞行器飞行姿态的控制，该喷水飞行器只需通过驱动机构的运动调节喷水机构的偏转角度，即可实现飞行器在三维空间的稳定飞行，无需再通过人的姿态调整重心来调整飞行器的姿态，因而可实现无人驾驶，操作简单，更具推广价值。
除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的单喷管喷水飞行器的结构示意图；
图2是本发明实施例一提供的单喷管喷水飞行器的主视图；
图3是本发明实施例一提供的单喷管喷水飞行器的左视图；
图4是本发明实施例一提供的单喷管喷水飞行器的俯视图；
图5是本发明实施例二提供的两喷管喷水飞行器的左视图；
图6是本发明实施例二提供的两喷管喷水飞行器的仰视图。
图中：1：飞行器壳体；2：第一驱动组件；3：第二驱动组件；4：喷水机构；5：供水机构；6：飞控机构；11：第一安装板；12：第二安装板；21：舵机；22：连接支架；23：球头连接杆；31：舵机；32：连接支架；33：球头连接杆；41：喷管；42：柔性软管；51：水泵；52：连接管；521：第一连接管；522：壳体进水管；523：弯管；524：壳体出水管；201：第一驱动组件；202：第一驱动组件；301：第二驱动组件；302：第二驱动组件；401：喷水机构；402：喷水机构。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多个”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干个”的含义是一个或一个以上。
实施例一
如图1至图4所示，本发明实施例提供的一种喷水飞行器，包括飞行器壳体1、驱动机构、供水机构5和喷水机构4，供水机构5与喷水机构4连接，喷水机构4可偏转的沿竖直方向安装于飞行器壳体1上，在本实施例中喷水机构4竖直的安装于飞行器壳体1的底部；驱动机构安装于飞行器壳体1上，且与喷水机构4连接，驱动机构包括多个驱动组件，多个驱动组件安装于飞行器壳体1上，且分别与一个喷水机构4连接，为喷水机构4提供多个方向的作用力，以带动所述喷水机构4在任意角度内偏转。使用时，多个驱动组件向喷水机构4施加不同方向和大小的作用力，喷水机构4在多个作用力的作用下，能够实现向不同方向的偏转，供水机构5向喷水机构内供水，从喷水机构4喷出的水给飞行器本体1提供一个反向的推力，供水量的多少能够调节推力的大小，通过驱动机构和供水机构5的作用，可实现对飞行器飞行姿态的控制，该喷水飞行器只需通过驱动机构的运动调节喷水机构的偏转角度，即可实现飞行器在三维空间的稳定飞行，无需再通过人的姿态调整重心来调整飞行器的姿态，因而可实现无人驾驶，操作简单，更具推广价值。
进一步地，驱动组件包括舵机(21，31)和连接支架(22，32)，舵机安装于飞行器壳体1上，连接支架(22，32)的一端与舵机(21，31)的摆臂连接，另一端与喷水机构4连接；舵机(21，31)的摆臂可转动的设于一个竖直平面内，多个驱动组件中至少有一个舵机的摆臂与其余的舵机的摆臂在不同的竖直平面内转动。舵机(21，31)在竖直平面内的转动会带动连接支架(22，32)给喷水机构4施加作用力，多个驱动组件中至少一个舵机的摆臂与其余的舵机的摆臂在不同的竖直平面内转动，保证了多个作用力在叠加时不会完全被抵消，而是可以合成任何方向的合力，以实现喷水机构在任意角度的偏转。
在本实施例中，以每个驱动机构包括两个驱动组件为例来进行说明，两个驱动组件分别为第一驱动组件2和第二驱动组件3，飞行器壳体1包括竖直且相互垂直设置的第一安装板11和第二安装板12，第一驱动组件2与第二驱动组件3一一对应的安装于第一安装板11与第二安装板12上。且第一驱动组件2中的舵机21的摆臂在与第一安装板11垂直的平面内转动，第二驱动组件3中的舵机31的摆臂在与第二安装板12垂直的平面内转动。需要的说明的是，驱动机构的数量并不限于两个，也可以是两个以上，只要保证喷水机构在受到多个驱动机构的作用力时能够沿任何方向偏转即可。
进一步地，第一驱动组件2还包括球头连接杆23，球头连接杆23竖直设置，且球头连接杆23的一端与第一驱动组件2的摆臂铰接，另一端与连接支架22铰接。其中，球头连接杆23的两端在两个相反的方向上分别与第一驱动组件2的摆臂和连接支架22铰接。
