CN107150797A - 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、脚架，机臂连接在机身上，电机安装在机臂上，旋翼连接在电机的转轴上，脚架设置于机身下面，此外在机身上还设有吊杆，吊杆的上端设有磁性吸附头，另外在吊杆上还设有挂勾。在使用过程中，可以通过吊杆上的磁性吸附头来将多旋翼无人机吸附并吊挂在高处的铁质物体上，或通过挂勾来吊挂在空中的电线、树枝等物体上。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、环保监测、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、路面的检査，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、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）、脚架（支脚），机臂连接在机身上，电机安装在机臂上，旋翼连接在电机的转轴上（或变速器上），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，其特别之处是：在机身上还设有吊杆，吊杆的上端设有磁性吸附头，另外在该吊杆上还设有挂勾。多旋翼无人机可以通过吊杆上端的磁性吸附头来吸附并吊挂在高处的铁质物体上，例如吊挂在路灯杆、交通标志牌铁架、电线杆、广告牌、空调架、各类铁塔上，或者是通过吊杆上的挂勾来吊挂在高处物体上，例如吊挂在空中的电线或树枝上。吊挂在高处物体上面后，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。为了便于操控多旋翼无人机吊挂在高处，在其机身上面通常还设置有一个镜头朝向机身上方的上置摄像机（摄像头）。

本发明的有益效果是，由于多旋翼无人机可以通过机身上面的吊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。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杆从机身上拆下，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。

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立体示意图。

图3是图1实施例多旋翼无人机上的吊杆与机身分开后的立体示意图。

图4是图1实施例多旋翼无人机吊挂在高处的铁架上时的使用状态示意图。

图5是图1实施例多旋翼无人机吊挂在空中的电线上时的使用状态示意图。

图6是本发明多旋翼无人机第二个实施例的立体示意图。

图7是本发明多旋翼无人机第三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吊挂在高处的铁架上时的使用状态示意图。

图10是图7实施例多旋翼无人机吊挂在空中的电线上时的使用状态示意图。

图中：1. 磁性吸附头，2. 吊杆，2A.吊杆接头，2B.挂勾，3.机身，3A.吊杆接口，4.机臂，5.电机，6.旋翼，7.脚架，8.摄像机，9.旋翼防护架，10.铁架，11.电线。

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（3）、机臂（4）、电机（5）、旋翼（6）、脚架（7）、旋翼防护架（9），机臂（4）连接在机身（3）上（也可以采用机身机臂一体化的结构），机臂（4）的外端安装有电机（5），旋翼（6）连接在电机（5）的转轴上（或变速器上），旋翼防护架（9）设置在旋翼（6）外围，保护旋翼免于碰到外物损坏，脚架（7）设置于机身（3）下面，在机身下面通常设置有云台及摄像机（8）或其它工作设备、部件，机身（3）中还安装有电池以及飞控单元。此外，在机身（3）上还设有吊杆（2），吊杆（2）的上端设有磁性吸附头（1），磁性吸附头（1）所用磁体通常为钕铁硼永磁体；在吊杆（2）上还设有挂勾（2B）。

参照图3，本实施例中，多旋翼无人机机身（3）上设有吊杆接口（3A），吊杆（2）的下端为吊杆接头（2A）。吊杆接头（2A）为螺栓状，机身（3）上的吊杆接口（3A）中设有内螺纹，吊杆（2）可以像拧螺丝一样拧到机身（3）上的吊杆接口（3A）中，实现与机身（3）的连接。

参照图4，本发明多旋翼无人机在使用时，若需要其在高处长时间（例如几个小时甚至一天）工作或待命，那么就可以控制其飞到适合吊挂的高处铁质物体的下方，例如交通标志牌铁架（10）、路灯杆、电线杆、广告牌、空调架、各类铁塔等位置的下方，然后通过吊杆（2）上的磁性吸附头（1）来吸附在高处的铁质物体上，例如吸附在铁架（10）上。多旋翼无人机通过磁性吸附头（1）吸附在铁架（10）上吊挂好之后，驱动旋翼（6）旋转的电机（5）就可以停止工作，这样多旋翼无人机就可以长时间吊挂在高处工作或待命，其携带的摄像机（8）就可以长时间在高处监视、摄像。完成工作任务后，如果要让多旋翼无人机从所吸附的铁架（10）上脱离，可以操控多旋翼无人机左右摇摆。摇摆过程中，吊杆（2）上的磁性吸附头（1）与铁架（10）的接触面积会变小，磁性吸附力也会变小，当磁性吸附力小于多旋翼无人机的重量时，多旋翼无人机就会“掉落”脱离。当然，也可以采用其它方式让多旋翼无人机与铁架分离，例如安装动力装置让磁性吸附头中间的磁体往下缩回，或使用电磁铁式吸附头（断电后磁力会消失）。

