CN108791805A - 无人飞行器及其机臂组件和转轴机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无人飞行器及其机臂组件和转轴机构，转轴机构包括中心轴、固定座、可相对于所述中心轴旋转的轴套、至少有部分收容于所述轴套内的转动件，以及收容于所述轴套中的弹性件，所述固定座、轴套、转动件和弹性件均套设于所述中心轴。固定座与转动件抵接且至少有一个具有凸轮曲面，凸轮曲面使得转动件在轴套的带动下旋转时可沿着中心轴的轴线移动。凸轮曲面具有的形状使得轴套带动转动件沿第一转动方向旋转的推力大于沿相反的第二转动方向旋转的推力。使用此结构，可有效地防止通过转轴机构连接至无人飞机器的机臂因为不期望的外力而在其处于工作状态时的展开位置意外地沿第一转动方向运动至其处于非工作状态时的折叠位置。

Description

无人飞行器及其机臂组件和转轴机构

【技术领域】

本发明涉及飞行器领域，尤其涉及一种无人飞行器及其机臂组件和转轴机构。

【背景技术】

无人驾驶飞机，简称无人飞行器(UAV)，是一种处在迅速发展中的新概念装备，其具有机动灵活、反应快速、无人驾驶、操作要求低的优点。无人飞行器通过云台搭载多类传感器或摄像装置，可以实现影像实时传输、高危地区探测功能，是卫星遥感与传统航空遥感的有力补充。

通常的无人飞行器的机臂通过转轴机构连接机身，当所述机臂转向一侧为折叠位置，另一侧为展开位置(也称工作状态)，所述转轴机构在转动范围内的中间位置，为转轴机构转动最大力度点，简称过渡点，过渡点两侧力度均为对称形式，离过渡点越远机臂的作用力越小，故在其处于工作状态的展开位置时的作用力比较小，突然飞行时机臂处于回转状态，容易因为不期望的外力而意外地运动至其处于非工作状态时的折叠位置，使无人飞行器达不到在有效准确的姿态飞行。

【发明内容】

本发明实施例的目的在于提供一种无人飞行器及其机臂组件和转轴机构，以解决现有技术中无人飞行器在处于工作状态的展开位置时容易因为不期望的外力而意外地运动至其处于非工作状态时的折叠位置，使无人飞行器达不到在有效准确的姿态飞行的技术问题。

本发明实施例解决其技术问题采用以下技术方案：

一种转轴机构，包括：

中心轴；

固定座，套设在所述中心轴上；

轴套，所述轴套套设于所述中心轴并可相对于所述中心轴旋转；

转动件，套设于所述中心轴且至少有部分收容于所示轴套(14)内，所述转动件与所述轴套配合以使得所述转动件可随所述轴套的旋转而旋转，且可在所述轴套内沿所述中心轴的轴线移动；以及

弹性件，所述弹性件套设于所述中心轴且收容于所述轴套中，所述弹性件处于压缩状态，其一端与所述轴套抵接，另一端与所述转动件抵接；其中，

所述固定座与所述转动件抵接且所述固定座与所述转动件中至少有一个具有凸轮曲面，所述凸轮曲面使得所述转动件在所述轴套的带动下旋转时可沿着所述中心轴的轴线移动；

所述凸轮曲面具有的形状使得所述轴套带动所述转动件沿第一转动方向旋转的推力大于所述轴套带动所述转动件沿第二转动方向旋转的推力，所述第一转动方向与所述第二转动方向相反。

可选地，所述凸轮曲面具有过渡点、位于所述过渡点一侧的第一坡面和位于所述过渡点另一侧的第二坡面，所述第一坡面与所述第二坡面相对于经过所述过渡点且平行于所述中心轴的直线不对称。

可选地，所述第一坡面的坡角与所述第二坡面的坡角不相等。

可选地，所述过渡点为最高点或最低点。

可选地，所述第一坡面与所述第二坡面为平面或曲面。

可选地，所述第一坡面与所述第二坡面为形状不相同的曲面。

可选地，所述凸轮曲面位于所述固定座上。

可选地，所述固定座包括底座和设置在所述底座上的固定件，所述凸轮曲面位于所述固定件朝向所述转动件的端面上。

可选地，所述固定件呈空心的圆柱状，所述固定件朝向所述转动件的端面上设有两个所述凸轮曲面，所述两个凸轮曲面相对于经过所述固定件中心轴的平面对称。

可选地，所述转动件朝向所述固定件的端面上也设有所述凸轮曲面，所述转动件朝向所述固定件的端面形状与所述固定件朝向所述转动件的端面形状相匹配。

可选地，所述转动件朝向所述固定件的端面上设有凸起部，所述凸起部与所述凸轮曲面抵接。

可选地，所述凸轮曲面位于所述转动件上。

可选地，所述凸轮曲面位于所述转动件朝向所述固定件的端面上。

可选地，所述转动件呈空心的筒状，所述转动件朝向所述固定件的端面上设有两个所述凸轮曲面，所述两个凸轮曲面相对于经过所述转动件中心轴的平面对称。

可选地，所述固定座包括底座和设置在所述底座上的固定件，所述固定件朝向所述转动件的端面上也设有所述凸轮曲面，所述固定件朝向所述转动件的端面形状与所述转动件朝向所述固定件的端面形状相匹配。

