CN110626501A - 空中平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机技术领域，公开了一种空中平台，包括飞行控制系统、定位系统、供电系统和通讯系统，包括主上升机构和副上升机构，主上升机构位于副上升机构的下方；副上升机构包括固定架、固定在固定架上由上电机驱动的上螺旋桨，上螺旋桨的外周设置有固定在固定架上的上整流罩；固定架的外周固定有吸顶结构，吸顶结构包括电磁铁和动力件，动力件的输出轴与电磁铁固定连接；主上升机构与固定架之间设置有若干连接杆，连接杆的两端分别固定在主上升机构和固定架上。本发明结构简单，利用上层的螺旋桨和下层的螺旋桨能够进行稳定的吸顶或辅助空中平台作业。

Description

空中平台

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种空中平台。

背景技术

大量房屋及桥梁结构，存在装饰、检查或维护工作。若目标物顶板离地过高，查看或检修需搭设支架及平台，或采用升降机。搭设支架平台的缺点：1)搭设周期长；2)一次使用就拆除，转场成本高；3)易出现安全问题；4)占用场地时间长，影响其他工作开展；采用升降机的缺点：1)升降高度受限，移动式一般升高为20米，固定式可以达到30米；2)人在升降机平台上工作，系高空作业，有安全隐患；3)升降机的基础必须放在稳定可靠的地方，对于户外而言，升降机的使用严重受限。

也有传统无人机，即单层多轴螺旋桨无人机，利用螺旋桨升力，顶住顶板，形成真空效应，能停留一段时间。存在的问题是需要降低螺旋桨的旋转速度甚至关停螺旋桨的旋转，使真空效应丧失，无人机才能离开顶板，不再顶住。等无人机离开顶板后，再加速螺旋桨旋转或重启螺旋桨旋转，使升力大于下降力，才能保障无人机在空中的正常飞行。这个过程对操作技术要求很高，一不留神就会发生坠机事故，造成人身财产损失，可靠性极低，不能用于吸顶状况下的稳定平台。可进行稳定吸顶和工作的空中平台非常重要。

发明内容

本发明意在提供一种空中平台，以降低现有的空中平台容易坠毁且吸顶不稳定的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种空中平台，包括飞行控制系统、定位系统、供电系统和通讯系统，其特征在于：包括主上升机构和副上升机构，主上升机构位于副上升机构的下方；

副上升机构包括固定架、固定在固定架上由上电机驱动的上螺旋桨，上螺旋桨的外周设置有固定在固定架上的上整流罩；

固定架的外周固定有吸顶结构，吸顶结构包括电磁铁和动力件，动力件的输出轴与电磁铁固定连接；

主上升机构与固定架之间固定有若干连接杆。

本发明的原理以及有益效果：

(1)主上升机构的下螺旋桨提供主要的上升力，主上升机构使得无人机上升到相应位置后，通过副上升机构与顶板之间形成真空，具体的上整流罩对上螺旋桨产生的气流进行整流，使得上螺旋桨与顶板之间形成真空，从而达到稳定吸顶的目的，再调节主上升机构的功率，使得主升上机构形成对空中平台的支撑力，副上升机构形成对顶板的吸力，以达到空中平台的稳定。

(2)主上升机构与副上升机构之间通过连接杆来进行连接，使得二者之间预留足够的空间，通过相应的空间可以安装操作使用的机械臂等，以便于高空工作。

综上所述，与现有技术相比，单层螺旋桨结构的无人机，一方面吸顶的稳定性不足，而且所承受的重量过大时，难以达到吸顶的目的，另一方面吸顶停止时，对于无人机关闭后重新启动要求高，容易造成无人机不必要的坠机。

在本方案中，利用双层的螺旋桨结构，不仅可以提供足够的作用力承受较重的工件，同时，在吸顶时受到下螺旋桨和上螺旋桨的作用，使得空中平台整体稳定。其次，在停止吸顶时，即上螺旋桨失能时，主上升机构能够提供相应的动能，降低了无人机坠毁的情况发生的几率。同时，本方案中还设置有电磁铁，通过电磁铁来调节电磁铁的高度，从而使得电磁铁的上表面与上整流罩的上表面齐平，以避免电磁铁和上整流罩发生干扰而无法稳定吸顶。

