CN111348171A - 一种模块化可快速组装、拆卸、维修的无人机及其组装、拆卸、维修方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化可快速组装、拆卸、维修的无人机包括：机身，与所述机身插接的航电装置，以及卡接在所述机身两端的两组机臂；所述两组机臂为两组对称设置相同单元，每组相同单元包括臂身，固定安装在所述臂身两端的无刷电机，与所述无刷电机同轴转动的电机输入轴，套接所述电机输入轴的螺旋桨，以及与所述无刷电机连接的电子调速器。本发明将机身、机臂与航电装置采用模块化设计，通过卡接的方式将机身、机臂进行卡接，通过插接的方式将机身与杭电装置进行插接组装，无需螺丝固定，可现场拆装，当机身、机臂与航电装置分开时方便运输与存储。

Description

一种模块化可快速组装、拆卸、维修的无人机及其组装、拆卸、 维修方法

技术领域

本发明涉及一种模块化无人机，具体是一种模块化可快速组装、拆卸、维修的无人机。

背景技术

近些年来，无人机技术呈现出高起点、高爆发、高成长等特性，技术日渐成熟、蓬勃发展。随着无人机技术稳定性的增强，应用场景逐渐从航拍娱乐转移向行业应用，比如说农、林业植保，国土勘测，事故调查、灾害评估和用于污染物排放检测等。

面向于这些行业应用，很多厂家生产出适合于特定场景的专用无人机，然而带来了体积大、不易运输或者说每辆车运输数量少带来响应成本的增加。这时候若是采用模块化涉及方式，将机身、机臂、航电系统飞控运输，极大的增加了相同体积的运输数量，又可以把相对昂贵的航电系统保护起来。机身和机臂采用分开在定制运输箱中大规模运输，节省了空间和成本，有利于大规模、长距离作业任务。若是在作业过程中出现故障，无人机摔到地面，只需要替换相应的结构即可再次快速起飞。

然而现有的无人机基本为一体化整机设计，不方便长途运输和大规模运输，若是出现故障发生摔机现象，很难再短时间内更换零件再次起飞，极大情况下出现报废或者维修费很贵的情况，增加了作业成本和时间成本，现在的无人机大多采用塑料开模或者纤维开模的方式，在大量的试飞作业过程中，会发生零件消耗，若是由于正常损耗造成的飞机故障，只能邮寄到厂商来进行零件更换，价钱昂贵。

发明内容

发明目的：提供一种模块化可快速组装、拆卸、维修的无人机，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种模块化可快速组装、拆卸、维修的无人机，包括：

机身，与所述机身插接的航电装置，以及卡接在所述机身两端的两组机臂；

所述两组机臂为两组对称设置相同单元，每组相同单元包括臂身，固定安装在所述臂身两端的无刷电机，与所述无刷电机同轴转动的电机输入轴，套接所述电机输入轴的螺旋桨，以及与所述无刷电机连接的电子调速器；

所述臂身中部固定安装有多组三角形卡扣，所述多组三角形卡口之间形成多组梯形间隙，所述机身端部设有两组与梯形间隙适配的卡块，所述两组与梯形卡块为两组并列设置的相同单元，每组相同单元包括左卡块，与所述左卡块并列设置的右卡块，以及设置在所述左卡块与右卡块之间的阻尼器。

在进一步的实施例中，所述阻尼器包括与所述左卡块与右卡块固定连接的阻尼伸缩杆，以及套接所述阻尼伸缩杆的阻尼弹簧，设计阻尼器主要为了进行左卡块与右卡块的向外抵撑，进而当左卡块与右卡块卡入多组梯形间隙内，可以抵住左卡块与右卡块与梯形间隙边部进行接触，进而增加摩擦力，进而防止左卡块与右卡块和三角形卡扣出现脱落现象。

在进一步的实施例中，所述左卡块与右卡块的边部安装有弹簧球，所述多组三角形卡扣侧部设有与所述弹簧球适配的球形卡槽，所述球形卡槽的侧部开有圆柱体通道，所述圆柱体通道直径不大于球形卡槽直径，弹簧球通过圆柱体通道压缩进入球形卡槽内，当弹簧球进入球形卡槽内后，此时弹簧球将不受压力影响，进而弹出，进而卡住球形卡槽，进而使得左卡块与右卡块与多组三角形卡扣不易出现脱离现象。

