CN110588968A - 无人机的机臂、无人机及机臂的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机的机臂、无人机和机臂的制造方法，无人机的机臂，包括：内衬和外衬，内衬为中空结构，内衬为玻璃纤维件；外衬包裹在内衬的外侧，外衬为碳纤维件，其中，内衬的厚度为A1，外衬的厚度为A2，内衬的厚度A1与外衬的厚度A2的比值满足：1≤A1/A2≤2。根据本发明实施例的无人机的机臂，通过将内衬设置为玻璃纤维件，并将内衬的厚度A1与外衬的厚度A2的比值设置为：1≤A1/A2≤2，有效地减轻了机臂的重量，提高了机臂的强度，并减小了机臂的震动。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，尤其是涉及一种无人机的机臂、无人机和机臂的制造方法。
背景技术
无人机通常包括机架、与机架相连的多个机臂、设置在机臂上用于驱动该无人机飞行的动力组件以及用于控制该无人机的控制系统。然而，相关技术中，机臂的重量重、强度低、震动大。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种无人机的机臂，所述机臂重量轻、强度大且震动小。
本发明还提出一种具有上述无人机的机臂的无人机。
本发明还提出一种无人机的机臂的制造方法。
根据本发明实施例的无人机的机臂，包括：内衬，所述内衬为中空结构，所述内衬为玻璃纤维件；外衬，所述外衬包裹在所述内衬的外侧，所述外衬为碳纤维件，其中，所述内衬的厚度为A1，所述外衬的厚度为A2，所述内衬的厚度A1与所述外衬的厚度A2的比值满足：1≤A1/A2≤2。
根据本发明实施例的无人机的机臂，通过将内衬设置为玻璃纤维件，并将内衬的厚度A1与外衬的厚度A2的比值设置为：1≤A1/A2≤2，有效地减轻了机臂的重量，提高了机臂的强度，并减小了机臂的震动。
根据本发明的一些实施例，所述内衬的厚度A1与所述外衬的厚度A2的比值满足：A1/A2＝1.5。
根据本发明的一些实施例，所述内衬的外径为D1，所述机臂的外径为D2，所述内衬的外径D1与所述机臂的外径D2的比值满足：0.7≤D1/D2≤0.99。
进一步地，所述内衬的外径D1与所述机臂的外径D2的比值满足0.9≤D1/D2≤0.95。
根据本发明的一些实施例，所述内衬与所述外衬之间通过环氧树脂粘合连接。
根据本发明的一些实施例，所述内衬与所述外衬之间设有减震层。
根据本发明的一些实施例，所述减震层为纳米橡胶材料件。
根据本发明第二方面实施例的无人机，包括根据本发明上述第一方面实施例的无人机的机臂。
根据本发明第二方面实施例的无人机，通过设置根据本发明上述第一方面实施例的无人机的机臂，有效地减轻了无人机的重量，提高了无人机的强度，并减小了无人机的震动。
根据本发明第三方面实施例的无人机的机臂的制造方法，包括以下步骤：
将玻璃纤维布缠绕成管状，形成内衬；
将碳纤维布缠绕在所述内衬的外侧，形成外衬。
根据本发明实施例的无人机的机臂的制造方法，有效地减轻了机臂的重量，提高了机臂的强度，并减小了机臂的震动。
根据本发明的一些实施例，在将所述玻璃纤维布缠绕成管状之前，将所述玻璃纤维布浸渍在环氧树脂中，并将经过浸渍的所述玻璃纤维布半烘干。
根据本发明的一些实施例，在将所述碳纤维布缠绕在所述内衬外侧之前，将所述碳纤维布浸渍在环氧树脂中，并将经过浸渍的所述碳纤维布半烘干。
根据本发明的一些实施例，在将所述碳纤维布缠绕在所述内衬外侧之前，通过加温加压复合的方式，将各层所述玻璃纤维布紧密连接并固化成型，以形成所述内衬；在将所述碳纤维布缠绕在所述内衬外侧之后，通过加温加压复合的方式，将各层所述碳纤维布紧密连接，使得所述碳纤维布固化成型，包裹在所述内衬外侧。
根据本发明的一些实施例，在将所述碳纤维布缠绕在所述内衬外侧之后，通过加温加压复合的方式，将各层所述玻璃纤维布及各层所述碳纤维布紧密连接并固化成型。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的无人机的机臂的侧视图；
