CN111731465A - 一种无人机用机身框架式结构及无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机用机身框架式结构及无人机，包括机身框架和机翼连接框架，其中，机身框架包括第四框架、第二框架、第五框架、第三框架以及两个第一框架，第五框架远离第四框架一侧还平行设置有第六框架，第六框架靠近第五框架一侧垂直安装有集成电路框架、远离第五框架一侧固定安装有发动机架；机翼连接框架包括第一机翼连接碳管和第二机翼连接碳管。本发明优化了传统无人机采用蒙皮作为机身主要承力结构的设计，将机身划分为多个区域，各个载荷有其固定的安装位置，便于进行空间分配并确保各部件在空间中的稳定性，当载荷完成安装后保证了整机重心位置的准确性；根据不同设备功能划分不同设备空间，可以快速拆装，便于检测和维修。

Description

一种无人机用机身框架式结构及无人机

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体是一种无人机用机身框架式结构及无人机。

背景技术

无人机即无人驾驶飞机，近年来已在通信、导航定位、资源勘探、险情检测、科学研究、军事、摄影等诸多领域得到了越来越广泛的应用。无人机主要由机身、机翼、旋翼机臂、尾翼、能源系统等结构部件组成。其中机身是无人机最重要的部件之一，它是无人机结构的机体，是整架无人机的躯干和受力基础，不仅要固定和支持无人机的其他部件，将整架无人机连接成一个整体，还要承受各连接部件传来的载荷，承受载荷在机身内部的设备、任务载荷及本身重力和惯性。

现有的无人机机身一般采用硬壳式或者蒙皮式结构设计，硬壳式或者蒙皮式结构设计将在机身中留出大量空白空间，每次安装起飞时都需要重新安装任务载荷和电池等配件，由于空间没有进行分配，无法保证重心位置的准确性，也没有办法保证各部件在空间内的稳定性，此外，硬壳式或者蒙皮式结构设计机身的外壳是主要的承力部件，很难保证机身的刚度和强度，在撞击过程中极易被损坏，安装在外壳上的电气件也同样会受到损坏或失落。

因此，有必要设计一种新型的无人机用机身框架式结构及配置有该机身框架式结构的无人机。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于：提供一种无人机用机身框架式结构及无人机，实现机身载荷的简便拆装，确保机身结构的刚度和强度，保证了重心位置的准确性。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种无人机用机身框架式结构，包括相互连接且内置于无人机机体的机身框架和机翼连接框架，其中，

所述机身框架包括第四框架、依次平行布设于所述第四框架两侧的第二框架和第五框架、垂直布置于所述第四框架底部的第三框架、垂直且对称布置于所述第四框架两端的两个第一框架，每个所述第一框架的两个端部分别与第二框架和第五框架的端部相抵，所述第五框架远离所述第四框架一侧还平行设置有第六框架，所述第六框架靠近所述第五框架一侧垂直安装有集成电路框架、远离所述第五框架一侧固定安装有发动机架；

所述机翼连接框架包括相互平行且中部均穿过所述第一框架的第一机翼连接碳管和第二机翼连接碳管，所述第一机翼连接碳管和第二机翼连接碳管的两个端部均通过机翼连接支架固定连接，所述机翼连接支架上固定安装有机翼折叠机构。

进一步的，所述机身框架式结构还包括固定于所述第二框架远离所述第一框架一侧板面上的承载平台，所述承载平台用于搭载空速管和磁罗盘。

进一步的，所述机身框架式结构还包括固定于所述第一框架一侧板面上的可更换相机紧固模块，所述可更换相机紧固模块顶部设置有载荷舱滑轨、底部设置有防水防尘机构。

进一步的，所述第三框架、第四框架、第五框架以及两个第一框架围合形成前后分布的电池舱和通讯舱，其中所述通讯舱位于靠近所述空速管一侧；所述第五框架、第六框架以及集成电路框架围合形成载荷舱；所述第五框架、集成电路框架以及两个第一框架围合形成飞行控制舱；所述第六框架与发动机架围合形成推进引擎舱。