进一步地，连接支架22和连接支架32的形状为L形，连接支架22和连接支架32的竖边分别与球头连接杆23和球头连接杆33的下端连接，连接支架22和连接支架32的底边垂直于喷水机构4且与喷水机构4连接，在驱动机构2的摆臂水平时，连接支架22的底边垂直于与该连接支架22连接的球头连接杆23，在驱动机构3的摆臂水平时，连接支架32的底边垂直于与该连接支架32连接的球头连接杆33。
进一步地，喷水机构4包括喷管41和与喷管连接的柔性软管42，柔性软管42与供水机构5连接，连接支架22和连接支架32的底边连接在喷管41上，设置柔性软管42的目的是在便于喷管41在受力时能够发生偏转。
进一步地，连接支架22与球头连接杆23的连接点和柔性软管42的中点之间的连线平行于该连接支架22的底边。也就是说，连接支架22的竖边的长度等于柔性软管42的中点到喷管41的喷水端之间距离，即喷管41处于竖直向下的状态时，舵机21的摆臂与AB之间的连线平行，其中A点为柔性软管42的中点，B点为球头连接杆23与连接支架22的连接点。连接支架22保证了喷管41的方向始终与AB垂直，这样可以确保舵机21的摆臂转动角度的大小与喷管41的偏转角度成线性关系，便于飞行器的自动控制。
第二驱动组件3的结构与第一驱动组件2的结构完全相同，此处不再赘述。
进一步地，飞行器壳体1内设有飞控机构6，飞控机构6与驱动机构及供水机构5连接，用于控制飞行器的飞行状态，飞控机构6与远程遥控器连接，用于接收遥控指令，并根据遥控指令控制供水机构向喷水机构4内供水和调整喷水机构4的偏转角度来调整飞行器的飞行姿态，其中，飞控机构6通过控制供水机构5的供水量调整飞行器收到的推力，通过控制驱动机构的摆臂的摆动角度来调整喷水机构4的偏转角度进而调整飞行器的飞行姿态。
进一步地，飞控机构6包括电池、电路板、传感器和无线指令接收器，电池为飞行器的飞行提供电能，传感器用于检测飞行器的姿态信息，无线指令接收器用于接收遥控指令，电路板根据传感器检测到的姿态信息及无线指令接收器接收到的遥控指令获得喷水机构的期望偏转角，并控制驱动机构和供水机构作出相应的动作。具体的，电路板根据飞行器当前的姿态信息和接收到的遥控指令，通过姿态控制算法计算出飞行器所需的推力，控制供水机构的供水量和驱动机构中舵机的摆臂的偏转来实现所需的推力，使得飞行器的姿态稳定、快速准确的到达期望姿态和位置，从而实现飞行器在三维空间的稳定飞行。
进一步地，供水机构5包括水泵51和连接管52，水泵51的进水管与水箱连接，飞控机构6通过控制水泵51的功率来调整喷水机构4的喷水量，进而实现调整推力大小的作用，水泵51的出水管与连接管52连接，连接管52包括与水泵51的出水管连接的第一连接管521、设于飞行器壳体1上的壳体进水管522、设于飞行器壳体1内部的弯管523以及设于飞行器壳体1上与喷水机构4连接的壳体出水管524，第一连接管521、壳体进水管522、弯管523及壳体出水管524依次连接。水在经过水泵52和弯管523后进入到喷管41内时产生巨大的压力，从而向飞行器本体提供反向的推力，其中第一连接管521为软管，其长度根据场地和飞行器的飞行范围来确定。
使用时，在舵机的作用下，连接支架带动喷管在连接支架所在的竖直平面内转动，即两个连接支架分别带动喷管在两个相互垂直的竖直的平面内转动，两个垂直方向的转动即可合成喷管在任意角度的偏转。
实施例二
如图5和图6所示，本实施例与实施例一的方案相似，二者的相同之处不再赘述，其区别在于：本实施例中的喷水机构的数量为2个，两个喷水机构均设于飞行器本体的底部，飞行器壳体的形状为四方体，驱动机构的数量为2个，其中，一个驱动机构包括第一驱动组件201和第二驱动组件301，另一个驱动机构包括第一驱动组件202和第二驱动组件302，喷水机构401由设于两个相互垂直平面上的第一驱动组件201和第二驱动组件301带动，喷水机构402由设于两个相互垂直平面上的第一驱动组件202和第二驱动组件302带动。飞控机构6通过控制第一驱动组件201、第二驱动组件301、第一驱动组件202和第二驱动组件302的动作来控制两个喷水机构的偏转角度，从而调整飞行器的飞行姿态。
