CN110758722A

CN110758722A - 一种多方位飞行的可翻转无叶无人机

Info

Publication number: CN110758722A
Application number: CN201911185327.XA
Authority: CN
Inventors: 付鑫
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2019-11-27
Publication date: 2020-02-07

Abstract

本发明属于无人机技术领域，公开了一种多方位飞行的可翻转无叶无人机。包括壳体；壳体包括中心筒；中心筒内安装有两个水平同轴设置在壳体内的叶轮以及两个分别驱动叶轮的驱动电机；中心筒的两端分别连接有一个导向管；导向管上固定连接有多个以中心筒的轴线为轴对称设置的出风环；各个出风环内滑动连接有换向件；无人机翻转后换向件滑动使叶轮产生的气流始终向下出风。本发明通过设置出风环和滑动支腿，使无人机在实现翻转后仍然能够正常飞行以及降落；通过控制滑动环的位置以改变出风环的出风量从而调节无人机的飞行方向；通过换向件的作用能使无人机始终向下出风，不会在翻转后使其向上出风而导致无人机摔坏。

Description

一种多方位飞行的可翻转无叶无人机

技术领域

本发明属于无人机技术领域，尤其涉及一种多方位飞行的可翻转无叶无人机。

背景技术

无人机近些年来的发展非常迅速，目前已经应用到如航拍等诸多领域。航拍及农业中所用到的无人机的结构相对较小，而体积较小的无人机的螺旋桨一般多是采用一体成型式的结构，其桨叶容易发生损坏以及存在安全隐患。

文献号为CN110155324A的中国发明专利公开了一种新型无人机，包括机体、无叶风扇、安装块、支撑杆、连接块、电动推杆、转轴、滑动块、滑槽、稳定杆、缓冲弹簧、稳定板和防滑块，所述机体的外壁固定安装有无叶风扇；该无人机在飞行时即使无人机在与物体发生碰撞时，也不会产生传统螺旋桨损坏的问题。但该无人机在飞行时仅通过无叶风扇提供动力，在飞行时需要对各个无叶风扇进行单独调节风力大小进行移动，驱动部件较多；若单独在机体内安装驱动风扇，各个出风处又需要进行单独调节风力大小进行方向的控制；并且，该无人机以及市面上大多数的无人机用于拍摄时仅能在一个方向进行拍摄，如能俯拍而无法进行仰拍，即使能够翻转的无人机也是翻转360°，并没有改变无人机的角度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术中无人机用于航拍等情况仅能翻转360°保持固定角度以及采用旋翼存在安全隐患的缺点，提供一种可翻转180°的无叶无人机。

为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：一种多方位飞行的可翻转无叶无人机，包括壳体；包括壳体；所述壳体包括中心筒；所述中心筒内安装有两个水平同轴设置在壳体内的叶轮以及两个分别驱动所述叶轮的驱动电机；两个所述叶轮产生的气流分别朝向所述中心筒的两端；所述中心筒的中部设置有用于隔绝两个所述叶轮的隔板；所述中心筒的侧壁靠近所述隔板处开设有两个进风口；两个所述叶轮距离所述隔板的距离相同。

所述中心筒的两端分别连接有一个导向管；两个所述导向管相互对称；所述导向管的中部连接在所述中心筒上；所述导向管上的两端分别固定连接有出风环；各个所述出风环处于同一高度且分别处于同一个矩形的角点；各个所述出风环内滑动连接有换向件；所述无人机翻转后所述换向件滑动使所述叶轮产生的气流始终向下出风。

所述导向管上安装有调节组件；所述调节组件包括滑动连接在所述导向管内的滑动环以及用于驱动所述滑动环滑动的调节电机；所述滑动环内安装有两个相向设置的挡风板；两个所述挡风板相对的一侧分别交替成型有通风孔和挡风块；各个所述挡风块与另一个挡风板的通风孔相对应；两个所述挡风板之间还安装有弹簧；两个所述挡风板相对的一侧还安装有电磁铁；调节电机带动滑动环移动至两个行程端时能分别让两个所述电磁铁通电。

