CN109896004A - 一种可伸缩机臂的无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可伸缩机臂的无人机，包括：机架、主机臂、副机臂、丝杆、丝杆驱动单元；主机臂的一端固定于机架，主机臂嵌套有副机臂、丝杆，丝杆驱动单元固定于机架，丝杆的一端与丝杆驱动单元连接，丝杆的另一端与副机臂螺纹连接，主机臂的内壁设有导向件，丝杆驱动单元用于驱动丝杆旋转，以带动副机臂沿导向件伸缩；其中，副机臂为连接承载无人机的旋翼的机臂；本发明还包括：脚架、连杆、舵机；舵机固定于机架的底部，连杆的一端与舵机的转轴连接，连杆固定有脚架，其中，舵机驱动连杆绕转轴旋转，以带动脚架进行收拢与展开。本发明具有结构简单、飞行灵活、姿态可调整、飞行平稳的技术特点。

Description

一种可伸缩机臂的无人机

技术领域

本发明属于飞行器领域，尤其涉及一种可伸缩机臂的无人机。

背景技术

随着社会的发展，飞行器应用于国家生态环境保护、航拍、测绘、农业作业等领域，四轴飞行器具飞行平稳，操纵性强，高灵活性，因而具有广泛的应用领域。

四轴飞行器动力由四个旋翼装置产生，四个旋翼装置产生升力，通过调节旋翼装置中电机的转速，来实现四轴飞行器不同的运动形式。四轴飞行器的主要运动形式包括：升降运动、俯仰运动、偏航运动等。

现有的四轴飞行器大多结构较复杂，机臂和机架固定住，难以实现在飞行过程中改变相对电机的距离，并且空间占有体积较大，不便于携带，四轴飞行器在飞行时，脚架不能自动收放。

发明内容

本发明的技术目的是提供一种可伸缩机臂的无人机，可通过伸缩机臂改变无人机的轴距，达到变换飞行姿态的目的，具有结构简单、飞行灵活、姿态可调整、飞行平稳的技术特点。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种可伸缩机臂的无人机，包括：机架、主机臂、副机臂、丝杆、丝杆驱动单元；

所述主机臂的一端固定于所述机架，所述主机臂嵌套有所述副机臂、所述丝杆，所述丝杆驱动单元固定于所述机架，所述丝杆的一端与所述丝杆驱动单元连接，所述丝杆的另一端与所述副机臂螺纹连接，所述主机臂的内壁设有导向件，所述丝杆驱动单元用于驱动所述丝杆旋转，以带动所述副机臂沿所述导向件伸缩；其中，

所述副机臂为连接承载所述无人机的旋翼的机臂。

根据本发明一实施例，还包括：脚架、连杆、舵机；

所述舵机固定于所述机架的底部，所述连杆的一端与所述舵机的转轴连接，所述连杆固定有所述脚架，其中，所述舵机驱动所述连杆绕所述转轴旋转，以带动所述脚架进行收拢与展开。

根据本发明一实施例，所述主机臂和所述机架的固定端设有折叠驱动单元和固定轴，所述折叠驱动单元用于驱动所述主机臂绕所述固定轴旋转，以实现所述主机臂的折叠。

根据本发明一实施例，所述机架设有卡位件，所述主机臂折叠卡入所述卡位件，以实现所述主机臂的折叠固定。

根据本发明一实施例，所述导向件为导轨或滑槽，所述副机臂沿所述导轨或滑槽进行伸缩运动。

根据本发明一实施例，所述导向件上下对称分布于所述主机臂的内壁上下端，所述导向件用于限制所述副机臂的周向转动且引导所述副机臂沿所述主机臂的轴向进行伸缩。

根据本发明一实施例，所述丝杆包括光轴段和螺旋传动段，所述螺旋传动段与所述副机臂螺纹连接，所述光轴段与所述丝杆驱动单元连接，所述光轴段套设有轴承，所述轴承的外表面固定于所述主机臂的内壁，以固定稳定所述丝杆的轴心位置。

