CN111846228A - 一种多功能无人机 - Google Patents

Abstract

一种多功能无人机，包括无人机整体，无人机整体包括主机体、螺旋桨结构以及取物机械手结构；主机体包括机罩壳，机罩壳内部设置有控制仓和电池仓，控制仓内设置有FPV图传模块、接收模块、电源模块、数传模块以及开源飞控模块，电池仓内设置有蓄电池；机罩壳的上机盖上设置有GPS和激光头传感模块；主机体的前端设置通过摄像机台固定安装有FPV摄像机，主机体的后端设置有接收天线；螺旋桨结构包括绕主机体一圈均匀设置的若干个机臂，在机臂的头部都设置有螺旋桨飞行结构；取物机械手结构安装在主机体的前端；本方案设计的一种多功能无人机，集高空飞行、拍摄以及高空取物等多种功能，并通过其快速可拆卸结构可用于教学实验，功能齐全，使用方便。

Description

一种多功能无人机

技术领域

本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种多功能无人机。

背景技术

近年来，随着无人机技术的快速发展，无人机的使用范围已经从最初的军用化逐步扩展到民用化；现如今，运来越多的无人机被使用在广告、影视、婚礼视频记录等方面，因此对于无人机功能性的要求也越来越高；传统单一的无人机一般只配备摄影功能，无论从功能和使用场合上都存在单一性，比如无法进行高空取物；另外，一些大学、研究院以及各种俱乐部对于无人机的研究与学习从未停止，传统的无人机安装在无人机机臂上的螺旋桨、起落架以及配套的螺旋桨保护罩大所数情况下都不好进行拆卸，有一些甚至是一体成型结构；此种类型的无人机在进行教学实验时很不方便，无法满足教学时根据不同的情况快速更换无人机上螺旋桨以及各种装置的条件。

因此，有必要设计一种多功能无人机来解决上述技术问题。

发明内容

为克服上述现有技术中的不足，本发明目的在于提供一种多功能无人机。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案是：一种多功能无人机，所述无人机整体包括主机体、螺旋桨结构以及取物机械手结构；

所述主机体包括机罩壳，所述机罩壳内部设置有控制仓和电池仓，所述控制仓内设置有FPV图传模块、接收模块、电源模块、数传模块以及开源飞控模块，所述电池仓内设置有蓄电池；所述机罩壳的上机盖上设置有GPS定位系统和激光头传感模块；所述主机体的前端设置通过摄像机台固定安装有FPV摄像机，所述主机体的后端设置有接收天线；

所述螺旋桨结构包括绕所述主机体一圈均匀设置的若干个机臂，每个机臂上的结构都相同；在所述机臂的头部都设置有螺旋桨飞行结构；

所述取物机械手结构安装在所述主机体的前端，所述取物机械手结构包括取物夹爪，所述取物夹爪连接夹爪驱动装置和上下角度调节装置。

优选的，所述螺旋桨飞行结构包括电机，所述电机的输出轴通过联轴器与转轴连接，所述转轴的表面为外螺纹面，所述转轴上安装有螺旋桨，所述螺旋桨中心部分的套壳内表面为与所述外螺纹面相对应的内螺纹面；所述机臂的下方通过螺丝可拆卸式地安装有起落支撑架；所述机臂上还通过螺丝可拆卸地安装有螺旋桨保护罩。

优选的，在所述转轴的底部设置有环形台阶，所述环形台阶的表面为锥形凸面。

优选的，所述电机的上盖板上均匀开设有若干个圆弧状镂空部分。

优选的，所述夹爪驱动装置包括底板，所述底板的上端面设置有两个左右对称的齿轮，分别为主动轮和从动轮；所述底板的下端面安装有第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出轴作用在所述主动轮上，所述主动轮和所述从动轮啮合；所述主动轮和所述从动轮上都固定设置有连杆，两根连杆的末端通过销轴分别连接两根摆杆，左右两根摆杆组成所述取物夹爪。

优选的，所述上下角度调节装置包括U型转动件，所述U型转动件的底部通过一连接件与所述底板固定连接，所述U型转动件左右两个对称的侧板内侧设置有第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出轴作用在所述U型转动件的侧板上。

