CN107960073B - 可变螺旋桨配置形状的无人机 - Google Patents

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Abstract

公开了一种具备在折叠模式和展开模式，可都能飞行地被构成的展开装置，可变螺旋桨配置形状的无人机。在无人机本体(400)的中间配置平台(300)，在平台(300)的放射状外侧配置展开装置(200)，从平台(300)的放射状外面，向外部固定支撑杆(230)被延长一定长度，且在固定支撑杆(230)的外侧自由端部，结合旋转支撑杆(210)，并且经铰链装置(220)或马达(250)，使旋转支撑杆(210)在固定支撑杆(230)的外侧自由端部能够旋转，被结合支撑。在旋转支撑杆(210)的放射状外侧端部，分别安装多个螺旋桨(100)，且在本体(400)的下部，着陆结构物(600)被一体结合，并且在着陆结构物(600)的内侧下部面，夹具(500)被一体安装。本发明的无人机区别地调整在展开模式正常运行的螺旋桨的展开角度，维持自身平衡，可确保飞行的稳定性。

Description

可变螺旋桨配置形状的无人机
技术领域
本发明涉及无人机，更详细地，涉及具备在折叠模式或展开模式，可都能飞行地被构成的展开装置，可变螺旋桨配置形状的无人机。
技术背景
通常，无人机(drone)是指无飞行员，由无线传播的诱导，可进行飞行及操纵的飞机或直升机模样的军事用无人驾驶飞行器。无人机最初在空军飞机或高射炮的练习射击，以代替敌机的标靶作用被使用，但是，现在以侦查、监控和反潜攻击的用途被使用，且2010年前后，除了军事用途之外，被活用于多种民间领域。例如，如火山喷火口拍摄，用于拍摄人难以直接拍摄的场所，或活用GPS技术，将轻量的邮寄物邮递给消费者的网络商城的无人邮寄服务，也以商业性地被利用。
随着用于无人机商业化的研究积极地进行，用于提高无人机性能的多种试图也继续地进行。例如，为了提高无人机的飞行稳定性，改善无人机本体部和螺旋桨的配置结构的研究正在被进行。如本技术领域的技术人员周知，连接无人机本体部和螺旋桨的支撑杆的长度越长，无人机整个惯性力矩增加，使对扰乱的自身稳定性增加，且如附图9示出，支撑杆长度L越长，由杠杆原理，对螺旋桨悬浮力F的转矩(T＝L×F)增加，提高无人机的旋转及机动性能。
但是，支撑杆长度L增加时，无人机整个体积会增加，这导致保管多个无人机的过程中，需要很多空间的问题。此外，移动或携带无人机时，具有由外部冲击的破坏危险度增加的问题。
发明内容
技术课题
本发明用于解决如上述的问题，本发明所要解决的技术课题是具备在折叠模式和展开模式，可都能飞行地被构成的展开装置，提供可变螺旋桨的配置形状的无人机。
此外，本发明所要解决的技术课题是区别地调整在展开模式正常运行的螺旋桨的展开角度，维持自身平衡，提供可确保飞行稳定性的无人机。
技术方案
为了解决如上述的本发明的技术课题，根据本发明的第一状态，本发明提供一种无人机，其包括：本体；平台，配置在所述本体的中间；展开装置，配置在所述平台的放射状外侧，其中，所述展开装置包括从所述平台的放射状外面，向外部被延长一定长度的固定支撑杆、结合在所述固定支撑杆外侧自由端部的旋转支撑杆，及使所述旋转支撑杆在所述固定支撑杆的所述外侧自由端部能够旋转，用于结合支撑的铰链装置；多个螺旋桨，分别固定在所述旋转支撑杆的放射状外侧端部；及着陆结构物，在所述本体的下部由一体结合。
所述铰链装置由铰链和弹簧装置构成，所述弹簧装置围绕在所述铰链的放射状外面地被配置，且所述弹簧装置的一端部固定在所述固定支撑杆，另一端部固定在所述旋转支撑杆。
在所述平台的上部面和/或下部面，安装锁定所述螺旋桨并解锁的锁定元件。
此外，根据本发明的第二状态，本发明提供一种无人机，其包括：本体；平台，配置在所述本体的中间；展开装置，配置在所述平台的放射状外侧，其中，所述展开装置包括从所述平台的放射状外面，向外部被延长一定长度的固定支撑杆、结合在所述固定支撑杆外侧自由端部的旋转支撑杆及使所述旋转支撑杆在所述固定支撑杆的所述外侧自由端部能够旋转，用于结合支撑的马达；多个螺旋桨，分别固定在所述旋转支撑杆的放射状外侧端部；及着陆结构物，在所述本体的下部由一体结合。
所述马达安装在所述固定支撑杆的外侧自由端部，在从所述马达向上方向或下方向延长的马达旋转轴的自由端部，结合所述旋转支撑杆的一端部。
优选地，在所述马达旋转轴和所述旋转支撑杆的一端部之间，安装滑环。技术效果