根据本发明一实施例，所述副机臂在与所述丝杆连接的一端设有内螺纹，所述丝杆的所述螺旋传动段设有外螺纹，所述内螺纹与所述外螺纹匹配螺旋传动。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

(1)本发明在正常飞行状态下，通过丝杆驱动单元驱动丝杆转动，丝杆转动带动无人机的机臂进行自动伸缩，从而实现可通过伸缩机臂改变无人机的轴距，达到变换飞行姿态的目的，当机臂缩短时，减少了无人机的空间体积，减小了风阻，有利于穿越狭小空间，增强了飞行器的机动性，当机臂伸长时，轴距变大，提高了无人机的飞行平稳性，同时，在停机状态下，收缩机臂，有利于减小无人机空间体积，以方便存放无人机，达到了结构简单、飞行灵活、姿态可调整、飞行平稳、存放体积小的技术效果；

(2)本发明设置舵机、连杆，通过舵机控制连杆绕一端旋转，从而实现连杆连接的脚架的收拢与展开，在无人机飞行时，减小飞行阻力，减小电池消耗，在无人机降落时，通过调节脚架的展开角度，可提高降落的稳定性，在无人机停放时，可收拢无人机，以方便存放，达到了提高飞行平稳性、降低能耗、减小存放体积的技术效果；

(3)本发明设置折叠驱动单元，通过折叠驱动单元驱动主机臂绕固定轴旋转，以实现主机臂的折叠，同时，机架上的卡位件用于卡位固定折叠后的主机臂，达到了减小无人机存放空间、提高存放稳定性的技术效果。

附图说明

图1为本发明的一种可伸缩机臂的无人机的三维结构示意图；

图2为本发明的一种可伸缩机臂的无人机的主视图；

图3为本发明的一种可伸缩机臂的无人机的俯视图；

图4为本发明的一种可伸缩机臂的无人机的可伸缩机臂结构示意图；

图5为本发明的一种可伸缩机臂的无人机的可伸缩机臂剖视图；

图6为本发明的一种可伸缩机臂的无人机的导向件示意图；

图7为本发明的一种可伸缩机臂的无人机的收放脚架结构示意图；

图8为本发明的一种可伸缩机臂的无人机的收放脚架主视图；

图9为本发明的一种可伸缩机臂的无人机的收放脚架放大图。

附图标记说明：

1：主机臂；2：副机臂；3：旋翼；4：连杆；5：脚架；6：上底盘；7：下底盘；8：卡位件；9：舵机；10：丝杆驱动单元；11：光轴段；12：导向件；13：螺旋传动段；14：固定轴；15：转轴。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种可伸缩机臂的无人机作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。

实施例1

参看图1-3，本实施例提供一种可伸缩机臂的无人机，包括：机架、主机臂1、副机臂2、丝杆、丝杆驱动单元10；

主机臂1的一端固定于机架，主机臂1嵌套有副机臂2、丝杆，丝杆驱动单元10固定于机架，丝杆的一端与丝杆驱动单元10连接，丝杆的另一端与副机臂2螺纹连接，主机臂1的内壁设有导向件12，丝杆驱动单元10用于驱动丝杆旋转，以带动副机臂2沿导向件12伸缩；其中，

副机臂2为连接承载无人机的旋翼3的机臂。

现对本实施例进行详细说明：

具体地，参看图1-3，本实施例采用了四轴飞行器进行详细说明，同样地，本实施例也适用于其他多轴飞行器。

具体地，参看图1-3，本实施例的机架包括上底盘6和下底盘7，通过上底盘6和下底盘7的相互固定形成机架，其中，上底盘6和下底盘7之间留有安装空间，以安装固定无人机的相关零件，如连接线、电子调速器等。

具体地，参看图3，上下底盘7成对称结构，四个主机臂1沿中心对称分布，四个副机臂2依次连接在主机臂1上，四个步进电机沿中心对称分布在上下底盘7之间，四个旋翼3均匀地分布在四个副机臂2上，旋翼3电机中心轴与固定座中心孔满足同轴度要求。