进一步的，所述第一框架、第二框架、第三框架、第四框架、第五框架、第六框架、机翼连接支架以及集成电路框架均是采用碳纤维板和/或代木结构板制作而成。

本发明还提供一种无人机，包括机体、机翼、尾翼以及多个旋翼机臂和多个旋翼组件，其特征在于，还包括如前文所述的机身框架式结构，所述机翼通过所述机身框架式结构的机翼连接框架与机身框架连接；

所述机身框架式结构的电池舱内布置有动力电池组件，所述机身框架式结构的通讯舱内至少设置有RTK天线、数传天线，所述机身框架式结构的载荷舱内搭载有可更换相机紧固模块和可见光相机，所述机身框架式结构的飞行控制舱内布置有飞控模块和集成控制电路板，所述机身框架式结构的推进引擎舱内布置有推进电机和推进控制电调；所述推进电机的动力输出轴连接到推进桨叶；所述机身框架式结构外侧粘接有机身蒙皮。

进一步的，所述无人机还包括安装在所述机身蒙皮上的用于定位的GPS天线、用于姿态测量的光学传感器、安装在所述机身框架式结构的机翼连接支架上的线路插头以及搭载在所述机身框架式结构的承载平台上的空速管和磁罗盘。

进一步的，所述无人机还包括设在所述机身框架式结构中上部用于覆盖所述电池舱的电池舱舱盖、设在所述机身框架式结构中后部用于覆盖所述载荷舱的载荷舱舱盖、设在所述机身框架式结构后部用于覆盖所述飞行控制舱的飞行控制舱舱盖，设在所述机身框架式结构后部用于覆盖所述推进引擎舱的推进引擎舱盖。

进一步的，所述推进电机固定安装于发动机架上，所述发动机架固定安装于所述机身框架式结构的第六框架上，所述机身框架式结构的第六框架上还固定安装有遥控器接收机。

进一步的，所述无人机还包括设置于所述飞行控制舱内并位于所述飞控模块底部的飞控减震垫。

与现有技术相比，本发明的有益之处是：

一、本发明提供的无人机用机身框架式结构及无人机，优化了传统无人机采用蒙皮作为机身主要承力结构的设计，将机身划分为多个区域，各个载荷有其固定的安装位置，便于进行空间分配并确保各部件在空间中的稳定性，当载荷完成安装后，计算的重心即固定，从而保证了整机重心位置的准确性；

二、本发明提供的无人机用机身框架式结构及无人机采用框架式结构设计，根据不同设备功能划分不同设备空间，当出现故障时可以快速拆装，便于检测和维修，同时所有的加载设备可快速从机体上拆卸更换，便于对整个机体的结构进行维护和保养；

三、本发明提供的无人机用机身框架式结构及无人机，框架结构主要材料为碳纤维板和代木结构板，各载荷安装在框架上，另外从机翼传递过来的载荷也通过框架连接支持，可保证机身载荷的简便拆装并解决了机身结构的刚度和强度问题。

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示出的结构获得其他的附图。

下面结合附图对本发明进一步说明：

图1是本发明所述机身框架式结构的整体示意图；

图2是本发明所述机身框架式结构的内部示意图；

图3是本发明所述机身框架式结构的底部示意图；

图4是本发明所述机身框架式结构的局部结构爆炸示意图；

图5是本发明所述机身框架式结构的局部结构示意图；

1、GPS天线；2、推进桨叶；3、空速管；4、机身蒙皮；5、数传天线；6、电池舱；7、光学传感器；8、载荷舱；9、推进引擎舱；10、第一框架；11、第二框架；12、第三框架；13、第四框架；14、第五框架；15、机翼连接支架；16、第一机翼连接碳管；17、第二机翼连接碳管；18、机翼折叠机构；19、集成电路框架；20、线路插头；21、发动机架；22、第六框架；23、承载平台；24、推进电机；25、飞控减震垫；26、动力电池组件；27、集成控制电路板；28、遥控器接收机；29、可见光相机；30、可更换相机紧固模块；31、载荷舱滑轨；32、防水防尘机构。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例一

如附图1至图5所示的一种无人机用机身框架式结构，作为机身的主要承力机构，其包括相互连接且内置于无人机机体的机身框架和机翼连接框架，并通过所述机翼连接框架连接到无人机的机翼，从而提高整体的强度和抗损能力。其中，

