CN108216629A - 一种组合式运输无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无人机技术领域，尤其是涉及一种组合式运输无人机。其特点是包括多个模块化无人机、无人机安装平台和安装接口，所述的模块化无人机由无人机主体和无人机安装榫头组成，无人机主体通过无人机安装榫头和安装接口固定安装在无人机安装平台上，所述的无人机安装平台由无人机安装架、起落架、货物挂架、中央控制器、电力/数据传输线组成，中央控制器、货物挂架和起落架设置在无人机安装架下方，多个模块化无人机通过电力/数据传输线相连并与中央控制器相连。其通过改变组合无人机数目与布局，可以满足不同体积质量载荷的运输需求，扩展了运输无人机的载荷范围；增强续航能力，实现无人机模块快速拆装，增强无人机的安全性和适应性。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，尤其是涉及一种组合式运输无人机。
背景技术
无人机技术目前日渐成熟，其中旋翼无人机已经逐渐应用于各行各业，运输无人机是当今旋翼无人机的一种重要分支。2013年6月，美国Matternet公司在海地和多米加共和国测试了无人机网络，无人机能够携载2公斤物体飞行9.7公里。2014年8月，谷歌公布了悄然实施了两年的“翼计划”送货无人机研发项目，表示希望在几年内推出小型无人机快递服务。谷歌送货无人机的原型机宽约1.5米，高约0.8米，有4个推进器，能从距地约46米的高度向地面递送包裹。2015年2月，淘宝联合圆通速递，在北京、上海、广州部分区域开展的无人机快递实验。该螺旋桨驱动无人机的型号为黑白机身，占地约0.25平方米。2016年9月19日，国内初创公司迅蚁无人机与中国邮政浙江安吉分公司联合开通了中国第一条无人机快递邮路，无人机飞行时间约15分钟。虽然运输无人机发展迅猛，但由上可以看出运输无人机存在着载荷低、尺寸大、航时短的问题。而组合式运输无人机可以较大程度的改善现状。
公开号为CN 106741897 A的发明提出了一种矩阵飞行器，其本质仍是一种组合无人机，该方案实质为多个无人机组合成M*N的矩阵，可以增加飞行器载荷，但该方案仅提到用于农业、电力、军事领域。同时，该方案中无人机连接方式设计有缺陷，组装不方便；无人机只能布成矩阵形式，不同体积质量载荷如何搭载也并无说明。公开号为CN 205661655 U的实用新型专利中提出了一种模块化组合式多旋翼无人机，其本质是通过多个动力模块相互拼接来实现无人机的快速设计。该方案并未将其用于运输，且单一的动力模块无法实现独立工作。
公开号为CN 205738041 U的实用新型专利中提出了一种无人机的组装模块及模块化的无人机方案，该方案与上一实用新型专利相似，也是通过多个动力模块相拼接组成一架无人机，通过拆卸可以大大降低无人机的存储所需空间。该方案并未将其用于运输，且单一的动力模块无法实现独立工作。公开号为CN 205524962 U的实用新型专利中提出了一种组合式无人机方案，该方案实质是将两架相同无人机在旋翼处通过磁铁反向相接，可以用于双目视觉摄影，该方案中无人机反向相接可能无法提供有效的升力、且磁力连接方式对电机影响极大。公开号为CN 205087154 U的实用新型专利中提出了一种组合无人机方案，该方案中通过连杆将相邻两架无人机相连，可以大大增加农林植保作业中单次作业面积。但是该方案中无人机只能连成一排，用途较为单一。
