CN107150795A - 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，旋翼防护架设在旋翼的外围，脚架设置于机身下面。此外，在多旋翼无人机上还设有吊绳，吊绳的前端连接在机身、机臂或旋翼防护架上，吊绳的末端连接有吊勾。在多旋翼无人机处于悬停状态下时，吊勾垂吊在多旋翼无人机的下方。本发明多旋翼无人机可以通过吊绳和吊勾来吊挂在高处的物体上。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、动物科研等领域。

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的空中监控、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（旋翼防护罩）、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，吊绳的前端连接在机身、机臂或旋翼防护架上，末端则连接有吊勾，该吊勾通常为均匀分布的三勾。在多旋翼无人机处于正常飞行或悬停状态下时，吊绳经过旋翼防护架的外缘垂下，吊勾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）的下方，而在多旋翼无人机处于吊挂状态下时，该吊勾则位于多旋翼无人机机体的上方或斜上方。

本发明多旋翼无人机的机身上通常设有吊绳接头或吊绳收放器，用于连接吊绳。

本发明多旋翼无人机可以通过吊绳末端连接的吊勾来吊挂在高处的物体上，例如吊挂在电线、路灯杆、交通标志牌、电线杆、广告牌、空调架、铁架、树枝、高楼天台的围墙、围栏等物体上实现吊挂。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定点工作的时间，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。与通过挂杆上的挂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吊绳来实现吊挂，而吊绳的长短可以灵活设置，吊绳的重量也轻，因此使用起来更为方便；由于吊勾处在多旋翼无人机机体的下方，因此多旋翼无人机在飞行或悬停时重心低，稳定性更好，而且在进行吊挂操作时，机身下面的摄像机能够提供实时的图像来指引，不需要在机身上再设置镜头朝向机身上方的摄像机来观察；还有一个重要的优势就是，本发明多旋翼无人机可以很方便地吊挂在高楼天台的围墙、广告牌、阳台栏杆等等物体上，应用场所更为广泛。

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吊挂在空中的电线上时的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立体示意图。

图8是图7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9是图7实施例多旋翼无人机吊挂在高楼天台的围墙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.吊勾，11.电线，12.吊绳收放器，13.广告牌，14.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），电机（3）安装在机臂（2）上，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）的末端连接有吊勾（10），该吊勾（10）通常为均匀分布的三勾。在多旋翼无人机处于正常飞行或悬停状态下时，吊绳（9）经过旋翼防护架（5）的外缘垂下，吊勾（10）则通过吊绳（9）垂吊在多旋翼无人机机体的下方（如图4所示），而在多旋翼无人机处于吊挂状态下时，该吊勾则位于多旋翼无人机机体的上方或斜上方。

本发明多旋翼无人机上的吊绳（9）的前端除了连接在机身（1）上的吊绳接头（8）上外，也可以直接绑在多旋翼无人机的机身（1）、机臂（2）或旋翼防护架（5）上。

参照图5、图6，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（11）上工作或待命，就先控制其飞行到电线（11）的上方，并使防护架下方的吊绳（9）触碰到电线（11），这时再控制多旋翼无人机绕着电线飞行到电线（11）的下方，在降低多旋翼无人机的高度后，吊勾（10）便会勾到电线（11）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可以可靠地吊挂在电线（11）上了，其携带的摄像机（7）就可以长时间在高处监视、摄像。将多旋翼无人机通过吊勾（10）吊挂在树枝、交通标志横杆、路灯杆、各类架子等物体上时，也是同样的操控过程。

参照图7，本发明多旋翼无人机的机身（1）上装有吊绳收放器（12），吊挂多旋翼无人机用的吊绳（9）的前端接在吊绳收放器（12）上，吊绳的末端则连接吊勾（10）。吊绳收放器（12）可以将吊绳（9）放长或收短，用于实时改变多旋翼无人机在吊挂状态下时主体与吊挂物（如广告牌、交通标志横杆、室外空调机铁架、阳台栏杆、高楼天台围墙顶面等）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吊勾勾在上一层楼房的室外空调机或铁架、铁管上，或者勾在楼顶天台的围墙上，然后通过吊绳收放器来改变吊绳垂吊段的长度，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。

参照图8，本发明多旋翼无人机在使用中可以很方便地吊挂在室外的广告牌（13）上工作。在需要将多旋翼无人机吊挂在广告牌（13）上时，就先控制其飞行到广告牌（13）的上方，并使吊绳（9）末端的吊勾（10）位于广告牌（13）的后面，然后再控制多旋翼无人机飞行到广告牌（13）前面的下方，在不断降低多旋翼无人机的高度后，吊勾（10）便会勾在广告牌（13）的上边，旋翼防护架（5）也会依靠在广告牌（13）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可以稳定、可靠地吊挂在广告牌（13）上了（吊挂状态如图8所示），其携带的摄像机（7）就可以长时间在高处监视、摄像。将多旋翼无人机通过吊勾（10）吊挂在交通标志牌、围栏等物体上时，也是同样的操控过程。