如上述说明，根据本发明，在无人机的平台和螺旋桨部之间，配置由旋转支撑杆、铰链装置或马达、固定支撑杆形成的展开装置，可由螺旋桨的折叠模式和展开模式的两种运行模式运行，所以，在折叠模式不展开螺旋桨，可最小化体积，便于保管及携带，且在没有货物时也可飞行。在展开模式，展开螺旋桨的一部分或全部的状态下，可再调整无人机的惯性力矩和转矩，且与货物的搭载与否可飞行。此外，在展开模式不同地适用螺旋桨每个展开角度，可不同地调整按无人机的滚动轴、纵摇轴、摇臂轴的惯性力矩和转矩。进一步的，螺旋桨的一部分发生故障时，区别地调整正常运行的螺旋桨的展开角度，可维持自身平衡。
附图说明
图1是示出根据本发明的优选的一个实施例的无人机的结构。
图2是示出在图1示出的无人机的展开模式时的整个形状。
图3a及图3b作显示为在图1示出的无人机的连接铰链实施例，示出适用弹簧装置和锁定元件状态的折叠模式和展开模式的形状。
图4a及图4b作为显示在图1示出的无人机的连接铰链实施例，示出适用马达状态的折叠模式和展开模式的形状。
图5是示出在图1示出的无人机折叠模式时的展开装置部和螺旋桨部的形状。
图6是示出在图1示出的无人机展开模式时的展开装置部和螺旋桨部的形状。
图7是示出最大化在图1示出的无人机展开模式时的惯性力矩和转矩的螺旋桨的配置状态。
图8a及图8b是示出在图1示出的无人机的螺旋桨发生故障时，通过螺旋桨的配置形状变更，恢复故障的方式。
图9是以图形化示出连接无人机的本体和螺旋桨的支撑杆长度、螺旋桨悬浮力及转矩的关系。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的优选的一个实施例的无人机进行详细地说明。
在图1及图2示出根据本发明的优选的一个实施例的无人机的结构。
参照图1和2，根据本发明的优选的一个实施例的无人机，主要包括螺旋桨100、展开装置200、平台300、本体400、夹具500及着陆结构物600。所述夹具500在所述着陆结构物600的内侧下部面由一体安装。
本体400考虑外观，以规定的形状具有弯曲的上部面，在本体400的下部中央和着陆结构物600的上部之间，形成垂直的本体延长部410，且在本体延长部410固定配置盘碟形状的平台300。在本体400中间由横向配置的平台300的放射状外侧，配置展开装置200。
展开装置200包括旋转支撑杆210、铰链装置220及固定支撑杆230。固定支撑杆230从平台300的放射状外面，向外部被延长一定长度，但考虑无人机的运行稳定性和均衡，以平台300的中心为基准，使形成放射状对称被延长。优选地，8个固定支撑杆230从平台300的放射状外面，向外部被延长一定长度，对平台300中心的固定支撑杆230的夹角是45度。在本发明为了便于说明，将八旋翼作为示例进行说明，但本领域的技术人员可以理解为，与螺旋桨的个数及构成无关，可体现在多种无人飞行体(三旋翼、四旋翼、五旋翼、六旋翼、八旋翼等等)。
旋转支撑杆210在固定支撑杆230的外侧自由端部，由铰链装置220可旋转地结合。铰链装置220根据需求，可由多种方式构成，但铰链装置220的个数可从单数体现为复数，且在这种情况下，本领域的技术人员可以理解为，旋转支撑杆210的个数也可比例的增加。在图3a及图3b示出作为铰链装置220，适用铰链222和弹簧装置240的示例。
参照图3a及图3b，铰链装置220为了自动展开，可具备铰链222和弹簧装置240，如图所示，使弹簧装置240围绕在铰链222的放射状外面上进行配置，且弹簧装置240的一端部固定在固定支撑杆230，另一端部固定在旋转支撑杆210。由这些结构，旋转支撑杆210放射状内侧端部，在固定支撑杆230的外部自由端部，由铰链装置220可旋转地被支撑。在旋转支撑杆210的放射状外侧端部，固定安装螺旋桨100。
在无人机的折叠模式中，螺旋桨100被折叠，且放置在平台300的上部面和下部面的位置，安装锁定元件700。锁定元件700在无人机的折叠模式折叠螺旋桨100，放置在平台300的上部面或下部面时，锁定螺旋桨100并解锁。锁定单元700利用用户直接解除闭锁装置，或者旋转螺旋桨时发生的反转矩，可具备解除闭锁的解锁元件(Release Unit)。
锁定元件700根据锁定/解锁方式，可由机械式或电子式构成。机械式是用户手动操作开关的开/闭，可进行锁定或解锁，电子式是从本体400发送电子信号，可自动的解锁。作为电子式锁定元件的示例，可举楼房单元门的电子门锁。
用户解锁锁定元件700时，由弹簧装置240的复原力，螺旋桨被展开。相反地，用户逆向施加比弹簧装置240的复原力更大力时，可从展开模式转换为折叠模式。
