CN109484633B

CN109484633B - 可折叠便携式无人机

Info

Publication number: CN109484633B
Application number: CN201811361367.0A
Authority: CN
Inventors: 漆华妹; 彭柴扬; 江滔
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2018-11-15
Filing date: 2018-11-15
Publication date: 2020-05-08
Anticipated expiration: 2038-11-15
Also published as: CN109484633A

Abstract

本发明提供了一种可折叠便携式无人机，包括：机体，所述机体为圆柱状结构；共轴反桨模块，设置在所述机体的顶部；涵道收容模块，设置在所述共轴反桨模块下端，包括上下设置的两个涵道收容舱；动力控制模块，设置在所述涵道收容模块下端，包括无人机必要组件；双涵道模块，包括双涵道伸缩模块和双涵道螺旋桨模块，所述双涵道伸缩模块包括设置在所述动力控制模块下端的一拉伸杆舱，所述拉伸杆舱的左右为对称的舱室结构，中间设置有一外侧带齿轮的轴套筒，套设在左右对称的两拉伸杆上，所述双涵道螺旋桨模块包括一对与拉伸杆连接的涵道式螺旋桨和舵机。本发明结构紧凑，占用空间体积小，可以折叠，便于使用和携带。

Description

可折叠便携式无人机

技术领域

本发明涉及无人机设计技术领域，特别涉及一种可折叠便携式无人机。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”。近年来，无人机因其具有起降方便、空中悬停、不受使用场地限制、购买与维护成本较低等优点，已被广泛应用于航拍摄影、农业植保、环境监测、军事侦察等领域。现有的无人机结构的基本组成包括：机架、电机、螺旋桨、飞行控制器、电调、电池等，还可以根据无人机的具体应用需要配置诸如云台摄像头、农药撒布设备、空气质量传感器等模块以实现不同的功能。

然而，现有的大多数无人机在实现固有功能的前提下，受到自身结构的限制，体积较大、重量较重，携带和使用都相对不方便，如常见的无人机十字型布局设计，占用空间大、携带时只能使用大尺寸背包、汽车类运输工具等，若在运输过程中拆卸零部件来减小体积，则零部件的收容将会变得十分繁杂，并且大多数无人机拆卸零部件本身也增加了操作的复杂性、需要耗费更多的时间和精力。

发明内容

本发明提供了一种可折叠便携式无人机，其目的是为了解决现有的无人机结构体积较大、重量较重，携带和使用都相对不方便的问题。

为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种可折叠便携式无人机，包括机体，所述机体为圆柱状结构；

共轴反桨模块，所述共轴反桨模块设置在所述机体的顶部，所述共轴反桨模块包括有一主轴和主电机，所述主轴为内外双轴结构，所述主轴的一端与所述主电机相连接，所述主轴的另一端的内轴上套设有第一主旋翼，外轴上套设有第二主旋翼，所述第一主旋翼和所述第二主旋翼旋转方向相反；

涵道收容模块，所述涵道收容模块设置在所述共轴反桨模块下端，所述涵道收容模块包括上下设置的两个涵道收容舱，两个所述涵道收容舱的一侧均设置有一十字榫槽式螺栓；

动力控制模块，所述动力控制模块设置在所述涵道收容模块下端，所述动力控制模块包括：

布线槽，所述布线槽紧贴地设置在所述机体的内侧壁上，所述主电机与所述布线槽电连接；

飞控板，所述飞控板设置在所述动力控制模块的最上层，与所述布线槽电连接；

电池，所述电池设置在所述飞控板下端，与所述布线槽电连接；

四合一式电调，所述四合一式电调设置在所述飞控板的下端，与所述布线槽电连接；

遥控器接收机，所述遥控器接收机设置在所述四合一式电调的下端，与所述四合一式电调电连接；

控制电机，所述控制电机设置在所述遥控器接收机的一侧，所述控制电机电连接所述四合一式电调，所述控制电机的输出端上设置有一带动齿轮；

双涵道模块，所述双涵道模块包括双涵道伸缩模块和双涵道螺旋桨模块，所述双涵道伸缩模块包括设置在所述动力控制模块下端的一拉伸杆舱，所述拉伸杆舱的左右为对称的舱室结构，中间设置有一外侧带齿轮的轴套筒，与所述带动齿轮啮合，所述轴套筒的内侧设置有第一螺纹结构；所述拉伸杆舱的两侧舱室内均设置有一拉伸杆，两个所述拉伸杆的内端设置有第二螺纹结构，所述轴套筒通过所述第一螺纹结构和第二螺纹结构与两个所述拉伸杆的内端螺纹连接；

所述双涵道螺旋桨模块包括一对涵道式螺旋桨，均设置在所述机体外侧，互相呈180度分布，所述涵道式螺旋桨设置有一安装端，所述安装端设置有螺母，通过一十字榫头，与设置在所述拉伸杆外端截面上的螺孔螺旋连接，所述双涵道螺旋桨模块还包括有一对舵机，设置在所述涵道式螺旋桨的安装端位置处，所述涵道式螺旋桨和所述舵机均与所述四合一式电调电连接。