还包括蓄电池和控制器；所述驱动电机、调节电机与控制器电连接。

作为优选方案：所述出风环的上下端分别成型有定位孔；所述换向件包括竖直滑动连接在所述出风环内壁的滑动片；所述滑动片的上下端面对应各个所述定位孔成型有排气筒；所述排气筒的外壁截面与所述定位孔的截面相同；所述排气筒的端面成型有排气道；所述排气道延伸至所述滑动片相对于该排气筒的另一侧；各个所述排气道之间互不相交。

作为优选方案：所述出风环的内圈固定连接有倾斜设置的滑管；所述滑管的中心成型有竖直设置的支腿定位套；所述支腿定位套内滑动连接有滑动支腿。

所述滑管内位于所述支腿定位套的两侧分别滑动连接有定位销；所述滑动支腿朝向所述滑管的两侧分别成型有用于供所述定位销插入的插孔；所述滑动支腿的两端固定连接有限位环；所述定位销的滑动时长小于所述滑动支腿的滑动时长；所述滑动支腿位于行程下端时，滑动支腿的下端面低于所述换向件的下端面。

作为优选方案：所述调节电机的输出端固定连接有调节连杆；所述滑动环的侧壁成型有连接柱；所述导向管上成型有用于供所述连接柱穿过的条形槽；所述条形槽位于所述导向管内部安装有用于防止导向管内气流溢出的橡胶条；所述调节连杆的端部成型有滑动槽；所述调节连杆滑动连接在所述滑动槽内。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：无人机使用时，初始状态下两个所述滑动环位于行程中间，则对导向管内的气流不产生阻隔，此时通过控制两个驱动电机使叶轮的转速相同，则使无人机竖直抬升；设定所述导向管的方向为前后端，滑动环的滑动方向为左右端；当无人机向前飞行时，通过控制前端的驱动电机使对应的叶轮转速减小或控制后端的驱动电机使后端的叶轮转速增加即可实现，也可以同时控制前端的叶轮转速减小以及后端的叶轮转速增加；当无人机向后飞行则方法与向前飞行方法相反；当无人机需要向左飞行时，使两个所述调节电机控制各个所述滑动环往左移动，此时重心向左，使无人机往左飞行；无人机往右飞行时同理；当需要往一个出风环的方向飞行或者绕圈飞行时，使对应的调节电机控制滑动环往该出风环的方向滑动即可；当需要无人机从往左右方向飞行状态恢复时，使调节电机带动滑动环恢复至初始状态即可。

当无人机需要进行前后方向的翻转时，使原先的上端变为下端，即翻转180°，通过增加一个驱动电机的功率，使对应的叶轮短时间内增加转速，同时另一个驱动电机停止工作，待无人机转过至竖直状态后，增速的叶轮减速，停止工作的叶轮重新工作；转动过程中，由于换向件的作用，在无人机转动至竖直状态以后，换向件在重力作用下重新滑动至行程的下端，即翻转前的上端，使得无人机仍为向下出风，直至无人机重新平衡。

当无人机需要进行左右方向的翻转时，同时控制所述调节电机带动滑动环移动至需要阻隔的出风环的行程端，即需要往左翻转时将滑动环移动至行程的端部，则此时左侧的出风环的气流被阻隔，则此时右侧的出风环的风速增加使无人机向左翻转；翻转完成后通过调节电机带动滑动环恢复至初始位置。

无人机飞行状态下由于重力作用，使所述滑动支腿位于最下端，同时一个定位销插入至对应的插孔中，此时无人机降落后，通过滑动支腿支撑；无人机翻转过程中，原先插入插孔中的定位销从插孔中脱离，另一个定位销插入至另一个插孔中；由于定位销的滑动时长小于滑动支腿的滑动时长，因此在翻转过程中，定位销先到达滑动支腿的侧壁，当滑动支腿继续滑动时，定位销插入插孔中达到限制滑动支腿的作用。

本发明通过设置出风环和滑动支腿，使无人机在实现翻转后仍然能够正常飞行以及降落；通过换向件的作用能使无人机始终向下出风，不会在翻转后使其向上出风而导致无人机摔坏；无人机的出风处设置在出风环上，而不使用旋翼，使无人机更安全且不易损坏；通过控制滑动环的位置以改变出风环的出风量从而调节无人机的飞行方向；当无人机上安装有摄像头等设备时，可以对地面进行拍摄的同时经过翻转后也可以对天空进行拍摄，而不需要重新降落对摄像头重新安装；无人机可在前后和左右方向上进行180°翻转，相对于只能翻转360°的无人机更具有趣味性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2本发明的分解结构示意图。