在进一步的实施例中，所述机臂与机身卡接处固定安装有电路连接机构，所述电路连接机构包括四组XT60插头，所述四组XT60插头分为上下两组，下组包括多组与电子调速器连接的XT60插头，上组包括作为电路开合开关的一组XT60插头，每组机臂上设有多组电阻调速器。

在进一步的实施例中，所述电子调速器上包含三相点路线，通过替换其中的两根来改变无刷电机的顺时针与逆时针转向。

在进一步的实施例中，所述XT60插头上设有两组香蕉头结构，两组橡胶头结构通过焊接方式与两组电子调速器对应连接，通过焊接方式一一对应，提高可靠性。

在进一步的实施例中，所述臂身与电路连接机构采用盒式结构，所述盒式结构采用蜂窝层形状，将盒式结构设计为蜂窝层形状，主要为了减轻重量，同时完美的贴合电路连接机构，夹住臂身，同时可以保证在和电路插接机构连接时，全部推入机身内，紧密无缝隙嵌入机身。

在进一步的实施例中，所述机身两端设有电路插接机构，所述电路插接机构包括四组XT60接头，所述四组XT60接头分为上下两组，下组包括与电子调速器连接多组XT60接头，上组包括作为电路开合开关的一组XT60接头，所述作为电路开合开关的一组XT60接头上方设有与所述航电装置连通的传输接头；所述四组XT60接头与四组XT60插头适配。

在进一步的实施例中，所述机身侧部固定安装由抽离板，所述抽离板上开有抽离道，所述抽离道前部为倒J形通道，后部为设有预定倾斜度的通道；所述航电装置的侧部固定安装有抽离滚球，所述抽离滚球与所述抽离道适配；所述抽离道底部设有回力弹簧，设计抽离道主要了当模块化无人机发生坠毁时，进行保护航电装置。

一种模块化可快速组装、拆卸、维修的无人机的组装、拆卸、维修方法，包括：

步骤1、当模块化无人机需要进行组装时，首先将机身与机臂进行卡接，此时将左卡块与右卡块进行并拢，插入梯形间隙内，此时弹簧球将进入圆柱体通道进行滑动，直至弹簧球滑动至球形卡槽内

步骤2、此时再由阻尼弹簧进行带动阻尼伸缩杆进行回弹，进而带动左卡块与右卡块进行远离，进而使得左卡块与右卡块与卡扣内侧抵接，进而完成对机臂与机身的卡接，此时XT60插头将与XT60接头进行插接，此时再将航电装置经抽离道滑入，进而使得航电装置与机身抵接；进而再将航电装置插接在传输接头上，进而完成对模块化无人机的组装；

步骤3、而当模块化无人机需要拆卸时，此时将左卡块与右卡块进行并拢，抽出梯形间隙，此时弹簧球将由球形卡槽移出，进入圆柱体通道进行滑动，直至弹簧球滑动脱离卡扣；此时XT60插头将与XT60接头进行分离，此时再将航电装置与传输接头进行分离，进而在将航电装置由抽离道滑出，进而完成对航电状的拆卸，进而完成对模块化无人机的拆卸；

步骤4、当模块化无人机坠毁需要进行维修时，此时只需要进行对模块化无人机损坏的模块进行分别更换，即可完成对 模块化无人机的维修工作，而无人机的各个模块为：机身、航电装置和机臂。

有益效果：本发明公开了一种模块化可快速组装、拆卸、维修的无人机，本发明将机身、机臂与航电装置采用模块化设计，通过卡接的方式将机身、机臂进行卡接，通过插接的方式将机身与杭电装置进行插接组装，无需螺丝固定，可现场拆装，当机身、机臂与航电装置分开时方便运输与存储，机身和机臂采用铝合金材质，整机结实耐用，有一定抗坠毁能力，同时机身和机臂之间可快速拆装，机臂与机身连接无需任何工具，即插即用，且当机臂与机身连接成功后，通过弹簧球卡死，防止飞行过程中由于震动出现脱离的现象。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的俯视示意图。

图3是本发明的电路连接机构结构示意图。

图4是本发明的电路插接机构结构示意图。

图5是本发明的卡扣结构示意图。

图6是本发明的机臂机身电路连接示意图。

图7是本发明的抽离道示意图。

图8是本发明PLC电路系统。

附图标记为：机臂1、卡扣11、无刷电机2、螺旋桨3、航电装置4、机身5、左卡块51、右卡块52、弹簧球53、阻尼器54、阻尼伸缩杆55、抽离道56、抽离板57、回力弹簧58、电路连接机构6、XT60插头61、香蕉头62、电路插接机构7、传输接头71、XT60接头72。

