CN110053768A - 无人机 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种无人机，其特征在于，包括：机身(100)；支撑件(200)，支撑件的第一端可倾转地固定在机身上；旋翼总成(300)，旋翼总成的数量为多个，并分别固定在支撑件的第二端；以及限位机构(400)，用于将支撑件限定在预设位置以改变旋翼总成的旋翼平面与机身之间的夹角。这样，无人机飞行过程中当需要调整飞行姿态时，旋翼总成首先产生倾转以提供无人机所需的飞行力，进而带动支撑件倾转，与此同时限位机构配合支撑件进行倾转以保持机身水平，当支撑件的倾转位置固定后，限位机构再将支撑件固定在该位置，整个过程中限位机构均能够控制机身维持在水平状态，从而避免机身倾斜对挂载在机身上的任务设备产生影响。

Description

无人机

技术领域

本公开涉及无人机技术领域，具体地，涉及一种无人机。

背景技术

无人机作为新兴起的行业已经应用到越来越多的领域，例如多轴无人机因可定点悬停、操作简单灵活等优点也越来越受到人们的欢迎。多轴无人机在飞行过程中改变姿态和位置时(例如无人机的俯仰运动和横滚运动)，需要机身倾斜一定的角度，这种情况下，挂载在机身上的其他任务设备如相机、红外设备等也会随之一起倾斜，从而影响挂载设备工作的稳定性。若是采用其他措施维持设备稳定，则又会带来额外的弊端。

例如，巡航航拍作为多轴无人机的广泛应用之一，由于多轴无人机机身整体产生倾斜，所以巡航航拍时效率较低、效果较差，如果想要达到清晰稳定的拍摄效果并提升效率就需要挂载云台，利用云台固定相机。而现有云台对所载设备的尺寸和重量要求较为苛刻，并且云台的设置也会使得无人机飞行过程中的空气阻力增加，进而影响无人机的飞行速度。

发明内容

本公开实施例的目的是提供一种无人机，该无人机能够避免无人机飞行姿态和位置改变时机身产生倾斜。

为了实现上述目的，本公开实施例提供一种无人机，包括：

机身；

支撑件，所述支撑件的第一端可倾转地固定在所述机身上；

旋翼总成，所述旋翼总成的数量为多个，并分别固定在所述支撑件的第二端；以及

限位机构，用于将所述支撑件限定在预设位置以改变所述旋翼总成的旋翼平面与所述机身之间的夹角。

可选地，所述机身上设置有底座，所述支撑件与所述底座通过球铰式连接结构连接。

可选地，所述限位机构包括用于限制所述支撑件沿第一方向倾转的第一限位机构，以及用于限制所述支撑件沿第二方向倾转的第二限位机构。

可选地，所述第一限位机构和所述第二限位机构均包括：

限位件，固定安装在所述机身上，用于限制所述支撑件倾转，所述限位件具有可旋转的输出轴；

连杆组件，连接在所述输出轴和所述支撑件之间。

可选地，所述连杆组件包括连接于所述输出轴的摇臂，以及位于所述摇臂和所述支撑件之间的连杆，所述连杆的两端分别与所述支撑件和所述摇臂球铰式连接。

可选地，所述支撑件的转动中心和所述连杆相对于所述摇臂的转动中心位于同一水平面内。

可选地，在所述无人机平飞时，所述支撑件和两个所述连杆均处于竖直状态。

可选地，所述第一方向的倾转平面和所述第二方向的倾转平面互相垂直。

可选地，所述球铰式连接结构包括相互配合的球头和球孔，其中，所述球孔设置于所述底座上，所述球头形成于所述支撑件上。

可选地，所述底座的侧壁开设有沿竖直方向延伸的条形孔，所述球头沿径向形成有用于伸入所述条形孔的中心轴。

可选地，所述支撑件的第二端设置有连接板，所述旋翼总成通过机臂固定在所述连接板上。

通过上述技术方案，无人机飞行过程中当需要调整飞行姿态时，旋翼总成首先产生倾转以提供无人机所需的飞行力，进而带动支撑件倾转，与此同时限位机构配合支撑件进行倾转以保持机身水平，当支撑件的倾转位置固定后，限位机构再将支撑件固定在该位置，整个过程中限位机构均能够控制机身维持在水平状态，从而避免机身倾斜对挂载在机身上的任务设备产生影响。