图3是壳体的剖视结构示意图。

图4、图5是出风环的安装结构示意图。

图6是换向件的剖视结构示意图。

图7是调节组件的分解结构示意图。

图8是挡风板的结构示意图。

图9是滑动支腿的剖视结构示意图。

1、壳体；11、中心筒；111、隔板；112、进风口；

21、叶轮；22、驱动电机；

3、导向管；31、安装座；32、条形槽；33、供电触片；34、橡胶条；

4、出风环；41、定位孔；42、滑管；43、支腿定位套；

5、换向件；51、滑动片；52、排气筒；521、排气道；

6、调节组件；61、调节电机；62、滑动环；621、连接柱；622、定位滑条；623、挡圈；63、挡风板；631、电磁铁；632、挡风块；633、通风孔；634、定位缺口；635、引脚；64、调节连杆；641、滑动槽；65、弹簧；

7、滑动支腿；71、插孔；72、限位环；70、定位销；

9、蓄电池。

具体实施方式

实施例1

根据图1至图9所示，本实施例所述的一种多方位飞行的可翻转无叶无人机，包括壳体1；所述壳体包括中心筒11；所述中心筒内安装有两个水平同轴设置在壳体内的叶轮21以及两个分别驱动所述叶轮的驱动电机22；两个所述叶轮产生的气流分别朝向所述中心筒的两端；两个所述叶轮在同一视角上的转向相反；所述中心筒的中部设置有用于隔绝两个所述叶轮的隔板111；所述中心筒的侧壁靠近所述隔板处开设有两个进风口112；两个所述叶轮距离所述隔板的距离相同。

所述叶轮工作时通过各自对应的进风口处使空气进入，通过隔板阻隔而防止两个叶轮之间相互干扰；两个所述叶轮的转向相反从而相互抵消各自产生的转动惯量，避免无人机发生侧倾。

所述中心筒的两端分别连接有一个导向管3；两个所述导向管相互对称，即两个所述导向管以中心筒的轴线呈轴对称，又以中心筒的中心呈中心对称；所述导向管的中部连接在所述中心筒上；所述导向管的两端分别固定连接有出风环4；所述出风环与所述中心筒连通；各个所述出风环处于同一高度且分别处于同一个矩形的角点；各个所述出风环内滑动连接有换向件5；所述无人机翻转后所述换向件滑动使所述叶轮产生的气流始终向下出风，即初始状态下叶轮产生的气流向下，经过无人机翻转后，通过换向件切换，叶轮产生的气流依然向下，从而保持无人机能够始终处于空中。

进一步的，所述导向管可为弧形等形状。

所述导向管上安装有调节组件6；所述调节组件包括滑动连接在所述导向管内的滑动环62以及用于驱动所述滑动环滑动的调节电机61；所述导向管外固定连接有用于安装所述调节电机的安装座31；所述滑动环内安装有两个相向设置的挡风板63；两个所述挡风板相对的一侧分别交替成型有通风孔633和挡风块632；各个所述挡风块与另一个挡风板的通风孔相对应；所述挡风块与所述通风孔的截面相同；两个所述挡风板之间还安装有弹簧65；两个所述挡风板相对的一侧还安装有电磁铁631；调节电机带动滑动环移动至两个行程端时能分别让两个所述电磁铁通电；所述挡风板的外侧安装有连接对应电磁铁的引脚635；所述导向管内位于所述滑动环的行程端处安装有用于给所述电磁铁供电的供电触片33；所述滑动环的端部成型有用于限制所述挡风板位置的挡圈623；所述滑动环的内壁成型有用于限定挡风环的角度的定位滑条622；各个所述挡风板的外周对应所述滑条成型有定位缺口634。初始状态下，即所述滑动环位于行程的中部（所述滑动环位于中心筒的延长线上），由于弹簧的作用，使两个所述挡风板的间距最大；当所述滑动环移动至行程端，对应的电磁铁通电，由于电磁铁中间存在铁芯，通电的电磁铁吸引另一个挡风板上的电磁铁使各个挡风块插接至对应的通风孔中，从而阻挡导向管内的气流。