可选地，所述固定件朝向所述转动件的端面上设有凸起部，所述凸起部与所述凸轮曲面抵接。

本发明实施例解决其技术问题还采用以下技术方案：

一种机臂组件，包括机臂和用于将所述机臂转动连接至机身的转轴机构，所述转轴机构为以上所述的转轴机构。

本发明实施例解决其技术问题还采用以下技术方案：

一种无人飞行器，包括机身、动力组件和以上所述的机臂组件；

所述机臂组件安装于所述机身，并且所述机臂组件可相对于所述机身转动；

所述动力组件安装于所述机臂组件。

可选地，所述机身包括第一安装块和第二安装块，所述第一安装块和所述第二安装块之间具有收容槽；

所述转轴机构固定安装于所述第一安装块和所述第二安装块，并且所述转轴机构至少部分收容于所述收容槽。

可选地，所述固定座固定安装于所述第一安装块；

所述中心轴的一端抵靠所述固定座，另一端穿过所述第二安装块。

本发明实施例解决其技术问题还采用以下技术方案：

一种无人飞行器，包括机身、机臂以及用于将所述机臂转动连接至所述机身的转轴机构，所述机臂可相对于所述机身在一收起位置与一展开位置之间旋转；

所述机臂从所述收起位置旋转第一角度至一极限位置，所述机臂从所述极限位置旋转第二角度至所述展开位置，其中，所述极限位置在所述收起位置与所述展开位置之间，并且所述第一角度与所述第二角度不相等；

所述转轴机构为以上所述的转轴机构。

与现有技术相比较，本发明实施例的有益效果是：在本发明实施例提供的转轴机构中，所述固定座与所述转动件抵接且所述固定座与所述转动件中至少有一个具有凸轮曲面，所述凸轮曲面使得所述转动件在所述轴套的带动下旋转时可沿着所述中心轴的轴线移动。所述凸轮曲面具有的形状使得所述轴套带动所述转动件沿第一转动方向旋转的推力大于所述轴套带动所述转动件沿第二转动方向旋转的推力。进一步地，将该转轴机构应用于机臂组件和无人飞行器，可有效地防止通过所述转轴机构连接至无人飞机器的机身的机臂因为不期望的外力而从展开位置(也称工作状态)意外地运动至其折叠位置，以实现无人飞行器在安全稳定的姿态下飞行的目的。另外，在所述机臂处于折叠位置时，可使用较小的力度将所述机臂沿着向展开位置展开的方向(即，所述第二转动方向)推动至展开位置。

【附图说明】

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本发明一种无人飞行器其中一实施例的立体图；

图2为图1所示的无人飞行器的另一角度的立体图；

图3为图1所示的无人飞行器的分解图，其中部分部件被省略；

图4为图1所示的无人飞行器的局部剖面图；

图5为图1所示的无人飞行器的转轴机构的分解图；

图6为图5所示的转轴机构的另一角度的分解图；

图7为图5所示的转轴机构的固定座的立体图；

图8为图5所示的转轴机构的转动件的立体图；

图9为图5所示的转轴机构的装配图，其中所述转轴机构的轴套被省略；

图10为图5所示的转轴机构的另一角度的装配图，其中所述转轴机构的轴套被省略；

图11为图1所示的无人飞行器的单个机臂的转动示意图；

图12为本发明另一实施例提供的无人飞行器的转轴机构的装配图，其中所述转轴机构的轴套被省略；

图13为本发明又一实施例提供的无人飞行器的转轴机构的装配图，其中所述转轴机构的轴套被省略。

【具体实施方式】

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本发明不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明实施例提供的转轴机构，是一种用来连接第一物件和第二物件并能够实现第一物件相对于第二物件的转动的机构，适用于诸多具有转动功能的机械产品，常见的应用场景例如有：手机转轴(翻盖或旋转屏手机)、笔记本电脑转轴、便携式DVD转轴、LED台灯转轴、LCD显示屏转轴、GPS等车载支架转轴等等。本发明实施例提供的转轴机构尤其可以应用于具有可折叠臂的各种电机驱动的可移动物体上，包括但不限于无人飞行器(unmannedaerial vehicle，UAV)、无人船、机械臂、机器人等。将本发明实施例提供的转轴机构应用于通过该转轴机构连接至无人飞行器的机身的机臂上，可有效地防止机臂因为不期望的外力而从其展开位置(也称工作状态)沿着机臂折叠的方向(即，下文中的“第一转动方向”)意外地运动至其折叠位置，以实现无人飞行器在安全稳定的姿态下飞行的目的。另外，在所述机臂处于折叠位置时，可使用较小的力度将所述机臂沿着向展开位置展开的方向(即，下文中的“第二转动方向”)推动至展开位置。

