CN107618658A - 一种旋翼无人机及其充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋翼无人机及其充电系统，包括机身和机臂，所述机身的左右两侧均设有机臂容置槽，机臂容置槽的前后两侧于机身的顶部设有两个机身螺孔，机臂的两端分别设有第一固定环和第二固定环，机臂的中段上设有两个机臂螺孔。本发明将机臂设置为C形结构，结构简单，易于安装使用，稳定性高，维修成本低，通过支脚对机身进行弹性支撑，可以提升机身落地时的稳定性，减少振动，避免无人机部件损坏或接线松动，通过在机身的前后两侧均设有摄像头，通过摄像头进行测绘、航拍等作业时的视角范围广，工作可靠；另外本发明采用太阳能充电系统，对充电系统重新设计，功能齐全，光能转化率高，极具推广使用价值。

Description

一种旋翼无人机及其充电系统

技术领域

本发明涉及一种无人机，具体是一种旋翼无人机及其充电系统。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。从技术角度定义可以分为：无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机等。无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。无人机的行业应用，是无人机真正的刚需。目前在航拍、农业植保、测绘等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途。

现有的无人机结构复杂，安装使用不便，稳定性差，致使无人机的维修成本较高，无人机在落地时冲击较大，容易造成无人机配件损坏或接线松动，此外，装有航拍摄像头的无人机在使用时视角范围不足，有时容易漏拍画面，作业效果差。另外无人机的供电时间不足，也是急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋翼无人机及其充电系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种旋翼无人机及其充电系统，包括机身和机臂，所述机身的左右两侧均设有机臂容置槽，机臂容置槽的前后两侧于机身的顶部设有两个机身螺孔，所述机臂的两端分别设有第一固定环和第二固定环，机臂的中段上设有两个机臂螺孔，机臂的中段与机臂容置槽相匹配设置，机身螺孔和机臂螺孔上螺纹连接有紧固螺钉，所述第一固定环和第二固定环上分别固定有第一旋翼电机和第二旋翼电机，第一旋翼电机和第二旋翼电机的输出轴上分别设有第一旋翼和第二旋翼，所述机身的内部设有可充电电池，所述可充电电池，包括其充电系统，充电系统包括太阳能组件、过压保护电路、自动跟踪控制电路、电压调节电路、充电管理模块和过放电保护电器，电压调节电路分别连接充电管理模块、充电状态指示电路和锂电池，锂电池还分别连接过放电保护电路和自动跟踪控制电路，过放电保护电路还分别连接充电接口和报警电路，太阳能组件分别连接过压保护电路和自动跟踪控制电路，过压保护电路还分别连接报警电路、外部紧急充电接口和充电管理模块；过压保护电路和过放电保护电路包括芯片U1、电阻R1和三极管Q1，电阻R1一端分别连接输入电压Vi、电阻R6、电阻R7、电阻R8、二极管D2负极和芯片U1引脚8，电阻R1另一端分别连接电阻R4、电容C1和芯片U1引脚5，电容C1另一端分别连接电阻R4、电阻R5、电容C2、电阻R3、二极管D1正极、芯片U1引脚4、电容C3、三极管Q4射极、三极管Q3发射极和三极管Q2发射极并接地，电阻R5另一端分别连接电阻R2、电容C2另一端和芯片U1引脚3，电阻R2另一端分别连接二极管D1负极、电阻R3另一端、芯片U1引脚2和芯片U1引脚6，芯片U1引脚1连接电阻R12，电阻R12另一端分别连接电容C3另一端和电阻R13，电阻R13另一端连接三极管Q4基极，三极管Q4集电极分别连接电阻R10和电阻R11，电阻R10另一端连接二极管D4负极，二极管D4正极连接三极管Q3集电极，三极管Q3基极连接电阻R11另一端，芯片U1引脚7分别连接电阻R6另一端、电阻R14和接地电容C4，电阻R14另一端连接三极管Q1基极，三极管Q1发射极接地，三极管Q1集电极分别连接电阻R7另一端和电阻R9，电阻R9另一端连接三极管Q2基极，三极管Q1集电极分别连接二极管D2正极和发光二极管D3负极，发光二极管D3正极连接电阻R8另一端，机身的底部四个顶角处向外侧倾斜设有支脚，机身的前后两侧中部均设有摄像头，机身的底部四个顶角处向外侧倾斜设有支脚，机身的前后两侧中部均设有摄像头。