所述调节电机设定三个位置，即滑动环对应的行程两端和中间；所述调节电机的输出端固定连接有调节连杆64；所述滑动环的侧壁成型有连接柱621；所述导向管上成型有用于供所述连接柱穿过的条形槽32；所述条形槽位于所述导向管内部安装有用于防止导向管内气流溢出的橡胶条34；所述调节连杆的端部成型有滑动槽641；所述调节连杆滑动连接在所述滑动槽内。所述调节电机设定三个位置，即滑动环的行程两端和中间对应的调节电机的角度；通过所述调节电机带动所述滑动环移动，使所述滑动环往一侧的所述出风环移动，此时滑动环滑动至中心管与导向管连通处，滑动环的侧壁阻挡中心筒处的气流，使中心筒中产生的气流只能从挡风板上的通风孔通过；通过所述通风孔对通往该出风环的气流造成影响使该出风环的出风量减少，则另一侧的出风环的出风量增加，此时，在其余出风环正常出风的情况下，无人机的飞行方向为被滑动环阻挡的出风环的一侧。

进一步的，所述引脚延伸至所述滑动环的端部外，所述供电触片具有弹性。当滑动环移动至行程端时，位于行程端一侧的电磁铁通电，当该侧的挡风板吸引另一侧的挡风板，则两个挡风板始终阻挡导向管内的气流起到隔绝作用；当行程端一侧的挡风板被另一侧的挡风板吸引从而对导风管进行阻隔，而两个挡风板吸引后使所述引脚与所述供电触片分离，在弹簧的作用下两个挡风板重新分离使引脚与供电触片重新接触，使上述过程重复，使得导向管内的气流间歇性隔绝；进一步的，当滑动环移动至行程端时，所述供电触片受引脚的压力而弯曲，并且位于该行程端的挡风板被另一个挡风板所吸时，所述引脚与所述供电触片始终接触，则所述导风管内的气流始终被隔绝。

还包括蓄电池9和控制器；所述驱动电机、调节电机与控制器电连接；所述蓄电池和所述控制器分别设置于所述中心筒的两侧，且两者之间相互平衡。

所述出风环的上下端分别成型有定位孔41；所述换向件包括竖直滑动连接在所述出风环内壁的滑动片51；所述滑动片的上下端面对应各个所述定位孔成型有排气筒52；所述排气筒的外壁截面与所述定位孔的截面相同；所述排气筒与所述定位孔不脱离；所述排气筒的端面成型有排气道521；所述排气道延伸至所述滑动片相对于该排气筒的另一侧；各个所述排气道之间互不相交；所述换向件的重力大于所述叶轮产生的气流作用在所述滑动片上的作用力。则无人机悬空状态时，所述换向件的滑动片位于出风环内底面，所述叶轮产生的气流从所述滑动片的上方进入开口朝下的排气筒中，其反作用力作用在出风环的内顶面使无人机抬升。

所述出风环的内圈固定连接有倾斜设置的滑管42；所述滑管的中心成型有竖直设置的支腿定位套43；所述支腿定位套内滑动连接有滑动支腿7。所述滑管连通至所述支腿定位套的内壁；所述滑管与所述出风环之间不连通。

所述滑管内位于所述支腿定位套的两侧分别滑动连接有定位销70；所述滑动支腿朝向所述滑管的两侧分别成型有用于供所述定位销插入的插孔71；所述滑动支腿的两端固定连接有限位环72；所述定位销的滑动时长小于所述滑动支腿的滑动时长；所述滑动支腿位于行程下端时，滑动支腿的下端面低于所述换向件的下端面。初始状态下，无人机的重心位于穿过中心筒中心的竖直轴线上。所述定位销在重力作用下通过滑管从上向下倾斜滑动至插孔中，从而限制滑动支腿的移动，当无人机下降时，支腿由于定位销的作用而固定位置；通过定位销插接至对应的插孔中使滑动支腿定位，使无人机降落时能够通过支腿降落在地面上，同时让所述换向件的下端（即对应的排气筒的下端）与地面之间有间隙，而不影响无人机的正常使用。

