CN107551566A - 一种飞行娱乐装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种飞行娱乐装置，包括载升组件，所述载升组件包括以一种多轴飞行器的框架结构来布置多个推进器的载体，用以产生载升与方向控制能力；至少一个表演元件，所述表演元件附着在所述载升组件上。本发明的飞行娱乐装置，能够将载升器更好的隐蔽于表演元件内的娱乐型飞行设备，以达到观察者在合理的距离外只看到表演元件自己在飞的效果，它也因该具有非同轴飞行的能力，以让用者能让它往侧向移动，和让它悬停在一处。

Description

一种飞行娱乐装置

技术领域

本发明涉及一种能垂直起飞与降落的飞行器,更具体地说，涉及一种具有能垂直起降，例如多轴飞行器的载升组件，还具备至少一个外形似神兽的表演元件，安装在载升组件上而同时起到隐蔽它的作用。如此在合理的距离外，观察者只看到表演元件的外形而看不到载升组件，就有如所模仿的神兽活过来而自己在飞翔。

背景技术

东方龙一直是东方许多民族世世代代的共同景仰的神物，整余千年来它在中国与朝鲜被尊崇为皇权的象征，即使在现代它仍然被东方民族广泛的视为吉祥与好运的象征。然而，直到今日它只能以地上舞龙，或划龙舟，或电影里的影像来呈现于世人，它至今还未能以一真能在天空中任由翱翔的实物来呈现于世人，最接近于此的是以风筝的形式来体现，但其活泼性和理想中的差一大截。

另一方面，遥控与电机一体消费产品的技术在近期得到很大的进步，从而产生出很多不同种类的遥控与无人驾驶的娱乐性飞行器，然而这些进步却还未能产生出能飞的东方龙。

最接近的现有技术是美国专利8286907。它描述了以利用一架有人驾驶的动升伞(parawing)为载升体来拉起外形像神兽的表演元件的技术，以达到能模拟这神兽在空中飞翔的效果。这专利叙述了以自由飞翔方式来展示模拟神兽飞翔比传统方式更优越的地方，也叙述了要将载升体隐蔽的重要性。

但可惜这现有技术不能有效的将载升体隐蔽。其载升体的体形一般上得比表演元件还大的多才能产生够大的升力来载升自己、表演元件与机师，而观察者能轻易的看出整个飞行物乃一大传统飞行器拉着一小被动模型，而不是神兽自己在飞，这一结果将使其娱乐效果大打折扣。

另一难题是动升伞需要足够的前进速度才能产生足够的升力，这意味着它不能悬停在一个位置，这限制了其驾驭性，表演元件不能如神话里那般任意左右上下突飞的方式翱翔。

动升伞也需要一段够长的跑道来起飞，这意味着它比较不可能在演出场地附近做准备，导演得找出在附近可用的机场，也得筹备它到场的时间控制。

另外如果表演元件有一条长长的躯干，那用动升伞作为载升器将得需拖着这躯干在跑道上高速跑一段，而躯干很可能碰到地面而损坏。因此那发明不适合用来模拟东方龙。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种飞行娱乐装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种飞行娱乐装置，包括载升组件，所述载升组件包括以一种多轴飞行器的框架结构来布置多个推进器的载体，用以产生载升与方向控制能力；

至少一个表演元件，所述表演元件附着在所述载升组件上。

在本发明所述的一种飞行娱乐装置中，所述表演元件的外形是东方龙的头部。

在本发明所述的一种飞行娱乐装置中，还包括一个安装在所述载升组件上、并在从所述表演元件后部延伸出的躯干，此躯干包括用于弹性不透气的材料做成的长管状中空封闭体，其内部充了比空气还轻的气体。

在本发明所述的一种飞行娱乐装置中，所述载升组件是通过一个颈项组件来与所述躯干连接，而此连接有两个可控的旋转自由度，一个是沿载升组件的俯仰方向的旋转自由度，另一个是沿颈项组件的偏航方向的旋转自由度。

