CN107438563A - 机架组件及使用该机架组件的无人机 - Google Patents

Abstract

一种机架组件(20)，包括机架(21)和机臂(22)，所述机臂(22)与所述机架(21)的一端相连接，所述机架(21)通过结合部(30,60)与所述机臂(22)相连接，所述结合部(30,60)套设在所述机臂(22)上，在所述结合部(30,60)和所述机臂(22)之间设置有具有阻尼作用的衬套(40,70)。一种使用该机架组件(20)的无人机(1)。所述机架组件(20)和无人机(1)在机臂(22)与机架(21)的耦合位置设置具有阻尼作用的衬套(40,70)，能够降低飞行器飞行过程中传递到机架(21)上振动的强度，同时也保证了飞行器较好的操纵性的技术问题。

Description

机架组件及使用该机架组件的无人机

技术领域

本发明涉及一种机架组件，尤其涉及一种用于无人机的机架组件及使用该机架组件的无人机。

背景技术

目前无人飞行器主要由机架组件、飞控系统、动力单元及负载构成，机架组件为主体，其余各部分都通过机架安装固定相互耦合。其中动力单元为若干个高速旋转的电机和桨叶，由于电机、桨叶的动力不平衡以及机架结构上的某些缺陷，飞行器在飞行过程中会持续振动。这种振动若强度过大会导致飞控系统不能采集到正确的姿态信息，从而造成飞行器及所携带的负载工作异常，影响用户的正常使用。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种能更好地减振的机架组件及无人机。

一种机架组件，包括机架和机臂，所述机臂与所述机架的一端相连接，所述机架通过结合部与所述机臂相连接，所述结合部套设在所述机臂上，在所述结合部和所述机臂之间设置有具有阻尼作用的衬套。

一种无人机，包括中心部和机架组件，所述机架组件为上所述的机架组件。

所述机架组件和无人机在机臂与机架的耦合位置设置具阻尼作用的衬套，能够降低飞行器飞行过程中传递到机架上振动的强度，同时也保证了飞行器较好的操纵性的技术问题。

附图说明

图1是本发明实施方式提供的一种无人机的立体图。

图2是本发明第一实施方式的无人机的部分分解状态图。

图3是图2另一视角的状态图。

图4是本发明一实施方式的衬套的立体图。

图5是本发明第二实施方式的无人机的立体图。

图6是本发明第二实施方式的无人机的部分分解图。

图7是图6另一视角的状态图。

图8为本发明另一实施方式的衬套的立体图。

主要元件符号说明

无人机 1

中心部 10

机架组件 20

机架 21

机臂 22

第一机臂 220

第二机臂 222

结合部 30，60

衬套 40，70

凸棱 400，700

沟槽 402，702

动力单元 50

第一结合部 300

第二结合部 302，602

连接部 600

圆柱筒 602

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供一种无人机，所述无人机可用于任何适宜的环境，例如在空中(例如旋翼飞行器、固定翼飞行器或固定翼与旋翼混合的飞行器)，在水中(例，船或潜艇)，在地面上(例，摩托车，汽车，卡车，公交车，火车等)，在太空中(例，航天飞机、卫星或探测器)，或在地下(例如地铁)，或上述环境的任意组合。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1，无人机1包括中心部10、及多个与所述中心部10相连接的机架组件20、以及多个动力装置50。多个动力装置50分别设置在多个所述机架组件20上。

所述无人机1的中心部10可用于支撑负载。所述负载可连接至所述中心部10的任意适合部位，譬如，所述中心部10的底部或下侧。所述负载与所述中心部10之间的连接可以是固定连接，或者，所述负载可相对所述中心部10活动。

所述负载可以是用于执行特定功能的负载，譬如，传感器，发射器，工具，仪器，操纵器，或其他功能装置。例如，所述负载可以是一影像获取装置。在一些情境中，所述影像获取装置可以是位于所述中心部10下方的相机。所述相机可相对所述中心部10旋转(例如，通过一个载体或其他安装平台，具体如云台)以获取多个视角的影像。

