CN108502136B - 一种水平降落式多旋翼无人机机身盒 - Google Patents

Abstract

本发明涉及多旋翼无人机技术领域，具体地，涉及一种水平降落式多旋翼无人机机身盒，包括多边形的机身壳，所述机身壳内依次布置有机身承力盒和电池框，所述机身壳上端还设有上口盖，如此，距离传感器模块探测到起落架和地面之间的距离小于等于设定值时，各滑动端子在重力作用下和路面接触并重新上下排布，重新排布后的各滑动端子和路面上的凹凸位置一一对应配合，距离传感器模块将探测信号传递给控制模块，并经由控制模块控制驱动单元抵压并限制滑动端子，使多旋翼无人机处于一水平状态降落，解决了现有技术中，多旋翼无人机由于路况复杂无法水平降落的问题。

Description

一种水平降落式多旋翼无人机机身盒

技术领域：

本发明涉及多旋翼无人机技术领域，具体地，涉及一种水平降落式多旋翼无人机机身盒。

背景技术：

多旋翼无人机是一种具有两个旋翼轴以上的旋翼航空器。由每个轴末端的电动机转动，带动旋翼从而产生上升动力。旋翼的角度固定而不像直升飞机那样可变。通过改变不同旋翼之间的相对速度可以改变推进力的扭矩，从而控制飞行器的运行轨迹。由于多旋翼比较简单稳定，目前实作的多轴飞行器外型相对飞机来说小很多，因而适合业余使用。因为多轴飞行器容易制造和控制，所以常用来制作模型和遥控飞行器。常见的有四轴、六轴、八轴飞行器。它的体积小、重量轻，因此携带方便，能轻易进入人不易进入的各种恶劣环境。发展到如今，多轴飞行器已可执行航拍电影取景、实时监控、地形勘探等飞行任务。

随着电动多旋翼无人机的发展，多旋翼无人机的应用领域越来越广，无人机的尺寸和重量也逐步增加，目前多旋翼无人机飞控计算机的性能要求无人机整体结构刚度良好，为了满足刚度要求，目前大多数多旋翼无人机机身采用圆形布局方式，结构上采用外壳整体承力的方式，材料上多使用碳纤维复合材料。

如前述，目前大多数电动多旋翼无人机机身采用圆形的布局方式，结构上采用外壳整体承力的方式，材料上多使用碳纤维复合材料。这种总体设计存在以下缺点：

1、现阶段动力电池外形均为立方型，在圆球或圆弧型机身内安放空间利用率不高。

2、由于机身内部空间利用率底，造成机载设备安装分散，需要很多电缆对设备进行连接，增加了电缆的重量。

3、机身采用外壳整体承力的方式，为了保障机身刚度，机身壳体很厚，增加了结构重量。

4、为了安装机载设备，需要在机身外壳上打安装孔，破坏了壳体传力路线，降低了结构强度。

5、圆形机身浸湿面积过大，容易受到突风的干扰，降低了飞机的安全性。

6、部分机型为了减轻重量采用了薄蒙皮的结构形式。为了避免因蒙皮薄而带来的机身刚度降低，在机身内部胶接碳纤维板材作为结构承力件，增加了全机生产工艺难度。

7、对于一些对降落时水平度要求高的多旋翼无人机，还有一些是多旋翼无人机载物，其负载的物品对水平度要求较高，而现有的多旋翼无人机在降落过程中，由于路况不同，多旋翼无人机无法水平降落在地面上。

发明内容：

本发明克服现有技术的缺陷，提供一种水平降落式多旋翼无人机机身盒。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案实现：一种水平降落式多旋翼无人机机身盒，包括多边形的机身壳，所述机身壳内依次布置有机身承力盒和电池框，所述机身壳上端还设有上口盖；

所述机身壳底端还设有挂载板，所述挂载板两侧设有的开口槽用于布置起落架；

所述起落架下端还设有水平降落系统，所述水平降落系统包括自适应调节单元，间隔设置在起落架下端，所述自适应调节单元内可上下滑动设有滑动端子；

用于探测起落架和地面之间距离的距离传感器模块，设置在多旋翼无人机上；

驱动单元，设置在自适应调节单元一侧，所述驱动单元经由控制模块控制抵压并限制/远离并释放滑动端子；

所述控制模块、驱动单元和距离传感器模块电性连接；

距离传感器模块探测到起落架和地面之间的距离小于等于设定值，各滑动端子在重力作用下和路面接触并重新上下排布，重新排布后的各滑动端子和路面上的凹凸位置一一对应配合，距离传感器模块将探测信号传递给控制模块，并经由控制模块控制驱动单元抵压并限制滑动端子，使多旋翼无人机处于一水平状态降落；