图2是根据本发明实施例的无人机的机臂的剖视图；
图3是图2中A部圈示的放大图；
图4是根据本发明实施例的无人机的示意图；
图5是根据本发明实施例的无人机的机臂的制造方法的流程图。
附图标记：
机臂100，
内衬1，外衬2，
无人机1000，
机架200，螺旋桨300。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
下面参考图1-图3描述根据本发明实施例的无人机1000的机臂100。
如图1和图3所示，根据本发明实施例的无人机1000的机臂100，包括：内衬1和外衬2。内衬1为中空结构，内衬1为玻璃纤维件。具体地，内衬1可以通过玻璃纤维材料加工而成。外衬2包裹在内衬1的外侧，外衬2为碳纤维件。具体地，外衬2可以通过碳纤维材料加工而成。
相关技术中的机臂100，通常采用碳包铝工艺，即内层为铝层，外层为碳纤维层。发明人发现，这种工艺存在的主要问题是：铝层和碳纤维层在加热成型至恢复常温的过程中，二者的收缩比相差较大，导致恢复常温后，外衬2和内衬1之间出现较大的空隙，影响机臂100的品质，存在易折、易出现缺口等隐患。同时，碳包铝工艺生产的机臂100重量重且震动大。
而玻璃纤维和碳纤维的收缩比较接近，加热恢复常温后，外衬2与内衬1之间空隙较小或基本无空隙，在很大程度上降低了上述隐患。也避免了因外衬2和内衬1收缩比不一致而导致二者恢复常温后因拉扯而引起的连接强度降低的问题，有效地提高了机臂100的强度。同时，玻璃纤维具有较高的弹性模量，可以提高机臂100的韧性，减小机臂100的震动。
在本发明的一些实施例中，内衬1的厚度为A1，外衬2的厚度为A2，内衬1的厚度A1与外衬2的厚度A2的比值满足：1≤A1/A2≤2。例如，内衬1的厚度A1和外衬2的厚度A2可以进一步满足：A1/A2＝1.1、A1/A2＝1.2、A1/A2＝1.3、A1/A2＝1.4、A1/A2＝1.5、A1/A2＝1.6、A1/A2＝1.7、A1/A2＝1.8、A1/A2＝1.9等。由此，可以在有效降低机臂100的整体重量的同时，有效地提高机臂100的强度并减小机臂100的震动。
根据本发明实施例的无人机1000的机臂100，通过将内衬1设置为玻璃纤维件，并将内衬1的厚度A1与外衬2的厚度A2的比值设置为：1≤A1/A2≤2，可以在有效降低机臂100的整体重量的同时，有效地提高机臂100的强度并减小机臂100的震动。
根据本发明的一些实施例，内衬1的厚度A1与外衬2的厚度A2的比值满足：A1/A2＝1.5。由于玻璃纤维件具有较高的弹性模量，将内衬1的厚度A1与外衬2的厚度A2的比值设置为A1/A2＝1.5，可以在保证机臂100具有较轻的重量以及较大的强度的基础上，有效地降低机臂100的震动，提高无人机1000的安全性能。同时，可以简化机臂100的加工工艺，降低机臂100的加工成本和材料成本。
根据本发明的一些实施例，内衬1的外径为D1，机臂100的外径为D2，内衬1的外径D1与机臂100的外径D2的比值满足：0.7≤D1/D2≤0.99。例如，内衬1的外径D1与机臂100的外径D2的比值可以进一步满足：D1/D2＝0.75、D1/D2＝0.8、D1/D2＝0.85、D1/D2＝0.9、D1/D2＝0.95等。由此，可以进一步地减小机臂100的震动、减轻机臂100的重量并增大机臂100的强度。
进一步地，内衬1的外径D1与机臂100的外径D2的比值满足0.9≤D1/D2≤0.95。由此，可以简化机臂100的加工工艺，降低机臂100的加工成本和材料成本。
根据本发明的一些实施例，内衬1与外衬2之间通过环氧树脂粘合连接。由此，可以提高内衬1与外衬2之间的连接强度，减小在加热恢复常温后，外衬2与内衬1之间的空隙。
根据本发明的一些实施例，内衬1与外衬2之间设有减震层。例如，减震层可以为纳米橡胶材料件。由此，可以进一步地减小机臂100的震动，从而进一步地提高了机臂100的安全性能。