优选的，所述摆杆为曲柄状，两根所述摆杆中间弯曲的部位通过销轴连接有两根支撑杆，两个支撑杆的另一端固定在所述底板上。

优选的，所述摆杆头部的夹取部位设置有齿面。

针对上述方案的结构特征，解释如下：

本方案设计的一种多功能无人机，在主机的机罩壳内部以及外部设置有多个模块以及装置，现对其模块和装置做具体解释：FPV图传模块为第一人称主视角图像传递装置，是无人机中常用的一种模块，属于常规技术，它与FPV摄像机连接，FPV摄像机拍摄的画面通过FPV图传模块传递至使用者的接收设备上（如手机、显示器等）；接收模块与接收天线连接，用于接收无人机遥控器传输来的操控信息；数传模块是指借助DSP 技术和无线电技术实现的高性能专业数据传输设备，广泛应用于遥控设备，属于常规技术；开源飞控模块即为整个无人机的主控器，控制整个无人机的运作；激光头传感模块可以感应靠近无人机飞行附近的遮挡物，保证无人机在飞行过程中安全性能。

螺旋桨飞行结构的特点在于：根据不同的情况可以随时更换螺旋桨、起落支撑架以及螺旋桨保护罩；更换螺旋桨时由于螺旋桨中间套壳内部与转轴外表面设置相匹配的螺纹，在安装和拆卸时都很方便；另外，起落支撑架和螺旋桨保护罩都是通过螺丝固定安装在所述机臂上，需要拆卸时只需采用相关的工具拆卸螺丝即可。

当电机启动的瞬间，转轴与螺旋桨中间套壳之间很容易出现相对运动，长时间如果会出现螺旋桨中间套壳松脱的情况，导致螺旋桨从无人家上脱落；为了解决这一问题，在转轴的底部设置环形台阶，通过环形台阶上的锥形凸面与螺旋桨中间套壳内壁面接触产生摩擦力，在没有强大外力的作用下（比如使用人员主动旋拧中间套壳拆卸螺旋桨）可以有效地避免两者发生相对位移。

在电机的上盖板上均匀开设有若干个圆弧状镂空部分，这样既能很好地为电机进行散热，同时还能较轻无人机整体的重量，使无人机更加轻盈。

取物机械手结构的特点为：通过第一驱动电机转动带动主动齿轮转动，主动齿轮带动从动齿轮转动，两个齿轮在转动的同时使齿轮上的连杆转动，由于连杆与摆杆通过销轴连接，所述在连杆转动的同时可以带动摆杆左右摆动，此结构为曲柄摇杆结构，使左右两个摇杆组成抓结构。

第二驱动电机工作可以带动U型转动件上下转动，从而调节整个机械手上下的角度，使夹爪在抓取物体时更方便。

两根支撑杆可以对曲柄状摆杆的中间部位起到一定的支撑作用，保证夹爪在抓取物体时的抓力。

夹取部位设置的齿面可以增加物体与夹爪之间的摩擦力，保证夹爪在抓取物体移动时不会出现物体脱落的情况。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有的优点如下：

本方案设计的一种多功能无人机，通过在无人机上设置用于取物的机械手，方便无人机高空作业，提高无人机整体的功能性；同时可以对无人机机臂上的螺旋桨、起落支撑架以及配套的螺旋桨保护罩根据不同的情况进行拆卸与安装，方便研学生和导师进行各种不同的研究，符合教学用无人机的使用要求。

附图说明

图1为无人机整体结构拆卸示意图。

图2为无人机螺旋桨安装结构示意图。

图3为保护罩结构示意图。

图4为取物机械手整体结构示意图。

图5为无人机整体安装结构示意图。

以上附图中，主机体1、螺旋桨结构2、取物机械手结构3、控制仓4、电池仓5、FPV图传模块6、接收模块7、电源模块8、数传模块9、开源飞控模10、上机盖12、GPS定位系统13、激光头传感模块14、FPV摄像机15、接收天线16、