请一并参阅图1和图2，为本发明其中一实施例提供的一种无人飞行器400，其包括机身200、与机身200相连的机臂组件100，和与机臂组件100相连的动力组件。其中，所述机臂组件100包括转轴机构10和机臂20，机臂20通过转轴机构10(如图3所示)以可相对于机身200展开或折叠的方式安装于所述机身200。所述无人飞行器400在不使用时，所述机臂20可相对于所述机身200转动至图1所示的收起状态，所述无人飞行器400在使用时，所述机臂20可相对于所述机身200展开至图2所示的展开位置。本发明实施例的机臂20可相对于机身200折叠，机臂20经折叠后与机身200的外轮廓贴合，即，机臂20经折叠后，至少朝向机身200那个部分的形状与机身200的外轮廓形状相匹配，从而使得无人飞行器400结构更加紧凑且更加便于携带。再者，可以理解的是，在实际应用中，本发明实施例提供的机臂20的应用领域不应仅限于无人机技术领域。机臂20也可以安装于其它类型的可移动物体，如：无人船、无人潜水艇、机器人等，机臂20经折叠后与该可移动物体的外轮廓贴合，从而可以使得应用该机臂20的可移动物体的结构更加紧凑。

所述动力组件安装于所述机臂20，用于为所述无人飞行器400提供动力。所述动力组件包括电机300和安装在电机300上的螺旋桨(图未示)，每一螺旋桨在与其对应的电机300的驱动下旋转以产生使无人飞行器飞行的升力或推力。在其他可能的实施例中，所示动力组件还可以包括设置在机臂组件100或机身200的内部的电调板(未图示)，电调板用于根据油门控制器或油门发生器产生的油门信号生成用于控制电机转速的电机控制信号以获取无人飞行器400需要的飞行速度或飞行姿态。

所述机身200内包括由MCU等电子元器件组成的控制电路组件，该控制电路组件包括多个控制模块，如，用于控制所述动力组件工作以控制所述无人飞行器400飞行姿态的飞行控制模块，用于导航所述无人飞行器400的定位模块，以及用于处理相关机载设备所获取的环境信息的数据处理模块等。为了便于说明本发明实施例，附图仅示出与本发明实施例相关的部件。

请一并参阅图3和图4，所述机身200包括第一安装块202和第二安装块204，所述第一安装块202和所述第二安装块204之间具有收容槽206，用于部分收容所述转轴机构10。

所述转轴机构10固定安装于所述第一安装块202和所述第二安装块204之间，并与第一安装块202和第二安装块204相连。所述机臂20的一端连接所述转轴机构10，另一端安装有所述动力组件。

如图4所示，所述转轴机构10包括中心轴15、固定座11、、轴套14、转动件12、弹性件13和卡簧16。所述固定座11固定安装于所述第一安装块202，并且所述固定座11套设在所述中心轴15上。所述轴套14位于第一安装块202和第二安装块204之间并套设于所述中心轴15，并且所述轴套14可相对于所述中心轴15旋转。所述转动件12套设于所述中心轴15且至少有部分收容于所述轴套14内。所述转动件12与所述轴套14配合以使得所述转动件12可随所述轴套14的旋转而旋转，且所述转动件12在所述轴套14内可沿着中心轴15的轴线方向移动。所述弹性件13套设于所述中心轴15且收容于所述轴套14中，所述弹性件13处于压缩状态，其一端与所述轴套14抵接，另一端与所述转动件12抵接。所述固定座11与所述转动件12抵接且所述固定座11与所述转动件12中至少有一个具有凸轮曲面，所述凸轮曲面可使得所述转动件12在所述轴套14的带动下旋转时可沿着所述中心轴15的轴线移动。所述凸轮曲面具有的形状使得所述轴套14带动所述转动件12沿第一转动方向旋转的推力大于所述轴套14带动所述转动件12沿第二转动方向旋转的推力，所述第一转动方向与所述第二转动方向相反。在本发明一些实施例中，所述第一转动方向例如为使得机臂20从其相对于机身200展开的位置向其相对于机身200折叠的位置收起的方向，所述第二转动方向为使得机臂20从其相对于机身200折叠的位置向其相对于机身200展开的位置打开的方向。由于凸轮曲面被配置为使得所述轴套14带动所述转动件12沿第一转动方向旋转(机臂20收起的方向)的推力大于所述轴套14带动所述转动件12沿第二转动方向(机臂20打开的方向)旋转的推力，因此，当机臂20处于展开位置时，可有效地防止通过所述转轴机构10连接至无人飞机器400的机身200的机臂20因为不期望的外力而从其展开位置(也称工作状态)沿着所述第一转动方向意外地运动至其折叠位置。

所述中心轴15依次穿过所述固定座11、所述转动件12、所述弹性件13和所述轴套14，所述中心轴15的一端抵靠所述固定座11，另一端穿过所述第二安装块204。所述卡簧16安装于所述中心轴15的一端，用于阻止所述轴套14沿所述中心轴15的轴线运动。所述机臂20的一端套设于所述轴套14，所述机臂20、所述轴套14和所述转动件12可一同绕所述中心轴15相对于所述固定座11转动，以使得所述机臂组件100可相对于所述机身200在一收起位置与一展开位置之间旋转。