根据本发明第二方面实施例的无人机1000，包括根据本发明上述第一方面实施例的无人机1000的机臂100。
具体地，参照图4，无人机1000可以包括：机架200、机臂100、螺旋桨300以及控制模块，机臂100分布于机架200的周围并与机架200固定连接，螺旋桨300固定于机臂100远离机架200的端部，螺旋桨300为无人机1000飞行提供升力，控制模块固定于机架200上用于控制无人机1000的飞行姿势。
根据本发明第二方面实施例的无人机1000，通过设置根据本发明上述第一方面实施例的无人机1000的机臂100，有效地减轻了无人机1000的重量，提高了无人机1000的强度，并减小了无人机1000的震动。
如图5所示，根据本发明第三方面实施例的无人机1000的机臂100的制造方法，包括以下步骤：
步骤S1：将玻璃纤维布缠绕成管状，形成内衬1；
步骤S2：将碳纤维布缠绕在内衬1的外侧，形成外衬2。
例如，在加工过程中，可以将玻璃纤维布缠绕在管状模具上，由此可以方便地将玻璃纤维布缠绕成管状。其中，玻璃纤维布可以通过玻璃纤维原料织成，碳纤维布可以通过碳纤维原料织成。
相关技术中的机臂100，通常采用碳包铝工艺，即内层为铝层，外层为碳纤维层。发明人发现，这种工艺存在的主要问题是：铝层和碳纤维层在加热成型至恢复常温的过程中，二者的收缩比相差较大，导致恢复常温后，外衬2和内衬1之间出现较大的空隙，影响机臂100的品质，存在易折、易出现缺口等隐患。同时，碳包铝工艺生产的机臂100重量重且震动大。
而玻璃纤维和碳纤维的收缩比较接近，加热恢复常温后，外衬2与内衬1之间空隙较小或基本无空隙，在很大程度上降低了上述隐患。也避免了因外衬2和内衬1收缩比不一致而导致二者恢复常温后因拉扯而引起的连接强度降低的问题，有效地提高了机臂100的强度。同时，玻璃纤维具有较高的弹性模量，可以提高机臂100的韧性，减小机臂100的震动。
根据本发明实施例的无人机1000的机臂100的制造方法，有效地减轻了机臂100的重量，提高了机臂100的强度，并减小了机臂100的震动。
根据本发明的一些实施例，在将玻璃纤维布缠绕成管状之前，将玻璃纤维布浸渍在环氧树脂中，并将经过浸渍的玻璃纤维布半烘干。由此，各层玻璃纤维布之间通过环氧树脂粘接，提高了各玻璃纤维布层之间的连接强度。
根据本发明的一些实施例，在将碳纤维布缠绕在内衬1外侧之前，将碳纤维布浸渍在环氧树脂中，并将经过浸渍的碳纤维布半烘干。由此，各层碳纤维布之间通过环氧树脂粘接，提高了各纤维布层之间的连接强度。
这里需要说明的是，本申请中所述的“半烘干”指的是，烘干至环氧树脂不流动的状态。
根据本发明的一些实施例，在将碳纤维布缠绕在内衬1外侧之前，通过加温加压复合的方式，将各层玻璃纤维布紧密连接并固化成型，以形成内衬1；在将碳纤维布缠绕在内衬1外侧之后，通过加温加压复合的方式，将各层碳纤维布紧密连接，使得碳纤维布固化成型，包裹在内衬1外侧。由此，先将玻璃纤维布加温加压以使各层玻璃纤维布紧密连接并固化成型，再将碳纤维布缠绕在内衬1的外侧，并将碳纤维布加温加压以使各层碳纤维布紧密连接并固化成型，可以极大地降低碳纤维布的缠绕难度。
根据本发明的另一些实施例，在将碳纤维布缠绕在内衬1外侧之后，通过加温加压复合的方式，将各层玻璃纤维布及各层碳纤维布紧密连接并固化成型。由此，先将碳纤维布缠绕在内衬1外侧后，再将玻璃纤维布和碳纤维布同时加温加压，简化了加工工艺，降低了加工成本。
下面描述根据本发明实施例的无人机1000的机臂100的两种具体制造方法。
方法一：
选取玻璃纤维原料；
将玻璃纤维原料织成玻璃纤维布；
将玻璃纤维布浸渍在环氧树脂中；
将经过浸渍的玻璃纤维布半烘干；
将玻璃纤维布直接缠绕形成管状或者缠绕在管状模具上，使得各层玻璃纤维布通过环氧树脂粘接连接；
通过加压加温复合的方式，将各层玻璃纤维布紧密连接并固化成型为内衬1；
选取碳纤维原料；
将碳纤维原料织成碳纤维布；
将碳纤维布浸渍在环氧树脂中；