所述动力装置50可用于使所述无人机1起飞、着陆、悬停，及在空中关于三个平移自由度以及三个旋转自由度运动。在一些实施例中，所述动力装置50可包括一个或多个旋翼(未示出)以及驱动机构(例如电机)。所述旋翼可包括连接至一转轴的一个或多个旋翼叶片。所述旋翼叶片或转轴可被一适当的驱动机构驱动而旋转。虽然在实施例中所述无人机1的动力装置50被描述为包括4个旋翼，但是动力装置的其他适当的数量、类型或排配都是可实施的。例如，所述旋翼可以是一个、两个、三个、五个、六个、七个、八个或更多。所述旋翼可以相对于所述无人机1水平、垂直或其他任何适当角度设置。所述旋翼的角度可以是固定的或可变的。相对设置的所述旋翼转轴之间的距离可以是任何适当的距离，例如小于等于2米，或小于等于5米。可选地，所述距离可以在40厘米到1米之间、从10厘米到2米之间，或从5cm到5米之间。所述动力装置50可以被任意适当的电机驱动，例如直流电机(例：有刷电机或无刷电机)或交流电机。在一些实施例中，所述电机可被装配用于驱动旋翼叶片。

所述中心部10上可设置控制系统(例如，飞行控制系统)来控制所述无人机1的飞行。在一些实施例中，所述控制系统基于如下一项或多项：所述无人机1的位置，所述无人机1的朝向，所述无人机1的当前状态，时间或所述无人机1的传感器或负载所感测获取的数据，自动控制所述无人机1。

可替换地或可结合地，所述控制系统可包括设置在所述无人机1上的一个接收器或其他的通信模块，用于接收用户指令，例如，从远程终端接收用户指令。通过所述接收器所接收的所述用户指令用于控制所述动力装置50，所述动力装置50用于驱动所述无人机运行，例如起飞、飞行、盘旋或着陆等。

所述机架组件20可用于承载所述动力装置50。每一机架组件20连接至所述中心部10的一端为近端部，与所述近端部相背的另一端部为远端部。

可以理解的是，所述动力装置50还可安装至所述机架组件20的任意适合部位，例如所述机架组件20的远端部或靠近所述远端部的部位。可替换地，所述动力装置50可以安装在所述近端部或靠近所述近端部的部位。所述动力装置30可以安装在或靠近所述远端部约1/10、1/5、1/4、1/3、1/2、3/4、2/3、4/5，或9/10所述机架组件长度的部位。在一些实施例中，所述无人机100可包括任意适当数量的可变形机架组件20，例如，2个、3个、4个或更多。在本实施例中，所述无人机1包括两个机架组件20。所述机架组件20可对称地或不对称地围绕所述中心部10设置。本实施例中，两个所述机架组件20对称地围绕所述中心部10设置。每一机架组件20可用于支撑单个或多个动力装置50。所述动力装置50可平均排配在所述机架组件20上。可替换地，每一机架组件20可以包括不同数量的动力装置50。可选地，所述机架组件20能够转动地与所述中心部10相连，使得每一机架组件20上的动力装置50相对于所述中心部10的高度可调。

每个所述机架组件20均包括一机架21和一机臂22。所述机架21与所述中心部10相连的一端为近端部，与该近端部相背的另一端部为远端部，所述机架21的远端部与所述机臂22相连，每个机架21与对应的机臂22形成一倒“T”字形。本实施例中，两个所述机臂22设置在所述中心部10的两端，且两个所述机臂22之间大致相互平行。本实施例中，所述机臂22的两端分别设置有一所述动力单元50。

请一并参阅图2及图3所示，所述机架21与所述机臂22通过结合部30相连接。所述结合部30将所述机架21的远端部连接至所述机臂22。在本实施例中，所述机架21的远端部连接至所述机臂22的中间部位，在所述机臂22的两相对远端部上分别设置有一动力装置50。在一些实施例中，所述结合部30转动地连接在所述机架21的远端部，从而使得所述机臂22可通过所述结合部30相对所述机架21旋转。

所述结合部30包括固定设置在所述机架21远端部的第一结合部300以及第二结合部302。所述第二结合部302能够盖设在所述机臂22上且能够与所述第一结合部300相连接而固定所述机臂22至所述机架21上。所述第一结合部300与第二结合部300分别为半弧形结构，所述第一结合部300与所述第二结合部302相结合而固定连接时，能形成一柱形收容空间使得所述机臂22部分容设于该收容空间。所述第一结合部300与所述第二结合部302可通过螺钉等固定装置固定连接。可以理解，在其他实施方式中，所述第一结合部300与所述第二结合部302也可以通过任何适宜的其他连接方式固定连接，例如，卡扣连接等。

为了提升减振效果，在所述机臂22与所述结合部30之间设置有至少一衬套40。所述第一结合部300面向所述机臂22的一侧的内侧壁设置有第一收容槽3000，所述第二结合部302面向所述机臂22的一侧的内侧壁设置第二收容槽3020。所述第一收容槽3000和所述第二收容槽3020形状均与所述衬套40形状相适应，用于共同收容所述衬套40于其内。当所述第一结合部300和所述第二结合部302相结合而固定连接时，所述衬套40被抵持在所述机臂22与所述第一结合部300和所述第二结合部302的内侧壁之间。