请一并参阅图5至图8，所述凸轮曲面位于所述固定座11上。所述固定座11包括底座110和设置在所述底座110上的固定件112，所述固定件112从所述底座110延伸而出。在所述固定件112朝向所述转动件12的端面上设置有所述凸轮曲面。所述固定件112呈空心的圆柱状，其开设有第一中心孔114，所述第一中心孔114贯穿所述底座110和所述固定件112，用于允许所述中心轴15穿过。所述底座110大致为椭圆形板状，开设两个固定孔116，所述固定座11通过穿过两个固定孔116的螺钉(图未示)将所述底座110固定安装于所述第一安装块202。所述转动件12也呈空心的筒状，其开设第二中心孔124，所述第二中心孔124贯穿所述转动件12，用于允许所述中心轴15穿过。在本发明一些实施例中，所述转动件12在其朝向所述固定件112的端面上也设有所述凸轮曲面。

在本发明一些实施例中，固定件112在其朝向所述转动件12的端面设有两个所述凸轮曲面，即，第一凸轮曲面1121和第二凸轮曲面1122，所述第一凸轮曲面1121和所述第二凸轮曲面1122相对于所述固定件112的中心轴呈中心对称。

在本发明一些实施例中，如图8所示，所述转动件12朝向所述固定件112的端面上也设有凸轮曲面，所述凸轮曲面与设置在所述固定件112上的所述凸轮曲面抵接。当所述固定件112上设置的凸轮曲面的数量为两个，即，固定件上112上设置有第一凸轮曲面1121和第二凸轮曲面1122时，设置在所述转动件12上的凸轮曲面也可以为两个，即，图8和图9所示的实施例中的第三凸轮曲面1221和第四凸轮曲面1222。

当所述固定座11与转动件12抵接时，由于所述转动件12朝向固定座11的固定件112的端面形状与所述固定件112朝向所述转动件12的端面形状相匹配，形成在所述转动件12上的凸轮曲面可紧密地收容于形成在所述固定件112上的凸轮曲面中，并且在所述转动件12绕所述中心轴15相对于所述固定件112转动时，所述转动件12的凸轮曲面的最高点可与所述固定件112上的所述凸轮曲面的最高点紧密抵接，使得所述转动件12可平稳地相对于所述固定件112转动。

请一并参阅图9和图10，所述转动件12朝向所述固定件112的端面形状与所述固定件112朝向所述转动件12的端面形状相匹配。在所述弹性件13沿所述中心轴15轴向的推动下，所述固定件112的端面抵靠所述转动件12的端面。设置在所述固定件112上的第一凸轮曲面1121包括过渡点1123、第一坡面1124和第二坡面1125。所述第一坡面1124位于所述过渡点1123一侧，所述第二坡面1125位于所述过渡点1123的另一侧，所述第一坡面1124与所述第二坡面1125相对于经过所述过渡点1123且平行于所述中心轴15的直线不对称。所述过渡点1123为凸轮曲面1121的顶点，也即最高点。所述第一坡面1124与所述第二坡面1125可为平面或曲面，所述第一坡面1124的形状与所述第二坡面1125的形状可相同也可不相同，例如，所述第一坡面1124与所述第二坡面1125为形状不相同的曲面。在本发明一些实施例中，所述第一坡面1124的坡角A大于所述第二坡面1125的坡角B。在本发明另一些实施例中，所述第一坡面1124的坡角A也可以小于所述第二坡面1125的坡角B。同理，所述第二凸轮曲面1221也包括过渡点、第一坡面和第二坡面。所述第一坡面位于所述过渡点一侧，所述第二坡面位于所述过渡点的另一侧，所述第一坡面与所述第二坡面相对于经过所述过渡点且平行于所述中心轴15的直线不对称。所述第一凸轮曲面1121与所述第二凸轮曲面在其共有的两个最低点处彼此连接，其中一个最低点在图上由标号1126示出，另一最低点未图示。

在三维空间中坡面的形状是曲面或平面，在二维空间中坡面的形状是曲线或直线。为了研究方便通常在二维空间中研究坡面的形状，坡面的形状分为直线性坡形和曲线性坡形两类。在本实施例中，当坡面为平面时，在二维空间中坡面的形状为直线性坡形，所述坡角是指直线性坡形的直线与垂直于所述固定件112中心轴的平面的夹角。当坡面为曲面时，在二维空间中坡面的形状为曲线性坡形，所述曲线性坡形的曲线可被划分为n段(n＝1、2、3、4、…)，将每一段视为直线，按计算直线坡度的方法分别计算各段的坡度，曲线性坡形的坡角＝计算出的n段坡角累加/n。n＝1时，表示坡形为1条直线；即把整条曲线视为1条直线；n＝2时，表示坡形划分为2条直线；n＝3时，表示坡形划分为3条直线；n的取值越大，计算结果越准确。所述第一坡面1124的坡角A和所述第二坡面1125的坡角B可根据实际需求选择合适的计算方式，只要所述第一坡面1124的坡角A和所述第二坡面1125的坡角B的计算方式相同即可。在本实施例中，所述坡角A、B的大小可根据实际需求而设定，在此不作特别限定。

在本实施例中，由于所述第一坡面1123的坡角A大于所述第二坡面1125的坡角B，使得在所述弹性件13沿所述中心轴15轴向的推动下所述转动件12沿第一转动方向a转动所需的推力大于所述转动件12沿第二转动方向b转动所需的推力，所述第一转动方向a与所述第二转动方向b相反。