电磁铁具有一定的吸附能力，当电磁铁将顶板吸住时，可降低主上升机构的动力。若副上升机构没有一个很好的吸顶位置时(即无法产生相应的吸顶负压)，可利用电磁铁进行吸顶，提高了吸顶工作的稳定性。

进一步，所述主上升机构包括连接架、固定在连接架端部且由下电机驱动的下螺旋桨，连接架的宽度大于固定架，上螺旋桨与下螺旋桨错开。

有益效果：连接架的宽度大于连接架的宽度，以使得上螺旋桨与下螺旋桨错开，以避免上螺旋桨和下螺旋桨产生的气流发生干涉，从而保证空中平台整体的稳定性。

进一步，所述下螺旋桨的外周设有用于保护下螺旋桨的下整流罩。

有益效果：下整流罩对下螺旋桨产生的气流进行整流，以提高上螺旋桨产生的上升力的稳定性。

进一步，所述连接架的底部固定有固定板，固定板的底部固定有落地架。

有益效果：在空中平台停止工作时，落地架可进行平稳的支撑，同时落地架还可以作为附着件，来对工件进行附着。

进一步，所述连接杆为伸缩杆。

有益效果：伸缩杆可以伸缩不同的长度，可调节固定架与连接架的相对位置，从而调节上螺旋桨与下螺旋桨的相应位置，并且对四根连杆之间的空间进行相应的调节，可提高四根连杆的容纳体积，从而容纳大体积的工件。

进一步，所述吸顶结构还包括保护壳和连接板，保护壳上开设有上部开口的安装槽，保护壳上设置有若干位于安装槽两侧的安装孔，安装孔内设置有用于将保护壳固定在连接板上的固定件，动力件位于安装槽的下部，动力件的上方设置有与安装槽竖直滑动连接的内壳，内壳内开设有上部开口的空腔，电磁铁位于空腔内且电磁铁与内壳竖直滑动连接。

有益效果：在对顶板进行吸顶时，先通过动力件来推动内壳和电磁铁向上滑动，以使得电磁铁的上表面高于上整流罩的上表面，如此通过电磁铁进行电磁铁初步定位，完成初步定位过后，再提高下螺旋桨的动力使得空中平台向上升高。现有技术中的空中平台，完全依赖GPS定位，在某些地方GPS定位精确性有所降低，尤其是利用空中平台进行吸顶，从而需要对空中平台进行多次位置调节，有些时候吸顶完成之后会发现定位位置不合适，需要重新定位，导致工作繁琐效率不高，通过动力件和电磁铁的配合可进行初步定位，降低了空中平台的调节几率，提高吸顶的工作效率。

进一步，相邻两个安装孔的间距为1～5cm。

有益效果：安装孔以一定的间距设置，可利用固定件将保护壳固定在连接板的一定高度上，以使得内壳和电磁铁的上表面能够始终与上整流罩的上表面齐平，从而适应不同高度的上整流罩，如此避免了当吸顶结构无法与上整流罩匹配的问题。

进一步，所述内壳上设置有用于对电磁铁散热的散热道。

有益效果：电磁铁在工作时，会产生大量的热从而影响电磁铁对顶板的吸附能力，通过散热道以降低电磁铁的温度，以降低温度对电磁铁的影响。

进一步，所述电磁铁的上端面上套设有保护套。

有益效果：在电磁铁进行定位时，电磁铁会与顶板进行碰触，从而容易导致电磁铁发生一定的损坏，通过保护到对电磁铁进行一定的保护。

进一步，相邻两根连接杆之间设置有若干连接轴，且连接轴构成三角形。

有益效果：连接杆之间设置连接轴，通过连接轴来稳定连接杆，同时增强连接杆的稳定性，连接轴构成三角形，构成稳定的三角结构对连接杆进行稳定支撑，与四角形相比，三角形的稳定性更高。

