CN109292083B - 一种防碰撞式旋翼无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防碰撞式旋翼无人机，包括：无人机机体，无人机机体包括机体和与机体一体成型的延伸臂，延伸臂上等距设置有六组连接臂，连接臂的末端设有安装座，安装座上设有电机，电机的动力输出端连接有旋翼，延伸臂和连接臂之间设置有防断回拉机构，防断回拉机构包括固定在延伸臂末端的保险套管和位于保险套管外围的回拉机构，保险套管内部开设有固定槽，连接臂设置在固定槽内且与固定槽连接处设有断裂杆，断裂杆为两段式结构且中部连接有合页，保险套管的外壁均匀开设有六组调节槽，调节槽的开口处设有限位板，本发明在无人机机体的旋翼外围设有防撞结构，可以对旋翼达到防护的目的。

Description

一种防碰撞式旋翼无人机

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体为一种防碰撞式旋翼无人机。

背景技术

旋翼无人机是微机电系统集成的产物，以其能够垂直起降、自由悬停、控制灵活和适应各种环境能力强等优点成为国内外很多实验室研究的重点。旋翼无人机的系统研究主要是针对地面控制系统和机载测控通信系统，地面控制系统是能够对无人机的飞行姿态进行监测和指令控制；机载测控通信系统主要是在无人机飞行状态下对惯性传感器、超声波测距仪等进行数据采集，并把这些数据传送给地面控制系统，旋翼无人机经常被人们用来进行航拍，将旋翼无人机的底部安装有摄像器，可以高空拍摄。

然而，现有的旋翼无人机在高空作业时存在以下的问题：（1）旋翼无人机在高空作业时，旋翼容易受到鸟类碰撞以及风力的影响导致撞击物体，防撞性能较差；（2）旋翼无人机底部通过连接件外装的设备，在撞击时容易发生活动，有出现断裂的危险性，缺乏保护措施。为此，需要设计相应的技术方案解决存在的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防碰撞式旋翼无人机，解决了背景技术中所提出的问题，满足实际使用需求。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种防碰撞式旋翼无人机，包括：无人机机体，所述无人机机体包括机体和与机体一体成型的延伸臂，所述延伸臂上等距设置有六组连接臂，所述连接臂的末端设有安装座，所述安装座上设有电机，所述电机的动力输出端连接有旋翼，所述延伸臂和连接臂之间设置有防断回拉机构，所述防断回拉机构包括固定在延伸臂末端的保险套管和位于保险套管外围的回拉机构，所述保险套管内部开设有固定槽，所述连接臂设置在固定槽内且与固定槽连接处设有断裂杆，所述断裂杆为两段式结构且中部连接有合页，所述保险套管的外壁均匀开设有六组调节槽，所述调节槽的开口处设有限位板，所述回拉机构包括转动球和与转动球相连接的回拉弹簧，所述转动球设置在调节槽内，所述回拉弹簧的末端与均匀固定在连接臂表面；

作为本发明的一种优选实施方式，所述防撞机构包括呈上下对称分布的第一防撞环和第二防撞环，所述第一防撞环设于旋翼的正上方，所述第一防撞环包括软性缓冲环和位于软性缓冲环内侧的刚性防护环，所述软性缓冲环和刚性防护环之间设有若干组承压弹簧，所述承压弹簧的外端与软性缓冲环的内壁相连接且内端与刚性防护环相连接，所述刚性防护环的内侧设有四组支撑杆，所述支撑杆的末端连接有高度调节杆，所述高度调节杆与无人机机体相连接，所述第二防撞环与第一防撞环结构相同，所述无人机机体底部安装有两组呈左右对称分布的支撑架，所述支撑架之间设有防护机构，所述防护机构包括呈左右对称分布的第一防护板和第二防护板，所述第一防护板和第二防护板之间设有安装槽，所述安装槽开设于无人机机体底部，所述刚性防护环、支撑杆和高度调节杆均采用碳纤维材料。

作为本发明的一种优选实施方式，所述第一防护板包括弧形防护板、限位杆、缓冲弹簧和挡板，所述弧形防护板的上端活动设置在无人机机体的底部且内侧与两组水平放置的限位杆相连接，所述限位杆的外端与缓冲弹簧相连接，所述缓冲弹簧的末端与挡板相连接，所述第二防护板与第一防护板结构相同。

作为本发明的一种优选实施方式，所述弧形防护板与无人机机体的连接处设有固定块，所述固定块内部开设有凹槽，所述凹槽内活动设有主杆，所述主杆与弧形防护板固定连接且两端连接有扭力弹簧，所述扭力弹簧的外端固定在凹槽的内壁上。