在本发明所述的一种飞行娱乐装置中，所述沿载升组件的俯仰方向的旋转自由度是由一个安装在所述载升组件上的伺服器来实现的。

在本发明所述的一种飞行娱乐装置中，所述躯干还包括两支可弯曲的半柔性骨架杆，一支固定于沿着躯干的顶脊梁中线，另一支固定于沿着躯干的底腹部中线，以作为支撑结构。

在本发明所述的一种飞行娱乐装置中，所述躯干还包括四个外形似龙的四肢，其用弹性不透气的材料做成的中空封闭的肢体，其内部充了比空气还轻的气体。

在本发明所述的一种飞行娱乐装置中，所述肢体是由安装在所述载升组件内的伺服器，通过拉线将控制动作传达到所述肢体，从而做出四肢的类仿动作。

在本发明所述的一种飞行娱乐装置中，所述推进器为螺旋桨、涵道风扇、涡扇发动机、压缩液体喷嘴、或火箭助推器的一种。

在本发明所述的一种飞行娱乐装置中，所述多轴飞行器的框架结构为双轴、三轴、Y6、四轴+、四轴X、六轴+、六轴X、八轴+、八轴X、X8+、X8X、H8、H6、V8、或V6中的一种。

实施本发明的一种飞行娱乐装置，具有以下有益效果：

本发明提供了一种飞行娱乐装置，能够将载升器更好的隐蔽于表演元件内的娱乐型飞行设备，以达到观察者在合理的距离外只看到表演元件自己在飞的效果。它也因该具有非同轴飞行的能力，以让用者能让它往侧向移动，和让它悬停在一处。

它利用一类叫多轴飞行器的新飞行平台，由于它能够以垂直方式起降和有优越的平稳性，这类飞行器近来得到模型飞机爱好者的青睐，有了成熟的自动平稳飞行控制技术的帮助，这类多轴飞行器能通过感应加速度和自动调整各引擎的相对推力而在一处悬停。除了易于实现平稳飞行，它也能在有限的空域内进行高机动灵活性的特技飞行表演，这类飞行器包括双轴、三轴、四轴、六轴、八轴、Y6，等等。

另一方面，模型用电动涵道风扇技术近来也有快速进步，这类消费级的涵道风扇能够提供高推力对体型比例的动力，而且它发出的噪音相对很小。

通过使用多轴飞行器为载升组件，同时配合利用涵道风扇来做推进器，可以得到若干比先前的发明更好的优点。

首先，载升体的高推力对体型比例使它能更隐蔽的被隐藏在表演元件内，观察者在合理的距离外就只看到表演元件而错觉它是自己在飞，而不是显然的有大型传统飞行器在拖拉着它。

其次，由于多轴飞行器能以非同轴的方式飞行，它可以在有同样约束度的空域内发挥比动升伞更高的驾驭能力。也就是说，它可以横侧向的随时改变其飞行的方向，而无需先将其头部指向欲往的方向再飞，这让它能更好的模拟主题神兽的在空中的超然动作。

第三点，它无需够快的速度来得到足够的升力，而能够漂浮悬停于一个地方，这能力让它能在有限的空域里较长时间的展示其主题。

第四点，其垂直升降能力让它能将那长长的躯干立地升起，而无需像动升伞一样将它近地面的拖拉一大段距离才能起飞，这就很大程度减低对躯干的伤害。

第五点，它无需找一个够长跑道的机场来起飞，而可以在演出场地附近来准备，这就节省了很多时间和资源来筹备，还能更好的控制其表演到位的时间以及节省燃料。

在视线内的载升器的运动可通过用者利用如无线电，无线网络，蓝牙等遥控设备来控制，它还可以用带有惯性传感器(加速度计和陀螺仪)，磁强计和气压计的自动飞行器来实现自动平稳飞行。

另外它还可以利用全球定位制导，配合同步定位与图建(SLAM)技术，加配防撞能力，来达到更完全的自动化飞行，也就是在飞行预先计划好的路线期间完全无需人为的干预。

本发明还包括了表演元件后面有一个躯干的选择，此躯干基本上是一个充了比空气还轻的气体，例如氦气，的长柱形的气球，如此它就无需载升器消耗多能量来托起它，它可以有符合主题的四肢，它是靠两支骨架杆，一支固定于沿着躯干的顶脊梁中线，另一支固定于沿着躯干的底腹部中线，以作为支撑结构。这两支半柔性骨架杆是可弯曲的，透过移动这两支骨架杆就可以转动整个躯干来达到模拟主题动作，例如主题为东方龙，就可以用一架左右摇摆器来回摇摆两个骨架杆左右摇摆，这配合了骨架杆的可弯曲性就能使到整个躯干产生类似于蛇形运动，这就模仿出龙在天空中游弋的动作。

除了模拟动作功能之外，这躯干的运动控制还有减震功能，例如飞行器在高度加速时，控制器能从加速传感器的数据而将躯干转向顺着加速的方向，以减低这加速对于躯干里的部件的损害。