一方面，在图4a及图4b示出作为铰链装置适用马达250的示例。
参照图4a及图4b，可具备在图3a及图3b示出的执行铰链装置220作用的马达250，如图所示，在固定支撑杆230的外侧自由端部安装马达250，在从马达250向上方向或下方向延长的马达旋转轴252的自由端部，结合旋转支撑杆210的一端部。在这种情况下，在马达旋转轴252和旋转支撑杆210的一端部之间，必要时也可安装无电线扭曲，以360度角度可旋转的滑环254。优选地，马达250由步进马达形成。在旋转支撑杆210的放射状外侧端部，固定安装螺旋桨100。
通过配置在固定支撑杆230外侧自由端部的马达250的驱动，展开螺旋桨100，因此，在折叠模式和展开模式可自由地进行转换。此外，在0～360度范围，可由任意的角度展开螺旋桨100。
一方面，在图5示出如上所述构成的，根据本发明优选的一个实施例，无人机折叠模式时，展开装置部和螺旋桨部的形状。
根据本发明的优选的一个实施例，在无人机的折叠模式中，使在平台300的上部面和下部面形成对称，以分别配置4个的8个螺旋桨100都不展开的状态，最小化体积。即，由铰链装置220或者马达250的运行，将所有旋转支撑杆210向盘碟形状平台300的中心，即放射状内侧折叠，使8个螺旋桨100全部，向平台300的放射状外框范围内侧折叠的状态。在这些状态，惯性力矩和转矩成最小，且便于保管及携带，没有货物时可进行无人机的飞行。
在图6示出如上所述构成的，根据本发明优选的一个实施例的无人机展开模式时的展开装置部和螺旋桨部的形状。
根据本发明的优选的一个实施例，在无人机展开模式中，使在平台300的上部面和下部面形成对称，展开分别配置4个的8个螺旋桨100时，为了抑制反转矩发生，将2个螺旋桨100向顺时针方向和逆时针方向成双地展开。
在图7示出最大化在无人机展开模式时的惯性力矩和转矩的螺旋桨的配置状态。
如图所示，为了最大化在无人机展开模式时的惯性力矩和转矩，将所有8个螺旋桨100完全地展开。即，固定支撑杆230和旋转支撑杆210被一列地排列，使粘贴在旋转支撑杆210自由端部的螺旋桨100，以放射状对称的被展开。成为这种状态时，在展开模式惯性力矩和转矩成最大。
在图8a及图8b示出无人机的螺旋桨发生故障时，通过螺旋桨的配置形状变更，恢复故障的方式。
根据本发明的无人机中，在展开模式将螺旋桨100的各个展开角度不同地适用，可不同地调整按无人机的滚动轴、纵摇轴、摇臂轴的惯性力矩和转矩。即，可不同地设置无人机的滚动轴、纵摇轴、摇臂轴之间的旋转机动性能。
如果，如图示例性示出，在一部分螺旋桨110发生故障时，区别地调整在展开模式正常运行的螺旋桨的展开角度，可维持自身平衡。例如，利用发生故障螺旋桨110邻近的螺旋桨120、130的合力，形成虚拟螺旋桨140之后，使与对侧螺旋桨形成均衡进行设置。
以上参照本发明的优选的实施例进行了说明，但本领域的技术人员可以理解为，在不脱离以下记载在权利要求范围的本发明的思想及领域范围内，可多样地修改及变更本发明。

Claims (16)

1.一种无人机，其特征在于，包括：
本体(400)；
平台(300)，配置在所述本体(400)的中间；
展开装置(200)，配置在所述平台(300)的放射状外侧，其中，所述展开装置(200)包括从所述平台(300)的放射状外面，向外部被延长一定长度的固定支撑杆(230)、结合在所述固定支撑杆(230)外侧自由端部的旋转支撑杆(210)及使所述旋转支撑杆(210)在所述固定支撑杆(230)的所述外侧自由端部能够旋转，用于结合支撑的铰链装置(220)；
多个螺旋桨(100)，分别固定在所述旋转支撑杆(210)的放射状外侧端部；及
着陆结构物(600)，在所述本体(400)的下部由一体结合，
其中，在所述无人机的折叠模式中，所述多个螺旋桨(100)在所述平台(300)的上部面和下部面对称配置，在所述无人机的展开模式中，使对称配置在所述平台(300)的上部面和下部面的两个螺旋桨(100)向顺时针方向和逆时针方向成双地展开。
2.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述无人机还包括：
夹具(500)，在所述着陆结构物(600)的内侧下部面由一体被安装。
3.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述固定支撑杆(230)考虑所述无人机的运行稳定性和均衡，以所述平台(300)的中心为基准，形成放射状对称，从而从所述平台(300)的放射状外面向外部被延长一定长度。