机臂21、转动电机22、转轴23、套壳24、起落支撑架25、螺旋桨保护罩26、环形台阶27、锥形凸面28、圆弧状镂空部分29、

底板31、主动轮32、从动轮33、第一驱动电机34、连杆35、摆杆36、连接件37、U型转动件38、第二驱动电机39、支撑杆310、齿面311。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1～5图。须知，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1 所示，一种多功能无人机，所述无人机整体包括主机体1、螺旋桨结构2以及取物机械手结构3；所述主机体1包括机罩壳，所述机罩壳内部设置有控制仓4和电池仓5，所述控制仓4内设置有FPV图传模块6、接收模块7、电源模块8、数传模块9以及开源飞控模10块，所述电池仓5内设置有蓄电池11；所述机罩壳的上机盖12上设置有GPS定位系统13和激光头传感模块14；所述主机体1的前端设置通过摄像机台固定安装有FPV摄像机15，所述主机体1的后端设置有接收天线16；所述螺旋桨结构2包括绕所述主机体1一圈均匀设置的若干个机臂21，每个机臂21上的结构都相同；在所述机臂21的头部都设置有螺旋桨飞行结构；所述取物机械手结构3安装在所述主机体1的前端，所述取物机械手结构3包括取物夹爪，所述取物夹爪连接夹爪驱动装置和上下角度调节装置；本方案设计的一种多功能无人机，在主机的机罩壳内部以及外部设置有多个模块以及装置，现对其模块和装置做具体解释：FPV图传模块6为第一人称主视角图像传递装置，是无人机中常用的一种模块，属于常规技术，它与FPV摄像机15连接，FPV摄像机15拍摄的画面通过FPV图传模块6传递至使用者的接收设备上（如手机、显示器等）；接收模块7与接收天线16连接，用于接收无人机遥控器传输来的操控信息；数传模块9是指借助DSP 技术和无线电技术实现的高性能专业数据传输设备，广泛应用于遥控设备，属于常规技术；开源飞控模10块即为整个无人机的主控器，控制整个无人机的运作；激光头传感模块14可以感应靠近无人机飞行附近的遮挡物，保证无人机在飞行过程中安全性能；本方案设计的一种多功能无人机，通过在无人机上设置用于取物的机械手，方便无人机高空作业，提高无人机整体的功能性；同时可以对无人机机臂21上的螺旋桨、起落支撑架25以及配套的螺旋桨保护罩26根据不同的情况进行拆卸与安装，方便研学生和导师进行各种不同的研究，符合教学用无人机的使用要求。

如图2所示，所述螺旋桨飞行结构包括转动电机22，所述转动电机22的输出轴通过联轴器与转轴23连接，所述转轴23的表面为外螺纹面，所述转轴23上安装有螺旋桨，所述螺旋桨中心部分的套壳24内表面为与所述外螺纹面相对应的内螺纹面；所述机臂21的下方通过螺丝可拆卸式地安装有起落支撑架25；如图3所示，所述机臂21上还通过螺丝可拆卸地安装有螺旋桨保护罩26；螺旋桨飞行结构的特点在于：根据不同的情况可以随时更换螺旋桨、起落支撑架25以及螺旋桨保护罩26；更换螺旋桨时由于螺旋桨中间套壳24内部与转轴23外表面设置相匹配的螺纹，在安装和拆卸时都很方便；另外，起落支撑架25和螺旋桨保护罩26都是通过螺丝固定安装在所述机臂21上，需要拆卸时只需采用相关的工具拆卸螺丝即可。

如图2所示，在所述转轴23的底部设置有环形台阶27，所述环形台阶27的表面为锥形凸面28；当转动电机22启动的瞬间，转轴23与螺旋桨中间套壳24之间很容易出现相对运动，长时间如果会出现螺旋桨中间套壳24松脱的情况，导致螺旋桨从无人家上脱落；为了解决这一问题，在转轴23的底部设置环形台阶27，通过环形台阶27上的齿面311与螺旋桨中间套壳24内壁面接触产生摩擦力，在没有强大外力的作用下（比如使用人员主动旋拧中间套壳24拆卸螺旋桨）可以有效地避免两者发生相对位移。

如图2所示，所述转动电机22的上盖板上均匀开设有若干个圆弧状镂空部分29，在转动电机22的上盖板上均匀开设有若干个圆弧状镂空部分29，这样既能很好地为转动电机22进行散热，同时还能较轻无人机整体的重量，使无人机更加轻盈。