所述机身框架包括第四框架13、依次平行布设于所述第四框架13两侧的第二框架11和第五框架14、垂直布置于所述第四框架13底部的第三框架12、垂直且对称布置于所述第四框架13两端的两个第一框架10，每个所述第一框架10的两个端部分别与第二框架11和第五框架14的端部相抵，所述第五框架14远离所述第四框架13一侧还平行设置有第六框架22，所述第六框架22靠近所述第五框架14一侧垂直安装有飞控模块和模块化的整机强电和弱点的集成电路框架19、远离所述第五框架14一侧固定安装有发动机架21；通过框架式结构将机身划分为多个区域：空速管安装点、电池安装区域、电台安装区域、飞控安装区域、相机载荷安装区域、发动机安装区域等，沿着无人机的机头向机尾方向，机身通过第二框架11、第四框架13和第五框架14进行分割和定位；方便各载荷的安装与卸载；各个载荷有其固定的安装位置，便于进行空间分配并确保各部件在空间中的稳定性，当载荷完成安装后，计算的重心即固定，从而保证了整机重心位置的准确性。

所述机翼连接框架包括相互平行且中部均穿过所述第一框架10的第一机翼连接碳管16和第二机翼连接碳管17，所述第一机翼连接碳管16和第二机翼连接碳管17的两个端部均通过机翼连接支架15固定连接，所述机翼连接支架15上固定安装有机翼折叠机构18，从机翼传递过来的载荷也通过框架连接和支持，解决了机身的刚度和强度问题，通过机翼折叠机构18实现机翼的快速折叠和展开功能，便于收放、保存和运输。

在其中一个实施例中，所述机身框架式结构还包括固定于所述第二框架11远离所述第一框架10一侧板面上的承载平台23，所述承载平台23位于无人机的最前端，用于搭载空速管3和磁罗盘。

在其中一个实施例中，所述机身框架式结构还包括固定于所述第一框架10一侧板面上的可更换相机紧固模块30，所述可更换相机紧固模块30顶部设置有方便机翼折叠和展开的载荷舱滑轨31、底部设置有起到保护和密封作用的防水防尘机构32。

在其中一个实施例中，所述第三框架12、第四框架13、第五框架14以及两个第一框架10围合形成前后分布的电池舱6和通讯舱，其中所述通讯舱位于靠近所述空速管3一侧；所述第五框架14、第六框架22以及集成电路框架19围合形成载荷舱8；所述第五框架14、集成电路框架19以及两个第一框架10围合形成飞行控制舱；所述第六框架22与发动机架21围合形成推进引擎舱9，所述推进引擎舱9为独立的动力系统舱，与无人机机体内的其他电子设备、飞控模块等分开，模块化设计有利于检修和检测。

在其中一个实施例中，所述第一框架10、第二框架11、第三框架12、第四框架13、第五框架14、第六框架22、机翼连接支架15以及集成电路框架19均是采用碳纤维板制作而成，碳纤维板比传统无人机使用的EPO发泡板具有更高的结构强度，比重比金属轻。

在另一个实施例中，所述第一框架10、第二框架11、第三框架12、第四框架13、第五框架14、第六框架22、机翼连接支架15以及集成电路框架19均是采用代木结构板制作而成，木质材料结构强度比EPO发泡板高，容易加工出各种形状，与无人机的内腔结构适应性更好，也更为环保。值得说明的是也可以部分结构采用碳纤维板制作、部分结构采用代木结构板制作。

本发明整体采用框架式结构设计，根据不同设备功能划分不同设备空间，当出现故障时可以快速拆装，便于检测和维修，同时所有的加载设备可快速从机体上拆卸更换，包括GPS天线1、推进桨叶2、空速管3、数传天线5、光学传感器7、推进电机24、动力电池组件26、航测相机镜头19、可更换载荷舱模块23、RTK天线24、数传天线29、集成控制电路板27、遥控器接收机28、可见光相机29、可更换相机紧固模块30等等均可实现快速拆装和更换，便于对整体的结构进行维护和保养。具体使用时，先将上述部件安装在框架式结构内的指定位置并固定，即可确定整体的重心。

