CN109850117A - 一种具有行走功能的多旋翼飞行器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有行走功能的多旋翼飞行器。该飞行器包括左半球、右半球、旋翼机、中心转轴、转架、球形铰链和配重；继承了微小型飞行器的优点，同时克服了无人飞行器回收困难等问题，飞行器可实现地面滚动行走、障碍物攀爬、垂直起降、空中定点悬停、任意姿态垂直起降等功能。由于球形多旋翼飞行器的独特设计和特有的功能，可将其应用于救灾或是在狭小的空间(如室内、城内、森林和隧道等)执行侦查监视、摄像和运输等任务，具有广阔的军事和民用前景。

Description

一种具有行走功能的多旋翼飞行器
技术领域
本发明属于飞行器设计领域，特别是涉及一种具有行走功能的多旋翼飞行器
背景技术
目前，微小型无人飞行器主要分为固定翼式、旋翼式和扑翼式。微小型无人机有着常规无人机所不具有的优点：目标小，噪音低、雷达和可视信号弱、携带方便，可在空间狭小的环境内进行侦察。但无人机也有致命的弱点，比如安全起降。有资料表明，无人机回收过程的故障数占无人机整个执行任务故障数中的80％以上。
为了发挥微型无人机的优点，同时克服无人机回收困难等问题，本专利提出了一种新型的可地面行走的球形多旋翼飞行器设计，该飞行器具有以任意姿态垂直起降，空中定点悬停，地面行走，能很好地抵抗外界不利环境和不必要的坠撞，可灵活穿梭于狭小空间。
近几年也有不少发明人发明了各式各样的球形飞行器，以下对类似于球形飞行器的各发明进行分析。
专利CN206417211U发明了一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器，虽然可以全向行走，但是飞行器在地面时，由于中心比较靠近球心位置，飞行器的旋翼可能是朝向地面，此时无法实现起飞，需要人为调整姿态。
专利CN105539037A发明了一种能在地面滚动的陆空四旋翼无人飞行器，该专利与CN206417211U相似，都存在起飞姿态需要人为调整的确定，且该专利无法实现全向滚动。
针对以上专利的不足，本专利发明了一款球形多旋翼飞行器及其控制方式，操作简单灵活，起降方便，结构重量轻，用途广泛等特点
发明内容
本发明的目的：本发明提出了一种可地面任意方向行走的球形多旋翼飞行器及其控制方式，该飞行器继承了微小型飞行器的优点，同时克服了无人飞行器回收困难等问题，飞行器可实现地面滚动行走、障碍物攀爬、垂直起降、空中定点悬停、任意姿态垂直起降等功能。由于球形多旋翼飞行器的独特设计和特有的功能，可将其应用于救灾或是在狭小的空间(如室内、城内、森林和隧道等)执行侦查监视、摄像和运输等任务，具有广阔的军事和民用前景
本发明的技术方案：一种具有行走功能的多旋翼飞行器，包括左半球、右半球、旋翼机、中心转轴、转架、球形铰链和配重；
左、右半球均为骨架结构，左、右半球对接形成完整球骨架，左、右半球的对接缘之间能够相互滑动，且左、右半球的对接缘外表面对接后作为行走面；左、右半球与所述中心转轴转动连接，且所述中心转轴过完整球骨架的球心，为整个球骨架旋转时的转动中心；
所述中心转轴贯穿所述转架并固定为一体，所述旋翼机底部通过球形铰链联接于所述转架上端，所述配重固定在所述转架下端；所述配重使得所述旋翼机的升力面保持向上；
优选地，左、右半球的对接缘的对接面上设置有环槽，所述环槽中设置有滚珠。
优选地，还包括环形内衬，所述环形内衬设置在左、右半球的对接缘内环面上，且环形内衬作为左、右半球的对接缘的保持架，使得左、右半球滑动对接。进一步的，环形内衬与左、右半球的对接缘之间设置有轴承或滚珠。
优选地，通过设置限位结构，使得所述旋翼机相对于所述转架的俯仰角度在±20°。
优选地，所述左、右半球、中心转轴和转架均为碳纤维、复合材料或轻质金属材料。
优选地，所述配重包括电池，所述电池为所述旋翼机提供电能。
优选地，左、右半球的对接缘的对接面上设置轴承或滚珠。
优选地，所述球形铰链包括球铰外副和球铰内副，且球铰内副具有俯仰限制突。
本发明的有益效果：(1)可地面滚动行走。针对小型无人飞行器无法到达的狭小空间(如隧道和崖洞等)，可利用其地面滚动的特点，进入到内部进行拍照和侦察；且能够任意转向，左右半球之间为滑动配合在转向时能够实现差速，减小了转向的摩擦，比现有技术中的同类结构更方便实施转向。
(2)以任意姿态垂直起降。该飞行器在地面起飞时无需事先调整姿态，重摆的作用使飞行器旋翼平面始终求内在上方，球铰连接帮助飞行器可以在地面实现任意方向滚动，方便随时随地起飞。该飞行器对起降的场地没有要求，不需要专门的机场，很适合野外单兵作战；
(3)空中定点悬停，方便空中拍照和侦察；
(4)避震效果好和抗坠撞能力强。球形的骨架对飞行器起到了很好的保护作用；
附图说明
图1为球形多旋翼飞行器结构示意图(四旋翼为例)；
图2为球形多旋翼飞行器前视图(四旋翼为例)；
图3为球形多旋翼飞行器侧视图(四旋翼为例)；
图4为球形多旋翼飞行器转向视图(四旋翼为例)；
图5为球形笼式骨架与中心转轴的连接图；
图6为所述球形铰链的连接示意图；
图7为转向时的所述球形铰链的连接示意图；
图8为多旋翼飞行器地面行走示意图(四旋翼为例)；
图9为左、右半球的对接缘的对接面示意图；
图10为左、右半球的对接缘的对接面另一示意图；
其中：1左半球、2右半球、3旋翼机、4中心转轴、5转架、6球形铰链、6a球铰外副、 6b球铰内副、6c俯仰限制突台、7配重、8对接缘、8a左对接面、8b左行走面、8c左内环面、 9对接面、9a右对接面、9b右行走面、9c右内环面、10环槽、11环形内衬、12滚珠或轴承、 13电池、14地面。
具体实施方式
下面具体讲解本发明实施方式。
提供一种具有行走功能的多旋翼飞行器，包括左半球1、右半球2、旋翼机3、中心转轴 4、转架5、球形铰链6和配重7；
左、右半球均为骨架结构，左、右半球对接形成完整球骨架，左、右半球的对接缘之间滑动配合，且左、右半球的对接缘外表面对接后作为行走面；左、右半球与所述中心转轴转动连接，且所述中心转轴过完整球骨架的球心，为整个球骨架旋转时的转动中心；
所述中心转轴贯穿所述转架并固定为一体，所述旋翼机底部通过球形铰链联接于所述转架上端，所述配重固定在所述转架下端；所述配重使得所述旋翼机的升力面保持向上；
优选地，左、右半球的对接缘的对接面上设置轴承；还包括环形内衬，所述环形内衬设置在左、右半球的对接缘内环面上，且环形内衬作为左、右半球的对接缘的保持架，使得左、右半球滑动对接。