无人机使用时，初始状态下两个所述滑动环位于行程中间，则对导向管内的气流不产生阻隔，此时通过控制两个驱动电机使叶轮的转速相同，则使无人机竖直抬升；设定所述导向管的方向为前后端，滑动环的滑动方向为左右端；当无人机向前飞行时，通过控制前端的驱动电机使对应的叶轮转速减小或控制后端的驱动电机使后端的叶轮转速增加即可实现，也可以同时控制前端的叶轮转速减小以及后端的叶轮转速增加；当无人机向后飞行则方法与向前飞行方法相反；当无人机需要向左飞行时，使两个所述调节电机控制各个所述滑动环往左移动，此时重心向左，使无人机往左飞行；无人机往右飞行时同理；当需要往一个出风环的方向飞行或者绕圈飞行时，使对应的调节电机控制滑动环往该出风环的方向滑动即可；当需要无人机从往左右方向飞行状态恢复时，使调节电机带动滑动环恢复至初始状态即可。

为使所述无人机翻转后重新平衡所对应的叶轮转速的调整，使得无人机翻转后以最快的速度恢复平衡状态，该调整过程为实际生产中需要调试的环节，不是本发明所要解决的技术问题。

进一步的，无人机翻转过程中，增速的叶轮增加的速度、停机的叶轮停机的时长、无人机翻转过程中产生的落差，均为实际产品中控制部分的调试环节，与具体结构无关，不是本发明所要解决的技术问题。

进一步的，本发明的中心筒上还可以安装有红外测距传感器，用以测量无人机与降落面之间的距离，从而限制无人机翻转的最小高度差；即翻转过程产生的落差小于无人机到地面的高度。

Claims

1.一种多方位飞行的可翻转无叶无人机，其特征在于：包括壳体；所述壳体包括中心筒；所述中心筒内安装有两个水平同轴设置在壳体内的叶轮以及两个分别驱动所述叶轮的驱动电机；两个所述叶轮产生的气流分别朝向所述中心筒的两端；所述中心筒的中部设置有用于隔绝两个所述叶轮的隔板；所述中心筒的侧壁靠近所述隔板处开设有两个进风口；两个所述叶轮距离所述隔板的距离相同；

所述中心筒的两端分别连接有一个导向管；两个所述导向管相互对称；所述导向管的中部连接在所述中心筒上；所述导向管上的两端分别固定连接有出风环；各个所述出风环处于同一高度且分别处于同一个矩形的角点；各个所述出风环内滑动连接有换向件；所述无人机翻转后所述换向件滑动使所述叶轮产生的气流始终向下出风；

所述导向管上安装有调节组件；所述调节组件包括滑动连接在所述导向管内的滑动环以及用于驱动所述滑动环滑动的调节电机；所述滑动环内安装有两个相向设置的挡风板；两个所述挡风板相对的一侧分别交替成型有通风孔和挡风块；各个所述挡风块与另一个挡风板的通风孔相对应；两个所述挡风板之间还安装有弹簧；两个所述挡风板相对的一侧还安装有电磁铁；调节电机带动滑动环移动至两个行程端时能分别让两个所述电磁铁通电；

2.如权利要求1所述的一种多方位飞行的可翻转无叶无人机，其特征在于：所述出风环的上下端分别成型有定位孔；所述换向件包括竖直滑动连接在所述出风环内壁的滑动片；所述滑动片的上下端面对应各个所述定位孔成型有排气筒；所述排气筒的外壁截面与所述定位孔的截面相同；所述排气筒的端面成型有排气道；所述排气道延伸至所述滑动片相对于该排气筒的另一侧；各个所述排气道之间互不相交。

3.如权利要求1或2所述的一种多方位飞行的可翻转无叶无人机，其特征在于：所述出风环的内圈固定连接有倾斜设置的滑管；所述滑管的中心成型有竖直设置的支腿定位套；所述支腿定位套内滑动连接有滑动支腿；

4.如权利要求1或2所述的一种多方位飞行的可翻转无叶无人机，其特征在于：所述调节电机的输出端固定连接有调节连杆；所述滑动环的侧壁成型有连接柱；所述导向管上成型有用于供所述连接柱穿过的条形槽；所述条形槽位于所述导向管内部安装有用于防止导向管内气流溢出的橡胶条；所述调节连杆的端部成型有滑动槽；所述调节连杆滑动连接在所述滑动槽内。