具体实施方式

经过申请人的研究分析，出现这一问题（现有无人机运输成本及维修成本过大）的原因在于，现有的无人机基本为一体化整机设计，不方便长途运输和大规模运输，若是出现故障发生摔机现象，很难再短时间内更换零件再次起飞，极大情况下出现报废或者维修费很贵的情况，增加了作业成本和时间成本，现在的无人机大多采用塑料开模或者纤维开模的方式，在大量的试飞作业过程中，会发生零件消耗，若是由于正常损耗造成的飞机故障，只能邮寄到厂商来进行零件更换，价钱昂贵，而本发明将机身、机臂与航电装置采用模块化设计，通过卡接的方式将机身、机臂进行卡接，通过插接的方式将机身与杭电装置进行插接组装，无需螺丝固定，可现场拆装，当机身、机臂与航电装置分开时方便运输与存储，机身和机臂采用铝合金材质，整机结实耐用，有一定抗坠毁能力，同时机身和机臂之间可快速拆装，机臂与机身连接无需任何工具，即插即用，且当机臂与机身连接成功后，通过弹簧球卡死，防止飞行过程中由于震动出现脱离的现象。

一种模块化可快速组装、拆卸、维修的无人机，包括：机臂1、卡扣11、无刷电机2、螺旋桨3、航电装置4、机身5、左卡块51、右卡块52、弹簧球53、阻尼器54、阻尼伸缩杆55、抽离道56、抽离板57、回力弹簧58、电路连接机构6、XT60插头61、香蕉头62、电路插接机构7、传输接头71、XT60接头72。

其中，所述航电装置4插接所述机身5，所述机身5的两端设有两组机臂1。

所述两组机臂1为两组对称设置相同单元，每组相同单元包括臂身，固定安装在所述臂身两端的无刷电机2，与所述无刷电机2同轴转动的电机输入轴，套接所述电机输入轴的螺旋桨3，以及与所述无刷电机2连接的电子调速器；

所述臂身中部固定安装有多组三角形卡扣11，所述多组三角形卡口之间形成多组梯形间隙，所述机身5端部设有两组与梯形间隙适配的卡块，所述两组与梯形卡块为两组并列设置的相同单元，每组相同单元包括左卡块51，与所述左卡块51并列设置的右卡块52，以及设置在所述左卡块51与右卡块52之间的阻尼器54。

所述阻尼器54包括与所述左卡块51与右卡块52固定连接的阻尼伸缩杆55，以及套接所述阻尼伸缩杆55的阻尼弹簧，设计阻尼器54主要为了进行左卡块51与右卡块52的向外抵撑，进而当左卡块51与右卡块52卡入多组梯形间隙内，可以抵住左卡块51与右卡块52与梯形间隙边部进行接触，进而增加摩擦力，进而防止左卡块51与右卡块52和三角形卡扣11出现脱落现象。

所述左卡块51与右卡块52的边部安装有弹簧球53，所述多组三角形卡扣11侧部设有与所述弹簧球53适配的球形卡槽，所述球形卡槽的侧部开有圆柱体通道，所述圆柱体通道直径不大于球形卡槽直径，弹簧球53通过圆柱体通道压缩进入球形卡槽内，当弹簧球53进入球形卡槽内后，此时弹簧球53将不受压力影响，进而弹出，进而卡住球形卡槽，进而使得左卡块51与右卡块52与多组三角形卡扣11不易出现脱离现象。

所述机臂1与机身5卡接处固定安装有电路连接机构6，所述电路连接机构6包括四组XT60插头61，所述四组XT60插头61分为上下两组，下组包括多组与电子调速器连接的XT60插头61，上组包括作为电路开合开关的一组XT60插头61，每组机臂1上设有多组电阻调速器。

所述电子调速器上包含三相点路线，通过替换其中的两根来改变无刷电机2的顺时针与逆时针转向。

所述XT60插头61上设有两组香蕉头62结构，两组橡胶头结构通过焊接方式与两组电子调速器对应连接，通过焊接方式一一对应，提高可靠性。

所述臂身与电路连接机构6采用盒式结构，所述盒式结构采用蜂窝层形状，将盒式结构设计为蜂窝层形状，主要为了减轻重量，同时完美的贴合电路连接机构6，夹住臂身，同时可以保证在和电路插接机构7连接时，全部推入机身5内，紧密无缝隙嵌入机身5。