距离传感器模块探测到起落架和地面之间的距离大于设定值，控制器模块控制驱动单元远离并释放滑动端子。

优选的，所述的机身壳为六边形结构，机身壳包括机身框和蒙皮，所述蒙皮包覆在机身框外表面，所述机身框下端向内凸起形成承载条，所述承载条为两个，且承载条对称布置在机身框底部两侧，各所述承载条彼此靠近的一端还设有凸缘，所述机身承力盒上设有的连接板贴靠在凸缘上。

优选的，所述机身承力盒整体为六边形状的框架，机身承力盒整体嵌入在机身壳内，所述机身承力盒与承载条相对应的侧壁底端设有和承载条配合的下固定条，所述连接板设置在下固定条彼此靠近的一侧，机身承力盒上端与下固定条相对应位置还设有上固定条，所述上固定条和电池框下端固联，所述机身框周侧还设有用于降低自身重量的镂孔。

优选的，所述电池框整体呈六边形框架结构，电池框上端还设有嵌在电池框一端的方形承载框，方形承载框上的与上固定条相对应处和上固定条之间经由碳管和六角杯头螺丝固联，所述电池框侧壁上还设有通孔，所述通孔和机身壳侧壁上的通孔对应布置，所述方形承载框上端还设有隔板，各所述隔板与机身壳侧壁围合形成的矩形空间用于安装电池。

优选的，所述机身壳上端外侧壁上还设有克马扣，所述上口盖经由克马扣卡扣在机身壳上端，所述的起落架包括固定端，所述固定端固联在机身壳底端，固定端下端铰接有连接杆，所述连接杆经由开口槽穿出，连接杆远离固定端的一端还水平设有支撑杆。

优选的，所述自适应调节单元包括长板，所述长板水平固联在起落架下端，长板一侧设有限位台，所述限位台上端还设有位于限位台同侧的连接板，所述连接板上间隔布置有支架，所述支架上左右滑动设有限位板，所述限位板和长板平行设置，限位板和长板围合形成的滑槽内滑动设有滑动端子，所述驱动单元经由控制模块实现限位板夹紧或释放滑动端子。

优选的，所述的驱动单元包括设置在电磁铁装置，所述限位板和长板均为铁芯，限位板上绕制有导电绕组，限位板和导电绕组组合形成所述电磁铁装置，控制模块控制电磁铁装置通断电，实现限位板夹紧或释放滑动端子。

优选的，所述驱动单元包括设置在限位板一侧的电动推杆，所述电动推杆的输出端垂直限位板布置，控制模块和电动推杆上的伺服电机电连接。

优选的，所述滑动端子伸出端包括细长结构和短粗结构。

优选的，所述的滑动端子伸出端还设有橡胶套。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

1、本申请中，在容纳同样体积的电池的情况下六边形的机身相较圆形机身，浸湿面积减少了29.7％，减小了突风对飞行姿态的干扰，见图8；

2、本申请中，六边形有效地包容了动力电池，提高了内部空间利用率；

3、本申请中，无人机机身盒的设计，使主承力部件简化为蒙皮、机身承力盒、电池框，三个零件依次嵌套胶接，相比较传统的机身内部框架结构，极大的简化了安装工艺，降低生产成本；

4、本申请中，由于六边形的机身体积缩小，机身内部设备集中布置在电池框下方的机身承力盒内，因此可以有效的缩短机身内部电缆的总体长度，减轻了重量；

5、本申请中，由机身框和蒙皮组成的盒式承力结构，以及小的机身浸湿面积能够有效的减轻结构重量。实际重量测量结构显示：采用盒式承力结构的多旋翼无人机，在1.2米轴距的情况下，能够比的机身采用外壳整体承力的方式的多旋翼无人机结构重量减轻三分之一，见表1所示。

6、本申请提供的水平降落系统，距离传感器模块探测到起落架和地面之间的距离小于等于设定值时，各滑动端子在重力作用下和路面接触并重新上下排布，重新排布后的各滑动端子和路面上的凹凸位置一一对应配合，距离传感器模块将探测信号传递给控制模块，并经由控制模块控制驱动单元抵压并限制滑动端子，使多旋翼无人机处于一水平状态降落，解决了现有技术中，多旋翼无人机由于路况复杂无法水平降落的问题。

