CN107380433B - 防摔无人机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防摔无人机，包括由上半球体、下半球体构成的球形基壳；上、下半球体之间具有基壳间隔，其内周向均布有桨叶机构；桨叶机构包括基础臂，及与其通过弹簧轴枢接桨叶；基础臂的内端连接于驱动轴；桨叶在以额定转速旋转时向外完全张开；而桨叶机构在非旋转时，桨叶在弹簧轴的弹力约束下向基础臂折转，并收拢于基础间隔内部；驱动轴由驱动电机驱动；下半球体的下部设有摄像头；球形基壳内还包括有蓄电池、指令接收模块、控制模块、重心调节系统；控制模块控制驱动电机及重心调节系统。该防摔无人机在坠落地面时，可形成自我保护机制，可在较大程度上提高抗摔能力。

Description

防摔无人机
技术领域
本发明涉及无人机领域，特别地，涉及小型航拍无人机。
背景技术
目前，小型航拍无人机已经十分普及；由于低空环境较复杂，无人机在碰到障碍时，极容易失控坠落，另外，由于其自身的电子或机械问题，或者操控问题，也有可能发生坠落。而目前无人机各个通道的旋浆均有刚性支撑臂支撑，在坠落地面时，旋浆和支撑臂极其容易摔裂。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种防摔无人机，该防摔无人机在坠落地面时，可形成自我保护机制，可在较大程度上提高抗摔能力。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该防摔无人机包括球形基壳；所述球形基壳包括上半球体、下半球体；所述上半球体、下半球体之间具有扁圆柱形的基壳间隔，该基壳间隔内环绕轴线周向均布有桨叶机构；所述桨叶机构包括基础臂，及与基础臂通过弹簧轴枢接桨叶；所述基础臂的内端连接于与所述基壳间隔的轴线共轴的驱动轴；所述基础臂的外端处于所述基壳间隔的内部，而所述桨叶在桨叶机构以额定转速旋转时，在离心力作用下向外完全张开，并完全处于所述基壳间隔的外部；而所述桨叶机构在非旋转时，所述桨叶在所述弹簧轴的弹力约束下，向基础臂折转，并收拢于所述基壳间隔内部；所述驱动轴由驱动电机驱动；所述下半球体的下部设有摄像头；所述球形基壳内还包括有蓄电池、指令接收模块、控制模块、重心调节系统；所述控制模块依据所述指令接收模块所收到的指令，控制所述驱动电机，以及所述重心调节系统；所述重心调节系统可将整个无人机的重心调节至横向偏离所述基壳间隔的轴线的位置。
作为优选，所述驱动电机设于所述下半球体内，以使所述无人机的重心落于下半球体内，从而使无人机在空中保持良好的稳定性。
作为优选，所述指令接收模块为无线接收模块。
作为优选，上半球体、下半球体的表面均设有一层气囊层，以在整个球形基壳坠地时对其进行缓冲。
作为优选，所述无人机还包括一个电子陀螺仪，所述电子陀螺仪在感测到失重状态持续时间超过设定值时，使所述驱动电机停止工作。
作为优选，所述重心调节系统包括与所述基壳间隔共轴的调节电机，所述调节电机的转轴横向连接一根水平配重杆；当需要使所述无人机向一侧倾斜时，所述调节电机将该水平配重杆旋转至所需倾斜侧；而当需要使所述无人机悬停或上下移动时，所述调节电机使该水平配重杆连续旋转。
作为优选，该重心调节系统包括与所述基壳间隔共轴的调节电机，所述调节电机的转轴驱动一个水平圆盒，使该水平圆盒绕自身轴线旋转；所述水平圆盒内形成一个从水平圆盒中央向外周辐射的螺旋通道，所述螺旋通道内设有一颗可在该通道内滚动的铁球；所述水平圆盒的外部周向均布四个电磁体；使所述水平圆盒的中央形成一个凹坑，以使铁球处于水平圆盒中央位置时，陷入该凹坑内。
本发明的有益效果在于，该防摔无人机在飞行时，在所述驱动电机的快速驱动下，所述桨叶机构快速旋转，由于离心力作用，桨叶机构外端的桨叶向外完全张开，并完全处于所述基壳间隔的外部，从而产生升力；而在无人机失去动力并坠落时，由于桨叶机构不再旋转，故所述桨叶失去离心力，在所述弹簧轴的弹力约束下，向基础臂折转，并收拢于所述基壳间隔内部；由此，当无人机坠地时，由于桨叶已藏入基壳间隔内，且无人机其余部分为一个球形基壳，无任何突出部件，故难以损坏。