所述机身5两端设有电路插接机构7，所述电路插接机构7包括四组XT60接头72，所述四组XT60接头72分为上下两组，下组包括与电子调速器连接多组XT60接头72，上组包括作为电路开合开关的一组XT60接头72，所述作为电路开合开关的一组XT60接头72上方设有与所述航电装置4连通的传输接头71；所述四组XT60接头72与四组XT60插头61适配。

所述抽离板57上开有抽离道56，所述抽离道56前部为倒J形通道，后部为设有预定倾斜度的通道；所述航电装置4的侧部固定安装有抽离滚球，所述抽离滚球与所述抽离道56适配；所述抽离道56底部设有回力弹簧58，设计抽离道56主要了当模块化无人机发生坠毁时，进行保护航电装置4。

机臂1与机身5采用简易插接的方式，当电路连接机构6与电路插接机构7连接时，该开合点为开路，否则为断路，如图6所示，只有当航电装置4与电路插接机构7连接时，以及机身5与机臂1电路系统开合点1和机身5与机臂1电路系统开合点2都连接时，该模块无人机上电解锁，待准备就绪后，允许起飞作业。

若只连接机臂1电路系统开合点1或机臂1电路系统开合点2，该无人机系统无反应，整个系统为断路。

若只连接机臂1电路系统开合点1和机臂1电路系统开合点2，而不连接航电装置4，该模块无人机上电，但收不到任务指令。

当模块化无人机发生坠毁时，此时由于无人机坠毁发生下降，航电装置受惯性影响，此时航电装置4将在抽离道进行向上运动，但不抵达抽离道56至高点，当无人机坠毁与地面接触时，此时航电装置4将受惯性影响向下，进而压缩回力弹簧58，进而此时回力弹簧58发生回弹，进而使得航电装置4发生回弹，此时航电装置4将抵达抽离道56至高点，进而由抽离道倾斜部分滑落，进而完成当模块化无人机发生坠毁时，完成对航电装置4的脱离，进而进行保护航电装置4。

机身5包括与机臂连接的电路插接机构7，所述电路插接机构7与电路连接机构6内置PLC电路系统，所述PLC电路系统与航电装置4连接，机身5中包含四个电子调速器，与PLC电路系统相连，每一个电子调速器对应连接机臂1上的某一个无刷电机2，待两个机臂1都插入机身5后，电路闭环，模块化无人机通电。

工作原理说明：当模块化无人机需要进行组装时，首先将机身5与机臂1进行卡接，此时将左卡块51与右卡块52进行并拢，插入梯形间隙内，此时弹簧球53将进入圆柱体通道进行滑动，直至弹簧球53滑动至球形卡槽内此时再由阻尼弹簧进行带动阻尼伸缩杆55进行回弹，进而带动左卡块51与右卡块52进行远离，进而使得左卡块51与右卡块52与卡扣11内侧抵接，进而完成对机臂1与机身5的卡接，此时XT60插头61将与XT60接头72进行插接，此时再将航电装置4经抽离道滑入，进而使得航电装置4与机身5抵接；进而再将航电装置4插接在传输接头71上，进而完成对模块化无人机的组装；而当模块化无人机需要拆卸时，此时将左卡块51与右卡块52进行并拢，抽出梯形间隙，此时弹簧球53将由球形卡槽移出，进入圆柱体通道进行滑动，直至弹簧球53滑动脱离卡扣11；此时XT60插头61将与XT60接头72进行分离，此时再将航电装置4与传输接头71进行分离，进而在将航电装置4由抽离道滑出，进而完成对航电状的拆卸，进而完成对模块化无人机的拆卸；当模块化无人机坠毁需要进行维修时，此时只需要进行对模块化无人机损坏的模块进行分别更换，即可完成对 模块化无人机的维修工作，而无人机的各个模块为：机身5、航电装置4和机臂1。以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种模块化可快速组装、拆卸、维修的无人机，其特征是，包括：

机身，与所述机身插接的航电装置，以及卡接在所述机身两端的两组机臂；

所述两组机臂为两组对称设置相同单元，每组相同单元包括臂身，固定安装在所述臂身两端的无刷电机，与所述无刷电机同轴转动的电机输入轴，套接所述电机输入轴的螺旋桨，以及与所述无刷电机连接的电子调速器；