进一步地，所述机体还包括有功能模块，所述功能模块设置在所述机体的底部，所述功能模块设置有一相机云台，所述相机云台的顶部通过设置在所述拉伸杆舱底部的固定装置固定，所述固定装置与所述拉伸杆舱底部可拆卸连接。

进一步地，所述涵道收容舱的十字榫槽式螺栓与所述涵道式螺旋桨的螺母配套设置。

进一步地，两个所述涵道式螺旋桨的结构完全相同，两个所述涵道收容舱的结构完全相同，两个所述涵道收容舱内的十字榫槽式螺栓的位置呈180度分布。

进一步地，所述第一主旋翼和第二主旋翼为可折叠结构。

进一步地，所述动力控制模块内还设置有空舱。

本发明的上述方案有如下的有益效果：

本发明的可折叠便携式无人机，机体、各模块基本为圆柱体型，模块间通过设置在机体内壁的布线槽连接等，有效的减小了无人机的结构体积及重量。同时，本发明的主旋翼采用内外轴的反桨结构，取消了复杂的偏转控制机构，由两个紧贴机体的涵道螺旋桨和舵机提供的自由度来补偿控制偏转，使得无人机的整体结构占用体积进一步减小。更近一步地，本发明的主旋翼采用可折叠的设计，两个涵道式螺旋桨和舵机与机体的连接采用简单的十字榫头螺旋连接，在携带时均可拆下并固定放置在设置在机体中部的收容空腔内，这样就使得整个无人机在携带时可折叠成杯状物体，更加的方便携带。

附图说明

图1为本发明的飞行作业状态结构示意图；

图2为本发明的折叠状态结构示意图。

【附图标记说明】

1-机体；2-主轴；3-主电机；4-第一主旋翼；5-第二主旋翼；6-涵道收容舱；7-十字榫槽式螺栓；8-布线槽；9-飞控板；10-电池；11-四合一式电调；12-遥控器接收机；13-控制电机；14-带动齿轮；15-拉伸杆舱；16-轴套筒；17-拉伸杆；18-涵道式螺旋桨；19-螺母；20十字榫头；21-螺孔；22-舵机；23-相机云台；24-空舱。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有的无人机结构体积较大、重量较重，携带和使用都相对不方便的问题，提供了一种可折叠便携式无人机。

如图1、图2所示，本发明的实施例提供了一种可折叠便携式无人机，包括：机体1，所述机体为圆柱状结构；共轴反桨模块，所述共轴反桨模块设置在所述机体的顶部，所述共轴反桨模块包括有一主轴2和主电机3，所述主轴2为内外双轴结构，所述主轴2的一端与所述主电机3相连接，所述主轴2的另一端的内轴上套设有第一主旋翼4，外轴上套设有第二主旋翼5，所述第一主旋翼4和所述第二主旋翼5旋转方向相反；涵道收容模块，所述涵道收容模块设置在所述共轴反桨模块下端，所述涵道收容模块包括上下设置的两个涵道收容舱6，两个所述涵道收容舱6的一侧均设置有一十字榫槽式螺栓7；动力控制模块，所述动力控制模块设置在所述涵道收容模块下端，所述动力控制模块包括：布线槽8，所述布线槽8紧贴地设置在所述机体1的内侧壁上，所述主电机3与所述布线槽8电连接；飞控板9，所述飞控板9设置在所述动力控制模块的最上层，与所述布线槽8电连接；电池10，所述电池10设置在所述飞控板9下端，与所述布线槽8电连接；四合一式电调11，所述四合一式电调11设置在所述飞控板9的下端，与所述布线槽8电连接；遥控器接收机12，所述遥控器接收机12设置在所述四合一式电调11的下端，与所述四合一式电调11电连接；控制电机13，所述控制电机13设置在所述遥控器接收机12的一侧，所述控制电机13电连接所述四合一式电调11，所述控制电机13的输出端上设置有一带动齿轮14；双涵道模块，所述双涵道模块包括双涵道伸缩模块和双涵道螺旋桨模块，所述双涵道伸缩模块包括设置在所述动力控制模块下端的一拉伸杆舱15，所述拉伸杆舱15的左右为对称的舱室结构，中间设置有一外侧带齿轮的轴套筒16，与所述带动齿轮14啮合，所述轴套筒16的内侧设置有第一螺纹结构；所述拉伸杆舱15的两侧舱室内均设置有一拉伸杆17，两个所述拉伸杆的内端设置有第二螺纹结构，所述轴套筒16通过所述第一螺纹结构和第二螺纹结构与两个所述拉伸杆17的内端螺纹连接；所述双涵道螺旋桨模块包括一对涵道式螺旋桨18，均设置在所述机体1外侧，互相呈180度分布，所述涵道式螺旋桨18设置有一安装端，所述安装端设置有螺母19，通过一十字榫头20，与设置在所述拉伸杆17外端截面上的螺孔21螺旋连接，所述双涵道螺旋桨模块还包括有一对舵机22，设置在所述涵道式螺旋桨18的安装端位置处，所述涵道式螺旋桨18和所述舵机22均与所述四合一式电调12电连接。