本公开实施例的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开实施例的限制。在附图中：

图1是本公开一种示例性实施方式提供的无人机的结构示意图；

图2是图1示出的无人机的另一角度的结构示意图；

图3是图1示出的无人机的机身内部结构示意图；

图4是图3的未示出电池的无人机机身内部结构示意图；

图5是支撑件和倾转机构的连接结构示意图；

图6是图5的局部放大图；

图7是本公开一种示例性实施方式提供的底座的结构示意图；

图8是图1示出的无人机中旋翼总成的结构示意图。

附图标记说明

100 机身 110 底板

120 壳体 200 支撑件

210 底座 211 条形孔

212 中心轴 220 连接板

230 耳板 300 旋翼总成

310 旋翼 320 电机

330 电机座 400 限位机构

410 第一限位机构 420 第二限位机构

430 限位件 440 连杆组件

441 摇臂 442 连杆

500 机臂 600 飞控系统

700 图传设备 800 数传设备

900 电池

具体实施方式

以下结合附图对本公开实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开实施例，并不用于限制本公开实施例。

在本公开实施例中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”、“下”、“顶”、“底”是指无人机平飞状态时的上和下；“前”、“后”、“左”、“右”是以无人机为基准进行定义的，前后指的是无人机飞行的前后方向，左右指的是无人机飞行的左右方向；“内”、“外”是指相应部件轮廓的内和外。此外，本公开实施例中使用的术语“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

参照图1和图4，本公开实施例提供一种无人机，包括机身100、支撑件200、旋翼总成300和限位机构400。其中，支撑件200的第一端可倾转地固定在机身100上，以能够相对于机身100倾转，支撑件200的第二端与旋翼总成300固定连接，限位机构400用于将支撑件200限定在预设位置以改变旋翼总成300的旋翼310所在的平面与机身100之间的夹角。旋翼总成300的数量可以为多个，并分别与支撑件200固定连接，从而可以通过控制部分旋翼总成300实现无人机姿态的调整。这样，无人机在飞行过程中当需要调整飞行姿态时，旋翼总成300首先产生倾转以提供无人机所需的飞行力，进而带动支撑件200倾转，与此同时限位机构400可以首先配合支撑件200进行倾转，当支撑件200的倾转位置固定后，限位机构400再将支撑件200固定在该位置，整个过程中限位机构400均能够控制机身100维持在水平状态，从而能够避免机身100倾斜对挂载在机身100上的任务设备产生影响。对于例如需要借助云台实现巡航航拍稳定拍摄效果的情况而言，机身100本身就可以代替云台，航拍设备可以直接挂载在机身100上，不仅能够实现稳定清晰的拍摄效果，还大幅度放宽了对航拍设备尺寸和重量的限制，减小整机阻力，提高飞行速度范围。需要说明的是，在本公开实施例中，支撑件200的可倾转是参照旋翼总成300的旋翼310转轴进行定义的，即无人机平飞时旋翼310处于水平状态，旋翼310的转轴为竖直状态，支撑件200的可倾转指的是其倾转时旋翼310的转轴从竖直状态变为倾斜状态，以使旋翼310同时具有水平和竖直方向上的分力，从而便于无人机姿态调整。对应于限位机构400，可以理解为，无人机平飞时旋翼310和机身100均处于水平面内，旋翼总成300的旋翼平面与机身100之间的角度为零，当支撑件200倾转时旋翼310所在的平面产生倾斜，限位机构400最终将支撑件200限定在相应的倾转角度，此时机身100所在的水平面与旋翼310所在的平面之间具有一定角度，从而实现无人机飞行姿态调整的同时机身100保持水平。