请一并参阅图4所示，所述衬套40为中空的部分圆柱体形状，所述衬套40内侧设置有至少两凸棱400，相邻的凸棱400之间形成沟槽402，所述沟槽402用于容纳油脂于其内。所述衬套40由阻尼材料制成，例如有弹性的塑料、橡胶或尼龙材料等。当衬套40被抵持在所述结合部30与所述机臂22之间时，当机臂由于动力装置50的驱动而发生振动时，所述振动经由设置在所述结合部30与所述机臂22之间的衬套40及衬套40内的油脂吸收，使得经由机臂22传递至所述机架21的振动力影响大大降低，从而降低对设置在所述机架21近端部的中心部10的振动力影响。可以理解的是，所述凸棱400可省略，而所述衬套40内侧可直接设置至少一凹槽，用于容纳油脂于其内。

在图2和图3所示的实施例中，每一个所述机臂22与对应的所述结合部30之间的所述衬套40的数量为4个，所述衬套40对称设置在所述机臂22两相对侧上。所述第一结合部300设置第一收容槽3000的数量为两个，而所述第二结合部302上设置的第二收容槽3020的数量也为两个。两个所述第一收容槽3000分别设置在所述第一结合部300的两相对端，两个所述第二收容槽3020分别设置在所述第二结合部302的两相对端。可以理解的是，所述第一收容槽3000和第二收容槽3020分别可设置在所述第一结合部300和第二结合部302的任意适宜位置，例如邻近远端部、靠近中间部等。所述衬套40的数量也不限于4个，也可以为2个，6个、8个等，对称且均匀间隔设置在所述机臂22两侧上，对应地，所述第一凹槽3000和所述第二凹槽3020的数量和位置也与所述衬套40的数量和位置相对应设置。所述衬套40也可为1个、2个、3个、4个等不同数量，仅设置在机臂22与所述第一结合部300之间，当为多于1个时，可沿所述机臂22的延伸方向均匀间隔设置或非均匀间隔设置在所述机臂22上。

优选地，当所述衬套40的数量多于1个时，所述第一结合部300上的第一凹槽3000和所述第二结合部302上第二凹槽3020的位置相对应，衬套40大致呈1/2半圆柱体状，从而使得两相对的衬套40环设在所述机臂22的外侧壁上时，大致能够形成一完整的圆柱体形状。可以理解的是，所述衬套40也可以是小于1/2半圆柱体，例如1/3半圆柱体、2/5半圆柱体等。可以理解的是，所述第一结合部300上的第一凹槽3000和所述第二结合部302上第二凹槽3020的位置也可以不相对应，使得所述衬套40相对所述机臂22的延伸方向非对称设置。

可以理解的是，所述第二结合部302可以省略，只要所述第一结合部300能套设在所述机臂22上并使得所述机臂22能固定在所述第一结合部300上。此时，所述衬套40设置在所述第一结合部300和所述机臂22之间。所述第一结合部300与所述机臂22配合的一面为弧面结构，从而可套设在所述机臂22上。在一些实施例中，为避免所述机臂22从所述第一结合部300脱离，也可设置适当的固定结构，例如卡扣或螺钉等固定装置来固定所述第一结合部300和所述机臂22。

可以理解的是，所述第一凹槽3000和第二凹槽3020也可以省略，而在所述机臂22相对应的位置设置容设所述衬套40的凹槽。

请参阅图5所示，为本发明第二实施方式之机架组件结构，所述机架组件结构与第一实施方式的机架组件结构大致相似，区别在于机臂与结合部的结构及衬套的结构。为简化描述，与第一实施方式中相同标号的元件的描述不再重复描述，仅描述与第一实施方式不同的部分。所述机架21通过结合部60与机臂22相连接。所述机臂22包括可相互分离的第一机臂220和第二机臂222。所述第一机臂220的近端部和所述第二机臂222的近端部相连接，连接的方式可为卡扣结合、螺纹结合或螺钉锁固等方式。所述第一机臂220的远端部和所述第二机臂222的远端部分别设置有动力装置50。

请一并参阅图6及图7所示，所述结合部60设置在所述机架21的远端部，包括连接部600及一中空的圆柱筒602，所述圆柱筒602套设在所述机臂22上。在所述机臂22与所述圆柱筒602内侧壁之间设有衬套70。所述衬套70为圆环状，套设在所述机臂22上。所述圆柱筒602内侧壁对应于该衬套70的位置处设有用于容纳该衬套70的凹槽。所述衬套的数量可以为1个、2个、3个、4个或更多。当所述衬套70的数量为1个时，该衬套70可设置在所述圆柱筒内侧壁的中间部位。当所述衬套70为2个或2个以上时，可均匀或非均匀地间隔设置在所述圆柱筒内侧壁与所述机臂22之间。