现有的运输无人机存在以下问题：1、单架无人机体积较大，存储运输困难；2、无人机载荷范围窄，通用性差；3、无人机续航能力差；4、已有的组合无人机概念存在拆装不便，载荷布置方式不明确的问题。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术的缺陷而提供一种组合式运输无人机，有效解决了现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所述的一种组合式运输无人机，其特点是包括多个模块化无人机、无人机安装平台和安装接口，所述的模块化无人机由无人机主体和无人机安装榫头组成，无人机主体通过无人机安装榫头和安装接口固定安装在无人机安装平台上，所述的无人机安装平台由无人机安装架、起落架、货物挂架、中央控制器、电力/数据传输线组成，中央控制器、货物挂架和起落架设置在无人机安装架下方，多个模块化无人机通过电力/数据传输线相连并与中央控制器相连。
所述的无人机主体为四旋翼无人机，无人机主体下表面设置有螺纹孔，无人机主体上设置有与电力/数据传输线接头相连的电力/数据接口，螺纹孔的两侧设有两个定位孔，所述的无人机安装榫头为锥台面体结构，无人机安装榫头中心设置有螺纹通孔，无人机安装榫头上表面设置有与定位孔对应的两个圆柱形定位销，无人机安装榫头与无人机主体通过螺钉穿过螺纹通孔与螺纹孔配合固连，圆柱形定位销与定位孔配合。
所述的无人机安装架为一闭合的空心框架结构，无人机安装架由正方形框架和设置的对角框架结构组成，正方形框架和对角框架的上表面上设置有“凹”型结构线槽，电力/数据传输线设置在线槽中，用于着陆时支撑的起落架焊接在无人机安装架的四角下表面，货物挂架焊接在无人机安装架下表面，无人机安装架上设置有多个无人机安装节点，每个无人机安装节点上设置有四个固定安装接口的定位螺纹孔和与电力/数据接口相连的电力/数据传输线接头，实现电力和数据信号通过电力/数据传输线传递给中央控制器。
所述的安装接口包括榫槽、弹簧和锁死卡扣，榫槽由固定底板和榫槽外壁固连组成，榫槽与无人机安装榫头配合，实现模块化无人机与无人机安装架的固连，固定底板上设置有四个定位通孔，定位通孔通过螺钉与无人机安装节点上的定位螺纹孔配合连接，实现固定底板与无人机安装架固连，榫槽外壁前端面外侧的固定底板上与锁死卡扣对应设置有方形通孔。
所述的锁死卡扣为一个凸台结构，锁死卡扣突出部分与固定底板上的方形通孔配合，使得锁死卡扣的上端面比固定底板的上端面高，在固定底板的上端面上形成一个突起，实现对榫头的锁死，锁死卡扣的底座部分被卡在固定底板的下方；弹簧一端焊接在无人机安装节点上表面，另一端和锁死卡扣的下表面接触；锁死卡扣装配时从下方按入固定底板的方形通孔；锁死卡扣被按下时，榫头可被插入或拔出榫槽；锁死卡扣弹起时，无人机安装榫头被锁死在榫槽中。
本发明的有益效果是：所述的一种组合式运输无人机，其通过改变组合无人机数目与布局，可以满足不同体积质量载荷的运输需求，扩展了运输无人机的载荷范围；通过拆卸，使得单台无人机存储方便；通过电力的统一管理，可以增强无人机的续航能力；通过对升力布局的优化，使桨叶始终工作在高效状态，增强续航能力；通过重新设计连接结构，实现无人机模块快速拆装。组合无人机中的某个模块化无人机发生故障时，控制器自动调整其他模块的工作状态，以保证整个组合无人机继续安全工作，增强无人机的安全性和适应性。
附图说明
图1为本发明总体结构示意图；
图2为本发明图1中的模块化无人机主体结构示意图；
图3为本发明的榫头结构示意图；
图4为本发明的榫头底部结构示意图；
图5为本发明的模块化无人机主体与榫头装配结构示意图；
图6为本发明的安装接口结构示意图；
图7为本发明的图6的仰视结构示意图；
图8为本发明的安装接口与榫头装配结构示意图；
图9为本发明的锁死卡扣结构示意图；
图10为本发明的无人机安装节点结构示意图；
图11为本发明的无人机安装节点与无人机安装接口装配结构示意图。