另外，喷水机构的数量还可以是3个或3个以上，每个喷水机构均通过一个第一驱动组件和一个第二驱动组件来调整偏转方向，进而调整飞行姿态。
综上所述，本发明实施例提供的一种喷水飞行器，包括飞行器本体，飞行器本体上安装有舵机和喷水机构，喷水机构竖直设置，舵机通过连接支架与喷水机构连接，且舵机的数量为多个，多个舵机可以沿多个方向给喷水机构施加作用力，在多个作用力的作用下，喷水机构可以实现沿任意方向的偏转，供水机构向喷水机构内供水，提过调节供水机构可以调节喷水机构的喷水量，进而可以实现调节对飞行器的推力的大小；飞控机构测量飞行器的姿态信息，并接收遥控指令，通过姿态控制算法计算出所需的推力，控制水泵功率和两个舵机的偏转，实现所需推力，使得飞行器的姿态稳定、快速、准确地到达期望姿态和位置，从而实现飞行器在三维空间的稳定飞行。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种喷水飞行器，其特征在于：包括飞行器壳体、驱动机构、供水机构和喷水机构，所述供水机构与所述喷水机构连接，所述喷水机构可偏转的沿竖直方向安装于所述飞行器壳体上；所述驱动机构包括多个驱动组件，多个所述驱动组件安装于所述飞行器壳体上，且分别与一个所述喷水机构连接，为所述喷水机构提供多个方向的作用力，以带动所述喷水机构在任意角度内偏转。
2.根据权利要求1所述的喷水飞行器，其特征在于：所述驱动组件包括舵机和连接支架，所述舵机安装于所述飞行器壳体上，所述连接支架的一端与所述舵机的摆臂连接，另一端与所述喷水机构连接；且所述舵机的摆臂可转动的设于一个竖直平面内，多个所述驱动组件中至少有一个所述舵机的摆臂与其余的所述舵机的摆臂在不同的竖直平面内转动。
3.根据权利要求2所述的喷水飞行器，其特征在于：所述驱动组件还包括球头连接杆，所述球头连接杆竖直设置，且所述球头连接杆的一端与所述舵机的摆臂铰接，另一端与所述连接支架铰接。
4.根据权利要求3所述的喷水飞行器，其特征在于：所述连接支架的形状为L形，且所述连接支架的竖边与所述球头连接杆连接，所述连接支架的底边垂直于所述喷水机构且与所述喷水机构连接。
5.根据权利要求4所述的喷水飞行器，其特征在于：所述喷水机构包括喷管和与柔性软管，所述柔性软管与所述供水机构连接，所述连接支架的底边连接在所述喷管上。
6.根据权利要求5所述的喷水飞行器，其特征在于：当所述喷水机构处于竖直状态时，AB之间的连线平行于所述舵机的摆臂，其中A为所述球头连接杆与所述连接支架的竖边的铰接点，B为所述柔性软管的中点。
7.根据权利要求2-6任一项所述的喷水飞行器，其特征在于：每个所述驱动机构中的驱动组件的数量为两个，两个所述驱动组件分别为第一驱动组件和第二驱动组件，所述飞行器壳体包括竖直且相互垂直设置的第一安装板和第二安装板，所述第一驱动组件与所述第二驱动组件一一对应的安装于所述第一安装板与第二安装板上，且所述第一驱动组件中的舵机的摆臂在与所述第一安装板垂直的平面内转动，所述第二驱动组件中的舵机的摆臂在与所述第二安装板垂直的平面内转动。
8.根据权利要求1所述的喷水飞行器，其特征在于：所述飞行器壳体内设有飞控机构，所述飞控机构与所述驱动机构及供水机构连接，用于控制飞行器的飞行状态。
9.根据权利要求8所述的喷水飞行器，其特征在于：所述飞控机构包括电池、电路板、传感器和无线指令接收器，所述电池为所述飞行器的飞行提供电能，所述传感器用于检测所述飞行器的姿态信息，所述无线指令接收器用于接收遥控指令，所述电路板根据所述传感器检测到的姿态信息及所述无线指令接收器接收到的遥控指令获得所述喷水机构的期望偏转角，并控制所述驱动机构和所述供水机构作出相应的动作。
10.根据权利要求1-6任一项所述的喷水飞行器，其特征在于：所述供水机构包括水泵和连接管，所述水泵的进水管与水箱连接，所述连接管连接于所述水泵的出水管与喷水机构之间，且所述连接管包括与所述水泵的出水管连接的第一连接管、设于所述飞行器壳体上的壳体进水管、设于所述飞行器壳体内部的弯管以及设于飞行器壳体上与所述喷水机构连接的壳体出水管，所述第一连接管、壳体进水管、弯管及所述壳体出水管依次连接。
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