实施例二

本发明在实施例一的基础上还提供一种无人机，包括机体、机翼、尾翼以及多个旋翼机臂和多个旋翼组件，还包括如实施例一所述的机身框架式结构，所述机翼通过所述机身框架式结构的机翼连接框架与机身框架连接；所述机身框架式结构的电池舱6内布置有动力电池组件26，所述电池舱6处于机身的中部；所述机身框架式结构的通讯舱内至少设置有用于射频的RTK天线、用于数据传输的数传天线5，所述通讯舱处于电池6的后部，即靠近无人机尾部的一侧，所述RTK天线和数传天线5为现有技术中常用通讯装置，在此不做赘述；所述机身框架式结构的载荷舱8内搭载有可更换相机紧固模块30和可见光相机29，所述机身框架式结构的飞行控制舱内布置有飞控模块和集成控制电路板27，所述机身框架式结构的推进引擎舱9内布置有推进电机24和推进控制电调，所述推进控制电调用于调节所述推进电机24的转速；所述推进电机24的动力输出轴连接到推进桨叶2；所述机身框架式结构外侧粘接有机身蒙皮4，在本实施例中，采用结构胶直接粘接在机身框架上。

作为优选，所述推进桨叶2与推进电机24的动力输出轴可拆卸连接，推进桨叶2可根据实际使用需要进行更换。

作为优选，可根据实际使用的需要更换可更换相机紧固模块30和可见光相机29中的一个，以满足不同的用途要求。

作为优选，两个所述电池舱7内均未设有明线，而是采用电路板和接头，只需要将电池放入舱内即可电连接到整机电路。

在其中一个实施例中，所述无人机还包括安装在所述机身蒙皮4上的用于定位的GPS天线1、用于姿态测量的光学传感器7、安装在所述机身框架式结构的机翼连接支架15上的线路插头20以及搭载在所述机身框架式结构的承载平台23上的空速管3和磁罗盘，质量较小的部件直接安装在机身蒙皮4上，其中空速管3用于测得气流中的压力数据并传送给集成控制电路板27通过计算转换获得飞行器的飞行速度，磁罗盘则用于起导航作用，所述GPS天线1为现有技术中常用通讯装置，在此不做赘述。

作为优选，所述光学传感器等电子设备都集中安装在一个集成控制电路板上，集成控制电路板27直接与无人机整机电路插接，无需额外线路，只需对接锁定即可，便于检查和维修。

在其中一个实施例中，所述无人机还包括设在所述机身框架式结构中上部用于覆盖所述电池舱6的电池舱舱盖、设在所述机身框架式结构中后部用于覆盖所述载荷舱8的载荷舱舱盖、设在所述机身框架式结构后部用于覆盖所述飞行控制舱的飞行控制舱舱盖，设在所述机身框架式结构后部用于覆盖所述推进引擎舱9的推进引擎舱盖，所述电池舱舱盖、载荷舱舱盖、飞行控制舱舱盖以及推进引擎舱盖均用于起到保护和封闭作用。

在其中一个实施例中，所述推进电机24固定安装于发动机架21上，所述发动机架21固定安装于所述机身框架式结构的第六框架22上，所述机身框架式结构的第六框架22上还固定安装有遥控器接收机28，用于接收操作者的遥控指令。

在其中一个实施例中，所述无人机还包括设置于所述飞行控制舱内并位于所述飞控模块底部的飞控减震垫25，在飞行途中当遇到颠簸时可以有效起到缓冲作用，减小对飞控的影响；所述飞控模块为现有技术常用的无人机飞行控制模块，在此不做赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种无人机用机身框架式结构，其特征在于，包括相互连接且内置于无人机机体的机身框架和机翼连接框架，其中，

所述机身框架包括第四框架(13)、依次平行布设于所述第四框架(13)两侧的第二框架(11)和第五框架(14)、垂直布置于所述第四框架(13)底部的第三框架(12)以及垂直且对称布置于所述第四框架(13)两端的两个第一框架(10)，每个所述第一框架(10)的两个端部分别与第二框架(11)和第五框架(14)的端部相抵，所述第五框架(14)远离所述第四框架(13)一侧还平行设置有第六框架(22)，所述第六框架(22)靠近所述第五框架(14)一侧垂直安装有集成电路框架(19)、远离所述第五框架(14)一侧固定安装有发动机架(21)；