作为本发明进一步的方案：所述机身为方体结构。

作为本发明进一步的方案：所述机身螺孔与机臂容置槽互相导通。

作为本发明进一步的方案：所述机臂为C形结构。

作为本发明进一步的方案：所述第一固定环和第二固定环为结构尺寸相同的圆环状结构，且第一固定环和第二固定环与机臂一体成型。

作为本发明进一步的方案：所述支脚由弹性碳纤维材料制成。

作为本发明进一步的方案：所述芯片U1型号为LM2903。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将机臂设置为C形结构，结构简单，易于安装使用，稳定性高，维修成本低，通过支脚对机身进行弹性支撑，可以提升机身落地时的稳定性，减少振动，避免无人机部件损坏或接线松动，通过在机身的前后两侧均设有摄像头，通过摄像头进行测绘、航拍等作业时的视角范围广，工作可靠；另外本发明采用太阳能充电系统，对充电系统重新设计，功能齐全，光能转化率高，极具推广使用价值。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中机臂容置槽部分的结构示意图。

图3为本发明中机臂的结构示意图。

图4为本发明中充电系统的结构框图。

图5为本发明中过压保护电路和过放电保护电路的电路图。

图中：1-支脚，2-摄像头，3-机身，31-机臂容置槽，32-机身螺孔，4-第一旋翼，5-机臂，51-第一固定环，52-第二固定环，53-机臂螺孔，6-第一旋翼电机，7-紧固螺钉，8-可充电电池，9-第二旋翼电机，10-第二旋翼。

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。

请参阅图1～5，本发明实施例中，一种旋翼无人机及其充电系统，包括机身3和机臂5，所述机身3为方体结构，机身3的左右两侧均设有机臂容置槽31，机臂容置槽31的前后两侧于机身3的顶部设有两个机身螺孔32，机身螺孔32与机臂容置槽31互相导通，所述机臂5为C形结构，机臂5的两端分别设有第一固定环51和第二固定环52，第一固定环51和第二固定环52为结构尺寸相同的圆环状结构，且第一固定环51和第二固定环52与机臂5一体成型，所述机臂5的中段上设有两个机臂螺孔53，所述机臂5的中段与机臂容置槽31相匹配设置，机身螺孔32和机臂螺孔53上螺纹连接有紧固螺钉7，当将机臂5的中段置于机臂容置槽31内后，通过紧固螺钉7依次穿过机身螺孔32和机臂螺孔53以对机臂5进行固定，所述第一固定环51和第二固定环52上分别固定有第一旋翼电机6和第二旋翼电机9，第一旋翼电机6和第二旋翼电机9的输出轴上分别设有第一旋翼4和第二旋翼10，控制第一旋翼电机6和第二旋翼电机9动作，通过第一旋翼4和第二旋翼10配合带动机身3飞行。

所述机身3的内部设有可充电电池8，通过可充电电池8对装置进行供电，机身3的底部四个顶角处向外侧倾斜设有支脚1，支脚1由弹性碳纤维材料制成，通过支脚1对机身3进行弹性支撑，机身3的前后两侧中部均设有摄像头2，通过摄像头2进行测绘、航拍等作业。