作为本发明的一种优选实施方式，所述软性缓冲环整体呈环形结构且内部填充有橡胶垫，所述橡胶垫内部分设若干橡胶层，所述橡胶层之间呈波状结构。

作为本发明的一种优选实施方式，所述刚性防护环呈环形管状结构且内部为中空结构，所述刚性防护环表面均匀开设有若干组通孔。

作为本发明的一种优选实施方式，所述支撑杆由两组金属杆构成，所述金属杆之间连接有金属管，所述金属管呈三角状结构分布。

作为本发明的一种优选实施方式，所述高度调节杆包括套管和抽拉杆，所述套管为中空结构，且所述抽拉杆活动设置于套管的内部，所述套管的上端一侧设有螺孔，所述螺孔内活动设有限位栓。

作为本发明的一种优选实施方式，所述第二防撞环位于安装座的正下方且通过支撑杆与无人机机体相连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1.本方案在无人机机体的旋翼外围设有防撞结构，可以对旋翼无人机的旋翼以及机体达到防护的目的，提高旋翼无人机的安全性。

2.在无人机机体的底部设有防护机构，可以在撞击的过程中对外装的设备进行限位、缓冲以及防护，防止连接件断裂，提高机体的安全性。

附图说明

图1为本发明的整体示意图；

图2为本发明的无人机机体俯视图；

图3为本发明所述防断回拉机构俯视图；

图4为本发明所述防断回拉机构断裂示意图；

图5为本发明所述防断回拉机构回拉示意图；

图6为本发明所述防撞机构俯视图；

图7为本发明所述高度调节杆结构图；

图8为本发明所述固定块内部结构图；

图中:1-无人机机体，2-安装座，3-旋翼，4-防撞机构，5-第一防撞环，6-第二防撞环，7-软性缓冲环，8-刚性防护环，9-承压弹簧，10-支撑杆，11-高度调节杆，12-支撑架，13-防护机构，14-第一防护板，15-第二防护板，16-安装槽，17-弧形防护板，18-限位杆，19-缓冲弹簧，20-挡板，21-固定块，22-凹槽，23-主杆，24-扭力弹簧，25-橡胶垫，26-通孔，27-金属杆，28-金属管，29-套管，30-抽拉杆，31-限位栓，32-机体，33-延伸臂，34-连接臂，35-电机，36-防断回拉机构，37-保险套管，38-回拉机构，39-固定槽,391-断裂杆，40-合页，41-调节槽，42-限位板，43-转动球，44-回拉弹簧。

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1-8，本发明提供一种技术方案：一种防碰撞式旋翼无人机，包括：无人机机体1，无人机机体1包括机体32和与机体32一体成型的延伸臂33，延伸臂33上等距设置有六组连接臂34，连接臂34的末端设有安装座2，安装座2上设有电机35，电机35的动力输出端连接有旋翼3，延伸臂33和连接臂34之间设置有防断回拉机构36，防断回拉机构36包括固定在延伸臂33末端的保险套管37和位于保险套管37外围的回拉机构38，保险套管37内部开设有固定槽39，连接臂34设置在固定槽39内且与固定槽39连接处设有断裂杆391，断裂杆391为两段式结构且中部连接有合页40，保险套管37的外壁均匀开设有六组调节槽41，调节槽41的开口处设有限位板42，回拉机构38包括转动球43和与转动球43相连接的回拉弹簧44，转动球43设置在调节槽41内，回拉弹簧44的末端与均匀固定在连接臂34表面，当无人机机体1与物体发生碰撞时，一般首先受到撞击的为旋翼3部位，通过在延伸臂33和连接臂34之间设有防断回拉机构36，在撞击时，受到外力延伸臂33和连接臂34处发生断裂，在断裂时通过断裂杆391的合页40使延伸臂33不会掉落，当撞击结束后，外围回拉机构38的回拉弹簧44的回拉力拉动连接臂34恢复到初始状态，使无人机机体1不会受到影响，提高无人机机体1的防撞能力，并将回拉机构38均匀设置保险套管37外围，当连接臂34出现上下左右断裂时，都可以达到对连接臂34多角度回拉的目的；