请参阅图11，所述机臂20在处于工作状态的展开位置时，所述固定座11上的第一凸轮曲面1121和第二凸轮曲面1122与所述转动件12的第三凸轮曲面1221和第四凸轮曲面1222因形状配合而此次充分、完全地抵接接触。具体地，所述固定座11的第一凸轮曲面1121的位于最高点1123的部分正好收容于所述第三凸轮曲面1221和第四凸轮曲面1222相互连接的一个最低点所在的位置处，所述固定座11的第二凸轮曲面1121的位于最高点的部分正好收容于所述第三凸轮曲面1221和第四凸轮曲面1222相互连接的另一个最低点所在的位置处；所述转动件12的第三凸轮曲面1221的位于最高点的部分正好收容于所述第一凸轮曲面1121和所述第二凸轮曲面1122相互连接的一个最低点所在的位置处，所述转动件12的第四凸轮曲面1222的位于最高点的部分正好收容于所述第一凸轮曲面1121和所述第二凸轮曲面1122相互连接的另一个最低点所在的位置处。当所述机臂20需收起时，所述机臂20、所述轴套14和所述转动件12一同沿所述第一转动方向a绕所述中心轴15转动，在过渡点时，所述固定座11的第一凸轮曲面1121的位于最高点1123的部分脱离所述第三凸轮曲面1221和第四凸轮曲面1222相互连接的所述最低点所在的位置处，继续转动所述机臂20、所述轴套14和所述转动件12，使所述机臂20在处于折叠位置时，所述固定座11的第一凸轮曲面1121的位于第一个最高点1123的部分运动至、并收容于所述第三凸轮曲面1221和第四凸轮曲面1222相互连接的另一个最低点所在的位置处，所述固定座11的第二凸轮曲面1121的位于第二个最高点的部分运动至、并收容于所述第三凸轮曲面1221和第四凸轮曲面1222相互连接的、原本收容第一凸轮曲面1121的第一个最高点1123的最低点所在的位置处。相似地，所述转动件12的第三凸轮曲面1221的位于第一个最高点的部分运动至、并收容于所述第一凸轮曲面1121和所述第二凸轮曲面1122相互连接的另一个最低点所在的位置处，所述转动件12的第四凸轮曲面1222的位于第二个最高点的部分运动至、并收容于所述第一凸轮曲面1121和所述第二凸轮曲面1122相互连接、原本收容第三凸轮曲面1221的第一个最高点的最低点所在的位置处。当所述机臂20即将开始工作需要展开时，将所述机臂20、所述轴套14和所述转动件12一同沿所述第二转动方向b转动。由于在所述弹性件13的推动下所述转动件12沿所述第一转动方向a转动所需的推力较大，可有效防止所述机臂20因为不期望的外力而从其展开位置意外地运动至其折叠位置，以实现所述无人飞行器100在安全稳定的姿态下飞行的目的。而所述机臂20需展开时，仅仅使用较小的力度就可以将所述机臂20沿所述第二转动方向b推动至展开位置。

在本发明实施例中，在所述固定座11上和所述转动件12上均设置有凸轮曲面，在其他一些可能的实施例中，可以仅在固定座11上设置凸轮曲面，而在转动件12上设置与所述凸轮曲面形状配合的凸起部，所述凸起部与所述固定座11上的凸轮曲面抵接。更进一步地，在所述转动件12上还可以设置凹陷部，所述凹陷部的数量与所述凸起部的数量相等。例如，在本发明一些实施例中，当所述转动件12上设置的凸起部的数量为两个时，设置在所述转动件12上的所述凹陷部的数量也可以为两个。两个所述凸起部和两个所述凹陷部沿所述转动件12的圆周方向交替设置，每个所述凹陷部位于两个所述凸起部之间。在一些实施例中，两个所述凸起部皆为凸轮块，并且两个所述凸起部皆沿所述转动件12的轴向朝着固定座11的方向凸起，也即沿所述中心轴15的轴向朝着固定座11的方向凸起，两个所述凸起部相对于所述转动件12的中心轴呈中心对称。相似地，两个所述凹陷部也相对于所述转动件12的中心轴呈中心对称。

可以理解的是，在一些其它实施例中，所述固定座11与所述转动件12中至少有一个具有凸轮曲面，所述凸轮曲面可使得所述转动件12在所述轴套14的带动下旋转时可沿着所述中心轴15的轴线移动，所述凸轮曲面具有的形状可使得所述轴套14带动所述转动件12沿所述第一转动方向a旋转的推力大于所述轴套14带动所述转动件12沿所述第二转动方向b旋转的推力，即可有效地防止所述机臂20因为不期望的外力而在其处于工作状态时的展开位置意外地运动至其处于非工作状态时的折叠位置，以实现在安全稳定的姿态下飞行的目的。而所述机臂20需展开时，可使用较小的力度将所述机臂20沿所述第二转动方向b推动至工作状态，例如，所述固定座11与所述转动件12中至少有一个具有凸轮曲面，而另一者的端面上设有凸起部，所述凸起部与所述凸轮曲面抵接。