本发明还包括选择控制个别肢体的动作来加持表演效果，其中一个有效方法是利用安装在载升器里的伺服器在恰当时候通过拉线来抽动个别肢体。

本发明还包括选择利用符合主题的刚体鬃毛块，安装在装置上以达到协助隐藏载升器的目的，它们同时也起到保护推进器与其他敏感部件的作用，这些刚体鬃毛块的横截面形状是方便空气以层流方式流过的翼型，因此它们可以到某程度作为气导稳定飞行的功能。

该装置还可以包括其他小功能，如闪灯(例如用多色的发光二极管和/或光纤)，以提高如眼睛那些观感上吸引人的特征，以起到强化娱乐效果，这在晚上演出尤其重要，它也可以利用仿动电子的技术来做些仿生动作，例如可以动的颚和眼睛，它也可以带着小型播音器来发出龙的吼声，甚至用人造烟雾喷射器来模仿龙的口鼻喷烟气息。

该装置还可以有存储和空投装饰纸屑和小传单的载荷投放机制，试想一下这高仿真龙飞到观礼者们的头上，然后‘天龙散花’将大量的亮亮的金片散下。

本发明是为了创建一个高度逼真的仿真龙形载体，这装置将作为一个吉祥的征兆，活灵活现的呈现于任何仪式的上空，它完全满足了东方民族关于“祥龙降福瑞”的信念，也让全世界看到华夏民族能利用新科技来将民族的一个最重要的图腾以全新的方式体现出来，更让华夏民族对自己的传统代表有一个全新的传译。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明的飞行娱乐装置的结构示意图；

图2为本发明中的飞行娱乐装置的多轴飞行器及其镶嵌在表演元件内的结构示意图；

图3为本发明的飞行娱乐装置的内核和颈项组件之间的连接结构示意图；

图4为本发明的飞行娱乐装置的躯干和颈项组件之间的连接结构示意图；

图5为本发明的飞行娱乐装置的骨架杆的结构示意图；

图6为本发明的飞行娱乐装置的躯干上四肢运动的控制示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的一个目的是提供一种飞行的娱乐与展示载体或平台，可用于娱乐设施或场地，以及在庆祝或礼仪场合的空域间。

这飞行娱乐载体可用于给观察者展示东方巨龙或其他生物。为此，这装置可包括由多个推进器的组成的载升组件(如用多轴飞行器)，以垂直升降的方式来推动它。这载升组件可以隐蔽的方式安装在一个或多个表演元件内，以使到观察者在合理的距离外只看到表演元件而看不到载升组件。

以下所描述的优选实施方案是基于选择三轴飞行器为载升组件，还有用涵道风扇为推进器，和表演元件为东方龙，装置是无人驾驶但用遥控器在视线内控制，或使用全球定位自动导航技术来实现全自主飞行预先计划好的路线。

现在看参照图1，它展示出本发明的实施例。本发明的载升组件是一个三轴飞行器200，这是多轴飞行器的一种，以‘Y’型配置三个推进器，从众多的多轴飞行器中选中它是因为它的形状最适合被藏于具有龙头形状的表演元件100内，这三轴飞行器200可以用现成的部件来建造，甚至可以在模型店买到成品的。

本发明的优选实施例的推进器为电动涵道风扇，选中它是因为它有很高的推力对体型的比例。这优点使到它们能容易的被隐藏于表演元件内。在图1可看到其中两个201和203。

本发明的优选实施例的表演元件100是一个龙头的模型。它是用坚固但轻材料，例如碳或玻璃纤维复合材料来做成的，这龙头只是表层，其中间是空的，以便能镶嵌载升组件200在里面，它也可以加上一些仿真的机动装置，例如可动的颚和眼睛，甚至用人造烟雾喷射器来做出会喷烟的口鼻。

装置也包括一个细长的躯干400，上有四肢(图1显示右边有401和402)。这躯干是装在载升组件200上，但在表演元件100之后。这躯干400基本是一个用轻而不透气的材料，例如铝膜编织布做成的气球，其中充了比空气还轻的气体，例如氦气。它的大小的选择是基于其中氦气的量能否让它刚好浮起来。如此那载升组件200就无需多花能量来将它托起，而且它也不会在装置在空中悬停时发生快速下坠的情况。