本发明的实施例所述的可折叠便携式无人机，机体1整体设置成圆柱体结构，使得各模块之间的布置更加紧密，减小了整体结构体积，顶端的共轴反桨模块，利用其自身力矩平衡的特点，取消了尾桨来平衡水平方向的力矩，减小了水平方向的占用体积，并且该机构效率高出一般的单旋翼，这对缩小电池10的体积很关键。设置在机体1中上部的涵道收容模块，在无人机携带时，能将其部分伸出的涵道式螺旋桨18拆下并放置在涵道收容舱6内，并且通过设置在其中的十字榫槽式螺栓7固定；在无人机作业飞行时为空舱，由于其位置设置在机体1中上部，因而降低了无人机整体的重心高度，增加了飞行的稳定性。机体1中部的动力控制模块，飞控板9、电池10、四合一式电调11和遥控接收装置12等无人机必要组件采用由上往下层叠的方式布置，而布线槽8设置在机体1的内侧壁上，充分利用了内部空间，并且各组件之间的连接线的布置也更加合理紧密。设置在机体1中下部的双涵道模块，包括双涵道伸缩模块和双涵道螺旋桨模块，双涵道伸缩模块，通过设置在动力控制模块内的一控制电机13，带动套设在拉伸杆17上的内壁设置有螺纹的轴套筒16转动，使得拉伸杆17能在舱内伸缩，在无人机飞行作业时外伸，固定涵道式螺旋桨18和舵机22，而在无人机携带时内缩，减小水平方向占用体积。双涵道螺旋桨模块，采用舵机22控制涵道式螺旋桨17，可以在起飞时，使涵道推进力与共轴反桨推动力同向向上，起飞加速能力显著提升，节省能量，同时在起飞后，利用舵机22实现涵道倾转，提供两个可控的向前的推进力，克服了共轴反桨本身前进速度较慢的缺点，同时也克服了共轴反桨本身控制结构复杂，微型化难度大的难题，另外，该模块与拉伸杆17的连接方式为十字榫头20螺旋连接，在无人机携带时能方便拆卸，并收容在涵道收容舱6中，减小了携带时整体的体积。

进一步地，所述机体还包括有功能模块，所述功能模块设置在所述机体的底部，所述功能模块设置有一相机云台23，所述相机云台23的顶部通过设置在所述拉伸杆舱底部的固定装置固定，所述固定装置与所述拉伸杆舱底部可拆卸连接。

作为本发明的可折叠便携式无人机的优选实施例，其底部功能模块设置有一航拍相机，安装在一相机云台23上，并且固定在机体1底部。此功能模块采用可拆卸的连接方式，保证了本发明的功能模块并不局限于此优选的实施列，还可设置为诸如农药撒布装置或温度湿度传感器等，满足其它功能需求。

进一步地，所述涵道收容舱6的十字榫槽式螺栓7与所述涵道式螺旋桨18的螺母19配套设置；两个所述涵道式螺旋桨18的结构完全相同，两个所述涵道收容舱6的结构完全相同，两个所述涵道收容舱内的十字榫槽式螺栓7位置呈180度分布。

本发明的实施例所述的可折叠便携式无人机，涵道收容舱6的十字榫槽式螺栓7与涵道式螺旋桨18的螺母19的配套设置，能保证无人机携带时涵道式螺旋桨18能收容在涵道收容舱6内，并且通过十字榫槽式螺栓7将其固定。其中涵道收容舱6的结构布置，能保证机体1的重量分布和重心的水平位置更加合理。

进一步地，所述第一主旋翼4和第二主旋翼5为可折叠结构；所述动力控制模块内还设置有空舱24。

本发明的实施例所述的可折叠便携式无人机，主旋翼同样可以在无人机携带时拆卸下来，将旋翼折叠并且收容在动力控制模块的空舱24内，这样可以显著减小无人机竖直方向的占用体积，方便携带。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种可折叠便携式无人机，其特征在于，包括：

机体，所述机体为圆柱状结构；

2.根据权利要求1所述的可折叠便携式无人机，其特征在于，所述机体还包括有功能模块，所述功能模块设置在所述机体的底部，所述功能模块设置有一相机云台，所述相机云台的顶部通过设置在所述拉伸杆舱底部的固定装置固定，所述固定装置与所述拉伸杆舱底部可拆卸连接。

3.根据权利要求1所述的可折叠便携式无人机，其特征在于，所述涵道收容舱的十字榫槽式螺栓与所述涵道式螺旋桨的螺母配套设置。

4.根据权利要求3所述的可折叠便携式无人机，其特征在于，两个所述涵道式螺旋桨的结构完全相同，两个所述涵道收容舱的结构完全相同，两个所述涵道收容舱内的十字榫槽式螺栓的位置呈180度分布。

5.根据权利要求1所述的可折叠便携式无人机，其特征在于，所述第一主旋翼和第二主旋翼为可折叠结构。

6.根据权利要求1所述的可折叠便携式无人机，其特征在于，所述动力控制模块内还设置有空舱。