附图说明：

图1为本发明结构示意图；

图2为图1结构主视图；

图3为图2A-A位置剖视图；

图4为机身壳结构示意图；

图5为机身承力盒机构示意图；

图6为电池框结构示意图；

图7为本申请装配示意图；

图8为圆形机身壳和六边形机身壳以及电池框结构示意图；

图9为自适应单元结构示意图；

图10为图9中D-D位置剖视图；

图11为水平降落系统原理图；

图12和图13为水平降落系统和路面作用后效果图；

图中：10～机身壳；11～机身框；12～承载条；13～凸缘；14～克马扣；20～机身承力盒；21～下固定条；22～连接板；23～上固定条；30～电池框；31～方形承载框；32～碳管；40～上口盖；50～挂载板；51～开口槽；60～起落架；61～固定端；62～连接杆；63～支撑杆。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。

实施例1：

如图1～3和图7所示，一种水平降落式多旋翼无人机机身盒，包括多边形的机身壳10，机身壳10内依次布置有机身承力盒20和电池框30，机身壳10上端还设有上口盖40，如此，无人机机身盒的设计，使主承力部件简化为蒙皮、机身承力盒20、电池框30，三个零件依次嵌套胶接，相比较传统的机身内部框架结构，极大的简化了安装工艺，降低生产成本。

如图4所示，机身壳10为六边形结构，机身壳10包括机身框11和蒙皮，蒙皮包覆在机身框11外表面，机身框11下端向内凸起形成承载条12，承载条12为两个，且承载条12对称布置在机身框11底部两侧，各承载条12彼此靠近的一端还设有凸缘13，机身承力盒20上设有的连接板22贴靠在凸缘13上，如此，由机身框11和蒙皮组成的盒式承力结构，以及小的机身浸湿面积能够有效的减轻结构重量，实际重量测量结构显示：采用盒式承力结构的多旋翼无人机，在1.2米轴距的情况下，能够比的机身采用外壳整体承力的方式的多旋翼无人机结构重量减轻三分之一，见表1所示。

如图5所示，机身承力盒20整体为六边形状的框架，机身承力盒20整体嵌入在机身壳10内，机身承力盒20与承载条12相对应的侧壁底端设有和承载条12配合的下固定条21，连接板22设置在下固定条21彼此靠近的一侧，机身承力盒20上端与下固定条21相对应位置还设有上固定条23，上固定条23和电池框30下端固联，机身框11周侧还设有用于降低自身重量的镂孔，如此，本申请中，由于六边形的机身体积缩小，机身内部设备集中布置在电池框30下方的机身承力盒20内，因此可以有效的缩短机身内部电缆的总体长度，减轻了重量。

如图6所示，电池框30整体呈六边形框架结构，电池框30上端还设有嵌在电池框30一端的方形承载框31，方形承载框31上的与上固定条23相对应处和上固定条23之间经由碳管32和六角杯头螺丝固联，电池框30侧壁上还设有通孔，通孔和机身壳10侧壁上的通孔对应布置，方形承载框31上端还设有隔板，各隔板与机身壳10侧壁围合形成的矩形空间用于安装电池，如此，六边形有效地包容了动力电池，提高了内部空间利用率。

如图1所示，机身壳10上端外侧壁上还设有克马扣14，上口盖40经由克马扣14卡扣在机身壳10上端，如此安装更加方便。

如图1所示，机身壳10底端还设有挂载板50，挂载板50两侧设有的开口槽51用于布置起落架60，起落架60包括固定端61，固定端61固联在机身壳10底端，固定端61下端铰接有连接杆62，连接杆62经由开口槽51穿出，连接杆62远离固定端61的一端还水平设有支撑杆63。

实施例2：

如图9、10、11所示，本实施例内容和实施例1内容基本相同，相同之处不再重述，不同之处在于：起落架下端还设有水平降落系统，水平降落系统包括自适应调节单元70，间隔设置在起落架下端，自适应调节单元70内可上下滑动设有滑动端子71；用于探测起落架和地面之间距离的距离传感器模块80，设置在多旋翼无人机上；驱动单元90，设置在自适应调节单元70一侧，驱动单元90经由控制模块91控制抵压并限制/远离并释放滑动端子71；