由于躯干400的材料是很薄的，可以容易被撕破，因此有必要采取方法来避免伤害到它。这些方法包括避免过度加速，和不完全将它充满气体，剧烈的动作将使到躯干400会弯曲而压缩，如果它太膨胀的话就会因此而爆破掉。

当装置以高速飞行时，由于躯干400的体型比表演元件100大得多，因此前者受到的空气阻力通常比后者的大得多。这可能会导致装置不平衡而难于稳定控制。因此有必要将其重心调整到在高速也能维持可控状态。

现在看参照图2，这展示了载升组件200与其镶嵌于表演元件100内的详情。载升组件200有三个电动涵道风扇，前置风扇201，左侧风扇202和右侧风扇203，它们都通过三个连接樑211，212和213分别连接到内核230，该载升组件200的主电源是电池组220，这可以是锂电池，铅酸，镍氢或镍镉电池。

表演元件还包括左侧的刚体鬃毛块101和102来隐藏左侧的推进器202，和右侧的刚体鬃毛块103和104来隐藏左侧的推进器203，这些鬃毛块是用碳或玻璃纤维复合材料做成，以使它们既轻又坚固。除了隐藏推进器的目的，它们也作为保护推进器的屏障，防止外来的东西碰到它们。后面的两个鬃毛块102和104更能防止躯干400因为过度摇摆而盖住推进器202和203的进气口。

这些刚体鬃毛块的横截面形状是方便空气以层流方式流过的翼型，因此它们可以到某程度作为气导稳定飞行的功能。

内核230是一个坚固的安装平台，其中部可以用来安装上各种飞行电子部件，包括遥控接收器，自动飞行稳定控制器，速度控制器，伺服器，和频闪灯控制器等。

装置的最基本的控制方式是在视线内用一般的无线遥控技术，例如已被普遍采用的频率跳频扩频(FHSS)遥控器，它得能够提供至少四个通道来控制载升组件200的滚转、俯仰、偏航和推力。

自动稳定飞行控制器包括各种惯性传感器如多轴加速度计和陀螺仪，它们可以将关于装置的运动的数据传给飞行控制器内的计算机，以便飞行控制器能调整各推进器的力度来达到稳定飞行。多轴飞行器非常需要这配备，因为那稳定飞行是很难通过纯手动控制达成的。它也可以包括更多的传感器，如磁强计和气压计，以进一步达到自稳定和到某程度的自导航。

如果要实现视线外全自动飞行，可以加上全球定位模块来做自导航以完成预先计划好的路线，因为这技术已有各类现成的商品，因此在这里不会进一步阐述。

内核230也可被用来安装其他的部件，例如表演元件100和颈项组件300。

现在看参照图3，它展示出优选实施例的内核230和颈项组件300之间的连接的细节，颈项组件300将躯干400连接到内核230，而这连接有两个可控的旋转自由度，一个是沿所述载升组件200的俯仰方向的旋转自由度250，另一个是沿颈项组件300的偏航方向的旋转自由度380，颈项组件300是通过旋转接头210来和内核230连接，而其旋转度是由安装在内核230上的俯仰伺服器240来控制的。

由俯仰伺服器240来控制的俯仰方向的旋转自由度250有两个功能，第一个功能是让用者主动的调整躯干400相对载升组件200的俯仰角度，以模拟龙在飞行时变换身体和头之间的俯仰方向的角度。第二个功能是减震，每当装置在大加速，那颈项组件300会将躯干400转向适当的方向以达到缓冲，来减低躯干400各部承受的应力。

现在看参照图4，它展示出优选实施例的颈项组件300与躯干400之间的连接的细节，躯干400是通过一列结合带340来和枢转杆350连接。这一列结合带340穿过躯干400上的相应的槽420，它们可以是弹性橡皮圈。每当装置经历大加速，这结合带会被拉伸而不会刚性的将力度直接传到躯干400上。因此它们起到缓冲作用而减低躯干400因加速而被伤害的几率。所述两个骨架杆连接到一个装在所述颈项组件上的摇摆器，而此摇摆器的来回摇摆动作使到所述两个骨架杆左右摇摆，从而使到整个所述躯干产生类似于蛇形运动。此运动有预定的宽度与速率。

颈项组件300也可以提供躯干400沿着偏航旋转度380的左右摇摆的动作。它是通过一个偏航摇摆机制达到这目的。这机制包括旋转致动器301与伺服臂360，推杆组件304(包括球旋转臂302和303)，横摆臂311，和枢转杆350，旋转致动器301可以是有限旋转的伺服器或连续旋转式的电动机。伺服臂360通过它的转动，将横摆臂311前后摇动，续而将枢转杆350左右摇动。

