CN107298178A - 无人机释放机构和固定翼无人机及其垂直起飞方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无人机释放机构，包括，舵机：舵机包括输出轴；舵盘：舵盘一端固定连接于输出轴；传动杆：连杆一端与舵盘另一端铰接插销杆：插销杆一端与连接杆另一端铰接；安装块：安装块固定安装于舵机，安装块中部设有卡槽，安装块的横向方向设有通孔，插销杆另一端贯穿通孔延伸至卡槽内，卡槽远离舵盘一侧的内壁与插销杆另一端相抵，舵机可驱动插销杆于通孔内往复运动，本发明无人机释放机构飞行稳定、续航时间长。

Description

无人机释放机构和固定翼无人机及其垂直起飞方法
技术领域
本发明涉及飞行器技术领域，具体涉及一种无人机释放机构和固定翼无人机及其垂直起飞方法。
背景技术
无人机是指利用无线遥控设备和自身的控制装置进行控制的不载人飞行器，例如无人直升机、固定翼无人机、无人伞翼机等等。近十几年来，无人机已被广泛应用于航拍摄影、电力巡检、环境监测、森林防火、灾情巡查、防恐救生、军事侦察、战场评估等领域。
目前常见的能够垂直起降的固定翼无人机翼板是将多轴与固定翼复合为一体的复合飞行翼无人机，但是这种类型的多旋翼完成起飞之后机不再工作，固定翼无人机相当于带着多余的多旋翼进行飞行，严重影响续航时间及飞行姿态。
亟需一种飞行稳定、续航时间长的的固定翼无人机。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提供一种飞行稳定、续航时间长的的固定翼无人机及其垂直起飞方法。
本发明提供一种无人机释放机构，包括，舵机：舵机包括输出轴；舵盘：舵盘一端固定连接于输出轴；传动杆：连杆一端与舵盘另一端铰接插销杆：插销杆一端与连接杆另一端铰接；安装块：安装块固定安装于舵机，安装块中部设有卡槽，安装块的横向方向设有通孔，插销杆另一端贯穿通孔延伸至卡槽内，卡槽远离舵盘一侧的内壁与插销杆另一端相抵，舵机可驱动插销杆于通孔内往复运动。
本发明提供的无人机释放机构，通过舵机驱动输出轴，输出轴带动舵盘，从而驱动设于安装块的卡槽中的插销杆，插销杆于通孔内往复运动，通过控制舵机的正反转，从而控制固定翼无人机与无人机释放结构的固定与释放，从而在飞行中避免多余的负重，延长固定翼无人机的续航时间，保证固定翼无人机飞行姿态的稳定。
优选的，通孔的形状与插销杆的形状配合。
通孔的形状与插销杆的形状配合，避免飞行时插销杆在通孔内发生晃动，从而影响固定翼无人机的飞行状态。
本发明还提供一种固定翼无人机，包括本发明所提及的无人机释放机构；还包括多轴飞行器、固定翼子机和连杆，连杆一端与固定翼子机连接，连杆另一端设有挂环；舵盘与多轴飞行器固定连接，挂环位于卡槽内并套设于插销杆。
多轴飞行器与固定翼子机结构均为现有技术。
多轴飞行器与固定翼子机间通过无人机释放机构连接，固定翼子机通过连杆上设置的挂环，挂于卡槽内的插销杆，通过控制舵机的旋转，即可灵活快速地实现多轴飞行器与固定翼子机间的固定与释放的切换，在飞行中实现多轴飞行器与固定翼子机的分离，从而避免固定翼子机承载多轴飞行器的重量进行巡航，影响续航时间与固定翼的飞行姿态。
优选的，还包括固定环和碳纤维套管，固定环固定安装于连杆一端，碳纤维套管对称设于固定翼子机，碳纤维套管的轴线与固定翼子机的对称轴垂直，固定环内壁与碳纤维套管外壁连接。
通过设置于固定翼子机的碳纤维套管套设于连接在连杆的固定环，固定稳定，不易发生晃动，从而影响固定翼无人机的飞行姿态，另外，碳纤维套管质量较轻，且为管状结构，减少无谓负重的同时，固定环与套管连接面大，结合处承载力强，连接可靠稳定。
优选的，碳纤维套管与固定环连接处的中心与固定翼子机的重心重合。
碳纤维套管与固定环连接处的中心与固定翼子机的中心重合，连接面在所有方向受到来自固定翼无人机的重力大小相等，保证无人机的飞行姿态；通过连杆与挂环以及释放结构连接的固定翼无人机与多轴飞行器飞行时，两者处于同一铅垂方向上，保证固定翼无人机的垂直起飞。
一种固定翼无人机的垂直起飞方法，包括本发明所提及的固定翼无人机，固定翼无人机的垂直起飞方法包括以下步骤：