进一步地，在本公开实施例中，参照图2，机身100可以包括底板110和围绕底板110的壳体120，壳体120可以构造为中间高边缘低的流线型结构，以减小飞行过程中受到的空气阻力。其中，支撑件200的第一端可倾转地固定在底板110上，第二端伸出壳体120的顶部，壳体120顶部开设的供支撑件200伸出的通孔的尺寸应满足支撑件200倾转所需的角度范围。其中，支撑件200的倾转角度可以为0°-25°，其可以根据实际需要选择合适的倾转角度。参照图5，机身100的底板110上可以设置有底座210，支撑件200与底座210可以通过球铰式连接结构连接，以增加支撑件200相对于机身100的转动范围，一方面能够使得支撑件200相对于底座210在平面内转动，另一方面还可以使得支撑件200相对底座210在部分空间内转动，提高转动的灵活性。本公开实施例对支撑件200与机身100的连接方式不做限定，例如支撑件200还可以通过铰接轴与机身100转动连接。

球铰式连接结构包括相互配合的球头和球孔，其中，球头和球孔中的一者形成于支撑件200的第一端，球头和球孔中的另一者设置于底座210。例如根据一个实施方式，参照图5，球孔可以设置于底座210上，球头可以相应形成于支撑件200的第一端。为了防止球头在转动过程中从球孔中脱出，底座210的球孔的开口可以小于球头的直径，底座210相应设置为沿径向拼接的分体结构，安装时，可以先将球头伸入到其中一个分体结构的半球孔中，然后将另一个分体结构径向拼接固定，最终再将安装有球头的底座210整体固定在底板110上。

进一步地，参照图7，底座210的侧壁上可以开设有沿竖直方向延伸的条形孔211，球头可以沿径向形成有用于伸入条形孔211的中心轴212，从而当无人机需要整体绕竖直方向转动例如无人机调转方向时，可以依靠中心轴212和条形孔211之间的顶紧力使得支撑件200能够带动底座210同步绕竖直方向转动，避免依靠限位机构400带动机身100同步转动，减少对限位机构400的损伤，而中心轴212的轴线穿过球头的球心以及条形孔211的设置方式，又不会影响支撑件200相对于机身100的正常倾转工作。

参照图4，在本公开实施例中，限位机构400可以包括用于限制支撑件200沿第一方向倾转的第一限位机构410，以及用于限制支撑件200沿第二方向倾转的第二限位机构420，以分别在第一方向和第二方向两个方向上实现支撑件200的倾转进而实现无人机沿第一方向和第二方向的姿态调整。其他实施例中，无人机还可以根据实际需要仅设置第一限位机构410或第二限位机构420，本公开实施例对此不做限定。

根据一个实施方式，第一方向的倾转平面和第二方向的倾转平面可以相互垂直。例如第一方向可以为无人机机身100的前后方向，第二方向可以为无人机机身100的左右方向，从而可以通过旋翼总成300倾转实现无人机的俯仰运动和横滚运动。需要说明的是，支撑件200沿第一方向或第二方向产生倾转，第一方向和第二方向的倾转平面分别指的是支撑件200沿第一方向或第二方向旋转360度所形成的平面。

需要说明的是，根据本公开提供的实施方式，第一限位机构410和第二限位机构420可以具有相同的结构形式，也可以具有不同的结构形式，本公开实施例下面仅以第一限位机构410和第二限位机构420结构相同为例进行阐述。

具体地，参照图5，第一限位机构410和第二限位机构420可以分别包括有限位件430和连杆组件440。限位件430固定安装在机身100上，例如固定安装在上述的底板110上，以用于限制支撑件200倾转，其中，限位件430可以为舵机，其具有可旋转的输出轴，一方面可以通过输出轴的转动配合支撑件200倾转，另一方面还可以通过控制舵机输出轴的旋转角度以实现对支撑件200位置的限定。本公开对限位件430的具体结构不做限定，其只要满足在支撑件200倾转时能够配合其倾转，而在支撑件200位置固定时能够对其定位即可。连杆组件440连接在输出轴和支撑件200之间，以在支撑件200倾转时配合支撑件200进行倾转，其还可以起到对支撑件200的支撑作用，提高支撑件200的稳定性能。

