CN110869277B - 旋翼机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够提高飞行效率的旋翼机。本发明的旋翼机至少能够沿第一方向前进。旋翼机具备：臂部；多个马达，其安装在该臂部上；以及旋翼，其分别安装在该马达上。多个马达由位于前侧的一个以上的前侧马达和位于后侧的一个以上的后侧马达构成，并采用前侧马达所包含的马达的输出特性与后侧马达所包含的马达的输出特性不同的结构。

Description

旋翼机
技术领域
本发明涉及一种旋翼机。
背景技术
近年来，提供了利用被用于各种用途的无人机(Drone)、无人飞行器(UAV：Unmanned Aerial Vehicle)等旋翼机(以下，总称为“旋翼机”)的各种服务(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-15697号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的一个目的在于提供一种具有能够提高飞行效率的新结构的旋翼机。
因此，本发明的一个目的在于提供一种能够提高飞行效率的旋翼机。
用于解决课题的手段
根据本发明，能够得到一种旋翼机，
其至少能够沿第一方向前进，其具备：臂部；多个马达，其安装在该臂部上；以及旋翼，其分别安装在该马达上，
所述多个马达至少在沿所述第一方向观察的情况下，由位于前侧的一个以上的前侧马达和位于后侧的一个以上的后侧马达构成，
所述前侧马达所包含的马达的输出特性与所述后侧马达所包含的马达的输出特性不同。
发明效果
根据本发明，能够提供一种能够提高飞行效率的旋翼机。
附图说明
图1是本发明的旋翼机的侧视图。
图2是图1中的旋翼机的另一侧视图。
图3是从上方观察图1中的旋翼机的图。
图4是图1中的旋翼机的立体图。
图5本发明的另一旋翼机。
图6是表示图1中的旋翼机的使用例的图。
图7是表示图1中的旋翼机的使用例的其他图。
图8是表示图1中的旋翼机的使用例的其他图。
图9是表示图1中的旋翼机的使用例的其他图。
图10是图1中的旋翼机的功能框图。
具体实施方式
列出本发明的实施方式的内容进行说明。本发明的实施方式的旋翼机具备如下的结构。
[项目1]
一种旋翼机，其至少能够沿第一方向前进，其具备：臂部；多个马达，其安装在该臂部上；以及旋翼，其分别安装在该马达上，
所述多个马达至少在沿所述第一方向观察的情况下，由位于前侧的一个以上的前侧马达和位于后侧的一个以上的后侧马达构成，
所述前侧马达所包含的马达的输出特性与所述后侧马达所包含的马达的输出特性不同。
[项目2]
根据项目1所述的旋翼机，其中，
还具有搭载部，其设置在比所述旋翼的推力中心靠下的位置上，
所述后侧马达所包含的马达的输出特性比所述前侧马达所包含的马达的输出特性高。
[项目3]
根据项目1所述的旋翼机，其中，
还具有搭载部，其设置在比所述旋翼的推力中心靠上的位置上，
所述后侧马达所包含的马达的输出特性比所述前侧马达所包含的马达的输出特性低。
[项目4]
根据项目1至3中任一项所述的旋翼机，其中，
该旋翼机具有两个前侧马达和两个后侧马达。
[项目5]
根据项目1所述的旋翼机，其中，
至少所述前侧马达或后侧马达中的任一个还包括多个被分组的马达，各组彼此之间的输出特性不同。
<详细实施方式>
以下，参照附图对本发明的实施方式的旋翼机进行说明。
<本发明的详细实施方式>
如图2所示，本发明的实施方式的旋翼机1具备螺旋桨11F、11B(推力产生部：旋翼)、用于使螺旋桨11F、11B旋转的马达、安装有马达的臂10。
另外，图示的旋翼机10，为了便于说明本发明的构造而被简略描绘，例如，未图示控制部等详细结构。
旋翼机1以图中箭头D的方向(-YX方向)为行进方向(后面详述)。