控制模块91、驱动单元90和距离传感器模块80电性连接；距离传感器模块80探测到起落架和地面之间的距离小于等于设定值，各滑动端子71在重力作用下和路面接触并重新上下排布，重新排布后的各滑动端子71和路面上的凹凸位置一一对应配合，距离传感器模块80将探测信号传递给控制模块91，并经由控制模块91控制驱动单元90抵压并限制滑动端子71，使多旋翼无人机处于一水平状态降落；距离传感器模块80探测到起落架和地面之间的距离大于设定值，控制器模块91控制驱动单元90远离并释放滑动端子71，如此，解决了现有技术中，多旋翼无人机由于路况复杂无法水平降落的问题。

具体地，本申请中的距离传感器模块80采用上海申稷光电科技有限公司提供的SENKYLASER激光测距传感器。

如图9和图10所示，自适应调节单元70包括长板72，长板72水平固联在起落架下端，长板72一侧设有限位台73，限位台73上端还设有位于限位台73同侧的连接板74，连接板74上间隔布置有支架75，支架75上左右滑动设有限位板76，限位板76和长板72平行设置，限位板76和长板72围合形成的滑槽内滑动设有滑动端子71，驱动单元90经由控制模块91实现限位板76夹紧或释放滑动端子71，如此，本申请提供的自适应调节单元结构简单紧凑，且沿起落架下端间隔设置，具有衔接性好的优点。

具体地，驱动单元90包括设置在电磁铁装置，限位板76和长板72均为铁芯，限位板76上绕制有导电绕组，限位板76和导电绕组组合形成所述电磁铁装置，控制模块91控制电磁铁装置通断电，实现限位板76夹紧或释放滑动端子71，如此，通过控制模块91控制电磁铁装置通断电，能够快速实现限位板76夹紧或者释放滑动端子71，且电磁铁装置结构简单紧凑，便于控制的优点，具体地，本申请中的控制模块选用松下PLC FP-X0。

实施例3：

如图10所示，本实施例内容和实施例2内容基本相同，相同之处不再重述，不同之处在于：驱动单元90包括设置在限位板76一侧的电动推杆，所述电动推杆的输出端垂直限位板76布置，控制模块91和电动推杆上的伺服电机电连接，如此，如此，选用电动推杆更加便于控制，且电动推杆自身为标准件，采购和更换时更加方便。

实施例4：

如图13所示，本实施例内容和实施例2内容基本相同，相同之处不再重述，不同之处在于：本申请中，滑动端子71伸出端为细长结构，细长结构的滑动端子71能够适应瓦砾、砖石碎块较多的降落场地，这些场地的特点为地面高低不平，如果采用传统的多旋翼无人机降落系统，甚至存在多旋翼无人机倾翻危险，本申请提供的滑动端子71为细长结构，滑动端子71能够直接伸入瓦砾等间隙之间进行调节水平和支撑。

实施例5：

如图12所示，本实施例内容和实施例2内容基本相同，相同之处不再重述，不同之处在于：滑动端子71伸出端和短粗结构，该结构主要用于沙滩等质地较软的角落场地，短粗状的滑动端子71能够提供较大的受力面积。

实施例6：

本实施例内容和实施例2内容基本相同，相同之处不再重述，不同之处在于：滑动端子71伸出端还设有橡胶套，该橡胶套主要用于降落场地较为平成光滑，设有的橡胶套能够和地面产生较大摩擦力，使得多旋翼无人机降落更加平稳。

表1 1.2m无人机结构重量测量对比

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种水平降落式多旋翼无人机机身盒，其特征在于，包括多边形的机身壳（10），所述机身壳（10）内依次布置有机身承力盒（20）和电池框（30），所述机身壳（10）上端还设有上口盖（40）；

所述机身壳（10）底端还设有挂载板（50），所述挂载板（50）两侧设有的开口槽（51）用于布置起落架（60）；

所述起落架下端还设有水平降落系统，所述水平降落系统包括自适应调节单元（70），间隔设置在起落架下端，所述自适应调节单元（70）内可上下滑动设有滑动端子（71）；

用于探测起落架和地面之间距离的距离传感器模块（80），设置在多旋翼无人机上；

驱动单元（90），设置在自适应调节单元（70）一侧，所述驱动单元（90）经由控制模块（91）控制抵压并限制/远离并释放滑动端子（71）；

所述控制模块（91）、驱动单元（90）和距离传感器模块（80）电性连接；

距离传感器模块（80）探测到起落架和地面之间的距离小于等于设定值，各滑动端子（71）在重力作用下和路面接触并重新上下排布，重新排布后的各滑动端子（71）和路面上的凹凸位置一一对应配合，距离传感器模块（80）将探测信号传递给控制模块（91），并经由控制模块（91）控制驱动单元（90）抵压并限制滑动端子（71），使多旋翼无人机处于一水平状态降落；