4.根据权利要求3所述的无人机，其特征在于，所述铰链装置(220)由铰链(222)和弹簧装置(240)构成，所述弹簧装置(240)围绕在所述铰链(222)的放射状外面地被配置，且所述弹簧装置(240)的一端部固定在所述固定支撑杆(230)，另一端部固定在所述旋转支撑杆(210)。
5.根据权利要求4所述的无人机，其特征在于，在所述平台(300)的上部面和下部面，或者这些中的任何一个安装锁定元件(700)，所述锁定元件(700)在所述无人机的折叠模式，所述螺旋桨(100)被折叠放置在所述平台(300)的上部面或下部面时，执行锁定所述螺旋桨(100)并解锁的功能。
6.根据权利要求4所述的无人机，其特征在于，所述铰链(222)从所述本体被隔离配置，使所述固定支撑杆(230)的长度，比所述旋转支撑杆(210)的长度和所述螺旋桨(100)的直径长度之合更长地形成，从而在所述无人机的折叠模式中，所述螺旋桨(100)在被折叠的状态下运行，能够飞行。
7.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，在所述无人机的展开模式中，为了最大化惯性力矩和转矩，所述固定支撑杆(230)和所述旋转支撑杆(210)被一列地排列，所述多个螺旋桨(100)以向放射状形成对称被展开的方式，完全地展开所有所述多个螺旋桨(100)。
8.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，当所述无人机的一部分螺旋桨发生故障时，利用发生故障螺旋桨的放射状邻近的正常运行螺旋桨的合力，形成虚拟的螺旋桨之后，使与其对侧螺旋桨形成均衡，区别地进行调整螺旋桨的展开角度，维持姿势平衡。
9.一种无人机，其特征在于，包括：
本体(400)；
平台(300)，配置在所述本体(400)的中间；
展开装置(200)，配置在所述平台(300)的放射状外侧，其中，所述展开装置(200)包括从所述平台(300)的放射状外面，向外部被延长一定长度的固定支撑杆(230)、结合在所述固定支撑杆(230)外侧自由端部的旋转支撑杆(210)及使所述旋转支撑杆(210)在所述固定支撑杆(230)的所述外侧自由端部能够旋转，用于结合支撑的马达(250)；
多个螺旋桨(100)，分别固定在所述旋转支撑杆(210)的放射状外侧端部；及
着陆结构物(600)，在所述本体(400)的下部由一体结合，
其中，在所述无人机的折叠模式中，所述多个螺旋桨(100)在所述平台(300)的上部面和下部面对称配置，在所述无人机的展开模式中，使对称配置在所述平台(300)的上部面和下部面的两个螺旋桨(100)向顺时针方向和逆时针方向成双地展开。
10.根据权利要求9所述的无人机，其特征在于，所述无人机还包括：
夹具(500)，在所述着陆结构物(600)的内侧下部面由一体被安装。
11.根据权利要求9所述的无人机，其特征在于，所述固定支撑杆(230)考虑所述无人机的运行稳定性和均衡，以所述平台(300)的中心为基准，形成放射状对称，从而从所述平台(300)的放射状外面向外部被延长一定长度。
12.根据权利要求11所述的无人机，其特征在于，所述马达(250)安装在所述固定支撑杆(230)的外侧自由端部，在从所述马达(250)向上方向或下方向延长的马达旋转轴(252)的自由端部，结合所述旋转支撑杆(210)的一端部。
13.根据权利要求12所述的无人机，其特征在于，在所述马达旋转轴(252)和所述旋转支撑杆(210)的一端部之间，安装滑环(254)。
14.根据权利要求13所述的无人机，其特征在于，当在所述多个螺旋桨中的一部分发生故障时，以发生故障的螺旋桨为基准，邻近的正常螺旋桨向顺时针方向和逆时针方向成对地被折叠或被展开。
15.根据权利要求9所述的无人机，其特征在于，在所述无人机的展开模式中，为了最大化惯性力矩和转矩，所述固定支撑杆(230)和所述旋转支撑杆(210)被一列地排列，所述多个螺旋桨(100)以向放射状形成对称被展开的方式，完全地展开所有所述多个螺旋桨(100)。
16.根据权利要求9所述的无人机，其特征在于，当所述无人机的一部分螺旋桨发生故障时，利用发生故障螺旋桨的放射状邻近的正常运行螺旋桨的合力，形成虚拟的螺旋桨之后，使与其对侧螺旋桨形成均衡，区别地进行调整螺旋桨的展开角度，维持姿势平衡。
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