具体地，参看图4，主机臂1安装于机架的上底盘6和下底盘7之间，丝杆驱动单元10也安装于上底盘6和下底盘7之间，其中，丝杆驱动单元10与主机臂1固定连接，并整体固定于上底盘6和下底盘7之间。

具体地，参看图4和图5，副机臂2嵌套在主机臂1中，两个机臂满足同轴度要求，实现配合要求，丝杆穿过主机臂1与副机臂2螺纹连接，在丝杆与副机臂2形成螺旋传动。在主机臂1与副机臂2配合的一端，副机臂2在主机臂1的内壁滑动，主机臂1的内壁设有导向件12，在周向方向对副机臂2进行约束，副机臂2只能在轴向方向滑动，实现副机臂2在周向方向的固定在轴向方向的伸缩，丝杆转动控制副机臂2进行伸长或缩短运动。

本实施例在正常飞行状态下，通过丝杆驱动单元10驱动丝杆转动，丝杆转动带动无人机的机臂进行自动伸缩，从而实现可通过伸缩机臂改变无人机的轴距，达到变换飞行姿态的目的，当机臂缩短时，减少了无人机的空间体积，减小了风阻，有利于穿越狭小空间，增强了飞行器的机动性，当机臂伸长时，轴距变大，提高了无人机的飞行平稳性，同时，在停机状态下，收缩机臂，有利于减小无人机空间体积，以方便存放无人机，达到了结构简单、飞行灵活、姿态可调整、飞行平稳、存放体积小的技术效果。

较优地，参看图1，本实施例还包括：脚架5、连杆4、舵机9；舵机9固定于机架的底部，连杆4的一端与舵机9的转轴15连接，连杆4固定有脚架5，其中，舵机9驱动连杆4绕转轴15旋转，以带动脚架5进行收拢与展开。

具体地，参看图7-9，舵机9通过连杆4与脚架5连接，连杆4的一个中心孔与舵机9转轴15中心孔满足同轴度要求，连杆4的另一个中心孔与固定端中心孔满足同轴度要求，摇杆的转动带动脚架5的转动，实现脚架5收放。

本实施例设置舵机9、连杆4，通过舵机9控制连杆4绕一端旋转，从而实现连杆4连接的脚架5的收拢与展开，在无人机飞行时，减小飞行阻力，减小电池消耗，在无人机降落时，通过调节脚架5的展开角度，可提高降落的稳定性，在无人机停放时，可收拢无人机，以方便存放，达到了提高飞行平稳性、降低能耗、减小存放体积的技术效果。

较优地，参看图3-5，主机臂1和机架的固定端设有折叠驱动单元和固定轴14，折叠驱动单元用于驱动主机臂1绕固定轴14旋转，以实现主机臂1的折叠。

具体地，本实施例的机臂是可折叠的，故本实施中丝杆驱动单元10与主机臂1的整体单轴固定于上底盘6和下底盘7之间，本实施例的丝杆驱动单元10与折叠驱动单元均采用步进电机进行驱动。

具体地，参看图3-5，四轴飞行器上下底盘7上设有圆孔，折叠驱动单元的步进电机嵌套在圆孔中，可以绕圆孔转动一定的角度，丝杆驱动单元10与主机臂1首端固定，折叠驱动单元的步进电机的转动带动主机臂1的转动，实现机臂的折叠，其中，本实施例的折叠驱动单元和丝杆驱动单元均安装在主机臂的靠近机架的一端。

较优地，机架设有卡位件8，主机臂1折叠卡入卡位件8，以实现主机臂1的折叠固定。

具体地，上底盘6和下底盘7中间设有卡槽，作为卡位件8，当主机臂1折叠后，卡入卡槽，固定主机臂1，同样地，卡槽也能够由继电器取代，通过磁力吸附对主机臂1进行固定。

本实施例设置折叠驱动单元，通过折叠驱动单元驱动主机臂1绕固定轴14旋转，以实现主机臂1的折叠，同时，机架上的卡位件8用于卡位固定折叠后的主机臂1，达到了减小无人机存放空间、提高存放稳定性的技术效果。