附图说明
图1是本防摔无人机实施例一在飞行状态下的侧向示意图。
图2是本防摔无人机实施例一在飞行状态下的俯向示意图。
图3是本防摔无人机实施例一在静止状态下的俯向示意图。
图4是本防摔无人机的重心调节系统的一个优选实施例示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
在图1-图3所示的实施例一中，该防摔无人机包括球形基壳；所述球形基壳包括上半球体11、下半球体12；所述上半球体11、下半球体12之间具有扁圆柱形的基壳间隔13，该基壳间隔13内环绕轴线周向均布有桨叶机构；所述桨叶机构包括基础臂21，及与基础臂21通过弹簧轴20枢接桨叶22；所述基础臂21的内端连接于与所述基壳间隔13的轴线共轴的驱动轴31；所述基础臂21的外端处于所述基壳间隔13的内部，而所述桨叶22在桨叶机构以额定转速旋转时，即无人机在正常飞行状态时，在离心力作用下桨叶22向外完全张开，并完全处于所述基壳间隔13的外部；而所述桨叶机构在非旋转时，所述桨叶22在所述弹簧轴20的弹力约束下，向基础臂21折转，并收拢于所述基壳间隔13内部；所述驱动轴31由驱动电机3驱动；所述下半球体12的下部设有摄像头4。
所述球形基壳内还包括有蓄电池、指令接收模块、控制模块、重心调节系统；所述控制模块依据所述指令接收模块所收到的指令，控制所述驱动电机，以及所述重心调节系统。所述驱动电机3、蓄电池、重心调节系统，以及各电子模块均宜设置于下半球体12内，从而使整个无人机的重心落于下半球体12内，以使无人机在空中保持良好的稳定性。
所述重心调节系统可将整个无人机的重心调节至横向偏离所述基壳间隔13的轴线的位置，以使无人机倾斜而向前飞行。在本实施例一中，所述重心调节系统包括与所述基壳间隔13共轴的调节电机5，所述调节电机5的转轴横向连接一根水平配重杆51，该水平配重杆51可由铅杆、铜杆或铁杆构成，以得到较大的重量；当需要使所述无人机向一侧倾斜时，所述调节电机5将该水平配重杆51旋转至所需倾斜侧；如，需要使无人机的A侧向下倾斜时，将水平配重杆51旋转至A侧，从而使无人机的重心偏向A侧；而当需要使所述无人机悬停或上下移动时，所述调节电机5使该水平配重杆51连续旋转；值得一提的是，由于水平配重杆51在旋转过程中，具有极小的阻力，因此使水平配重杆51保持旋转所需的能耗很小；并且，使水平配重杆51连续旋转还能给整个无人机提供一个进动效应，使无人机不易作较大幅度的摇晃，更有利于无人机在恶劣环境下(如大风环境)稳定地悬停于空中进行航拍作业。
上述防摔无人机在飞行时，在所述驱动电机3的快速驱动下，所述桨叶机构快速旋转，由于离心力作用，桨叶机构外端的桨叶22向外完全张开，并完全处于所述基壳间隔13的外部，从而产生升力，其状态如图1、图2所示；而在无人机失去动力并坠落时，由于桨叶机构不再旋转，故所述桨叶22失去离心力，在所述弹簧轴20的弹力约束下，向基础臂21折转，并收拢于所述基壳间隔13内部，其状态如图3所示；由此，当无人机坠地时，由于桨叶22已藏入基壳间隔内，且无人机其余部分为一个球形基壳，无任何突出部件，故难以损坏。
除此之外，上半球体11、下半球体12的表面均设有一层气囊层100，以在整个球形基壳坠地时对其进行缓冲。所述无人机还可以包括一个电子陀螺仪，所述电子陀螺仪在感测到失重状态持续时间超过设定值时，如失重超过1.5秒(由此，根据公式s＝gt2/2，在完全失重状态地下，无人机连续下坠11.25米)，使所述驱动电机3停止工作；以避免所述驱动电机3在坠地时突然又恢复旋转，从而造成损坏；或为非因失去动力而坠落的情形提供安全保障。
重心调节系统优选实施例：
