CN107117306A - 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、脚架，电机安装在机身的外围，旋翼连接在电机的转轴上，脚架设置于机身下面，其特点是：在机身的两侧或旋翼防护架上还设有挂杆，挂杆的一端设有挂勾，另一端设有磁体，多旋翼无人机可以通过该挂杆上的挂勾或磁体的吸附力来吊挂在高处的物体上工作。处于吊挂状态的多旋翼无人机无需电池电能提供升力，可以大大延长机载工作设备在一次起降过程中的工作时间。本发明多旋翼无人机可以广泛应用于空中定点监视、监控、拍摄、直播、环保监测、野外科考、案件侦察、城市管理、庭院安防、车辆防盗、快递运送等领域。

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，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（含机臂，也称为机架）、电机、旋翼（螺旋桨）、脚架（支脚），驱动旋翼旋转的电机安装在机身的外围，旋翼安装在电机的转轴上（或变速器上），脚架连接在机身下面，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，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，此外，在机身的两侧或旋翼防护架上还设有横向（水平方向）的挂杆，该挂杆的一端设有挂勾（用于将多旋翼无人机吊挂在高处物体上），另一端设有磁体（用于将多旋翼无人机吸附到高处的铁质物体上）。一端设有挂勾另一端设有磁体的挂杆与设于机身两侧或旋翼防护架上的连接头连接。多旋翼无人机可以通过机身两侧或旋翼防护架上连接的挂杆来吊挂在高处的物体上，例如吊挂在空中的电线、电缆、树枝、铁塔、电线杆、广告牌、交通标志牌、交通标志杆、高楼的阳台外缘上。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机身两侧或旋翼防护架上的挂杆来吊挂在高处工作，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。相比于挂勾（或挂架）设置在机身上面的多旋翼无人机，本发明多旋翼无人机上的挂杆由于设置在机身两侧或旋翼防护架上，这样基本上不会影响多旋翼无人机的重心位置，更有利于多旋翼无人机起降及飞行时的姿态控制，而且在多旋翼无人机吊挂到其它物体（如电线、广告牌、交通标志杆）上的过程中，旋翼（螺旋桨）不会碰到吊挂物（如空中的电线），安全性更好，另外，挂杆对于避免多旋翼无人机碰到或撞到其它物体也能起到一定的保护作用。

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俯视示意图。

图3是图1实施例多旋翼无人机的立体示意图。

图4是图1实施例多旋翼无人机上所用的挂杆的立体示意图。

图5是图1实施例多旋翼无人机拆下挂杆之后的立体示意图。

图6是图1实施例多旋翼无人机通过挂杆上的挂勾来吊挂在空中的电线上时的使用状态示意图。

图7是本发明多旋翼无人机第二个实施例的立体示意图。

图8、图9分别是图7实施例多旋翼无人机通过挂杆上磁体的磁力来吊挂在交通标志杆上时的两个不同观看方向的使用状态示意图。

图10是本发明多旋翼无人机第三个实施例的仰视示意图。

图11是图10实施例多旋翼无人机的立体示意图。

图中：1.机身，2.电机，3.旋翼，4.旋翼防护架，5.脚架，6.摄像机，7.挂杆，7A.挂勾，7B.磁体，8.连接头，9.前置摄像机，10.电线，11.上置摄像机，12.交通标志杆。

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，本发明多旋翼无人机在机械构造方面包括机身（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）连接在电机（2）的转轴上（或变速器上）。旋翼防护架（4）位于旋翼外围，起到保护旋翼的作用。脚架（5）设置于机身（1）下面。在机身下面通常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，在旋翼防护架（4）上还设有连接头（8），挂杆（7）通过该连接头（8）连接到旋翼防护架（4）上。挂杆（7）的一端设有挂勾（7A），另一端设有磁体（7B），多旋翼无人机可以通过该挂勾（7A）来吊挂在高处的物体上，或通过磁体（7B）的磁性吸附力来吊挂在高处的铁质物体上。为了在吊挂时能够看清吊挂物体及吊挂位置，在多旋翼无人机的机身前面通常还设有前置摄像机（9）。

参照图4，本发明多旋翼无人机上所用挂杆（7）的一端设有挂勾（7A），另一端设有磁体（7B）。此外，在挂杆（7）的中部通常还设有用于防止挂杆滑动的卡位，或与旋翼防护架上的连接头相配合的结构或连接件。为了减轻挂杆的重量，挂杆（7）上的磁体（7B）最好采用重量轻、磁力强的钕铁硼永磁体。

参照图5，本发明多旋翼无人机旋翼防护架（4）上的连接头（8）上带有口子，且具有弹性，操作人员可轻易地将挂杆按进该口子中，从而将挂杆安装到多旋翼无人机上，也可以轻易地从该口子中拆下挂杆。在不需要将多旋翼无人机吊挂在高处工作时，便无需将挂杆安装到旋翼防护架（4）上的连接头（8）上。没有安装上挂杆或拆下了挂杆的多旋翼无人机跟现有的同类型无人机相比，在总体外观、使用方式及功能上，基本上是一样的（如图4所示）。也就是说，本发明多旋翼无人机在拆下挂杆后，可以像现有的同类型无人机那样使用，不会对其功能、性能带来任何不利影响。

参照图6，本发明多旋翼无人机在使用时，如果需要将其吊挂在高处物体（如空中的电线）上工作（如监视、拍摄、待命等），那么就先控制其飞行到高处物体（如空中的电线）的上方，并使挂杆（7）上的挂勾（7A）位于所要吊挂物体的上方，例如空中的电线（10）的上方。在降低多旋翼无人机的高度后，挂杆（7）上的挂勾（7A）便会勾在高处物体上，例如勾在空中的电线（10）上，这样多旋翼无人机就可以稳定地吊挂在高处物体上，例如吊挂在空中的电线（10）上，其携带的摄像机（6）就可以长时间在高处监视、拍摄。在控制多旋翼无人机进行吊挂时，可以通过其前置摄像机（9）来观察并确定吊挂物体的方位及距离。