无人机机体1外围设有防撞机构4，防撞机构4包括呈上下对称分布的第一防撞环5和第二防撞环6，第一防撞环5设于旋翼3的正上方，第一防撞环5包括软性缓冲环7和位于软性缓冲环7内侧的刚性防护环8，软性缓冲环7和刚性防护环8之间设有若干组承压弹簧9，承压弹簧9的外端与软性缓冲环7的内壁相连接且内端与刚性防护环8相连接，刚性防护环8的内侧设有四组支撑杆10，支撑杆10的末端连接有高度调节杆11，高度调节杆11与无人机机体1相连接，第二防撞环6与第一防撞环5结构相同，无人机机体1底部安装有两组呈左右对称分布的支撑架12，支撑架12之间设有防护机构13，防护机构13包括呈左右对称分布的第一防护板14和第二防护板15，第一防护板14和第二防护板15之间设有安装槽16，安装槽16开设于无人机机体1底部，刚性防护环8、支撑杆10和高度调节杆11均采用碳纤维材料，通过在无人机机体1的旋翼3外围设有防撞机构4，当无人机机体1在撞击的过程中首先通过最外侧的软性缓冲环7进行一次缓冲，利用软性缓冲环7内部的橡胶垫25可以达到二次缓冲的目的，并将橡胶垫25的橡胶层之间设计为波状结构，可以达到更好的缓冲卸力的目的，可以达到在撞击时软性缓冲环7挤压内侧的承压弹簧9，通过承压弹簧9从而达到缓冲卸力的目的，最后通过内侧的刚性防护环8的达到防护的目的，避免撞击力过大导致内侧的旋翼3以及无人机机体1损坏，并对刚性防护环8采用碳纤维材料制成，碳纤维材料具有较高的强度且重量较轻，并对刚性防护环8设计为中空结构且表面开设有通孔26，可以较大程度上减轻防撞机构4的重量，并对内侧的支撑杆10的金属管设计为三角状结构分布，三角结构具有较好的稳定性，可以提高支撑杆10的强度，使用者可以通过高度调节杆11内部的抽拉杆30在套管29内上下抽动，可以根据无人机机体的高度调节第一防撞环5和第二防撞环6之间的间距，调节完成后通过拧紧限位栓31达到固定的目的，并在安装槽的外侧设有第一防护板14和第二防护板15，将需要安装设备时，使用者通过扳动第一防护板14和第二防护板15，将设备安装在安装槽16内，安装完毕后，扭力弹簧24的回力拉动弧形防护板17向内侧运动，并使内侧的挡板20与设备相接触，在挤压力的作用下达到固定的目的，当无人机机体1在撞击时，底部设备摆动，通过缓冲弹簧19达到软接触和缓冲的目的，并通过限位杆18达到限位的目的，从而提高外装设备的稳定性和安全性。

进一步改进地，如图1所示：第一防护板14包括弧形防护板17、限位杆18、缓冲弹簧19和挡板20，弧形防护板17的上端活动设置在无人机机体1的底部且内侧与两组水平放置的限位杆18相连接，限位杆18的外端与缓冲弹簧19相连接，缓冲弹簧19的末端与挡板20相连接，第二防护板15与第一防护板14结构相同，在安装槽的外侧设有第一防护板14和第二防护板15，将需要安装设备时，使用者通过扳动第一防护板14和第二防护板15，将设备安装在安装槽16内，安装完毕后，扭力弹簧24的回力拉动弧形防护板17向内侧运动，并使内侧的挡板20与设备相接触，在挤压力的作用下达到固定的目的，当无人机机体1在撞击时，底部设备摆动，通过缓冲弹簧19达到软接触和缓冲的目的，并通过限位杆18达到限位的目的。

进一步改进地，如图8所示：弧形防护板17与无人机机体1的连接处设有固定块21，固定块21内部开设有凹槽22，凹槽22内活动设有主杆23，主杆23与弧形防护板17固定连接且两端连接有扭力弹簧24，扭力弹簧24的外端固定在凹槽22的内壁上，需要安装设备时，扳动弧形防护板17，弧形防护板17带动内部的主杆23在凹槽22内转动，当安装完毕后，放开弧形防护板17在扭力弹簧24回弹力的作用下，拉动弧形防护板17向内侧运动，并使内侧的挡板20与设备相接触，在挤压力的作用下达到固定的目的。

进一步改进地，如图6所示：软性缓冲环7整体呈环形结构且内部填充有橡胶垫25，橡胶垫25内部分设若干橡胶层，橡胶层之间呈波状结构，软性缓冲环7内部的橡胶垫25可以达到二次缓冲的目的，并对橡胶垫25的橡胶层之间设计为波状结构，可以达到更好的缓冲卸力的目的。