所述可充电电池，包括其充电系统，充电系统包括太阳能组件、过压保护电路、自动跟踪控制电路、电压调节电路、充电管理模块和过放电保护电器，电压调节电路分别连接充电管理模块、充电状态指示电路和锂电池，锂电池还分别连接过放电保护电路和自动跟踪控制电路，过放电保护电路还分别连接充电接口和报警电路，太阳能组件分别连接过压保护电路和自动跟踪控制电路，过压保护电路还分别连接报警电路、外部紧急充电接口和充电管理模块；过压保护电路和过放电保护电路包括芯片U1、电阻R1和三极管Q1，电阻R1一端分别连接输入电压Vi、电阻R6、电阻R7、电阻R8、二极管D2负极和芯片U1引脚8，电阻R1另一端分别连接电阻R4、电容C1和芯片U1引脚5，电容C1另一端分别连接电阻R4、电阻R5、电容C2、电阻R3、二极管D1正极、芯片U1引脚4、电容C3、三极管Q4射极、三极管Q3发射极和三极管Q2发射极并接地，电阻R5另一端分别连接电阻R2、电容C2另一端和芯片U1引脚3，电阻R2另一端分别连接二极管D1负极、电阻R3另一端、芯片U1引脚2和芯片U1引脚6，芯片U1引脚1连接电阻R12，电阻R12另一端分别连接电容C3另一端和电阻R13，电阻R13另一端连接三极管Q4基极，三极管Q4集电极分别连接电阻R10和电阻R11，电阻R10另一端连接二极管D4负极，二极管D4正极连接三极管Q3集电极，三极管Q3基极连接电阻R11另一端，芯片U1引脚7分别连接电阻R6另一端、电阻R14和接地电容C4，电阻R14另一端连接三极管Q1基极，三极管Q1发射极接地，三极管Q1集电极分别连接电阻R7另一端和电阻R9，电阻R9另一端连接三极管Q2基极，三极管Q1集电极分别连接二极管D2正极和发光二极管D3负极，发光二极管D3正极连接电阻R8另一端。芯片U1型号为LM2903。

现有的光伏电池，单体的输出电压都很低（在1V以下） ，本实用新型中，将多个光伏电池相串联，组成太阳能组件。通过可以自动调节占空比的供电网络保证在光照强度变化和负载变化时，输出电压基本稳定，为充电管理芯片提供稳定的电压输入。通过对供电网络的副边电压监测，保护充电管理芯片不因电压过高而损坏。 通过对电池两端的电压监测，保证锂电池不会因过放电而损坏。由于无线示功仪及其中继网络节点的供电要求是313V，采用低噪声、高速度的CMOS型电压调节器。在自动跟踪控制器作用下，始终保持全天候跟踪太阳。为了防止因连续阴雨天而导致的太阳能供电不足，设计应急充电电路，充电期间，无线示功仪及其节点正常运行。

对于过电压保护电路，此部分电路设计主要采用了芯片U1和外围电路扩展而成，芯片U1包含两路比较器，其中过电压保护控制器用5、6、7脚的比较器，电阻R1、R4分压后接至芯片U1的5脚。当电压Vi大于6V即分压值大于214V时，芯片U1的7脚输出电平由低转为高，三极管Q1饱和导通，三极管Q2截止，发光三极管D3熄灭。

对于过放电保护电路当锂电池电压低于315V时，即电池电量释放92%以上时，认为不能继续放电，否则锂电池内部介质会发生变化，致使充电特性变坏，容量降低等。采用了芯片U1的1、2、3脚组成的一路比较器，与外围器件构成过放电压比较器，电阻R2、R5分压后接至芯片U1的3脚。当电压值小于315V 时，分压值小于214V，芯片U1的1脚由高电平转变为低电平，三极管Q4由导通转变为截止状态，三极管Q3饱和导通，过放红色指示灯D4亮。