较优地，参看图6，导向件12为导轨或滑槽，副机臂2沿导轨或滑槽进行伸缩运动。

较优地，参看图6，导向件12上下对称分布于主机臂1的内壁上下端，导向件12用于限制副机臂2的周向转动且引导副机臂2沿主机臂1的轴向进行伸缩。

具体地，参看图6，主机臂1的尾端设有U型滑槽，滑槽对称地分布在主机臂1的上下端，副机臂2通过滑槽滑动，对称分布的两个滑槽可以限制副机臂2的一个自由度，在横向固定住副机臂2，实现副机臂2在轴向方向的滑动。同样地，滑槽也能被导轨替代，在副机臂2上设置于导轨对应的滑槽，以实现副机臂2的轴向伸缩。

较优地，参看图5，丝杆包括光轴段11和螺旋传动段13，螺旋传动段13与副机臂2螺纹连接，光轴段11与丝杆驱动单元10连接，光轴段11套设有轴承，轴承的外表面固定于主机臂1的内壁，以固定稳定丝杆的轴心位置。

较优地，参看图5，副机臂2在与丝杆连接的一端设有内螺纹，丝杆的螺旋传动段13设有外螺纹，内螺纹与外螺纹匹配螺旋传动。

本实施例通过轴承固定丝杆，在不影响其转动的同时，起到了固定稳定机臂伸缩的技术效果。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种可伸缩机臂的无人机，其特征在于，包括：机架、主机臂、副机臂、丝杆、丝杆驱动单元；

所述主机臂的一端固定于所述机架，所述主机臂嵌套有所述副机臂、所述丝杆，所述丝杆驱动单元固定于所述机架，所述丝杆的一端与所述丝杆驱动单元连接，所述丝杆的另一端与所述副机臂螺纹连接，所述主机臂的内壁设有导向件，所述丝杆驱动单元用于驱动所述丝杆旋转，以带动所述副机臂沿所述导向件伸缩；其中，

所述副机臂为连接承载所述无人机的旋翼的机臂。

2.根据权利要求1所述的可伸缩机臂的无人机，其特征在于，还包括：脚架、连杆、舵机；

所述舵机固定于所述机架的底部，所述连杆的一端与所述舵机的转轴连接，所述连杆固定有所述脚架，其中，所述舵机驱动所述连杆绕所述转轴旋转，以带动所述脚架进行收拢与展开。

3.根据权利要求1或2所述的可伸缩机臂的无人机，其特征在于，所述主机臂和所述机架的固定端设有折叠驱动单元和固定轴，所述折叠驱动单元用于驱动所述主机臂绕所述固定轴旋转，以实现所述主机臂的折叠。

4.根据权利要求3所述的可伸缩机臂的无人机，其特征在于，所述机架设有卡位件，所述主机臂折叠卡入所述卡位件，以实现所述主机臂的折叠固定。

5.根据权利要求1或2所述的可伸缩机臂的无人机，其特征在于，所述导向件为导轨或滑槽，所述副机臂沿所述导轨或所述滑槽进行伸缩运动。

6.根据权利要求5所述的可伸缩机臂的无人机，其特征在于，所述导向件上下对称分布于所述主机臂的内壁上下端，所述导向件用于限制所述副机臂的周向转动且引导所述副机臂沿所述主机臂的轴向进行伸缩。

7.根据权利要求1或2所述的可伸缩机臂的无人机，其特征在于，所述丝杆包括光轴段和螺旋传动段，所述螺旋传动段与所述副机臂螺纹连接，所述光轴段与所述丝杆驱动单元连接，所述光轴段套设有轴承，所述轴承的外表面固定于所述主机臂的内壁，以固定稳定所述丝杆的轴心位置。

8.根据权利要求7所述的可伸缩机臂的无人机，其特征在于，所述副机臂在与所述丝杆连接的一端设有内螺纹，所述丝杆的所述螺旋传动段设有外螺纹，所述内螺纹与所述外螺纹匹配螺旋传动。