CN110606213A - 一种球体缓冲型无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球体缓冲型无人机，包括机体，所述机体上设置有若干个沿周向均匀分布的机臂，所述机臂远离所述机体的端部固定有球形缓冲体，所述球形缓冲体上设置有能够转动的螺旋桨；各个所述球形缓冲体相连在一起。本发明的目的是提供一种球体缓冲型无人机，利用球形的缓冲体使得无人机获得多方向上的缓冲，能够较为全面的保护无人机。

Description

一种球体缓冲型无人机

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种球体缓冲型无人机。

背景技术

现有的无人机一般都是由机体和螺旋桨构成，利用螺旋桨的转动提供提升力，带动整个无人机飞行；随着无人机的不断发展，其应用领域也得到很大的扩展。由于无人机的成本比较高，现有的无人机一般都缺少防护装置，市面上也存在一些具有防护功能的无人机，但是这些无人机一般都是在机体上额外增加保护架，这些保护架和无人机的兼容性检差，保护架较为笨重，缓冲性能较差，往往会增加无人机的负载。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种球体缓冲型无人机，利用球形的缓冲体使得无人机获得多方向上的缓冲，能够较为全面的保护无人机。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种球体缓冲型无人机，包括机体，所述机体上设置有若干个沿周向均匀分布的机臂，其特征在于，所述机臂远离所述机体的端部固定有球形缓冲体，所述球形缓冲体上设置有能够转动的螺旋桨；各所述球形缓冲体内部设有可自由运动的缓冲装置，相邻的球形缓冲体内部的缓冲装置相连。

优选地，所述球形缓冲体包括固定在机臂上的球形的外壳和内置于所述外壳内部的六个缓冲球，该六个缓冲球整体呈球状聚拢，当处于静置状态时，任意一对相邻的两个所述缓冲球相切；所述外壳上固定有电机箱，所述电机箱内设置有用于驱动所述螺旋桨转动的电机。

优选地，各所述缓冲球分别通过一个弹簧设置在所述外壳的内壁上，所述弹簧的一端固定在所述外壳的内壁上，所述弹簧的另一端固定在所述缓冲球上；当各个所述弹簧处于自然状态时，六个所述弹簧的轴线分别在空间上形成X、Y、Z三个坐标轴，其中四个所述缓冲球的球心位于XY平面上，另外两个所述缓冲球的球心位于Z轴上；球心位于XY平面上的其中一对相邻的两个所述缓冲球上分别向外延伸设有一个上支杆，另一对相邻的两个所述缓冲球上分别向外延伸设有一个下支杆，相邻的两个所述球形缓冲体通过对应相邻的上支杆相连接在一起；球心位于Z轴上的其中一个所述缓冲球上固定有一个侧支杆；所述外壳上开设有供所述上支杆、所述下支杆以及所述侧支杆穿过的扭转孔；当各个所述弹簧处于自然状态时，所述上支杆、所述下支杆以及所述侧支杆的轴线分别与其对应的缓冲球上的弹簧同轴线。

优选地，所述上支杆、所述下支杆以及所述侧支杆的外径相同，所述扭转孔的内径大于所述上支杆的外径且小于所述弹簧的内径。

优选地，球心位于XY平面上的相邻的两个所述缓冲球之间通过一根弹力绳相连接，围成矩形；球心位于Z轴上的两个所述缓冲球也通过一根弹力绳相连接。

优选地，所述缓冲球为空心塑料球，所述缓冲球上开设有供所述弹力绳穿过的绳孔，所述弹力绳的两端固定在绳孔内；所述弹力绳处于拉伸状态。

优选地，所述上支杆、所述下支杆以及所述侧支杆的材质相同，且均为碳纤维；所述外壳的材质与所述缓冲球的材质相同。

优选地，所述上支杆的长度大于所述下支杆的长度，所述侧支杆凸出于所述外壳之外的长度大于所述螺旋桨的转动半径，所述上支杆的交点围成的平面高于所述螺旋桨最高点所在平面。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明在机臂上设置球形缓冲体，使得缓冲体与无人机形成一体，并利用球形缓冲体上的多个支杆形成对无人机支撑的同时实现缓冲防撞，不需要额外加装防护架和起落架，简化了结构，降低了无人机的负载；