S1：多轴飞行器过无人机释放机构带动固定翼子机升空后保持悬停状态；
S2：检测器检测到固定翼子机的空速达到起飞速度；
S3：舵机驱动插销杆退出卡槽，挂环从插销杆脱出；
S4：固定翼子机离开多轴飞行器，进入巡航状态。
多轴飞行器带动，固定翼子机升空之后，固定翼子机的空速达到起飞速度，通过释放机构的舵盘驱动插销杆退出卡槽，从而实现固定翼子机与多轴飞行器的分离，达到起飞速度的固定翼子机在卸去多轴飞行器重量的同时，即可进入巡航状态，从而实现固定翼的垂直起飞，且卸去多轴飞行器种类的同时，飞行姿态稳定，巡航时间长。优选的，步骤S1中升空的高度为200m。
升空高度为200m，保证多轴飞行器与固定翼子机分离后，多轴飞行器便于降落到起点，另外200m的高度保证固定翼子机切换至巡航状态的预留时间，防止高度过低，掉落底面。
本发明还提供一种固定翼无人机的垂直起飞方法，本发明所提供的固定翼无人机，固定翼无人机的垂直起飞方法包括以下步骤：
S1：多轴飞行器过无人机释放机构带动固定翼子机升空后保持悬停状态；
S2：舵机驱动插销杆退出卡槽，挂环从插销杆脱出；
S3：固定翼子机离开多轴飞行器，控制器控制固定翼子机低头俯冲加速；
S4：固定翼子机离开多轴飞行器，进入巡航状态。
多轴飞行器带动，固定翼子机升空之后，固通过释放机构的舵盘驱动插销杆退出卡槽，从而实现固定翼子机与多轴飞行器的分离，低头俯冲的固定翼子机通过重力加速达到起飞速度，再切换至巡航状态，从而实现固定翼的垂直起飞，且卸去多轴飞行器的同时，飞行姿态稳定，巡航时间长，（“利用重力加速”重量轻阻力小），减少能耗，延长续航时间。步骤S1中升空的高度为250m。
250m的升空高度保证固定翼子机俯冲加速至巡航状态的预留时间，防止高度过低，掉落底面。
本发明的有益效果：
1．本发明提供的无人机释放机构，通过舵机驱动输出轴，输出轴带动舵盘，从而驱动设于安装块的卡槽中的插销杆，插销杆于通孔内往复运动，通过控制舵机的正反转，从而控制固定翼无人机与无人机释放结构的固定与释放，从而在飞行中避免多余的负重，延长固定翼无人机的续航时间，保证固定翼无人机飞行姿态的稳定。
2．本发明提供的无人机释放机构，通孔的形状与插销杆的形状配合，避免飞行时插销杆在通孔内发生晃动，从而影响固定翼无人机的飞行状态。
3．本发明所提供的固定翼无人机，多轴飞行器与固定翼子机间通过无人机释放机构连接，固定翼子机通过连杆上设置的挂环，挂于卡槽内的插销杆，通过控制舵机的旋转，即可灵活快速地实现多轴飞行器与固定翼子机间的固定与释放的切换，在飞行中实现多轴飞行器与固定翼子机的分离，从而避免固定翼子机承载多轴飞行器的重量进行巡航，影响续航时间与固定翼的飞行姿态。
4．本发明所提供的固定翼无人机，通过设置于固定翼子机的碳纤维套管套设于连接在连杆的固定环，固定稳定，不易发生晃动，从而影响固定翼无人机的飞行姿态，另外，碳纤维套管质量较轻，且为管状结构，减少无谓负重的同时，固定环与套管连接面大，结合处承载力强，连接可靠稳定。
5．本发明所提供的固定翼无人机，碳纤维套管与固定环连接处的中心与固定翼子机的中心重合，连接面在所有方向受到来自固定翼无人机的重力大小相等，保证无人机的飞行姿态；通过连杆与挂环以及释放结构连接的固定翼无人机与多轴飞行器飞行时，两者处于同一铅垂方向上，保证固定翼无人机的垂直起飞。
6．本发明所提供的固定翼无人机垂直起飞方法，多轴飞行器带动，固定翼子机升空之后，直接加速或者利用重力俯冲加速，通过释放机构的舵盘驱动插销杆退出卡槽，从而实现固定翼子机与多轴飞行器的分离，达到起飞速度的固定翼子机在卸去多轴飞行器重量的，即从而实现固定翼的垂直起飞，且卸去多轴飞行器种类的同时，飞行姿态稳定，巡航时间长，另外，还预设了上升高度，保证固定翼无人机进入巡航飞行。
附图说明
图1为实施例1的无人机释放机构结构示意图；
图2为实施例2的固定翼子机结构示意图；
图3为实施例3的固定环与碳纤维套管连接结构示意图；