请一并参阅图8所示，所述衬套70大致呈中空的圆柱形，其内侧壁上设有凸棱700，相邻凸棱700之间形成沟槽702，所述沟槽702可用于填充具阻尼效果的润滑脂。所述衬套70与所述衬套40类似，可采用阻尼材料制成，例如弹性塑胶或橡胶或尼龙等。所述衬套70的高度、数量、间距、位置可根据需要调整以满足不同的阻尼需求。

可以理解的是，所述第一实施例中的机臂也可以采用如第二实施方式中的可分离结构，即由可相互分离的第一机臂和第二机臂组成。这样的机臂结构设计可提升机臂的可维护性。

可以理解的是，所述第一实施方式中的衬套也可以采用如第二实施方式中的衬套结构，即完整的中空圆柱体结构。所述完整的中空圆柱体结构的衬套可进一步提升减震的性能和可靠性。

可以理解的是，所述第二实施方式中的衬套结构也可以采用第一实施方式中的部分圆柱体结构。在其他实施方式中，所述衬套结构也不限于上所述的部分圆柱体结构或圆柱体结构，还可以是其他任何适宜的形状，只要能抵持在所述机臂外侧表面与所述结合部内侧表面之间，起到阻尼作用即可。

另外，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (48)

1.一种机架组件，包括机架和机臂，所述机臂与所述机架的一端相连接，其特征在于：所述机架通过一结合部与所述机臂相连接，所述结合部套设在所述机臂上，在所述结合部和所述机臂之间设置有具有阻尼作用的衬套。

2.如权利要求1所述的机架组件，其特征在于：所述衬套套设在所述机臂外侧表面上，所述衬套面向所述机臂外侧表面的内侧壁上设有沟槽。

3.如权利要求2所述的机架组件，其特征在于：所述衬套面向所述机臂外侧表面的内侧壁上设有至少两凸棱，相邻凸棱之间形成所述沟槽。

4.如权利要求2所述的机架组件，其特征在于：所述沟槽内填充有具阻尼作用的润滑脂。

5.如权利要求1所述的机架组件，其特征在于：所述衬套由具阻尼作用的材料制成。

6.如权利要求1所述的机架组件，其特征在于：所述衬套材料选自弹性塑胶、橡胶或尼龙中的一种或几种。

7.如权利要求1所述的机架组件，其特征在于：所述结合部内侧壁上设置有对应于所述衬套的凹槽，所述凹槽的形状和位置与所述衬套相适应。

8.如权利要求1所述的机架组件，其特征在于：所述衬套为部分圆柱体状。

9.如权利要求8所述的机架组件，其特征在于：所述结合部包括能够相互分离的第一结合部和第二结合部，所述第一结合部设置在所述机架端部，所述第二结合部能够与所述第一结合部相配合固定连接而形成一大致呈圆柱筒形的收容空间，所述机臂固定在所述收容空间内。