进一步改进地，如图6所示：刚性防护环8呈环形管状结构且内部为中空结构，刚性防护环8表面均匀开设有若干组通孔26，对刚性防护环8采用碳纤维材料制成，碳纤维材料具有较高的强度且重量较轻，并对刚性防护环8设计为中空结构且表面开设有通孔26，可以较大程度上减轻防撞机构4的重量，并且可以设有通孔26不影响旋翼转动时对外部气体的流动。

进一步改进地，如图6所示：支撑杆10由两组金属杆27构成，金属杆27之间连接有金属管28，金属管28呈三角状结构分布，支撑杆10的金属管设计为三角状结构分布，三角结构具有较好的稳定性，可以提高支撑杆10的强度。

进一步改进地，如图7所示：高度调节杆11包括套管29和抽拉杆30，套管29为中空结构，且抽拉杆30活动设置于套管29的内部，套管29的上端一侧设有螺孔，螺孔内活动设有限位栓31，使用者可以通过高度调节杆11内部的抽拉杆30在套管29内上下抽动，可以根据无人机机体的高度调节第一防撞环5和第二防撞环6之间的间距，调节完成后通过拧紧限位栓31达到固定的目的。

具体地，如图1所示：第二防撞环6位于安装座2的正下方且通过支撑杆10与无人机机体1相连接。

在使用时：本发明当无人机机体1与物体发生碰撞时，一般首先受到撞击的为旋翼3部位，通过在延伸臂33和连接臂34之间设有防断回拉机构36，在撞击时，受到外力延伸臂33和连接臂34处发生断裂，达到卸力的目的，在断裂时通过断裂杆391的合页40使延伸臂33不会掉落，当撞击结束后，外围回拉机构38的回拉弹簧44的回拉力拉动连接臂34，并使得连接臂34回拉至固定槽39内，恢复到初始状态，使无人机机体1不会受到影响，提高无人机机体1的防撞能力，并将回拉机构38均匀设置保险套管37外围，当连接臂34出现上下左右断裂时，都可以达到对连接臂34多角度回拉的目的，可选择性在无人机机体1的外侧设有防撞机构4，通过在无人机机体1的旋翼3外围设有防撞机构4，当无人机机体1在撞击的过程中首先通过最外侧的软性缓冲环7进行一次缓冲，利用软性缓冲环7内部的橡胶垫25可以达到二次缓冲的目的，并对橡胶垫25的橡胶层之间设计为波状结构，可以达到更好的缓冲卸力的目的，可以达到在撞击时软性缓冲环7挤压内侧的承压弹簧9，通过承压弹簧9从而达到缓冲卸力的目的，最后通过内侧的刚性防护环8的达到防护的目的，避免撞击力过大导致内侧的旋翼3以及无人机机体1损坏，并对刚性防护环8采用碳纤维材料制成，碳纤维材料具有较高的强度且重量较轻，并对刚性防护环8设计为中空结构且表面开设有通孔26，可以较大程度上减轻防撞机构4的重量，并对内侧的支撑杆10的金属管设计为三角状结构分布，三角结构具有较好的稳定性，可以提高支撑杆10的强度，使用者可以通过高度调节杆11内部的抽拉杆30在套管29内上下抽动，可以根据无人机机体的高度调节第一防撞环5和第二防撞环6之间的间距，调节完成后通过拧紧限位栓31达到固定的目的，并在安装槽的外侧设有第一防护板14和第二防护板15，将需要安装设备时，使用者通过扳动第一防护板14和第二防护板15，将设备安装在安装槽16内，安装完毕后，扭力弹簧24的回力拉动弧形防护板17向内侧运动，并使内侧的挡板20与设备相接触，在挤压力的作用下达到固定的目的，当无人机机体1在撞击时，底部设备摆动，通过缓冲弹簧19达到软接触和缓冲的目的，并通过限位杆18达到限位的目的，从而提高外装设备的稳定性和安全性。

本方案所保护的产品目前已经投入实际生产和应用，尤其是在无人机领域上的应用取得了一定的成功，很显然印证了该产品的技术方案是有益的，是符合社会需要的，也适宜批量生产及推广使用。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。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 (8)