其中：101-舵机；102-舵盘；20-传动杆；30-插销杆；40-安装块；401-卡槽；402-通孔；50-固定翼子机；60-连杆；70-挂环；80-固定环；90-碳纤维套管。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种无人机释放机构，包括：舵机101：舵机101包括输出轴；舵盘102：舵盘102一端固定连接于输出轴；传动杆20：连杆60一端与舵盘102另一端铰接插销杆30：插销杆30一端与连接杆另一端铰接；安装块40：安装块40固定安装于舵机101，安装块40中部设有卡槽401，安装块40的横向方向设有通孔402，插销杆30另一端贯穿通孔402延伸至卡槽401内，卡槽401远离舵盘102一侧的内壁与插销杆30另一端相抵，舵机101可驱动插销杆30于通孔402内往复运动。
通过舵机101驱动输出轴，输出轴带动舵盘102，从而驱动设于安装块40的卡槽401中的插销杆30，插销杆30于通孔402内往复运动，通过控制舵机101的正反转，从而控制固定翼无人机与无人机释放结构的固定与释放，从而在飞行中避免多余的负重，延长固定翼无人机的续航时间，保证固定翼无人机飞行姿态的稳定。
优选的，通孔402的形状与插销杆30的形状配合。
通孔402的形状与插销杆30的形状配合，避免飞行时插销杆30在通孔402内发生晃动，从而影响固定翼无人机的飞行状态。
实施例2
如图2所示，本实施例提供一种固定翼无人机，包括实施例1的无人机释放机构；还包括多轴飞行器、固定翼子机50和连杆60，连杆60一端与固定翼子机50连接，连杆60另一端设有挂环70；舵盘102与多轴飞行器固定连接，挂环70位于卡槽401内并套设于插销杆30。
多轴飞行器与固定翼子机50结构均为现有技术。
多轴飞行器与固定翼子机50间通过无人机释放机构连接，固定翼子机50通过连杆60上设置的挂环70，挂于卡槽401内的插销杆30，通过控制舵机101的旋转，即可灵活快速地实现多轴飞行器与固定翼子机50间的固定与释放的切换，在飞行中实现多轴飞行器与固定翼子机50的分离，从而避免固定翼子机50承载多轴飞行器的重量进行巡航，影响续航时间与固定翼的飞行姿态。
实施例3
如图3所示，本实施例提供一种固定翼无人机，包括实施例1的无人机释放机构；还包括多轴飞行器、固定翼子机50和连杆60，连杆60一端与固定翼子机50连接，连杆60另一端设有挂环70；舵盘102与多轴飞行器固定连接，挂环70位于卡槽401内并套设于插销杆30；还包括固定环80和碳纤维套管90，固定环80固定安装于连杆60一端，碳纤维套管90对称设于固定翼子机50，碳纤维套管90的轴线与固定翼子机50的对称轴垂直，固定环80内壁与碳纤维套管90外壁连接。
通过设置于固定翼子机50的碳纤维套管90套设于连接在连杆60的固定环80，固定稳定，不易发生晃动，从而影响固定翼无人机的飞行姿态，另外，碳纤维套管90质量较轻，且为管状结构，减少无谓负重的同时，固定环80与套管连接面大，结合处承载力强，连接可靠稳定。
实施例4
本实施例提供一种固定翼无人机，包括本发明实施例1的无人机释放机构；还包括多轴飞行器、固定翼子机50和连杆60，连杆60一端与固定翼子机50连接，连杆60另一端设有挂环70；舵盘102与多轴飞行器固定连接，挂环70位于卡槽401内并套设于插销杆30；还包括固定环80和碳纤维套管90，固定环80固定安装于连杆60一端，碳纤维套管90对称设于固定翼子机50，碳纤维套管90的轴线与固定翼子机50的对称轴垂直，固定环80内壁与碳纤维套管90外壁连接；碳纤维套管90与固定环80连接处的中心与固定翼子机50的重心重合。
碳纤维套管90与固定环80连接处的中心与固定翼子机50的中心重合，连接面在所有方向受到来自固定翼无人机的重力大小相等，保证无人机的飞行姿态；通过连杆60与挂环70以及释放结构连接的固定翼无人机与多轴飞行器飞行时，两者处于同一铅垂方向上，保证固定翼无人机的垂直起飞。
实施例5
本实施例提供一种固定翼无人机的垂直起飞方法，包括实施例2的固定翼无人机，固定翼无人机的垂直起飞方法包括以下步骤：
S1：多轴飞行器过无人机释放机构带动固定翼子机50升空200m后保持悬停状态；
S2：检测器检测到固定翼子机50的空速达到起飞速度；
S3：舵机101驱动插销杆30退出卡槽401，挂环70从插销杆30脱出；