参照图5，本发明多旋翼无人机在使用中可以通过吊杆（2）上部的挂勾（2B）来吊挂在空中的电线（11）、树枝、支架等物体上。吊挂在空中的物体上后，多旋翼无人机上驱动旋翼的电机就可以停止工作，这样多旋翼无人机就可以长时间吊挂在高处工作或待命，安装在机身（3）下面的摄像机（8）就可以长时间在高处监视、摄像。

参照图6，本实施例中，机身（3）上的吊杆接口凸出机身外面，把吊杆插入到该吊杆接口中后，用螺丝或销钉可将吊杆固定住，另外也可以通过卡扣来锁定吊杆。将类似的吊杆接口用胶粘接到现有的多旋翼无人机机身上面，再配上上述的带有磁性吸附头（1）及挂勾（2B）的吊杆（2），现有的多旋翼无人机就能升级为本发明多旋翼无人机，具有本发明多旋翼无人机的吊挂功能。

参照图7、图8，本实施例中，设置在多旋翼无人机上的吊杆（2）的外观形状为倒J字形，在吊杆（2）的上部设有挂勾（2B），其上端（顶端）设有磁性吸附头（1）。多旋翼无人机既可以通过磁性吸附头（1）吸附在高处的铁质物体上，也可以通过挂勾（2B）来吊挂在空中的电线、树枝、支架等物体上。

参照图9，本发明多旋翼无人机在使用中可以通过吊杆（2）顶端的磁性吸附头（1）吸附在铁架（10）上。吸附在铁架上之后，驱动旋翼的电机就可以停止工作，这样多旋翼无人机就可以长时间吊挂在高处工作或待命，安装在机身（3）下面的摄像机（8）就可以长时间在高处监视、摄像。

参照图10，本发明多旋翼无人机在使用中可以通过吊杆（2）上部的挂勾（2B）来吊挂在空中的电线（11）、树枝、支架等物体上。吊挂在空中的物体上后，多旋翼无人机上驱动旋翼的电机就可以停止工作，这样多旋翼无人机就可以长时间吊挂在高处工作或待命，安装在机身（3）下面的摄像机（8）就可以长时间在高处监视、摄像。

在多旋翼无人机的使用过程中，若无需将多旋翼无人机吊挂在高处工作，可将吊杆（2）从多旋翼无人机机身（3）上拆下。拆下了吊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（只是多了用于连接吊杆的吊杆接口），也就是说，本发明多旋翼无人机在拆下吊杆后，可以像现有的同类型无人机那样使用，不会对其功能、性能带来不利影响。

本发明多旋翼无人机吊杆上的磁性吸附头中的磁体通常采用钕铁硼永磁体，磁性吸附头与铁质物体的吸附力一般设计在多旋翼无人机重量的1.2～2倍，这样既能让多旋翼无人机可靠地吸附高处的铁质物体上，也便于多旋翼无人机从所吸附的铁质物体上脱离。

本发明多旋翼无人机上的吊杆（2）与机身（3）间的连接也可以是磁力吸附方式连接，例如在机身（3）上面粘上铁皮，在吊杆（2）下端设置磁体（如钕铁硼永磁体），这样只要将吊杆放到机身上就能吸附住，从机身上取下吊杆时也只要用力掰开就可以了。

本发明多旋翼无人机上的吊杆（2）一般采用碳纤维等强度高的材料来制作，且通常采用空心结构，由于重量轻，因此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（3）和机臂（4）。另外，机臂（4）也可以采用折叠式结构，多旋翼无人机在非使用状态下，可以将机臂折叠到机身（3）边，或收回到机身（3）中。

本发明多旋翼无人机既能像现有多旋翼无人机那样工作，又能在需要时通过吊杆吊挂在高处物体上。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马路或街道上空的路灯杆、广告牌、电线上，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工厂厂区，进行24小时的监视和取证；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空调架、交通标志铁架、路灯杆、广告牌、空中的电线等高处物体上，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天花板下方的架子上，对下方的人员进行监控；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（如室外的空调架、空中的电线、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铁质物体上，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；在家里，可将多旋翼无人机吊挂在吊扇上（此时多旋翼无人机吊杆上的磁性吸附头吸附在吊扇的扇叶上），这样就可以从高处往下拍照、摄像、直播、监控；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；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、路灯杆、电线或树木，也就是说一般都会有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和普及。

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 (4)

1.一种多旋翼无人机，包括机身、机臂、电机、旋翼、脚架，机臂连接在机身上，电机安装在机臂上，旋翼连接在电机的转轴上，脚架设置于机身下面，其特征是：在机身上还设有吊杆，吊杆的上端设有磁性吸附头，另外在该吊杆上还设有挂勾。

2.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征是：吊杆的形状为倒J字形，其上端设有磁性吸附头。

3.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征是：吊杆下端的吊杆接头为螺栓状，机身上的吊杆接口中设有内螺纹。

4.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征是：吊杆为空心结构。