进一步地，参照图6，连杆组件440可以包括连接于输出轴的摇臂441，以及位于摇臂441和支撑件200之间的连杆442，连杆442的两端可以分别与支撑件200和摇臂441球铰式连接，例如连杆442的两端可以均设置为万向球头，从而同样能够增加转动的自由度与灵活性。

参照图5和图6，以第一方向为机身100的前后方向、第二方向为机身100的左右方向为例，对于第一限位机构410，限位件430可以沿第一方向布设，其输出轴与第二方向平行，摇臂441的一端套设在限位件430的输出轴上，另一端球铰接于连杆442；对于第二限位机构420，限位件430可以沿第二方向布设，其输出轴与第一方向平行，摇臂441的一端套设在限位件430的输出轴上，另一端球铰接于连杆442。在第一限位机构410工作时，以限位件430设置在支撑件200的前方为例，当旋翼总成300带动支撑件200向前倾转时，限位件430的输出轴带动摇臂441向下转动，摇臂441带动连杆442向前倾斜，进而配合支撑件200向前倾转将机身100保持在水平状态；当旋翼总成300带动支撑件200向后倾转时，限位件430的输出轴带动摇臂441向上转动，摇臂441带动连杆442向后倾斜，进而配合支撑件200向后倾转将机身100保持在水平状态。在支撑件200沿第一方向倾转的过程中，第二限位机构420的限位件430不工作，第二限位机构420的摇臂441处于初始状态，第二限位机构420的连杆442以其与摇臂441的铰接点为旋转中心，随支撑件200同步向前或向后倾转。而在支撑件200向前或向后的倾转角度固定时，限位件430的输出轴可以停止转动，以将支撑件200限定在该位置。当限位件430设置在支撑件200的后方时，工作原理与上述过程相反，此处不再赘述。在第二限位机构420工作时，以限位件430设置在支撑件200的右方为例，当旋翼总成300带动支撑件200向右倾转时，限位件430的输出轴带动摇臂441向下转动，摇臂441带动连杆442向右倾斜，进而配合支撑件200向右倾转将机身100保持在水平状态；当旋翼总成300带动支撑件200向左倾转时，限位件430的输出轴带动摇臂441向上转动，摇臂441带动连杆442向左倾斜，进而配合支撑件200向左倾转将机身100保持在水平状态。在支撑件200沿第二方向倾转的过程中，第一限位机构410的限位件430不工作，第一限位机构410的摇臂441处于初始状态，第一限位机构410的连杆442以其与摇臂441的铰接点为旋转中心，随支撑件200同步向右或向左倾转。而在支撑件200向左或向右的倾转角度固定时，限位件430的输出轴可以停止转动，以将支撑件200限定在该位置。当限位件430设置在支撑件200的左方时，工作原理与上述过程相反，此处也不再赘述。其中，对于支撑件200位置的限定还可以通过旋翼总成300和限位机构400的共同控制作用实现，例如在主要依靠旋翼总成300限制支撑件200的倾转位置时，限位机构400可以主要用于配合支撑件200倾转并提供给支撑件200承载力，保证支撑件200的稳定。当然，在其他的实施方式中，第一限位机构410和第二限位机构420还可以同时工作，以满足无人机在各个方向上的姿态调整需求。

在本公开实施例中，为了使得第一限位机构410和第二限位机构420中的一者工作时另一者的连杆442能够与支撑件200保持同角度的转动，以避免对支撑件200的倾转造成阻碍，支撑件200的转动中心和连杆442相对于摇臂441的转动中心位于同一水平面内。

另外，为了保证支撑件200与限位机构400的连杆442转动的同步性和协调性，在无人机平飞时，支撑件200和两个连杆442可以均处于竖直状态。为避免干涉，摇臂441在水平面内距离底座210一定距离，为保证连杆442的初始竖直状态，参照图6，支撑件200对应其倾转方向的位置上可以相应设置有耳板230，连杆442可以与耳板230球铰式连接。其中，为预留给摇臂441一定的上下转动空间，限位件430还可以通过固定座固定在机身100的底板110上。