所述臂身中部固定安装有多组三角形卡扣，所述多组三角形卡口之间形成多组梯形间隙，所述机身端部设有两组与梯形间隙适配的卡块，所述两组与梯形卡块为两组并列设置的相同单元，每组相同单元包括左卡块，与所述左卡块并列设置的右卡块，以及设置在所述左卡块与右卡块之间的阻尼器。

2.根据权利要求1所述的一种模块化可快速组装、拆卸、维修的无人机，其特征是：所述阻尼器包括与所述左卡块与右卡块固定连接的阻尼伸缩杆，以及套接所述阻尼伸缩杆的阻尼弹簧。

3.根据权利要求1所述的一种模块化可快速组装、拆卸、维修的无人机，其特征是：所述左卡块与右卡块的边部安装有弹簧球，所述多组三角形卡扣侧部设有与所述弹簧球适配的球形卡槽，所述球形卡槽的侧部开有圆柱体通道，所述圆柱体通道直径不大于球形卡槽直径。

4.根据权利要求3所述的一种模块化可快速组装、拆卸、维修的无人机，其特征是：所述机臂与机身卡接处固定安装有电路连接机构，所述电路连接机构包括四组XT60插头，所述四组XT60插头分为上下两组，下组包括多组与电子调速器连接的XT60插头，上组包括作为电路开合开关的一组XT60插头，每组机臂上设有多组电阻调速器。

5.根据权利要求4所述的一种模块化可快速组装、拆卸、维修的无人机，其特征是：所述电子调速器上包含三相点路线，通过替换其中的两根来改变无刷电机的顺时针与逆时针转向。

6.根据权利要求4所述的一种模块化可快速组装、拆卸、维修的无人机，其特征是：所述XT60插头上设有两组香蕉头结构，两组橡胶头结构通过焊接方式与两组电子调速器对应连接。

7.根据权利要求6所述的一种模块化可快速组装、拆卸、维修的无人机，其特征是：所述臂身与电路连接机构采用盒式结构，所述盒式结构采用蜂窝层形状。

8.根据权利要求1所述的一种模块化可快速组装、拆卸、维修的无人机，其特征是：所述机身两端设有电路插接机构，所述电路插接机构包括四组XT60接头，所述四组XT60接头分为上下两组，下组包括与电子调速器连接多组XT60接头，上组包括作为电路开合开关的一组XT60接头，所述作为电路开合开关的一组XT60接头上方设有与所述航电装置连通的传输接头；所述四组XT60接头与四组XT60插头适配。

9.根据权利要求1所述的一种模块化可快速组装、拆卸、维修的无人机，其特征是：所述机身侧部固定安装由抽离板，所述抽离板上开有抽离道，所述抽离道前部为倒J形通道，后部为设有预定倾斜度的通道；所述航电装置的侧部固定安装有抽离滚球，所述抽离滚球与所述抽离道适配；所述抽离道底部设有回力弹簧。

10.一种模块化可快速组装、拆卸、维修的无人机的组装、拆卸、维修方法，其特征是，包括：

步骤1、当模块化无人机需要进行组装时，首先将机身与机臂进行卡接，此时将左卡块与右卡块进行并拢，插入梯形间隙内，此时弹簧球将进入圆柱体通道进行滑动，直至弹簧球滑动至球形卡槽内

步骤2、此时再由阻尼弹簧进行带动阻尼伸缩杆进行回弹，进而带动左卡块与右卡块进行远离，进而使得左卡块与右卡块与卡扣内侧抵接，进而完成对机臂与机身的卡接，此时XT60插头将与XT60接头进行插接，此时再将航电装置经抽离道滑入，进而使得航电装置与机身抵接；进而再将航电装置插接在传输接头上，进而完成对模块化无人机的组装；

步骤3、而当模块化无人机需要拆卸时，此时将左卡块与右卡块进行并拢，抽出梯形间隙，此时弹簧球将由球形卡槽移出，进入圆柱体通道进行滑动，直至弹簧球滑动脱离卡扣；此时XT60插头将与XT60接头进行分离，此时再将航电装置与传输接头进行分离，进而在将航电装置由抽离道滑出，进而完成对航电状的拆卸，进而完成对模块化无人机的拆卸；

步骤4、当模块化无人机坠毁需要进行维修时，此时只需要进行对模块化无人机损坏的模块进行分别更换，即可完成对 模块化无人机的维修工作，而无人机的各个模块为：机身、航电装置和机臂。

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