附图说明

图1为本发明实施例一中空中平台的轴测图；

图2为本发明实施例一中空中平台的正向视图；

图3为本发明实施例二中空中平台的轴测图；

图4为本发明实施例二中空中平台的俯视图；

图5为本发明实施例二中空中平台的正向视图；

图6为本发明实施例二中吸顶机构的正向剖视图；

图7为本发明实施例二中吸顶机构的俯视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：连接架1、连接杆2、固定块21、连接板3、保护壳31、电动缸32、凸块33、散热道34、安装孔35、内壳36、滑槽37、滑块38、限位轴39、限位槽40、固定架4、上整流罩5、上电机6、上螺旋桨7、连接块8、连接轴9、下整流罩10、加强杆11、下固定板12、落地架13、下电机14、下螺旋桨15、机械臂16、上固定板17、安装块18、电磁铁19。

实施例一：

一种空中平台，基本如附图1和附图2所示，包括主上升机构和副上升机构，主上升机构为升降机或升降液压缸等。

本实施例中，主上升机构包括十字型的连接架1，连接架1的四个端部均固定有安装块18，以一个安装块18为例，安装块18的底部固定有下电机14，下电机14的输出轴上固定有下螺旋桨15。下螺旋桨15的外周设置有纵截面为梯形的下整流罩10，下整流罩10对下螺旋桨产生的气流进行整流，连接架1贯穿下整流罩10，安装块18的顶部设置有三根加强杆11，加强杆11的两端分别焊接固定在安装块18和下整流罩10上，相邻两根加强杆11的夹角为120°。

连接架1的中部通过紧固螺栓或焊接的方式固定连接有两块固定板，位于连接架1下方的固定板为下固定板12、下固定板12的底部焊接有落地架13，落地架13的纵截面为梯形。位于连接架1上方的固定板为上固定板17，上固定板17用于安装飞行控制系统、定位系统、供电系统和通讯系统，飞行控制系统、定位系统、供电系统和通讯系统均电性连接，根据需求可选择一定型号的飞行控制系统、定位系统、供电系统和通讯系统，本实施例中飞行控制系统的型号为APM2.8飞控，飞行控制系统控制无人机的飞行，定位系统为型号M8N的GPS，定位系统进行定位，供电系统包括30A电调、蓄电池，供电系统对空中平台整体供电，同时配备有型号为：FS16的遥控器，遥控器与飞行控制系统匹配，遥控器通过通讯系统向飞行控制系统发送、接收工作信号，以控制飞行控制系统向供电系统、定位系统等发送指令。飞行控制系统、供电系统与下电机14电连接，以控制下电机14工作。

连接架1上焊接有四根连接杆2，本实施例中连接杆2为伸缩杆，伸缩杆的型号为：迈腾B6；连接杆2上焊接有固定块21，具体的固定块21上设置通孔，连接杆2穿过通孔且将固定块21焊接在连接杆2上。由于连接架1为十字型，十字型连接架1的夹角无阻挡，四根连接杆2构成四个与连接架1相配合的四个面，任意一个面都可以封闭。封闭面的结构为：相邻两根连接杆2之间设置若干连接轴9，当然根据需求的不同连接轴9也可以可拆卸连接在固定块21上。附图1所示，本实施例中连接轴9一端焊接在固定块21上，连接轴9另一端焊接在连接杆2上。两根连接轴9与一根连接杆2构成一个三角形。固定块21与固定块21之间也有两根连接轴9，连接方式为连接轴9的两端分别焊接在两个固定块21上。

连接架1的上方设置有焊接在四根连接杆2上的固定架4，固定架4的宽度小于连接架1的宽度，如附图1所示，固定架4由多根支撑轴构成，相邻两根支撑轴之间留有间隙，在固定架4的四个边角设置有连接块8，支撑轴的最外部的四根支撑轴的端部分别焊接固定在连接块8上。固定架4上通过紧固螺栓固定有上电机6，上电机6的输出轴上固定有上螺旋桨7，上螺旋桨7的外周设置有焊接在固定架4上且纵截面为梯形的上整流罩5，上整流罩5对上螺旋桨7产生的气流进行整流，由于固定架4的宽度小于连接架1的宽度，以使得上螺旋桨7和下螺旋桨15错开，同时配合上整流罩5和下整流罩10，以避免上螺旋桨7和下螺旋桨15工作时产生的气流发生相互干涉。上电机6与飞行控制系统、供电系统电连接，飞行控制系统、供电系统控制上电机6工作。本实施例中，上电机6和下电机14的型号均为：X2212-980KV电机。