(2)本发明利用缓冲球内置于球形的外壳内，进而使得无人机受到冲击时，能够利用缓冲球之间的错位运动实现缓冲；同时球形的外壳使得缓冲球的位移范围得到限制，当缓冲球位移受到外壳限制时，无人机还能够利用各个支杆自身形成缓冲，进而形成多种缓冲，大大提高了缓冲效果

(3)本发明利用球形缓冲体内的多个缓冲球的相互作用，通过缓冲球之间的错位运动，使得每个缓冲球具有多自由度方向上的位移缓冲，进而使得缓冲球上的支杆具有多自由度的位移，最终使得无人机能够在多个方向上获得柔性的缓冲；

(4)本发明中相邻的两个球形缓冲体通过其上支杆的连接在一起，进而使得各个球形缓冲体形成一体，当其中一个球形缓冲体受到外部冲击时，一方面被冲击的球形缓冲体能够实现缓冲，另一方面还会将冲击传递到其他的球形缓冲体内，进而对冲击力进行分散，避免集中受力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种球体缓冲型无人机的立体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种球体缓冲型无人机的主视图；

图3为本发明实施例提供的一种球体缓冲型无人机的俯视图；

图4为球形缓冲体的立体结构示意图；

图5为球形缓冲体去除外壳后的立体示意图；

图6为图5的爆炸图；

图7为外壳和电机箱的结构示意图(外壳透视)；

图8为球形缓冲体去除外壳后的平面图；

图9为图8中A-A向的剖视图；

图10为图8中B-B向的剖视图。

附图标记说明：1-机体、2-机臂、3-球形缓冲体、31-外壳、311-扭转孔、32-缓冲球、321-上支杆、322-侧支杆、323-下支杆、324-弹簧、33-弹力绳、4-螺旋桨、41-电机箱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图1至图3所示，本发明提供了一种球体缓冲型无人机，包括机体1，机体1上设置有若干个沿周向均匀分布的机臂2，其中机臂2呈圆柱状，机臂2远离机体1的端部固定有球形缓冲体3，在本实施例中机臂2的数量优选为四个，因此球形缓冲体3的数量也为四个；球形缓冲体3上设置有能够转动的螺旋桨4，螺旋桨4通过电机箱41实现转动，即在球形缓冲体3上固定有一个电机箱41，其内设置有驱动螺旋桨4转动的电机，电机的输出轴的轴线与机臂2的轴线垂直；

如图4和图5所示，球形缓冲体3包括固定在机臂2上的球形的外壳31和内置于外壳31内部的缓冲装置，其中缓冲装置包括六个缓冲球32，该六个缓冲球32整体呈球状聚拢，当处于静置状态时，任意一对相邻的两个缓冲球32相切；各缓冲球32分别通过一个弹簧324设置在外壳31的内壁上，弹簧324的一端固定在外壳31的内壁上，弹簧324的另一端固定在缓冲球32上，弹簧324的作用其一用于将各个缓冲球32支撑在外壳31内，其二利用其自身的弹性324对缓冲球32产生缓冲作用；当各个弹簧324处于自然状态时(其自然状态是指弹簧324无受力时的状态)，六个弹簧324的轴线分别在空间上形成X、Y、Z三个坐标轴，机臂2的轴线位于Y轴上，其中四个缓冲球32的球心位于XY平面上，另外两个缓冲球32的球心位于Z轴上；球心位于XY平面上的其中一对相邻的两个缓冲球32上分别向外延伸有一个上支杆321，另一对相邻的两个缓冲球32上分别向外延伸有一个下支杆323；球心位于Z轴上的其中一个缓冲球32上固定有一个侧支杆322，其中上支杆321、下支杆323以及侧支杆322均延伸出外壳31之外，下支杆323用于支撑无人机形成起落架；结合图1，相邻的两个球形缓冲体3通过对应相邻的上支杆321相连接在一起，即相邻的两个球形缓冲体3内的上支杆321延伸出外壳31，形成相交并在相交处进行固定(如图1中a点所示)，相交处高于螺旋桨4；当各个弹簧324处于自然状态时，上支杆321、下支杆323以及侧支杆322的轴线分别与其对应的缓冲球32上的弹簧324同轴线；