对于所述重心调节系统，其可以采用一个优于上述实施例一的实施例，如图4所示，该重心调节系统包括与所述基壳间隔共轴的调节电机(未图示)，所述调节电机的转轴驱动一个水平圆盒6，使该水平圆盒6绕自身轴线旋转；所述水平圆盒6内形成一个从水平圆盒6中央向外周辐射的螺旋通道60，所述螺旋通道60内设有一颗可在该通道内滚动的铁球61；所述水平圆盒6的外部周向均布四个电磁体62a、62b、62c、62d。另外，使所述水平圆盒6的中央形成一个凹坑，以使铁球61处于水平圆盒6中央位置时，陷入该凹坑内，在受到普通摇晃时，稳定于水平圆盒6的中央；按照该实施例，当需要使无人机的一侧向下倾斜时，如图3中的A侧向下倾斜时，只需接通电磁体62a，并使所述调节电机旋转，则铁球61受到螺旋通道60的螺旋壁的约束，将径向向外连续靠近电磁体62a，如，随着水平圆盒6的旋转，该铁球61可依次到达P1、P2、P3点；由此，使无人机的重心逐渐接近电磁体62a。由此可知，该重心调节系统可以调节无人机的倾斜程度，使无人机的操控性能得到大幅提高。并且，在需要无人机悬停时，只需使所述铁球61保持于水平圆盒6的中央，而不用额外消耗能量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种防摔无人机，包括球形基壳；所述球形基壳包括上半球体(11)、下半球体(12)；所述上半球体(11)、下半球体(12)之间具有扁圆柱形的基壳间隔(13)；其特征在于：所述基壳间隔(13)内环绕轴线周向均布有桨叶机构；所述桨叶机构包括基础臂(21)，及与基础臂(21)通过弹簧轴(20)枢接的桨叶(22)；所述基础臂(21)的内端连接于与所述基壳间隔(13)的轴线共轴的驱动轴(31)；所述基础臂(21)的外端处于所述基壳间隔(13)的内部，而所述桨叶(22)在桨叶机构以额定转速旋转时，在离心力作用下向外完全张开，并完全处于所述基壳间隔(13)的外部；而所述桨叶机构在非旋转时，所述桨叶(22)在所述弹簧轴(20)的弹力约束下，向基础臂(21)折转，并收拢于所述基壳间隔(13)内部；所述驱动轴(31)由驱动电机(3)驱动；所述下半球体(12)的下部设有摄像头(4)；所述球形基壳内还包括有蓄电池、指令接收模块、控制模块、重心调节系统；所述控制模块依据所述指令接收模块所收到的指令，控制所述驱动电机(3)，以及所述重心调节系统；所述重心调节系统可将整个无人机的重心调节至横向偏离所述基壳间隔(13)的轴线的位置。
2.根据权利要求1所述的防摔无人机，其特征在于：所述驱动电机(3)设于所述下半球体(12)内，以使所述无人机的重心落于下半球体内。
3.根据权利要求1所述的防摔无人机，其特征在于：所述指令接收模块为无线接收模块。
4.根据权利要求1所述的防摔无人机，其特征在于：上半球体(11)、下半球体(12)的表面均设有一层气囊层(100)。
5.根据权利要求1所述的防摔无人机，其特征在于：所述无人机还包括一个电子陀螺仪，所述电子陀螺仪在感测到失重状态持续时间超过设定值时，使所述驱动电机(3)停止工作。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的防摔无人机，其特征在于：所述重心调节系统包括与所述基壳间隔(13)共轴的调节电机(5)，所述调节电机(5)的转轴横向连接一根水平配重杆(51)；当需要使所述无人机向一侧倾斜时，所述调节电机(5)将该水平配重杆(51)旋转至所需倾斜侧；而当需要使所述无人机悬停或上下移动时，所述调节电机(5)使该水平配重杆(51)连续旋转。
7.根据权利要求1-5中任意一项所述的防摔无人机，其特征在于：该重心调节系统包括与所述基壳间隔(13)共轴的调节电机，所述调节电机的转轴驱动一个水平圆盒(6)，使该水平圆盒(6)绕自身轴线旋转；所述水平圆盒(6)内形成一个从水平圆盒中央向外周辐射的螺旋通道(60)，所述螺旋通道(60)内设有一颗可在该通道内滚动的铁球(61)；所述水平圆盒(6)的外部周向均布四个电磁体(62a、62b、62c、62d)；使所述水平圆盒(6)的中央形成一个凹坑，以使铁球(61)处于水平圆盒(6)中央位置时，陷入该凹坑内。
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