应理解的是，在本发明另一些实施例中，可以仅在转动件12上设置凸轮曲面，而在固定座11上设置与所述凸轮曲面形状配合的凸起部，所述凸起部与所述转动件12上的凸轮曲面抵接。更进一步地，在所述固定座11上还可以设置凹陷部，所述凹陷部的数量与所述凸起部的数量相等。例如，在本发明一些实施例中，当所述固定座11上设置的凸起部的数量为两个时，设置在所述固定座11上的所述凹陷部的数量也可以为两个。两个所述凸起部和两个所述凹陷部沿所述固定座11的圆周方向交替设置，每个所述凹陷部位于两个所述凸起部之间。在一些实施例中，两个所述凸起部皆为凸轮块，并且两个所述凸起部皆沿所述固定座11的轴向朝着转动件12的方向凸起，也即沿所述中心轴15的轴向朝着转动件12的方向凸起，两个所述凸起部相对于所述固定座11的中心轴呈中心对称。相似地，两个所述凹陷部也相对于所述固定座11的中心轴呈中心对称。

在一些其它实施例中，设置在固定件112上的两个凸起部绕所述中心轴15相互为旋转对称的最小旋转角的范围可为大于零且小于或等于180度，设置在转动件12上的凹陷部的数量为三个，任意两个所述凹陷部绕所述中心轴15相互为旋转对称，位于中间的凹陷部与另两个凹陷部绕所述中心轴15分别相互为旋转对称的最小旋转角皆等于两个所述凸起部绕所述中心轴15相互为旋转对称的最小旋转角。所述凸起部和所述凹陷部具有相同轮廓且大小相同。所述机臂20无论在展开位置还是折叠位置，每个所述凸起部收容于一个相应的所述凹陷部，例如，位于中间的所述凹陷部与另两个凹陷部相互为旋转对称的最小旋转角分别为45度，两个所述凸起部绕所述中心轴15相互为旋转对称的最小旋转角为45度。在所述机臂20位于展开位置，即工作状态时，两个所述凸起部分别收容于位于一侧的所述凹陷部和位于中间的凹陷部，在过渡点时，所述凸起部脱离所述凹陷部，在所述机臂20位于折叠位置时，两个所述凸起部分别收容于位于中间的所述凹陷部和位于另一侧的凹陷部。又例如，位于中间的所述凹陷部与另两个凹陷部相互为旋转对称的最小旋转角都分别为135度，两个所述凸起部绕所述中心轴15相互为旋转对称的最小旋转角为135度。

每个所述凸起紧密地收容于一个对应的所述凹陷部，每个所述凸起紧密地收容于一个对应的所述凹陷部。每个所述凸起部为非对称结构，两个所述凸起部绕所述中心轴15相互为180度旋转对称，两个所述凹陷部绕所述中心轴15相互为180度旋转对称，相似地，两个所述凸起部绕所述中心轴15相互为180度旋转对称，两个所述凹陷部绕所述中心轴15相互为180度旋转对称。

还可以理解的是，在一些其它实施例中，设置在所述固定件112上的凸起部的数量可为至少一个，设置在所述转动件12上的凹陷部的数量为至少两个，所述凹陷部的数量大于或等于所述凸起部的数量，任意两个相邻的凹陷部绕所述中心轴15相互为旋转对称的最小旋转角的范围为大于零且小于或等于180度，并且所述机臂20无论在展开位置和折叠位置，每个所述凸起部收容于一个相应的所述凹陷部，所述凸起部和所述凹陷部具有相同轮廓且大小相同，例如，所述凸起部的数量为一个，所述凹陷部的数量为两个，两个所述凹陷部绕所述中心轴15相互为旋转对称的最小旋转角为135度，在所述机臂20位于展开位置，即工作状态时，所述凸起部收容于一个所述凹陷部，在过渡点时，所述凸起部脱离所述凹陷部，在所述机臂20位于折叠位置时，所述凸起部收容于另一所述凹陷部。又例如，设置在所述固定件112上的所述凸起部的数量为三个，设置在所述转动件12上的所述凹陷部的数量为三个，任意两个相邻的所述凸起部绕所述中心轴15相互为旋转对称的最小旋转角为120度，任意两个相邻的所述凹陷部绕所述中心轴15相互为旋转对称的最小旋转角也为120度。

在本发明实施例中，设置在所述固定座11和所述转动件12上的凸轮曲面皆为凸轮块和凸轮凹陷的结构，可使得所述转动件12可绕所述中心轴15相对于所述固定座12平缓稳定地转动，以使所述机臂20平缓稳定地收起或展开，可以理解的是，在一些其它实施例中，请参阅图12，设置在所述固定座11和所述转动件12上的凸轮曲面可以为轮齿与齿槽的结构，所述轮齿的端面为凸轮曲面，包括过渡点、第一坡面和第二坡面。所述第一坡面位于所述过渡点一侧，所述第二坡面位于所述过渡点的另一侧，所述第一坡面与所述第二坡面相对于经过所述过渡点且平行于所述中心轴的直线不对称。所述过渡点为凸轮曲面的顶点，也即最高点；所述齿槽的表面为凸轮曲面，包括过渡点、第一坡面和第二坡面。所述第一坡面位于所述过渡点一侧，所述第二坡面位于所述过渡点的另一侧，所述第一坡面与所述第二坡面相对于经过所述过渡点且平行于所述中心轴的直线不对称。所述过渡点为凸轮曲面的最低点。