10.如权利要求9所述的机架组件，其特征在于：所述衬套数量为偶数个，每两个衬套相对应设置以形成一大致圆柱形围设在所述机臂外侧壁上。

11.如权利要求10所述的机架组件，其特征在于：所述衬套的数量为四个，分别设置在所述结合部两端部的内侧壁与所述机臂的外侧壁之间。

12.如权利要求10所述的机架组件，其特征在于：所述衬套沿所述机臂的延伸方向均匀间隔设置。

13.如权利要求8所述的机架组件，其特征在于：所述结合部包括第一结合部，所述第一结合部与所述机臂相配合的面为弧面。

14.如权利要求8所述的机架组件，其特征在于：所述衬套的数量为多个，沿所述机臂延伸方向均匀间隔设置，且相对所述机臂延伸方向不对称设置。

15.如权利要求1所述的机架组件，其特征在于：所述衬套为中空的圆柱体形状。

16.如权利要求15所述的机架组件，其特征在于：所述机臂包括能够相互分离地连接的第一机臂和第二机臂。

17.如权利要求16所述的机架组件，其特征在于：所述结合部套设在所述第一机臂和所述第二机臂相结合的部位。

18.如权利要求15所述的机架组件，其特征在于：所述结合部包括中空的圆柱筒，所述中空的圆柱筒能够套设在所述机臂上而固定机臂至所述机架。

19.如权利要求15所述的机架组件，其特征在于：所述衬套的数量为2个，分别设置在所述结合部两端部的内侧壁与所述机臂的外侧壁之间。

20.如权利要求15所述的机架组件，其特征在于：所述衬套的数量为多个，沿所述机臂延伸方向均匀间隔设置。

21.如权利要求1所述的机架组件，其特征在于：所述衬套面向所述机臂外侧表面的一面大致为弧面，使得所述衬套可套设在所述机臂上。

22.如权利要求1所述的机架组件，其特征在于：所述结合部转动地连接在所述机架端部。

23.如权利要求1所述的机架组件，其特征在于：所述结合部套设在所述机臂的中间部位，所述机臂的两相对远端部上分别设置有动力装置。

24.一种无人机，包括中心部和机架组件，所述机架组件的近端部与所述中心部相连接，所述机架组件包括机架和机臂，所述机臂与所述机架的一端相连接，其特征在于：所述机架通过一结合部与所述机臂相连接，所述结合部套设在所述机臂上，在所述结合部和所述机臂之间设置有具有阻尼作用的衬套。

25.如权利要求24所述的无人机，其特征在于：所述衬套套设在所述机臂外侧表面上，所述衬套面向所述机臂外侧表面的内侧壁上设有沟槽。

26.如权利要求25所述的无人机，其特征在于：所述衬套面向所述机臂外侧表面的内侧壁上设有至少两凸棱，相邻凸棱之间形成所述沟槽。

27.如权利要求25所述的无人机，其特征在于：所述沟槽内填充有具阻尼作用的润滑脂。

28.如权利要求24所述的无人机，其特征在于：所述衬套由具阻尼作用的材料制成。

29.如权利要求24所述的无人机，其特征在于：所述衬套材料选自弹性塑胶、橡胶或尼龙中的一种或几种。

30.如权利要求24所述的无人机，其特征在于：所述结合部内侧壁上设置有对应于所述衬套的凹槽，所述凹槽的形状和位置与所述衬套相适应。

31.如权利要求24所述的无人机，其特征在于：所述衬套为部分圆柱体状。

32.如权利要求31所述的无人机，其特征在于：所述结合部包括能够相互分离的第一结合部和第二结合部，所述第一结合部设置在所述机架端部，所述第二结合部能够与所述第一结合部相配合固定连接而形成一大致呈圆柱筒形的收容空间，所述机臂固定在所述收容空间内。

33.如权利要求32所述的无人机，其特征在于：所述衬套数量为偶数个，每两个衬套相对应设置以形成一大致圆柱形围设在所述机臂外侧壁上。

34.如权利要求33所述的无人机，其特征在于：所述衬套的数量为四个，分别设置在所述结合部两端部的内侧壁与所述机臂的外侧壁之间。

35.如权利要求33所述的无人机，其特征在于：所述衬套沿所述机臂的延伸方向均匀间隔设置。

36.如权利要求31所述的无人机，其特征在于：所述结合部包括第一结合部，所述第一结合部与所述机臂相配合的面为弧面。

37.如权利要求31所述的无人机，其特征在于：所述衬套的数量为多个，沿所述机臂延伸方向均匀间隔设置，且相对所述机臂延伸方向不对称设置。

38.如权利要求24所述的无人机，其特征在于：所述衬套为中空的圆柱体形状。

39.如权利要求38所述的无人机，其特征在于：所述机臂包括能够相互分离地连接的第一机臂和第二机臂。

40.如权利要求39所述的无人机，其特征在于：所述结合部套设在所述第一机臂和所述第二机臂相结合的部位。

41.如权利要求38所述的无人机，其特征在于：所述结合部包括中空的圆柱筒，所述中空的圆柱筒能够套设在所述机臂上而固定机臂至所述机架。

42.如权利要求38所述的无人机，其特征在于：所述衬套的数量为2个，分别设置在所述结合部两端部的内侧壁与所述机臂的外侧壁之间。

43.如权利要求38所述的无人机，其特征在于：所述衬套的数量为多个，沿所述机臂延伸方向均匀间隔设置。

44.如权利要求24所述的无人机，其特征在于：所述衬套面向所述机臂外侧表面的一面大致为弧面，使得所述衬套可套设在所述机臂上。

45.如权利要求24所述的无人机，其特征在于：所述结合部转动地连接在所述机架端部。

46.如权利要求24所述的无人机，其特征在于：所述结合部套设在所述机臂的中间部位，所述机臂的两相对远端部上分别设置有动力装置。

47.如权利要求24所述的无人机，其特征在于：所述中心部设有控制系统，用于控制所述无人机移动。

48.如权利要求24所述的无人机，其特征在于：所述机架组件的数量为两个，两个所述机架组件对称地围绕所述中心部设置。