1.一种防碰撞式旋翼无人机，包括：无人机机体（1），所述无人机机体（1）包括机体（32）和与机体（32）一体成型的延伸臂（33），所述延伸臂（33）上等距设置有六组连接臂（34），所述连接臂（34）的末端设有安装座（2），所述安装座（2）上设有电机（35），所述电机（35）的动力输出端连接有旋翼（3），其特征在于：所述延伸臂（33）和连接臂（34）之间设置有防断回拉机构（36），所述防断回拉机构（36）包括固定在延伸臂（33）末端的保险套管（37）和位于保险套管（37）外围的回拉机构（38），所述保险套管（37）内部开设有固定槽（39），所述连接臂（34）设置在固定槽（39）内且与固定槽（39）连接处设有断裂杆（391），所述断裂杆（391）为两段式结构且中部连接有合页（40），所述保险套管（37）的外壁均匀开设有六组调节槽（41），所述调节槽（41）的开口处设有限位板（42），所述回拉机构（38）包括转动球（43）和与转动球（43）相连接的回拉弹簧（44），所述转动球（43）设置在调节槽（41）内，所述回拉弹簧（44）的末端均匀固定在连接臂（34）表面，所述无人机机体（1）外围设有防撞机构（4），所述防撞机构（4）包括呈上下对称分布的第一防撞环（5）和第二防撞环（6），所述第一防撞环（5）设于旋翼（3）的正上方，所述第一防撞环（5）包括软性缓冲环（7）和位于软性缓冲环（7）内侧的刚性防护环（8），所述软性缓冲环（7）和刚性防护环（8）之间设有若干组承压弹簧（9），所述承压弹簧（9）的外端与软性缓冲环（7）的内壁相连接且内端与刚性防护环（8）相连接，所述刚性防护环（8）的内侧设有四组支撑杆（10），所述支撑杆（10）的末端连接有高度调节杆（11），所述高度调节杆（11）与无人机机体（1）相连接，所述第二防撞环（6）与第一防撞环（5）结构相同，所述无人机机体（1）底部安装有两组呈左右对称分布的支撑架（12），所述支撑架（12）之间设有防护机构（13），所述防护机构（13）包括呈左右对称分布的第一防护板（14）和第二防护板（15），所述第一防护板（14）和第二防护板（15）之间设有安装槽（16），所述安装槽（16）开设于无人机机体（1）底部，所述刚性防护环（8）、支撑杆（10）和高度调节杆（11）均采用碳纤维材料。

2.根据权利要求1所述的一种防碰撞式旋翼无人机，其特征在于：所述第一防护板（14）包括弧形防护板（17）、限位杆（18）、缓冲弹簧（19）和挡板（20），所述弧形防护板（17）的上端活动设置在无人机机体（1）的底部且内侧与两组水平放置的限位杆（18）相连接，所述限位杆（18）的外端与缓冲弹簧（19）相连接，所述缓冲弹簧（19）的末端与挡板（20）相连接，所述第二防护板（15）与第一防护板（14）结构相同。

3.根据权利要求2所述的一种防碰撞式旋翼无人机，其特征在于：所述弧形防护板（17）与无人机机体（1）的连接处设有固定块（21），所述固定块（21）内部开设有凹槽（22），所述凹槽（22）内活动设有主杆（23），所述主杆（23）与弧形防护板（17）固定连接且两端连接有扭力弹簧（24），所述扭力弹簧（24）的外端固定在凹槽（22）的内壁上。

4.根据权利要求1所述的一种防碰撞式旋翼无人机，其特征在于：所述软性缓冲环（7）整体呈环形结构且内部填充有橡胶垫（25），所述橡胶垫（25）内部分设若干橡胶层，所述橡胶层之间呈波状结构。

5.根据权利要求1所述的一种防碰撞式旋翼无人机，其特征在于：所述刚性防护环（8）呈环形管状结构且内部为中空结构，所述刚性防护环（8）表面均匀开设有若干组通孔（26）。

6.根据权利要求1所述的一种防碰撞式旋翼无人机，其特征在于：所述支撑杆（10）由两组金属杆（27）构成，所述金属杆（27）之间连接有金属管（28），所述金属管（28）呈三角状结构分布。

7.根据权利要求1所述的一种防碰撞式旋翼无人机，其特征在于：所述高度调节杆（11）包括套管（29）和抽拉杆（30），所述套管（29）为中空结构，且所述抽拉杆（30）活动设置于套管（29）的内部，所述套管（29）的上端一侧设有螺孔，所述螺孔内活动设有限位栓（31）。

8.根据权利要求6所述的一种防碰撞式旋翼无人机，其特征在于：所述第二防撞环（6）位于安装座（2）的正下方且通过支撑杆（10）与无人机机体（1）相连接。