还可以理解的是，在一些其它实施例中，请参阅图13，设置在所述固定座11和所述转动件12上的凸轮曲面可以为对称凸轮块/对称轮齿与对称凸轮凹陷/对称齿槽的结构，所述对称凸轮块/对称轮齿的端面为凸轮曲面，包括过渡点，第一坡面和第二坡面。所述第一坡面位于所述过渡点一侧，所述第二坡面位于所述过渡点的另一侧。所述第一坡面的坡角等于所述第二坡面的坡角，所述第一坡面与所述第二坡面相对于经过所述过渡点且平行于所述中心轴的直线对称。所述过渡点为凸轮曲面的顶点，也即最高点；所述对称凸轮凹陷/对称齿槽的表面为凸轮曲面，包括过渡点，第一坡面和第二坡面。所述第一坡面位于所述过渡点一侧，所述第二坡面位于所述过渡点的另一侧，所述第一坡面的坡角等于所述第二坡面的坡角，所述第一坡面与所述第二坡面相对于经过所述过渡点且平行于所述中心轴的直线对称。所述过渡点为凸轮曲面的最低点。

请复参阅图5和图6，所述弹性件13为压簧，其套设于所述中心轴15，收容于所述轴套14，且所述弹性件13压缩于所述轴套14与所述转动件12之间，用于沿所述中心轴15轴向推动所述转动件12抵靠所述固定件112。可以理解的是，在一些其它实施例中，所述弹性件13可为其它可以提供推力的任何弹性元件，例如，橡胶圆柱等。

所述轴套14大致为中空圆柱形，其设有收容腔140，用于收容所述弹性件13和所述转动件12。所述收容腔140垂直于所述轴套14的中心轴的截面形状为非圆形，并且与所述转动件12垂直于其中心轴的截面形状相同，使得所述转动件12全部收容或者部分收容于所述收容腔140时，所述转动件12的外壁抵接所述收容腔140的内壁，所述轴套14绕所述中心轴15转动时可带动所述转动件12一同转动，而在所述固定件112沿所述中心轴15轴线的推动下，所述转动件12可沿所述中心轴15的轴线在所述轴套14内移动。所述轴套14的另一端具有底壁142，用于支撑所述弹性件13。所述底壁142开设第三中心孔144，用于允许所述中心轴15穿过。

所述中心轴15包括凸缘152和杆体154，所述凸缘152连接于所述杆体154的一端，所述杆体154远离所述凸缘152的另一端设有轴槽150。所述凸缘152抵靠所述底座110，所述杆体154依次穿过所述第一中心孔114，所述第二中心孔124和所述第三中心孔144，所述轴槽150位于所述轴套14的外部。

所述卡簧16卡于所述轴槽150，并且所述卡簧16抵靠所述底壁142，从而阻止所述轴套14沿所述中心轴15的轴向运动。可以理解的是，在一些其它实施例中，所述卡簧16可由其它可阻止所述轴套14沿所述中心轴15运动的元件代替，例如，轴用挡圈等；或者，所述卡簧16可省略，而由所述机臂20或者所述第二安装块204阻止所述轴套14沿所述中心轴15的轴向运动。

在本实施例中，所述机臂组件100和所述动力组件的数量分别为四个，两个所述机臂组件100安装于所述机身200的一侧，另两个所述机臂组件100安装于所述机身200的另一侧。每个所述动力组件安装于一个对应的所述机臂组件100的一端，也即本实施例的所述无人飞行器100为四轴无人飞行器。可以理解的是，在一些其它实施例中，所述机臂组件100和所述动力组件的数量可根据实际需求增加或减少，例如减少至1个或2个，或者增加至6个。

在本实施例中，所述转动件12和所述轴套14一同沿所述第一转动方向a转动所需的推力大于所述转动件12和所述轴套14一同沿所述第二转动方向b转动所需的推力，可有效地防止所述机臂20因为不期望的外力而在其处于工作状态时的展开位置意外地沿所述第一转动方向a运动至其处于非工作状态时的折叠位置，以实现无人飞行器100在安全稳定的姿态下飞行的目的。另外，在所述机臂20处于折叠位置时，可使用较小的力度将所述机臂20沿所述第二转动方向b推动至工作状态。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (21)

1.一种转轴机构(10)，其特征在于，包括：

中心轴(15)；

固定座(11)，套设在所述中心轴(15)上；

轴套(14)，所述轴套(14)套设于所述中心轴(15)并可相对于所述中心轴(15)旋转；

转动件(12)，套设于所述中心轴(15)且至少有部分收容于所述轴套(14)内，所述转动件(12)与所述轴套(14)配合以使得所述转动件(12)可随所述轴套(14)的旋转而旋转且可在所述轴套(14)内沿所述中心轴(15)的轴线移动；以及

弹性件(13)，所述弹性件(13)套设于所述中心轴(15)且收容于所述轴套(14)中，所述弹性件(13)处于压缩状态，其一端与所述轴套(14)抵接，另一端与所述转动件(12)抵接；其中，

所述固定座(11)与所述转动件(12)抵接且所述固定座(11)与所述转动件(12)中至少有一个具有凸轮曲面，所述凸轮曲面使得所述转动件(12)在所述轴套(14)的带动下旋转时可沿着所述中心轴(15)的轴线移动；