参照图3，根据一些实施例，支撑件200的第二端可以设置有连接板220，旋翼总成300可以通过机臂500固定在连接板220上。其中，多个机臂500可以沿周向均布在连接板220的边缘，旋翼总成300固定在机臂500的远离连接板220的一端。参照图8，旋翼总成300可以包括上述的旋翼310、用于驱动旋翼310转动的电机320以及连接在机臂500端部的电机座330。

本公开实施例提供的无人机还可以包括设置在机身100上的飞控系统600、分别用于进行图像传输和数据传输的图传设备700和数传设备800，以及为无人机供电的电池900。参照图3和图5，图传设备700、数传设备800和电池900例如可以设置在上述的机身100的底板110上，飞控系统600例如可以设置在上述的连接板220上。其中，飞控系统600可以直接控制旋翼总成300的电机320的转速，进而使得旋翼310具有不同的升力，旋翼总成300和连接板220因此可以产生倾斜进而带动支撑件200倾转，限位机构400作为联动组件配合支撑件200倾转以控制机身100水平，同时对支撑件200进行支撑和限位。飞控系统600还可以同时控制限位件430的开闭及转动角度，以配合支撑件200的倾转角度。另外，在限位件430为舵机的实施例中，飞控系统600可以用于直接控制舵机的开启与关闭，进而控制限位机构400工作，以通过限位机构400带动支撑件200进而带动旋翼总成300倾转。

以上结合附图详细描述了本公开实施例的优选实施方式，但是，本公开实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开实施例的技术构思范围内，可以对本公开实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开实施例的思想，其同样应当视为本公开实施例所公开的内容。

Claims (11)

1.一种无人机，其特征在于，包括：

机身(100)；

支撑件(200)，所述支撑件(200)的第一端可倾转地固定在所述机身(100)上；

旋翼总成(300)，所述旋翼总成(300)的数量为多个，并分别固定在所述支撑件(200)的第二端；以及

限位机构(400)，用于将所述支撑件(200)限定在预设位置以改变所述旋翼总成(300)的旋翼平面与所述机身(100)之间的夹角。

2.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述机身(100)上设置有底座(210)，所述支撑件(200)与所述底座(210)通过球铰式连接结构连接。

3.根据权利要求2所述的无人机，其特征在于，所述限位机构(400)包括用于限制所述支撑件(200)沿第一方向倾转的第一限位机构(410)，以及用于限制所述支撑件(200)沿第二方向倾转的第二限位机构(420)。

4.根据权利要求3所述的无人机，其特征在于，所述第一限位机构(410)和所述第二限位机构(420)均包括：

限位件(430)，固定安装在所述机身(100)上，用于限制所述支撑件(200)倾转，所述限位件(430)具有可旋转的输出轴；

连杆组件(440)，连接在所述输出轴和所述支撑件(200)之间。

5.根据权利要求4所述的无人机，其特征在于，所述连杆组件(440)包括连接于所述输出轴的摇臂(441)，以及位于所述摇臂(441)和所述支撑件(200)之间的连杆(442)，所述连杆(442)的两端分别与所述支撑件(200)和所述摇臂(441)球铰式连接。

6.根据权利要求5所述的无人机，其特征在于，所述支撑件(200)的转动中心和所述连杆(442)相对于所述摇臂(441)的转动中心位于同一水平面内。

7.根据权利要求6所述的无人机，其特征在于，在所述无人机平飞时，所述支撑件(200)和两个所述连杆(442)均处于竖直状态。

8.根据权利要求3-7中任一项所述的无人机，其特征在于，所述第一方向的倾转平面和所述第二方向的倾转平面互相垂直。

9.根据权利要求2所述的无人机，其特征在于，所述球铰式连接结构包括相互配合的球头和球孔，其中，所述球孔设置于所述底座(210)上，所述球头形成于所述支撑件(200)上。

10.根据权利要求9所述的无人机，其特征在于，所述底座(210)的侧壁开设有沿竖直方向延伸的条形孔(211)，所述球头沿径向形成有用于伸入所述条形孔(211)的中心轴(212)。

11.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述支撑件(200)的第二端设置有连接板(220)，所述旋翼总成(300)通过机臂(500)固定在所述连接板(220)上。