如图7所示，外壳31上开设有供上支杆321、下支杆323以及侧支杆322穿过的扭转孔311，上支杆321、下支杆323以及侧支杆322均为外径相同的圆柱杆，并且材质也相同，均为碳纤维；为了扩展各个支杆的自由度，扭转孔311的内径大于上支杆321的外径且小于弹簧324的内径(指弹簧324内圈的内径)；上支杆321的长度大于下支杆323的长度，侧支杆322凸出于外壳31之外的长度大于螺旋桨4的转动半径(螺旋桨4的转动半径即螺旋桨4桨叶的长度)；上支杆321的交点围成的平面(即图1中四个a点围成的平面)高于螺旋桨4最高点所在平面(如图2所示，使得上支杆321在螺旋桨6的上部形成保护)。

如图6所示，为了进一步保证各个缓冲球32的多自由度位移，球心位于XY平面上的相邻的两个缓冲球32之间通过一根弹力绳33相连接，围成矩形；球心位于Z轴上的两个缓冲球32也通过一根弹力绳33相连接，利用弹力绳33使得各个缓冲球32相互抵紧在一起，即弹力绳33处于拉伸状态，各个弹力绳33的拉力保持一致，弹力绳33可以为橡皮筋或者其他具有弹性的绳子；如图9和图10所示，缓冲球32为空心塑料球，缓冲球32上开设有供弹力绳33穿过的绳孔，绳孔的轴线穿过球心，并且绳孔贯穿缓冲球32，因此球心位于XY平面上的每个缓冲球32分别形成四个绳孔，球心位于Z轴上的每个缓冲球32分别形成两个绳孔，弹力绳33的两端固定在相邻的两个缓冲球32相远端的两个绳孔内，例如位于图9中的上方的一根横向的弹力绳33，该弹力绳33的两端分别固定在上方的两个横向的缓冲球32相远端的绳孔内(即固定点为b、c)；

进一步的，为降低球形缓冲体3的重量，外壳31的材质与缓冲球32的材质相同，均为PC塑料。

进一步的，结合图5，由于各个缓冲球32通过弹力绳33抵紧在一起，各个缓冲球33能够形成错位运动，并且扭转孔311的内径大于各个支杆的外径，因此各个支杆利用缓冲球32和扭转孔311的作用能够形成万向摆动，同时支杆还具有轴向自由度(此处轴向是指X、Y、Z轴方向)，例如图5中右下角处的一个缓冲球32，其除了能够在扭转孔311内形成万向摆动的同时，还具有X、Y、Z轴方向上的自由度，最终使得每个支杆均具有多个自由度；当某个缓冲球32产生运动时，其一弹力绳33能够产生阻碍，其二各个缓冲球32之间的摩擦力也能够产生阻碍，此外由于各个缓冲球32还通过弹簧324与外壳31相连，因此缓冲球32在运动时，弹簧324还会产生形变形成阻碍，最终形成多个阻碍缓冲球32运动的力，进而在多个方向上形成缓冲作用；此外各个缓冲球32内置于外壳31内，因此当缓冲球32的位移范围受到外壳31的限制时，各个支杆还可以利用自身碳纤维的材质形成一定的缓冲，进而对无人机进行保护；

进一步的，结合图1，相邻的两个球形缓冲体3通过其上的上支杆321连接在一起，进而使得各个球形缓冲体3连成一体，当其中一个球形缓冲体3内的某个支杆受到外部冲击时，一方面被冲击的支杆能够利用其对应的球形缓冲体3形成缓冲，另一方面还会通过上支杆321将冲击传递到其他的球形缓冲体3内，进而对冲击力进行分散，避免集中受力。