所述机翼连接框架包括相互平行且中部均穿过所述第一框架(10)的第一机翼连接碳管(16)和第二机翼连接碳管(17)，所述第一机翼连接碳管(16)和第二机翼连接碳管(17)的两个端部均通过一个机翼连接支架(15)固定连接，所述机翼连接支架(15)上固定安装有机翼折叠机构(18)。

2.根据权利要求1所述的一种无人机用机身框架式结构，其特征在于，还包括固定于所述第二框架(11)远离所述第一框架(10)一侧板面上的承载平台(23)，所述承载平台(23)用于搭载空速管(3)和磁罗盘。

3.根据权利要求2所述的一种无人机用机身框架式结构，其特征在于，还包括固定于所述第一框架(10)一侧板面上的可更换相机紧固模块(30)，所述可更换相机紧固模块(30)顶部设置有载荷舱滑轨(31)、底部设置有防水防尘机构(32)。

4.根据权利要求3所述的一种无人机用机身框架式结构，其特征在于，所述第三框架(12)、第四框架(13)、第五框架(14)以及两个第一框架(10)围合形成前后分布的电池舱(6)和通讯舱，其中所述通讯舱位于靠近所述空速管(3)一侧；所述第五框架(14)、第六框架(22)以及集成电路框架(19)围合形成载荷舱(8)；所述第五框架(14)、集成电路框架(19)以及两个第一框架(10)围合形成飞行控制舱；所述第六框架(22)与发动机架(21)围合形成推进引擎舱(9)。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种无人机用机身框架式结构，其特征在于，所述第一框架(10)、第二框架(11)、第三框架(12)、第四框架(13)、第五框架(14)、第六框架(22)、机翼连接支架(15)以及集成电路框架(19)均是采用碳纤维板和/或代木结构板制作而成。

6.一种无人机，包括机体、机翼、尾翼以及多个旋翼机臂和多个旋翼组件，其特征在于，还包括如权利要求1至5任一项所述的机身框架式结构，所述机翼通过所述机身框架式结构的机翼连接框架与机身框架连接；

所述机身框架式结构的电池舱(6)内布置有动力电池组件(26)，所述机身框架式结构的通讯舱内至少设置有RTK天线、数传天线(5)，所述机身框架式结构的载荷舱(8)内搭载有可更换相机紧固模块(30)和可见光相机(29)，所述机身框架式结构的飞行控制舱内布置有飞控模块和集成控制电路板(27)，所述机身框架式结构的推进引擎舱(9)内布置有推进电机(24)和推进控制电调；所述推进电机(24)的动力输出轴连接到推进桨叶(2)；所述机身框架式结构外侧粘接有机身蒙皮(4)。

7.根据权利要求6所述的一种无人机，其特征在于，还包括安装在所述机身蒙皮(4)上的用于定位的GPS天线(1)、用于姿态测量的光学传感器(7)、安装在所述机身框架式结构的机翼连接支架(15)上的线路插头(20)以及搭载在所述机身框架式结构的承载平台(23)上的空速管(3)和磁罗盘。

8.根据权利要求6所述的一种无人机，其特征在于，还包括设在所述机身框架式结构中上部用于覆盖所述电池舱(6)的电池舱舱盖、设在所述机身框架式结构中后部用于覆盖所述载荷舱(8)的载荷舱舱盖、设在所述机身框架式结构后部用于覆盖所述飞行控制舱的飞行控制舱舱盖，设在所述机身框架式结构后部用于覆盖所述推进引擎舱(9)的推进引擎舱盖。

9.根据权利要求6所述的一种无人机，其特征在于，所述推进电机(24)固定安装于发动机架(21)上，所述发动机架(21)固定安装于所述机身框架式结构的第六框架(22)上，所述机身框架式结构的第六框架(22)上还固定安装有遥控器接收机(28)。

10.根据权利要求6至9任一项所述的一种无人机，其特征在于，还包括设置于所述飞行控制舱内并位于所述飞控模块底部的飞控减震垫(25)。

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