这枢转杆350的左右摇动，通过骨架杆320和321传到躯干400，这两支半柔性骨架杆是用例如碳或玻璃纤维复合体等坚韧而轻的材料做成的。它们的长度有几乎和整个躯干一般长，上方的骨架杆320被插入躯干400的顶套筒410，而底部的骨架杆321被插入底部套筒411，它们能够提供一定的刚性支撑作用，但同时也能在被摇弋的情况下弯曲，这性质配合了左右摇摆的力量就能造出躯干400的蛇形运动。

这两支骨架杆320和321的长度几乎有整个躯干400的一样长才能起到足够支撑作用。为了让装置能容易拆收，它们可以被设计为可再连接分段式，每根实际上是用好几个短节段组成的,如参照图5所示，顶端的骨架杆320的其中一段是用短节段324，通过其壳体390和已插入套筒410的前一段短节段322耦合的。

采用这种设计就能让骨架杆320和321很容易的在表演现场装配起来，在躯干400被充气后将它们慢慢的插入各自的套筒410和411,它们也可以很容易的被拆散,而躯干400也能被泄气和以折叠方式储存和运输。

现在看参照图6，它展示躯干400上的前肢体401和403的控制的细节。为了清楚的展示这点，表演元件100在参照图6里已从装置里被移开。内核230上安装了两个伺服器280(上有伺服臂260)与281(上有伺服臂261),伺服臂260的终端有拉线410，而伺服臂261的终端有拉线411,拉线410连接到右肢体401上的某部分，而拉线411连接到左肢体403上的某部分，这些拉线可以是用透明的钓鱼线,这设备让用者能在适当的时间点控制两个前肢体401和403做出简单的动作以增加整体的娱乐效果。

该装置也可以携带着装饰纸屑和小传单然后再适合的时间空投它们,以帮助厂商打广告,要达到这目的，该装置就需要有存储和空投装饰纸屑和小传单的载荷投放机制。

尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但本发明的保护范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种飞行娱乐装置，所述装置包括：

载升组件，所述载升组件包括以一种多轴飞行器的框架结构来布置多个推进器的载体，用以产生载升与方向控制能力；

至少一个表演元件，所述表演元件附着在所述载升组件上。

2.根据权利要求1所述的飞行娱乐装置，其特征在于，所述表演元件的外形是东方龙的头部。

3.根据权利要求1所述的飞行娱乐装置，其特征在于，还包括一个安装在所述载升组件上、并在从所述表演元件后部延伸出的躯干，此躯干包括用于弹性不透气的材料做成的长管状中空封闭体，其内部充了比空气还轻的气体。

4.根据权利要求3所述的飞行娱乐装置，其特征在于，所述载升组件是通过一个颈项组件来与所述躯干连接，而此连接有两个可控的旋转自由度，一个是沿载升组件的俯仰方向的旋转自由度，另一个是沿颈项组件的偏航方向的旋转自由度。

5.根据权利要求4所述的飞行娱乐装置，其特征在于，所述沿载升组件的俯仰方向的旋转自由度是由一个安装在所述载升组件上的伺服器来实现的。

6.根据权利要求5所述的飞行娱乐装置，其特征在于，所述躯干还包括两支可弯曲的半柔性骨架杆，一支固定于沿着躯干的顶脊梁中线，另一支固定于沿着躯干的底腹部中线，以作为支撑结构。

7.根据权利要求3所述的飞行娱乐装置，其特征在于，所述躯干还包括四个外形似龙的四肢，其用弹性不透气的材料做成的中空封闭的肢体，其内部充了比空气还轻的气体。

8.根据权利要求7所述的飞行娱乐装置,其特征在于，所述肢体是由安装在所述载升组件内的伺服器，通过拉线将控制动作传达到所述肢体，从而做出四肢的类仿动作。

9.根据权利要求1所述的飞行娱乐装置，其特征在于，所述推进器为螺旋桨、涵道风扇、涡扇发动机、压缩液体喷嘴、或火箭助推器的一种。

10.根据权利要求1所述的飞行娱乐装置，其特征在于，所述多轴飞行器的框架结构为双轴、三轴、Y6、四轴+、四轴X、六轴+、六轴X、八轴+、八轴X、X8+、X8X、H8、H6、V8、或V6中的一种。