图中所示：1.无人机安装架；2.模块化无人机；3.起落架；4.货物挂架；5.中央控制器；6.电力/数据接口；7.电力/数据传输线接头；8.锁死卡扣；9.弹簧；10.无人机安装榫头；11.螺纹通孔；12.螺纹孔；13.螺钉；14.无人机安装平台；15.线槽；16.电力/数据传输线；17.无人机安装节点；18.固定底板；19.榫槽外壁；20.无人机主体；21.榫槽；22.定位孔；23.定位通孔；24.方形通孔；25.定位销；26.安装接口；27.定位螺纹孔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1至11所示，所述的一种组合式运输无人机，其特点是包括多个模块化无人机2、无人机安装平台14和安装接口26，所述的模块化无人机2由无人机主体20和无人机安装榫头10组成，无人机主体20通过无人机安装榫头10和安装接口26固定安装在无人机安装平台14上，所述的无人机安装平台14由无人机安装架1、起落架3、货物挂架4、中央控制器5、电力/数据传输线16组成，中央控制器5、货物挂架4和起落架3设置在无人机安装架1下方，多个模块化无人机2通过电力/数据传输线16相连并与中央控制器5相连。
进一步，所述的无人机主体20为四旋翼无人机，无人机主体下20表面设置有螺纹孔12，无人机主体20上设置有与电力/数据传输线接头7相连的电力/数据接口6，螺纹孔12的两侧设有两个定位孔22，所述的无人机安装榫头10为锥台面体结构，无人机安装榫头10中心设置有螺纹通孔11，无人机安装榫头10上表面设置有与定位孔22对应的两个圆柱形定位销25，无人机安装榫头10与无人机主体20通过螺钉13穿过螺纹通孔11与螺纹孔12配合固连，圆柱形定位销25与定位孔22配合。
进一步，所述的无人机安装架1为一闭合的空心框架结构，无人机安装架1由正方形框架和设置的对角框架结构组成，正方形框架和对角框架的上表面上设置有“凹”型结构线槽15，电力/数据传输线16设置在线槽15中，用于着陆时支撑的起落架3焊接在无人机安装架1的四角下表面，货物挂架4焊接在无人机安装架1下表面，无人机安装架1上设置有多个无人机安装节点17，每个无人机安装节点17上设置有四个固定安装接口26的定位螺纹孔27和与电力/数据接口6相连的电力/数据传输线接头7，实现电力和数据信号通过电力/数据传输线16传递给中央控制器5。
进一步，所述的安装接口26包括榫槽21、弹簧9和锁死卡扣8，榫槽21由固定底板18和榫槽外壁19固连组成，榫槽21与无人机安装榫头10配合，实现模块化无人机2与无人机安装架1的固连，固定底板18上设置有四个定位通孔23，定位通孔23通过螺钉13与无人机安装节点17上的定位螺纹孔27配合连接，实现固定底板18与无人机安装架1固连，榫槽外壁19前端面外侧的固定底板18上与锁死卡扣8对应设置有方形通孔24。
进一步，所述的锁死卡扣8为一个凸台结构，锁死卡扣8突出部分与固定底板18上的方形通孔24配合，使得锁死卡扣8的上端面比固定底板18的上端面高，在固定底板18的上端面上形成一个突起，实现对榫头的锁死，锁死卡扣8的底座部分被卡在固定底板18的下方。弹簧9一端焊接在无人机安装节点17上表面，另一端和锁死卡扣8的下表面接触。锁死卡扣8装配时从下方按入固定底板18的方形通孔24；锁死卡扣8被按下时，榫头可被插入或拔出榫槽21；锁死卡扣8弹起时，无人机安装榫头10被锁死在榫槽21中。