Claims (9)

1.一种具有行走功能的多旋翼飞行器，包括左半球、右半球、旋翼机、中心转轴、转架、球形铰链和配重；
左、右半球均为骨架结构，左、右半球对接形成完整球骨架，左、右半球的对接缘之间能够相互滑动，且左、右半球的对接缘外表面对接后作为行走面；左、右半球与所述中心转轴转动连接，且所述中心转轴过完整球骨架的球心，为整个球骨架旋转时的转动中心；
所述中心转轴贯穿所述转架并固定为一体，所述旋翼机底部通过球形铰链联接于所述转架上端，所述配重固定在所述转架下端；所述配重使得所述旋翼机的升力面保持向上。
2.如权利要求1所述的，其特征在于：左、右半球的对接缘的对接面上设置有环槽，所述环槽中设置有滚珠。
3.如权利要求1所述的一种具有行走功能的多旋翼飞行器，其特征在于：还包括环形内衬，所述环形内衬设置在左、右半球的对接缘内环面上，且环形内衬作为左、右半球的对接缘的保持架，使得左、右半球滑动对接。
4.如权利要求3所述的一种具有行走功能的多旋翼飞行器，其特征在于：环形内衬与左、右半球的对接缘之间设置有轴承或滚珠。
5.如权利要求1所述的一种具有行走功能的多旋翼飞行器，其特征在于：通过设置限位结构，使得所述旋翼机相对于所述转架的俯仰角度在±20°。
6.如权利要求1所述的一种具有行走功能的多旋翼飞行器，其特征在于：所述左、右半球、中心转轴和转架均为碳纤维、复合材料或轻质金属材料。
7.如权利要求1所述的一种具有行走功能的多旋翼飞行器，其特征在于：所述配重包括电池，所述电池为所述旋翼机提供电能。
8.如权利要求1所述的一种具有行走功能的多旋翼飞行器，其特征在于：左、右半球的对接缘的对接面上设置轴承或滚珠。
9.如权利要求1所述的一种具有行走功能的多旋翼飞行器，其特征在于：所述球形铰链包括球铰外副和球铰内副，且球铰内副具有俯仰限制突台。
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