参照图7，本发明多旋翼无人机上的挂杆（7）分别设于多旋翼无人机的左右（或前后）两侧，挂杆（7）的一端设有挂勾（7A），另一端设有磁体（7B）。此外，在机身（1）上面还设置有上置摄像机（11）。

参照图8、图9，本发明多旋翼无人机在使用时，可先控制其飞行到架设于空中的交通标志杆（12）的旁边，并使挂杆（7）上的磁体（7B）碰到并吸附到交通标志杆（12）上。在关闭旋翼电机后，多旋翼无人机便通过挂杆（7）上的磁体（7B）产生的磁力吊挂在交通标志杆（12）上，其携带的摄像机（6）就可以长时间在高处监视、拍摄。在控制多旋翼无人机吸附到交通标志杆（12）的过程中，可通过其机身（1）上面的上置摄像机（11）来实时观看吸附位置。若要将吊挂在交通标志杆（12）上多旋翼无人机脱离吊挂状态，可控制多旋翼无人机前后摇摆，在摇摆过程中，磁体（7B）与交通标志杆（12）间的磁性吸附力会时大时小，当磁性吸附力小于多旋翼无人机的重量和摇摆时产生的离心力之和时，多旋翼无人机就能掉落（多旋翼无人机掉落后，其状态控制程序能让其自动恢复正常飞行或悬停姿态），从而脱离吊挂状态。

参照图10、图11，在本实施例中，挂杆（7）直接设置于机身（1）两侧。由于挂杆（7）不是设置在旋翼防护架上，因此在多旋翼无人机上可以不用安装旋翼防护架。另外，设置在机身（1）两侧用于固定挂杆（7）的连接头（8）为圆筒状，将挂杆（7）插到连接头（8）中后，可通过螺丝来固定住。当然，机身（1）上也可以不设连接头，而设螺丝孔，直接利用螺丝来将挂杆（7）固定到机身（1）上，或在挂杆中部上装上磁体，机身上的相应位置装上铁片，让挂杆通过磁力来吸附到机身上。

本发明多旋翼无人机所用的挂杆（7）与连接头（8）间的连接方式，除了夹紧方式外，也可以通过螺纹（挂杆的中部表面以及圆筒状的连接头里面都有螺纹）、磁吸、捆绑或紧插（挂杆紧插到连接头上插口中）等方式来连接。

为了使多旋翼无人机更好地吊挂在高处的建筑物外缘上，本发明多旋翼无人机所用挂杆上的挂勾通常是做成尖头的。

本发明多旋翼无人机上的挂杆一般采用碳纤维、玻璃纤维、铝合金等强度高、重量轻的材料来制作，且最好是做成空心的，也就是采用空心结构。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上也可以有单独的机臂，例如可伸缩的机臂、可收纳的机臂等，这样的结构也应理解为等同于上述的机身（1）。

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来吊挂在高处物体上。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街道上空的电线、电缆、电线杆、广告牌、交通标志杆、树木或高楼上，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，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污染源排放位置的上方（例如吊挂在排污口的上方监视污水排放，或吊挂在烟囱上实时监测气体排放），进行24小时的监视和取证；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；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、路灯杆或空中的电线上，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；公安办案人员可将多旋翼无人机吊挂在树上，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，可将多旋翼无人机吊挂在高处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；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吊挂在高处（如屋顶外缘、空中的电线、电缆、树枝、交通标志横杆等处）“停车”（停止旋翼旋转）等待，这样既可避免快递被盗抢，也可避免无人机停在地面受到破坏或被人盗走，另外也可以让多旋翼无人机吊挂在高处后直接通过绳索放下快递物件，这样多旋翼无人机就无需停在地面，可保证自身安全；车主在停好车后，将多旋翼无人机吊挂在车子附近的高处物体上，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；在住处庭院的屋顶外缘、空中的电线或树枝上，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，可将其吊挂在高处的物体上，例如吊挂在通信基站塔、水塔、烟囱、高楼、树梢、空中的电力线路上，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；在军事和反恐领域使用时，可以让携带有炸弹的多旋翼无人机吊挂在路边的树上或建筑物外缘上，当敌人或恐怖分子从下方经过时，便自动（或遥控）投下炸弹将其消灭，而自己人经过时可以先关闭其自动投弹系统，这样要比使用地雷布防安全和方便得多；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在高处进行长时间（例如几个小时，甚至一天以上）的直播。有人的地方通常都会有建筑物或树木，也就是说一般都会有适合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，多旋翼无人机在各行各业和千家万户中得到广泛应用也将指日可待。

本发明权利范围不仅适用于多旋翼无人机，同样也适用于带遥控的航模旋翼飞行器。

Claims (7)

1.一种多旋翼无人机，包括机身、电机、旋翼、脚架，电机安装在机身的外围，旋翼安装在电机的转轴上，脚架连接在机身下面，其特征是：在机身的两侧或旋翼防护架上还设有挂杆，挂杆的一端设有挂勾，另一端设有磁体。

2.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征是：挂杆与设于机身两侧或旋翼防护架上的连接头连接。

3.根据权利要求1或2所述的多旋翼无人机，其特征是：挂杆与连接头间通过夹紧、螺纹、磁吸、捆绑或紧插方式连接。

4.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征是：挂杆上的挂勾是尖头的。

5.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征是：挂杆为空心结构。

6.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征是：挂杆上的磁体为钕铁硼永磁体。

7.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征是：在多旋翼无人机的机身上面，还设置有前置摄像机或上置摄像机。