所述凸轮曲面具有的形状使得所述轴套(14)带动所述转动件(12)沿第一转动方向旋转的推力大于所述轴套(14)带动所述转动件(12)沿第二转动方向旋转的推力，所述第一转动方向与所述第二转动方向相反。

2.根据权利要求1所述的转轴机构(10)，其特征在于，所述凸轮曲面具有过渡点、位于所述过渡点一侧的第一坡面和位于所述过渡点另一侧的第二坡面，所述第一坡面与所述第二坡面相对于经过所述过渡点且平行于所述中心轴(15)的直线不对称。

3.根据权利要求2所述的转轴机构(10)，其特征在于，所述第一坡面的坡角与所述第二坡面的坡角不相等。

4.根据权利要求2或3所述的转轴机构(10)，其特征在于，所述过渡点为最高点或最低点。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的转轴机构(10)，其特征在于，所述第一坡面与所述第二坡面为平面或曲面。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的转轴机构(10)，其特征在于，所述第一坡面与所述第二坡面为形状不相同的曲面。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的转轴机构(10)，其特征在于，所述凸轮曲面位于所述固定座(11)上。

8.根据权利要求7所述的转轴机构(10)，其特征在于，所述固定座(11)包括底座(110)和设置在所述底座(110)上的固定件(112)，所述凸轮曲面位于所述固定件(112)朝向所述转动件(12)的端面上。

9.根据权利要求7或8所述的转轴机构(10)，其特征在于，所述固定件(112)呈空心的圆柱状，所述固定件(112)朝向所述转动件(12)的端面上设有两个所述凸轮曲面，所述两个凸轮曲面相对于所述固定件(112)的中心轴中心对称。

10.根据权利要求9所述的转轴机构(10)，其特征在于，所述转动件(12)朝向所述固定件(112)的端面上也设有所述凸轮曲面，所述转动件(12)朝向所述固定件(112)的端面形状与所述固定件(112)朝向所述转动件(12)的端面形状相匹配。

11.根据权利要求9所述的转轴机构(10)，其特征在于，所述转动件(12)朝向所述固定件(112)的端面上设有凸起部，所述凸起部与所述凸轮曲面抵接。

12.根据权利要求1-6中任一项所述的转轴机构(10)，其特征在于，所述凸轮曲面位于所述转动件(12)上。

13.根据权利要求12所述的转轴机构(10)，其特征在于，所述凸轮曲面位于所述转动件(12)朝向所述固定件(11)的端面上。

14.根据权利要求12或13所述的转轴机构(10)，其特征在于，所述转动件(12)呈空心的筒状，所述转动件(12)朝向所述固定件(112)的端面上设有两个所述凸轮曲面，所述两个凸轮曲面相对于所述转动件(12)的中心轴中心对称。

15.根据权利要求14所述的转轴机构(10)，其特征在于，所述固定座(11)包括底座(110)和设置在所述底座(110)上的固定件(112)，所述固定件(112)朝向所述转动件(12)的端面上也设有所述凸轮曲面，所述固定件(112)朝向所述转动件(12)的端面形状与所述转动件(12)朝向所述固定件(112)的端面形状相匹配。

16.根据权利要求14所述的转轴机构(10)，其特征在于，所述固定件(112)朝向所述转动件(12)的端面上设有凸起部，所述凸起部与所述凸轮曲面抵接。

17.一种机臂组件(100)，包括机臂(20)和用于将所述机臂(20)转动连接至机身(200)的转轴机构，其特征在于，所述转轴机构为如权利要求1至16任一项所述的转轴机构(10)。

18.一种无人飞行器(400)，其特征在于，包括机身(200)、动力组件(300)和如权利要求20所述的机臂组件(100)；

所述机臂组件(100)安装于所述机身(200)，并且所述机臂组件(100)可相对于所述机身(200)转动；

所述动力组件(300)安装于所述机臂组件(100)。

19.根据权利要求18所述的无人飞行器(400)，其特征在于，所述机身(200)包括第一安装块(202)和第二安装块(204)，所述第一安装块(202)和所述第二安装块(204)之间具有收容槽(206)；

所述转轴机构(10)固定安装于所述第一安装块(202)和所述第二安装块(204)，并且所述转轴机构(10)至少部分收容于所述收容槽(206)。

20.根据权利要求19所述的无人飞行器(400)，其特征在于，所述固定座(11)固定安装于所述第一安装块(202)；

所述中心轴(15)的一端抵靠所述固定座(11)，另一端穿过所述第二安装块(204)。

21.一种无人飞行器(400)，包括机身(200)、机臂(20)以及用于将所述机臂(20)转动连接至所述机身(200)的转轴机构(10)，其特征在于，所述机臂(20)可相对于所述机身(200)在一收起位置与一展开位置之间旋转；

所述机臂(20)从所述收起位置旋转第一角度至一极限位置，所述机臂(20)从所述极限位置旋转第二角度至所述展开位置，其中，所述极限位置在所述收起位置与所述展开位置之间，并且所述第一角度与所述第二角度不相等；

所述转轴机构(10)为权利要求1至16任一项所述的转轴机构(10)。