如附图2所示，固定架4的底部焊接有安装板，安装板上通过紧固螺栓固定有机械臂16，机械臂16位于连接杆2构成的空间内，机械臂16与飞行控制系统电连接，以使得飞行控制系统控制机械臂16工作。

结合附图1所示，固定架4的四周设置有吸顶机构，吸顶机构包括动力件和电磁铁19，动力件为电动缸32，电动缸32的型号为：CMC60的伺服电缸，电磁铁19的型号为：YR-P80/35/22，电磁铁19通过紧固螺栓固定在电动缸32的输出轴上。电动缸32的缸体通过紧固螺栓固定在连接杆上，并通过电动缸32调节电磁铁的位置，以使得电磁铁19的上表面与上整流罩的上表面齐平。

电动缸32和电磁铁19通过电导线与供电系统、飞行控制系统电连接。通孔飞行控制系统以控制电动缸32和电磁铁19工作，并且供电系统对电动缸32和电磁铁19供电。

具体实施过程如下：

本方案中的空中平台主要应用于建筑工程中，例如：室内顶板、桥梁等。初始时，连接杆2形成的四个面，三个面均封闭，未封闭面为机械臂16的工作面，机械臂16可伸出四根连接杆2构成的空腔。同时，根据工位的不同可选择封闭任意的面。

根据工件的体积或需要容纳的工件数量不同，可以预先调节好伸缩杆的长度，以扩大容纳体积。

空中平台升空时，操作人员通过遥控器控制飞行控制系统启动下电机14，下电机14带动下螺旋桨15工作，即下层的螺旋桨提供向上的升力。

空中平台升空后，增加下层的下电机14的功率，提升空中平台上升。空中平台整体靠近顶板时，启动电动缸32，电动缸32向上推动电磁铁19，电磁铁19与挡板接触，根据电磁铁19接触的位置，调整空中平台的位置，如此通过电磁铁19确定吸顶位置，继续增大下电机14的功率，空中平台上升且通过电动缸32将电磁铁19复位。当然，电磁铁19的电导线的长度足够长，便于电磁铁19的滑动。

上整流罩5平稳接触并顶住顶板，然后通过飞行控制系统启动上电机6带动上螺旋桨7工作，使顶板与上螺旋桨7之间形成真空，从而形成吸顶作用。此时，启动电磁铁19，电磁铁19产生磁力且与顶板(具有顺磁性金属)进行吸附，如此增强空中平台的稳定性。

然后，降低下螺旋桨15旋转速度，上螺旋桨7和下螺旋桨15同时工作，保证空中平台的稳定。

实施例二：

实施例二与实施例一的不同之处在于，如附图3、附图4、附图5、附图6和附图7所示，吸顶机构还包括连接板3和保护壳31，保护壳31上的两侧壁均开有若干贯穿保护壳31的安装孔35，同侧相邻两个安装孔35的间距为1～5cm，本实施例两个安装孔35的间距优选为2cm，保护壳31上设置有位于安装孔35内的固定件，本实施例中固定件为紧固螺栓，紧固螺栓穿过安装孔35，将保护壳31固定在连接板3上，以便于保护壳31和连接板3的拆卸。

安装孔35具有一定的间距，通过紧固螺栓的调节，可以调节保护壳31与连接板3的相应位置，以使得保护壳31的上表面与上整流罩5的上表面齐平，避免电磁铁19吸顶和上螺旋桨7吸顶时造成干扰，连接板3以增大保护壳31的安装面积且增强保护壳31的安装稳定性。若电磁铁19的型号固定，难以使得电磁铁19与上整流罩5相匹配(即电磁铁19的上表面和上整流罩5的上表面齐平)，则需要更换相应的上整流罩5或电磁铁19，成本过高。通过本方案的调节方式，解决不匹配的问题。

如附图6所示，保护壳31上开有上部和下部均贯穿的安装槽，安装槽的下部通过膨胀螺栓固定连接有动力件，动力件为电动缸32、滚珠丝杠中的任意一种，本实施例中优选为电动缸32。电动缸32的输出轴朝向上方，输出轴上固定有纵截面为矩形的凸块33。