参照图9，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（14）上工作。在需要将多旋翼无人机吊挂在围墙（14）上时，就先控制其飞行到围墙（14）的上方，并使吊绳（9）末端的吊勾（10）位于围墙（14）的后面，然后再控制多旋翼无人机飞行到围墙（14）前面的下方，在不断降低多旋翼无人机的高度后，吊勾（10）便会勾在围墙（14）的内边上，旋翼防护架（5）也会依靠在围墙（14）或高楼的墙体、窗户上，此时便可关闭驱动旋翼的电机电源，这样多旋翼无人机就可以稳定、可靠地吊挂在围墙（14）上了（吊挂状态如图9所示），其携带的摄像机（7）就可以长时间在高楼楼顶向下监视、摄像。将多旋翼无人机通过吊勾（10）吊挂在屋顶、阳台栏杆等物体上时，也是同样的操控过程。

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脱离吊挂状态，只要控制多旋翼无人机再飞到所吊挂的物体（如电线、广告牌、围墙）的上方，自然就可以让吊勾从勾搭物上脱开，之后多旋翼无人机就可以自由地飞走了。

本发明多旋翼无人机上的吊绳（9）的长度可根据实际使用需要来选用，也可以配备长绳，使用时再根据需要采用折叠及打结的方式来使其长度合乎要求。

在现有的多旋翼无人机（多旋翼无人机上带有旋翼防护架或旋翼防护罩）上也可以应用本发明技术，使多旋翼无人机具有吊挂功能。例如，可以在现有的多旋翼无人机的机身上粘贴上一个塑料圆圈作为吊绳接头，并连接上带有吊勾的吊绳，这样该多旋翼无人机就可以方便快捷地升级为本发明多旋翼无人机，具备本发明多旋翼无人机的吊挂功能。当然，也可以将带有吊勾的吊绳直接绑在多旋翼无人机的机身、机臂或旋翼防护架上，将普通多旋翼无人机升级为本发明多旋翼无人机。

本发明多旋翼无人机上所用的吊勾通常采用玻璃纤维、碳纤维或铝合金等质量轻、强度高的材料来做成，而且通常采用空心结构，吊绳通常采用质地轻的绳子。由于重量较轻，因此吊勾和吊绳一般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。

本发明多旋翼无人机上所用的吊绳除了单条绳外，也可以使用双绳或扁绳。使用双绳或扁绳，可以有效防止多旋翼无人机在处于吊挂状态下时发生水平方向上的转动。

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（把吊绳解开取下之后，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或部件的可用电量大大增加，在高处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电线、路灯杆、广告牌、阳台栏杆、楼顶上，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，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，另外从空中视角拍摄下的新闻画面也有更好的视觉效果；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、高楼天台围墙等物体上，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、交通标志牌、广告牌、路灯杆、电线、树枝上，对现场状况进行实时监视、录像；在室内发生劫持人质事件时，可以让多旋翼无人机的吊勾勾在上一层楼房的阳台栏杆、窗户、室外空调机铁架、铁管上，将多旋翼无人机吊挂下来，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、悄无声息的监视；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、广告牌、展架上，对下方的人员进行监控；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；车主在停好车后，将多旋翼无人机吊挂在车子附近的建筑物、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；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；将本发明多旋翼无人机吊挂在林中的树枝上，可以对藏匿在林中进行造假、制毒等犯罪行为进行监视、取证；本发明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、广告牌等物体上）“停车”（停止旋翼旋转）等待，这样既可避免快递被盗抢，也可避免多旋翼无人机停在地面受到破坏或被人抢走；在住处庭院的屋顶外缘、空中的电线电缆或树枝上，也可以吊挂本发明多旋翼无人机来对庭院进行监控，若发生小孩在庭院中玩耍时受伤、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，可将其吊挂在高处的物体上，例如通信基站塔、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）的时间要比现有多旋翼无人机长得多；在军事和反恐领域使用时，可以将携带有炸弹的多旋翼无人机吊挂在路边楼房屋顶的围墙上，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的不足，可以让多旋翼无人机吊挂在高处进行长时间的直播。

有人活动的地方基本都会有建筑物、广告牌、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。

Claims (5)

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，旋翼防护架设在旋翼的外围，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，吊绳的前端连接在机身、机臂或旋翼防护架上，吊绳的末端连接有吊勾；在多旋翼无人机处于悬停状态下时，吊勾通过吊绳垂吊在多旋翼无人机的下方；在多旋翼无人机处于吊挂状态下时，该吊勾则位于多旋翼无人机的上方或斜上方。

2.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设有吊绳接头或吊绳收放器，用于连接吊绳。

3.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征是：连接在吊绳末端的吊勾为均匀分布的三勾。

4.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征是：连接在吊绳末端的吊勾为空心结构。

5.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征是：吊绳为双绳或扁绳。