S4：固定翼子机50离开多轴飞行器，进入巡航状态。
多轴飞行器带动，固定翼子机50升空之后，固定翼子机50的空速达到起飞速度，通过释放机构的舵盘102驱动插销杆30退出卡槽401，从而实现固定翼子机50与多轴飞行器的分离，达到起飞速度的固定翼子机50在卸去多轴飞行器重量的同时，即可进入巡航状态，从而实现固定翼的垂直起飞，且卸去多轴飞行器种类的同时，飞行姿态稳定，巡航时间长。升空高度为200m，保证多轴飞行器与固定翼子机50分离后，多轴飞行器便于降落到起点，另外200m的高度保证固定翼子机50切换至巡航状态的预留时间，防止高度过低，掉落底面。
实施例6
本实施例提供一种固定翼无人机的垂直起飞方法，包括实施例3的固定翼无人机，固定翼无人机的垂直起飞方法包括以下步骤：
S1：多轴飞行器过无人机释放机构带动固定翼子机50升空250m后保持悬停状态；
S2：舵机101驱动插销杆30退出卡槽401，挂环70从插销杆30脱出；
S3：固定翼子机50离开多轴飞行器，控制器控制固定翼子机50低头俯冲加速；
S4：固定翼子机50离开多轴飞行器，进入巡航状态。
多轴飞行器带动，固定翼子机50升空之后，固通过释放机构的舵盘102驱动插销杆30退出卡槽401，从而实现固定翼子机50与多轴飞行器的分离，低头俯冲的固定翼子机50通过重力加速达到起飞速度，再切换至巡航状态，从而实现固定翼的垂直起飞，且卸去多轴飞行器种类的同时，飞行姿态稳定，巡航时间长，利用重力加速，减少能耗，延长续航时间。250m的升空高度保证固定翼子机50俯冲加速至巡航状态的预留时间，防止高度过低，掉落“底面”地面。
以上为本发明的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种无人机释放机构，其特征在于，包括：
舵机：舵机包括输出轴；
舵盘：舵盘一端固定连接于输出轴；
传动杆：连杆一端与舵盘另一端铰接
插销杆：插销杆一端与连接杆另一端铰接；
安装块：安装块固定安装于舵机，安装块中部设有卡槽，安装块的横向方向设有通孔，插销杆另一端贯穿通孔延伸至卡槽内，卡槽远离舵盘一侧的内壁与插销杆另一端相抵，舵机可驱动插销杆于通孔内往复运动。
2.根据权利要求1所述的无人机释放机构，其特征在于，通孔的形状与插销杆的形状配合。
3.一种固定翼无人机，其特征在于，包括如权利要求1所述释放机构；还包括多轴飞行器、固定翼子机和连杆，连杆一端与固定翼子机连接，连杆另一端设有挂环；舵盘与多轴飞行器固定连接，挂环位于卡槽内并套设于插销杆。
4.根据权利要求3所述的固定翼无人机，其特征在于，还包括固定环和碳纤维套管，固定环固定安装于连杆一端，碳纤维套管对称设于固定翼子机，碳纤维套管的轴线与固定翼子机的对称轴垂直，固定环内壁与碳纤维套管外壁连接。
5.根据权利要求4所述的固定翼无人机，其特征在于，碳纤维套管与固定环连接处的中心与固定翼子机的重心重合。
6.一种固定翼无人机的垂直起飞方法，其特征在于，包括如权利要求3-5任意一项权利要求所述固定翼无人机，固定翼无人机的垂直起飞方法包括以下步骤：
S1：多轴飞行器过无人机释放机构带动固定翼子机升空后保持悬停状态；
S2：检测器检测到固定翼子机的空速达到起飞速度；
S3：舵机驱动插销杆退出卡槽，挂环从插销杆脱出；
S4：固定翼子机离开多轴飞行器，进入巡航状态。
7.根据权利要求6所述的固定翼无人机的垂直起飞方法，其特征在于，步骤S1中升空的高度为200m。
8.一种固定翼无人机的垂直起飞方法，其特征在于，包括如权利要求3-5任意一项权利要求所述固定翼无人机，固定翼无人机的垂直起飞方法包括以下步骤：
S1：多轴飞行器过无人机释放机构带动固定翼子机升空后保持悬停状态；
S2：舵机驱动插销杆退出卡槽，挂环从插销杆脱出；
S3：固定翼子机离开多轴飞行器，控制器控制固定翼子机低头俯冲加速；
S4：固定翼子机离开多轴飞行器，进入巡航状态。
9.根据权利要求8所述的固定翼无人机的垂直起飞方法，其特征在于，其特征在于，步骤S1中升空的高度为250m。
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