电动缸32的上方设置有内壳36，内壳36的底部设置固定槽，凸块33锥度配合在凹槽内，以使得凸块33与内壳36固定安装。保护壳31的左侧壁开有通孔，通孔内设置有限位件，限位件为销钉或限位轴39中的任意一种，本实施例优选为限位轴39，限位轴39的纵截面为T型。内壳36的左侧壁开有限位槽40，限位轴39的右端伸入到限位槽40内，当电动缸32推动内壳36向上滑动时，限位轴39对内壳36进行限位，以避免内壳36滑出保护壳31。保护壳31和内壳36均用于对电磁铁19的保护，避免电磁铁19受到撞击而损坏。

内壳36内开有上部开口的空腔，电磁铁19位于空腔内，电磁铁19的左侧焊接有滑块38，内壳36的左侧内壁开有上端、下端封闭的滑槽37，滑槽37与滑块38竖直滑动连接，当电磁铁19通电时，电磁铁19具有磁力可受到顺磁性金属的吸引向上滑动，通过滑槽37对电磁铁19进行限位，以避免电磁铁19滑出内壳36，电磁铁19的上表面套设有保护套，本实施例中保护套为橡胶套，橡胶套降低电磁铁19与顶板之间的磨损，或降低电磁铁19朝向顶板滑动时的冲击力。

附图6和附图7所示，内壳36上沿其轴向设置有位于电磁铁19两侧的散热道34，且散热道34沿内壳36的轴向贯穿，散热道34的两端为开口，本实施例中散热道34的横截面为矩形或圆形中的任意一种，本实施例优选为矩形，散热道34靠近电磁铁19的一侧开有开口。

具体实施过程如下：

启动电磁铁19，电磁铁19产生磁力，电磁铁19与带有顺磁性金属的顶板相吸引，从而达到吸顶的作用。在电磁铁19工作时，电磁铁19会产生大量的热，会导致电磁铁19性能逐渐降低(磁力减小)，从而降低电磁铁19吸顶的作用力，使得电磁铁19吸顶不能够稳定。本方案中，气体会在散热道34中流动，从而带走电磁铁19上的部分热，以使得电磁铁19降温，保证电磁铁19的工作性能。

以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本发明所省略描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (10)

1.空中平台，包括飞行控制系统、定位系统、供电系统和通讯系统，其特征在于：包括主上升机构和副上升机构，主上升机构位于副上升机构的下方；

副上升机构包括固定架、固定在固定架上由上电机驱动的上螺旋桨，上螺旋桨的外周设置有固定在固定架上的上整流罩；

固定架的外周固定有吸顶结构，吸顶结构包括电磁铁和动力件，动力件的输出轴与电磁铁固定连接；

主上升机构与固定架之间固定有若干连接杆。

2.根据权利要求1所述的空中平台，其特征在于：所述主上升机构包括连接架、固定在连接架端部且由下电机驱动的下螺旋桨，连接架的宽度大于固定架，上螺旋桨与下螺旋桨错开。

3.根据权利要求2所述的空中平台，其特征在于：所述连接架的中部固定有固定板，固定板的下部固定有落地架。

4.根据权利要求2所述的空中平台，其特征在于：所述下螺旋桨的外周设有用于保护下螺旋桨的下整流罩。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的空中平台，其特征在于：所述连接杆为伸缩杆。

6.根据权利要求5所述的空中平台，其特征在于：所述吸顶结构还包括保护壳和连接板，保护壳上开设有上部开口的安装槽，保护壳上设置有若干位于安装槽两侧的安装孔，安装孔内设置有用于将保护壳固定在连接板上的固定件，动力件位于安装槽的下部，动力件的上方设置有与安装槽竖直滑动连接的内壳，内壳内开设有上部开口的空腔，电磁铁位于空腔内且电磁铁与内壳竖直滑动连接。

7.根据权利要求5所述的空中平台，其特征在于：相邻两个安装孔的间距为1～5cm。

8.根据权利要求5所述的空中平台，其特征在于：所述内壳上设置有用于对电磁铁散热的散热道。

9.根据权利要求8所述的空中平台，其特征在于：所述电磁铁的上端面上套设有保护套。

10.根据权利要求9所述的空中平台，其特征在于：相邻两根连接杆之间设置有若干连接轴，且连接轴构成三角形。