另外，在以下的说明中，有时按照以下的定义区别地使用术语。
前后方向：+Y方向和-Y方向
上下方向(或铅垂方向)：+Z方向和Z方向
左右方向(或水平方向)：+X方向和-X方向
行进方向(前方)：-Y方向
后退方向(后方)：+Y方向
上升方向(上方)：+Z方向
下降方向(下方)：-Z方向
螺旋桨11F、11B接受来自马达的输出而旋转。通过螺旋桨11F、11B旋转，产生用于使旋翼机1从出发地起飞、水平移动并降落到目的地的推进力。另外，螺旋桨11F、11B能够向右旋转、停止和向左旋转。
本发明的螺旋桨11F、11B可以是任意数量(例如1、2、3、4或其以上的桨叶)的桨叶(转子)。另外，螺旋桨11F和螺旋桨11B的关系将在后面描述。桨叶的形状可以是平坦形状、弯曲形状、扭曲形状、锥形形状或者它们的组合等任意形状。
另外，桨叶的形状能够变化(例如伸缩、折叠、弯折等)。桨叶可以是对称的(具有相同的上部和下部表面)，也可以是非对称的(具有不同形状的上部和下部表面)。
桨叶能够形成为翼片、机翼或适于使桨叶在空中移动时生成气动力(例如升力、推力)的几何形状。为了优化增加升力和推力、降低阻力等桨叶的气动特性，桨叶的几何形状可以适当地选择。
马达用于使螺旋桨11F、11B旋转，例如，驱动单元可以包括电动马达或发动机等。桨叶能够由马达驱动，沿顺时针方向和/或逆时针方向绕马达的旋转轴(例如马达的长轴)旋转。
桨叶可以全部朝同一方向旋转，也可以独立地旋转。几个桨叶朝一个方向旋转，其他的桨叶朝另一方向旋转。桨叶可以全部以同一转速旋转，也可以分别以不同转速旋转。转速可以基于移动体的尺寸(例如大小、重量)、控制状态(速度、移动方向等)自动或手动地确定。
臂10是分别支撑对应的马达和螺旋桨11F、11B的部件。为了表示旋翼机的飞行状态、飞行方向等，也可以在臂10上设置LED等发色体。本实施方式的臂10可以由从碳、不锈钢、铝、镁等或它们的合金或组合等中适当选择的材料形成。
如图1至图4所示，旋翼机1是至少能够沿行进方向D(第一方向)前进的旋翼机。在本实施方式中，旋翼机1具有两个前侧马达和螺旋桨10F、两个后侧马达和螺旋桨10B。
特别地，如图3所示，在沿行进方向D观察的情况下(即，以假想边界L为界比较前方区域与后方区域的情况下)，位于前侧的螺旋桨11F的直径(螺旋桨的旋转直径)Lf比位于后侧的螺旋桨11B的直径(螺旋桨的旋转直径)Lb小。
即，本实施方式的旋翼机的前侧马达10F所包含的马达的输出特性与后侧马达10B所包含的马达的输出特性不同。
此外，如图5所示，在沿行进方向D观察的情况下，也可以使位于最前侧的螺旋桨11T、螺旋桨11F、螺旋桨11M、螺旋桨11B和位于最后侧的螺旋桨11L的直径全部依次变大。换言之，图示的马达和螺旋桨由多个组构成，该多个组从前方起依次包括具有相同尺寸的直径的螺旋桨。
接着，参照图6至图9，说明实际的飞行状态。如图6和图7所示，在臂10的下方设置有搭载部，用于搭载搭载物(货物等)L。此时，旋翼机整体的重心与由螺旋桨11F和螺旋桨11B产生的推力(升力)的中心(推力中心)相比位于下方。
如图7所示，在旋翼机1前进时，由于机体倾斜，与图6所示的悬停状态相比，重心向后方偏移。此时，施加在后侧的马达、螺旋桨11B上的力(负荷)变得大于施加在前侧的马达、螺旋桨11F上的力(负荷)。
但是，在本实施方式中，通过减小前侧的螺旋桨11F、增大后侧的螺旋桨11B，能够在相同的输出下增大由后侧的螺旋桨11B产生的推力。
另一方面，图8和图9所示的旋翼机与图6和图7所示的旋翼机的螺旋桨配置相反。在臂10的上方设置有搭载部，用于搭载搭载物(货物等)L。此时，旋翼机整体的重心与由螺旋桨11F和螺旋桨11B产生的推力(升力)的中心(推力中心)相比位于上方。