如图4所示，所述夹爪驱动装置包括底板31，所述底板31的上端面设置有两个左右对称的齿轮，分别为主动轮32和从动轮33；所述底板31的下端面安装有第一驱动电机34，所述第一驱动电机34的输出轴作用在所述主动轮32上，所述主动轮32和所述从动轮33啮合；所述主动轮32和所述从动轮33上都固定设置有连杆35，两根连杆35的末端通过销轴分别连接两根摆杆36，左右两根摆杆36组成所述取物夹爪；取物机械手结构3的特点为：通过第一驱动电机34转动带动主动齿轮转动，主动齿轮带动从动齿轮转动，两个齿轮在转动的同时使齿轮上的连杆35转动，由于连杆35与摆杆36通过销轴连接，所述在连杆35转动的同时可以带动摆杆36左右摆动，此结构为曲柄摇杆结构，使左右两个摇杆组成抓结构。

如图4所示，所述上下角度调节装置包括U型转动件38，所述U型转动件38的底部通过一连接件37与所述底板31固定连接，所述U型转动件38左右两个对称的侧板内侧设置有第二驱动电机39，所述第二驱动电机39的输出轴作用在所述U型转动件38的侧板上；第二驱动电机39工作可以带动U型转动件38上下转动，从而调节整个机械手上下的角度，使夹爪在抓取物体时更方便。

如图4所示，两根支撑杆310可以对曲柄状摆杆36的中间部位起到一定的支撑作用，保证夹爪在抓取物体时的抓力；两根支撑杆310可以对曲柄状摆杆36的中间部位起到一定的支撑作用，保证夹爪在抓取物体时的抓力。

如图4所示，所述摆杆36头部的夹取部位设置有齿面311；夹取部位设置的齿面311可以增加物体与夹爪之间的摩擦力，保证夹爪在抓取物体移动时不会出现物体脱落的情况。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种多功能无人机，其特征在于：包括无人机整体，所述无人机整体包括主机体、螺旋桨结构以及取物机械手结构；

所述主机体包括机罩壳，所述机罩壳内部设置有控制仓和电池仓，所述控制仓内设置有FPV图传模块、接收模块、电源模块、数传模块以及开源飞控模块，所述电池仓内设置有蓄电池；所述机罩壳的上机盖上设置有GPS定位系统和激光头传感模块；所述主机体的前端设置通过摄像机台固定安装有FPV摄像机，所述主机体的后端设置有接收天线；

所述螺旋桨结构包括绕所述主机体一圈均匀设置的若干个机臂，每个机臂上的结构都相同；在所述机臂的头部都设置有螺旋桨飞行结构；

所述取物机械手结构安装在所述主机体的前端，所述取物机械手结构包括取物夹爪，所述取物夹爪连接夹爪驱动装置和上下角度调节装置。

2.根据权利要求1所述的一种多功能无人机，其特征在于：所述螺旋桨飞行结构包括电机，所述电机的输出轴通过联轴器与转轴连接，所述转轴的表面为外螺纹面，所述转轴上安装有螺旋桨，所述螺旋桨中心部分的套壳内表面为与所述外螺纹面相对应的内螺纹面；所述机臂的下方通过螺丝可拆卸式地安装有起落支撑架；所述机臂上还通过螺丝可拆卸地安装有螺旋桨保护罩。

3.根据权利要求2所述的一种多功能无人机，其特征在于：在所述转轴的底部设置有环形台阶，所述环形台阶的表面为锥形凸面。

4.根据权利要求2所述的一种多功能无人机，其特征在于：所述电机的上盖板上均匀开设有若干个圆弧状镂空部分。

5.根据权利要求1所述的一种多功能无人机，其特征在于：所述夹爪驱动装置包括底板，所述底板的上端面设置有两个左右对称的齿轮，分别为主动轮和从动轮；所述底板的下端面安装有第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出轴作用在所述主动轮上，所述主动轮和所述从动轮啮合；所述主动轮和所述从动轮上都固定设置有连杆，两根连杆的末端通过销轴分别连接两根摆杆，左右两根摆杆组成所述取物夹爪。

6.根据权利要求5所述的一种多功能无人机，其特征在于：所述上下角度调节装置包括U型转动件，所述U型转动件的底部通过一连接件与所述底板固定连接，所述U型转动件左右两个对称的侧板内侧设置有第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出轴作用在所述U型转动件的侧板上。

7.根据权利要求5所述的一种多功能无人机，其特征在于：所述摆杆为曲柄状，两根所述摆杆中间弯曲的部位通过销轴连接有两根支撑杆，两个支撑杆的另一端固定在所述底板上。

8.根据权利要求7所述的一种多功能无人机，其特征在于：所述摆杆头部的夹取部位设置有齿面。

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