此外，弹簧324和弹力绳33的具体弹性本申请不做限定，只需无人机放置在水平地面上时，此时的弹簧324和弹力绳33不达到极限状态即可，以保证此时再受到外力时，弹簧324和弹力绳33能够再次产生形变(也即缓冲球32能够再次产生错位运动)。

使用时，球形缓冲体3上的下支杆323起到起落架的作用，用于支撑无人机，当无人机飞行过程中撞击到地面或者墙面时，球形缓冲体3内的各个支杆能够优先接触撞击面，进而对无人机形成保护，同时利用支杆具有多自由度的缓冲方向，能够在多个方向上形成缓冲，并对冲击力进行分散，避免产生刚性撞击，对无人机产生较大的冲击。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种球体缓冲型无人机，包括机体，所述机体上设置有若干个沿周向均匀分布的机臂，其特征在于，所述机臂远离所述机体的端部固定有球形缓冲体，所述球形缓冲体上设置有能够转动的螺旋桨；各所述球形缓冲体内部设有可自由运动的缓冲装置，相邻的球形缓冲体内部的缓冲装置相连。

2.如权利要求1所述的一种球体缓冲型无人机，其特征在于，所述球形缓冲体包括固定在机臂上的球形的外壳和内置于所述外壳内部的六个缓冲球，该六个缓冲球整体呈球状聚拢，当处于静置状态时，任意一对相邻的两个所述缓冲球相切；所述外壳上固定有电机箱，所述电机箱内设置有用于驱动所述螺旋桨转动的电机。

3.如权利要求2所述的一种球体缓冲型无人机，其特征在于，各所述缓冲球分别通过一个弹簧设置在所述外壳的内壁上，所述弹簧的一端固定在所述外壳的内壁上，所述弹簧的另一端固定在所述缓冲球上；当各个所述弹簧处于自然状态时，六个所述弹簧的轴线分别在空间上形成X、Y、Z三个坐标轴，其中四个所述缓冲球的球心位于XY平面上，另外两个所述缓冲球的球心位于Z轴上；球心位于XY平面上的其中一对相邻的两个所述缓冲球上分别向外延伸设有一个上支杆，另一对相邻的两个所述缓冲球上分别向外延伸设有一个下支杆，相邻的两个所述球形缓冲体通过对应相邻的上支杆相连接在一起；球心位于Z轴上的其中一个所述缓冲球上固定有一个侧支杆；所述外壳上开设有供所述上支杆、所述下支杆以及所述侧支杆穿过的扭转孔；当各个所述弹簧处于自然状态时，所述上支杆、所述下支杆以及所述侧支杆的轴线分别与其对应的缓冲球上的弹簧同轴线。

4.如权利要求3所述的一种球体缓冲型无人机，其特征在于，所述上支杆、所述下支杆以及所述侧支杆的外径相同，所述扭转孔的内径大于所述上支杆的外径且小于所述弹簧的内径。

5.如权利要求3或4所述的一种球体缓冲型无人机，其特征在于，球心位于XY平面上的相邻的两个所述缓冲球之间通过一根弹力绳相连接，围成矩形；球心位于Z轴上的两个所述缓冲球也通过一根弹力绳相连接。

6.如权利要求5所述的一种球体缓冲型无人机，其特征在于，所述缓冲球为空心塑料球，所述缓冲球上开设有供所述弹力绳穿过的绳孔，所述弹力绳的两端固定在绳孔内；所述弹力绳处于拉伸状态。

7.如权利要求6所述的一种球体缓冲型无人机，其特征在于，所述上支杆、所述下支杆以及所述侧支杆的材质相同，且均为碳纤维；所述外壳的材质与所述缓冲球的材质相同。

8.如权利要求6所述的一种球体缓冲型无人机，其特征在于，所述上支杆的长度大于所述下支杆的长度，所述侧支杆凸出于所述外壳之外的长度大于所述螺旋桨的转动半径，所述上支杆的交点围成的平面高于所述螺旋桨最高点所在平面。