如图9所示，在旋翼机1前进时，由于机体倾斜，与图8所示的悬停状态相比，重心向前方偏移。此时，施加在前侧的马达、螺旋桨11B上的力(负荷)变得大于施加在后侧的马达、螺旋桨11F上的力(负荷)。
然而，在本实施方式中，通过在前侧使用较大的螺旋桨11B、在后侧使用较小的螺旋桨11F，能够在相同的输出下增大由前侧的螺旋桨11B产生的推力。
另外，推力的调整可以通过使用相同的马达并改变螺旋桨的直径来进行，也可以通过使用相同的螺旋桨并区别使用低输出的马达和高输出的马达来进行。此外，能够例示出也可以改变螺旋桨的桨距、或改变桨叶的个数等。
上述旋翼机具有图10所示的功能块。另外，图10的功能块是最低限度的参考结构。飞行控制器是所谓的处理单元。处理单元可以具有可编程处理器(例如中央处理单元(CPU))等一个以上处理器。处理单元具有未图示的存储器，并能够访问该存储器。存储器存储有为了进行一个以上步骤而能够由处理单元执行的逻辑、代码和/或编程指令。存储器例如可以包括SD卡、随机存取存储器(RAM)等可分离的介质或外部存储装置。从照相机、传感器类获取的数据也可以直接传递并存储到存储器中。例如，由照相机等拍摄的静止图像和动态图像数据被记录在内置存储器或外部存储器中。
处理单元包括构成为控制旋翼机的状态的控制模块。例如，控制模块控制旋翼机的推进机构(马达等)，以调整具有六自由度(平移运动x、y和z、以及旋转运动θx、θy和θz)的旋翼机的空间配置、速度和/或加速度。控制模块可以控制搭载部、传感器类的一个以上状态。
处理单元可以与构成为发送和/或接收来自一个以上外部设备(例如终端、显示装置或其他远程控制器)的数据的收发部进行通信。收发部可以使用有线通信或无线通信等任意适当的通信手段。例如，收发部可以利用局域网(LAN)、广域网(WAN)、红外线、无线、WiFi、点对点(P2P)网络、电信网络、云通信等中的一个以上。收发部可以发送和/或接收由传感器类获取的数据、由处理单元生成的处理结果、预定的控制数据、来自终端或远程控制器的用户命令等中的一个以上。
本实施方式的传感器类可以包括惯性传感器(加速度传感器、陀螺仪传感器)、GPS传感器、接近传感器(例如雷达)或视觉/图像传感器(例如照相机)。
本发明的旋翼机可以期待其作为递送业务专用旋翼机的用途和仓库、工厂内的工业用旋翼机的用途。此外，本发明的旋翼机可以用在多旋翼无人机等飞行器相关产业中，并且，本发明除了适合用作搭载有照相机等的航拍用旋翼机之外，还可以用于安保领域、农业、基础设施监控等各种产业。
上述的实施方式仅是为了容易理解本发明而例示的，并不用于限定地解释本发明。本发明在不脱离其主旨的范围内能够进行变更、改良，并且本发明当然包含其等同物。
符号说明
1：旋翼机；10：臂；11F、11B：螺旋桨。

Claims (3)

1.一种旋翼机，其至少能够沿第一方向前进，其具备：
臂部，该臂部的下方设置有搭载部；
多个马达，其安装在该臂部上；以及
旋翼，其分别安装在该马达上，
所述多个马达至少在沿所述第一方向观察的情况下，由位于前侧的一个以上的前侧马达和位于后侧的一个以上的后侧马达构成，
所述前侧马达所包含的马达的输出特性与所述后侧马达所包含的马达的输出特性不同，
所述搭载部设置在比所述旋翼的推力中心靠下的位置上，
在所述旋翼机沿所述第一方向前进时，由于机体倾斜，与悬停状态相比，重心向后方偏移，所述后侧马达所包含的马达的输出特性比所述前侧马达所包含的马达的输出特性高，
位于所述前侧的所述旋翼的旋转直径比位于所述后侧的所述旋翼的旋转直径小。
2.根据权利要求1所述的旋翼机，其中，
该旋翼机具有两个前侧马达和两个后侧马达。
3.根据权利要求1所述的旋翼机，其中，
至少所述前侧马达或后侧马达中的任一个还包括多个被分组的马达，
各组马达彼此之间的输出特性不同。
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