所述的一种组合式运输无人机，其工作时，将货物固定在货物挂架4上，或者在货物挂架4上面加装载荷网，然后在载荷网中安放货物。根据载货量的多少，选择无人机安装平台并确定模块化无人机2的数目和无人机安装节点17。通过无人机安装榫头10和榫槽21的配合将模块化无人机2固定在无人机安装平台上。将每个无人机安装节点17处的电力/数据传输线接头7插入模块化无人机表面的电力/数据接口6，实现无人机与中央控制器5的连接。中央控制器5主要实现两个方面的功能。一方面，通过无线通讯接收飞手发出的无人机飞行速度和姿态的指令，并向飞手传递无人机自身的状态信息。另一方面中央控制器5采用自适应控制等方法，根据无人机飞行速度和姿态的指令，计算分析确定各个无人机安装节点17上的无人机旋翼的转速，并对所有模块化无人机的电力系统进行统一管理。在飞行过程中，若是遇到特殊情况，例如某个模块化无人机2损坏，中央控制器5将实时地优化调整其它模块化无人机的状态，使得整个运输无人机仍然能够工作，保证运输任务的完成。所述的无人机主体20还可以是单旋翼或者其他多旋翼的无人机。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种组合式运输无人机，其特点是包括多个模块化无人机、无人机安装平台和安装接口，所述的模块化无人机由无人机主体和无人机安装榫头组成，无人机主体通过无人机安装榫头和安装接口固定安装在无人机安装平台上，所述的无人机安装平台由无人机安装架、起落架、货物挂架、中央控制器、电力/数据传输线组成，中央控制器、货物挂架和起落架设置在无人机安装架下方，多个模块化无人机通过电力/数据传输线相连并与中央控制器相连。
2.如权利要求1所述的一种组合式运输无人机，其特征在于：所述的无人机主体为四旋翼无人机，无人机主体下表面设置有螺纹孔，无人机主体上设置有与电力/数据传输线接头相连的电力/数据接口，螺纹孔的两侧设有两个定位孔，所述的无人机安装榫头为锥台面体结构，无人机安装榫头中心设置有螺纹通孔，无人机安装榫头上表面设置有与定位孔对应的两个圆柱形定位销，无人机安装榫头与无人机主体通过螺钉穿过螺纹通孔与螺纹孔配合固连，圆柱形定位销与定位孔配合。
3.如权利要求1所述的一种组合式运输无人机，其特征在于：所述的无人机安装架为一闭合的空心框架结构，无人机安装架由正方形框架和设置的对角框架结构组成，正方形框架和对角框架的上表面上设置有“凹”型结构线槽，电力/数据传输线设置在线槽中，用于着陆时支撑的起落架焊接在无人机安装架的四角下表面，货物挂架焊接在无人机安装架下表面，无人机安装架上设置有多个无人机安装节点，每个无人机安装节点上设置有四个固定安装接口的定位螺纹孔和与电力/数据接口相连的电力/数据传输线接头，实现电力和数据信号通过电力/数据传输线传递给中央控制器。
4.如权利要求1所述的一种组合式运输无人机，其特征在于：所述的安装接口包括榫槽、弹簧和锁死卡扣，榫槽由固定底板和榫槽外壁固连组成，榫槽与无人机安装榫头配合，实现模块化无人机与无人机安装架的固连，固定底板上设置有四个定位通孔，定位通孔通过螺钉与无人机安装节点上的定位螺纹孔配合连接，实现固定底板与无人机安装架固连，榫槽外壁前端面外侧的固定底板上与锁死卡扣对应设置有方形通孔。
5.如权利要求4所述的一种组合式运输无人机，其特征在于：所述的锁死卡扣为一个凸台结构，锁死卡扣突出部分与固定底板上的方形通孔配合，使得锁死卡扣的上端面比固定底板的上端面高，在固定底板的上端面上形成一个突起，实现对榫头的锁死，锁死卡扣的底座部分被卡在固定底板的下方；弹簧一端焊接在无人机安装节点上表面，另一端和锁死卡扣的下表面接触；锁死卡扣装配时从下方按入固定底板的方形通孔；锁死卡扣被按下时，榫头可被插入或拔出榫槽；锁死卡扣弹起时，无人机安装榫头被锁死在榫槽中。
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