通过将机臂5设置为C形结构，便于将机臂5安装于机身3上，且通过紧固螺钉7可以对机臂5进行快速固定，紧固螺钉7位于机身3的顶部，可靠性较高，机臂5的两端圆环状第一固定环51和第二固定环52可以对第一旋翼电机6和第二旋翼电机9进行稳定固定，结构稳定性高，通过可充电电池8对第一旋翼电机6和第二旋翼电机9进行供电，即可带动装置运行，通过支脚1对机身3进行弹性支撑，可以提升机身3落地时的稳定性，减少振动，通过在机身3的前后两侧均设有摄像头2，通过摄像头2进行测绘、航拍等作业时的视角范围广，工作可靠。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种旋翼无人机及其充电系统，包括机身和机臂，其特征在于，所述机身的左右两侧均设有机臂容置槽，机臂容置槽的前后两侧于机身的顶部设有两个机身螺孔，所述机臂的两端分别设有第一固定环和第二固定环，机臂的中段上设有两个机臂螺孔，机臂的中段与机臂容置槽相匹配设置，机身螺孔和机臂螺孔上螺纹连接有紧固螺钉，所述第一固定环和第二固定环上分别固定有第一旋翼电机和第二旋翼电机，第一旋翼电机和第二旋翼电机的输出轴上分别设有第一旋翼和第二旋翼，所述机身的内部设有可充电电池，所述可充电电池，包括其充电系统，充电系统包括太阳能组件、过压保护电路、自动跟踪控制电路、电压调节电路、充电管理模块和过放电保护电器，电压调节电路分别连接充电管理模块、充电状态指示电路和锂电池，锂电池还分别连接过放电保护电路和自动跟踪控制电路，过放电保护电路还分别连接充电接口和报警电路，太阳能组件分别连接过压保护电路和自动跟踪控制电路，过压保护电路还分别连接报警电路、外部紧急充电接口和充电管理模块；过压保护电路和过放电保护电路包括芯片U1、电阻R1和三极管Q1，电阻R1一端分别连接输入电压Vi、电阻R6、电阻R7、电阻R8、二极管D2负极和芯片U1引脚8，电阻R1另一端分别连接电阻R4、电容C1和芯片U1引脚5，电容C1另一端分别连接电阻R4、电阻R5、电容C2、电阻R3、二极管D1正极、芯片U1引脚4、电容C3、三极管Q4射极、三极管Q3发射极和三极管Q2发射极并接地，电阻R5另一端分别连接电阻R2、电容C2另一端和芯片U1引脚3，电阻R2另一端分别连接二极管D1负极、电阻R3另一端、芯片U1引脚2和芯片U1引脚6，芯片U1引脚1连接电阻R12，电阻R12另一端分别连接电容C3另一端和电阻R13，电阻R13另一端连接三极管Q4基极，三极管Q4集电极分别连接电阻R10和电阻R11，电阻R10另一端连接二极管D4负极，二极管D4正极连接三极管Q3集电极，三极管Q3基极连接电阻R11另一端，芯片U1引脚7分别连接电阻R6另一端、电阻R14和接地电容C4，电阻R14另一端连接三极管Q1基极，三极管Q1发射极接地，三极管Q1集电极分别连接电阻R7另一端和电阻R9，电阻R9另一端连接三极管Q2基极，三极管Q1集电极分别连接二极管D2正极和发光二极管D3负极，发光二极管D3正极连接电阻R8另一端，机身的底部四个顶角处向外侧倾斜设有支脚，机身的前后两侧中部均设有摄像头。

2.根据权利要求1所述的旋翼无人机及其充电系统，其特征在于，所述机身为方体结构。

3.根据权利要求1所述的旋翼无人机及其充电系统，其特征在于，所述机身螺孔与机臂容置槽互相导通。

4.根据权利要求1所述的旋翼无人机及其充电系统，其特征在于，所述机臂为C形结构。

5.根据权利要求1或4所述的旋翼无人机及其充电系统，其特征在于，所述第一固定环和第二固定环为结构尺寸相同的圆环状结构，且第一固定环和第二固定环与机臂一体成型。

6.根据权利要求1所述的旋翼无人机及其充电系统，其特征在于，所述支脚由弹性碳纤维材料制成。

7.根据权利要求1所述的旋翼无人机及其充电系统，其特征在于，所述芯片U1型号为LM2903。