距离传感器模块（80）探测到起落架和地面之间的距离大于设定值，控制器模块（91）控制驱动单元（90）远离并释放滑动端子（71）；

所述自适应调节单元（70）包括长板（72），所述长板（72）水平固联在起落架下端，长板（72）一侧设有限位台（73），所述限位台（73）上端还设有位于限位台（73）同侧的连接板（74），所述连接板（74）上间隔布置有支架（75），所述支架（75）上左右滑动设有限位板（76），所述限位板（76）和长板（72）平行设置，限位板（76）和长板（72）围合形成的滑槽内滑动设有滑动端子（71），所述驱动单元（90）经由控制模块（91）实现限位板（76）夹紧或释放滑动端子（71）；

所述的驱动单元（90）包括电磁铁装置，所述限位板（76）和长板（72）均为铁芯，限位板（76）上绕制有导电绕组，限位板（76）和导电绕组组合形成所述电磁铁装置，控制模块（91）控制电磁铁装置通断电，实现限位板（76）夹紧或释放滑动端子（71）；

所述驱动单元（90）包括设置在限位板（76）一侧的电动推杆，所述电动推杆的输出端垂直限位板（76）布置，控制模块（91）和电动推杆上的伺服电机电连接。

2.根据权利要求1所述的水平降落式多旋翼无人机机身盒，其特征在于，所述的机身壳（10）为六边形结构，机身壳（10）包括机身框（11）和蒙皮，所述蒙皮包覆在机身框（11）外表面，所述机身框（11）下端向内凸起形成承载条（12），所述承载条（12）为两个，且承载条（12）对称布置在机身框（11）底部两侧，各所述承载条（12）彼此靠近的一端还设有凸缘（13），所述机身承力盒（20）上设有的连接板（22）贴靠在凸缘（13）上。

3.根据权利要求2所述的水平降落式多旋翼无人机机身盒，其特征在于，所述机身承力盒（20）整体为六边形状的框架，机身承力盒（20）整体嵌入在机身壳（10）内，所述机身承力盒（20）与承载条（12）相对应的侧壁底端设有和承载条（12）配合的下固定条（21），所述连接板（22）设置在下固定条（21）彼此靠近的一侧，机身承力盒（20）上端与下固定条（21）相对应位置还设有上固定条（23），所述上固定条（23）和电池框（30）下端固联，所述机身框（11）周侧还设有用于降低自身重量的镂孔。

4.根据权利要求3所述的水平降落式多旋翼无人机机身盒，其特征在于，所述电池框（30）整体呈六边形框架结构，电池框（30）上端还设有嵌在电池框（30）一端的方形承载框（31），方形承载框（31）上的与上固定条（23）相对应处和上固定条（23）之间经由碳管（32）和六角杯头螺丝固联，所述电池框（30）侧壁上还设有通孔，所述通孔和机身壳（10）侧壁上的通孔对应布置，所述方形承载框（31）上端还设有隔板，各所述隔板与机身壳（10）侧壁围合形成的矩形空间用于安装电池。

5.根据权利要求4所述的水平降落式多旋翼无人机机身盒，其特征在于，所述机身壳（10）上端外侧壁上还设有克马扣（14），所述上口盖（40）经由克马扣（14）卡扣在机身壳（10）上端，所述的起落架（60）包括固定端（61），所述固定端（61）固联在机身壳（10）底端，固定端（61）下端铰接有连接杆（62），所述连接杆（62）经由开口槽（51）穿出，连接杆（62）远离固定端（61）的一端还水平设有支撑杆（63）。

6.根据权利要求1所述的水平降落式多旋翼无人机机身盒，其特征在于，所述滑动端子（71）伸出端包括细长结构和短粗结构。

7.根据权利要求1所述的水平降落式多旋翼无人机机身盒，其特征在于，所述的滑动端子（71）伸出端还设有橡胶套。