将经过浸渍的碳纤维布半烘干；
将碳纤维布缠绕在内衬1上，使得各层碳纤维布通过环氧树脂粘接连接；
通过加压加温复合的方式，将各层碳纤维布紧密连接使得碳纤布固化成型包裹在内衬1上。
方法二：
选取玻璃纤维原料；
将玻璃纤维原料织成玻璃纤维布；
将玻璃纤维布浸渍在环氧树脂中；
将经过浸渍的玻璃纤维布半烘干；
将玻璃纤维布直接缠绕形成管状或者缠绕在管状模具上，使得各层玻璃纤维布通过环氧树脂粘接连接；
选取碳纤维原料，
将碳纤维原料织成碳纤维布；
将碳纤维布浸渍在环氧树脂中；
将经过浸渍的碳纤维布半烘干；
将碳纤维布紧密缠绕在形成为管状的玻璃纤维布外侧；
通过加压加温复合的方式，将碳纤维布和玻璃纤维布紧密连接使得碳纤维布固化成型包裹在玻璃纤维布上。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (13)
1.一种无人机的机臂，其特征在于，包括：
内衬，所述内衬为中空结构，所述内衬为玻璃纤维件；
外衬，所述外衬包裹在所述内衬的外侧，所述外衬为碳纤维件，其中，所述内衬的厚度为A1，所述外衬的厚度为A2，所述内衬的厚度A1与所述外衬的厚度A2的比值满足：1≤A1/A2≤2。
2.根据权利要求1中所述的无人机的机臂，其特征在于，所述内衬的厚度A1与所述外衬的厚度A2的比值满足：A1/A2＝1.5。
3.根据权利要求1中所述的无人机的机臂，其特征在于，所述内衬的外径为D1，所述机臂的外径为D2，所述内衬的外径D1与所述机臂的外径D2的比值满足：0.7≤D1/D2≤0.99。
4.根据权利要求3中所述的无人机的机臂，其特征在于，所述内衬的外径D1与所述机臂的外径D2的比值满足0.9≤D1/D2≤0.95。
5.根据权利要求1中所述的无人机的机臂，其特征在于，所述内衬与所述外衬之间通过环氧树脂粘合连接。
6.根据权利要求1中所述的无人机的机臂，其特征在于，所述内衬与所述外衬之间设有减震层。
7.根据权利要求6中所述的无人机的机臂，其特征在于，所述减震层为纳米橡胶材料件。
8.一种无人机，其特征在于，包括根据权利要求1-7中任一项所述的无人机的机臂。
9.一种无人机的机臂的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
将玻璃纤维布缠绕成管状，形成内衬；
将碳纤维布缠绕在所述内衬的外侧，形成外衬。
10.根据权利要求9中所述的无人机的机臂的制造方法，其特征在于，在将所述玻璃纤维布缠绕成管状之前，将所述玻璃纤维布浸渍在环氧树脂中，并将经过浸渍的所述玻璃纤维布半烘干。
11.根据权利要求10中所述的无人机的机臂的制造方法，其特征在于，在将所述碳纤维布缠绕在所述内衬外侧之前，将所述碳纤维布浸渍在环氧树脂中，并将经过浸渍的所述碳纤维布半烘干。
12.根据权利要求11中所述的无人机的机臂的制造方法，其特征在于，在将所述碳纤维布缠绕在所述内衬外侧之前，通过加温加压复合的方式，将各层所述玻璃纤维布紧密连接并固化成型，以形成所述内衬；
在将所述碳纤维布缠绕在所述内衬外侧之后，通过加温加压复合的方式，将各层所述碳纤维布紧密连接，使得所述碳纤维布固化成型，包裹在所述内衬外侧。
13.根据权利要求11中所述的无人机的机臂的制造方法，其特征在于，在将所述碳纤维布缠绕在所述内衬外侧之后，通过加温加压复合的方式，将各层所述玻璃纤维布及各层所述碳纤维布紧密连接并固化成型。
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Citations (7)
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- 2019-10-17 CN CN201910987697.9A patent/CN110588968A/zh active Pending
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