CN111959771A - 一种机架以及无人机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种机架以及无人机。本发明提供机架包括机体、固定机臂、活动机臂、折叠组件以及驱动组件，固定机臂设置在机体上，活动机臂与机体铰接，固定机臂的自由端以及活动机臂的自由端均设置有升降螺旋桨，折叠组件的一端与活动机臂的中部铰接，折叠组件的另一端与固定机臂的中部铰接，驱动组件能驱动折叠组件折叠或展开，以使活动机臂靠近或远离固定机臂，从而实现机架的轴距的实时改变。应用上述机架的无人机，可以进行空中穿越的探险游戏，趣味性较高，避障能力较好。本发明提供的无人机，能够实现无人机轴距的改变，以提高无人机的趣味性以及避障能力。

Description

一种机架以及无人机

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种机架以及无人机。

背景技术

随着无人机技术的不断进步与发展，载人无人飞行器逐渐出现，同时物流行业对物流无人机的载重要求也越来越高，发展大载重无人机成为一种行业趋势。

目前，无人机可以解决人们很难甚至无法办到的事情，如高空拍摄作业、高空电力挂线作业、高空勘测作业等，现有的大部分无人机的都是固定轴距的，趣味性低且避障能力有限。

基于此，亟待发明一种机架以及无人机，以解决无人机趣味性低且避障能力有限的问题。

发明内容

本发明的一个目的是提出一种机架，能够实现机架轴距的改变。

本发明的另一个目的是提出一种无人机，能够实现无人机轴距的改变，以提高无人机的趣味性以及避障能力。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种机架，包括：

机体；

固定机臂以及活动机臂，所述固定机臂设置在所述机体上，所述活动机臂与所述机体铰接，所述固定机臂的自由端以及所述活动机臂的自由端均设置有升降螺旋桨；

折叠组件，所述折叠组件的一端与所述活动机臂的中部铰接，所述折叠组件的另一端与所述固定机臂的中部铰接；以及

驱动组件，所述驱动组件能驱动所述折叠组件折叠或展开，以使所述活动机臂靠近或远离所述固定机臂。

作为优选，所述折叠组件包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的一端与所述活动机臂的中部铰接，所述第一连杆的另一端与所述第二连杆的一端铰接，所述第二连杆的另一端与所述固定机臂的中部铰接，所述驱动组件能驱动所述第二连杆的另一端转动。

作为优选，所述固定机臂的两侧分别设置有一个所述活动机臂，每个所述活动机臂对应的所述第二连杆的另一端的外周设置有齿轮，两个所述齿轮相啮合，所述驱动组件的输出端与其中一个所述第二连杆的另一端相连接。

作为优选，所述固定机臂包括第一杆体和安装结构，所述第一杆体固定在所述机体上，所述安装结构包括：

第一安装套，套设在所述第一杆体上；以及

安装座，设置在所述第一安装套的外周，所述第二连杆的另一端与所述安装座相铰接。

作为优选，所述安装结构还包括：

安装架，罩设在其中一个所述齿轮的外周，所述驱动组件的本体固定在所述安装架上，所述驱动组件的输出端穿过所述安装架与该齿轮的上端面相固定。

作为优选，所述安装架包括依次相连接的第一竖壁、横壁以及第二竖壁，所述第一竖壁和所述第二竖壁固定在所述安装座上以形成第一侧开口和第二侧开口，该齿轮通过所述第一侧开口与另一个所述齿轮相啮合，该齿轮对应的所述第二连杆伸出所述第二侧开口。

作为优选，所述活动机臂包括：

第二杆体，与所述机体铰接；

第二安装套以及安装板，所述第二安装套套设在所述第二杆体上，所述安装板设置在所述第二安装套的外周，所述安装板与所述第一连杆的一端铰接。

作为优选，所述升降螺旋桨包括螺旋桨叶片，设置在所述固定机臂上的螺旋桨叶片与设置在所述活动机臂上的螺旋桨叶片沿竖直方向间隔设置。

作为优选，所述机体、所述固定机臂、所述活动机臂以及所述折叠组件由铝合金制成。

一种无人机，包括如上所述的机架。

本发明的有益效果为：

本发明提供的机架通过驱动组件驱动折叠组件折叠或展开，以使活动机臂靠近或远离固定机臂，从而实现机架的轴距的实时改变。应用上述机架的无人机，第一方面，可以进行空中穿越的探险游戏，趣味性较高；第二方面，应用上述机架的无人机的轴距可以实时改变，所以该无人机的避障能力较好；第三方面，机架还能够起到自动折叠机臂的作用，大大减轻操作者收纳无人机的劳动量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的无人机的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种无人机的机架处于展开状态时的结构示意图；

图3本发明实施例提供的一种无人机的机架处于折叠状态时的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种无人机的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种无人机的传动结构的结构示意图；

图6是发明实施例提供的一种无人机的第二连杆的结构示意图；

图7是发明实施例提供的一种无人机的机架的局部放大图。

图中标记如下：

1-机体；2-固定机臂；3-活动机臂；4-折叠组件；5-驱动组件；6-升降螺旋桨；7-第一轨迹；8-第二轨迹；9-操作箱；

21-第一杆体；22-安装结构；31-第二杆体；32-第二安装套；33-安装板；41-第一连杆；42-第二连杆；43-主齿轮；44-第一从齿轮；45-第二从齿轮；61-螺旋桨叶片；

221-第一安装套；222-安装座；223-安装架；421-齿轮；

2231-第一竖壁；2232-横壁；2233-第二竖壁。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例提供一种无人机，为了方便对无人机的结构进行了解，结合图1对无人机的结构进行说明。如图1所示，该无人机包括机体1、机臂、升降螺旋桨6以及操作箱9。其中，操作箱9设置在机体1上，机体1的外周延伸有机臂，机臂的自由端设置有升降螺旋桨6，操作箱9是轻型高压试验变压器的配套设备，操作箱9采用铝合金材质，硬度高且重量轻，操作箱9与升降螺旋桨6电连接，无人机在进行使用时，通过外界的操作让操作箱9使升降螺旋桨6旋转，从而实现无人机的升空。

传统的机架的机臂通常固定在机体1上，无人机的轴距都是固定的，趣味性低且避障能力有限。为了解决上述问题，如图2所示，本实施例的机架包括机体1、固定机臂2、活动机臂3、折叠组件4以及驱动组件5，固定机臂2设置在机体1上，活动机臂3与机体1铰接，固定机臂2的自由端以及活动机臂3的自由端均设置有升降螺旋桨6，折叠组件4的一端与活动机臂3的中部铰接，折叠组件4的另一端与固定机臂2铰接，驱动组件5能驱动折叠组件4折叠或展开，以使活动机臂3靠近或远离固定机臂2，从而实现机架的轴距的实时改变。应用上述机架的无人机，第一方面，可以进行空中穿越的探险游戏，趣味性较高；第二方面，应用上述机架的无人机的轴距可以实时改变，所以该无人机的避障能力较好；第三方面，机架还能够起到自动折叠机臂的作用，大大减轻操作者收纳无人机的劳动量。当然，本实施例的机架还可以应用在其他飞行器上，不局限于应用于无人机上。

优选地，如图2和图3所示，升降螺旋桨6包括螺旋桨叶片61，设置在固定机臂2上的螺旋桨叶片61的运动轨迹为第一轨迹7，设置在活动机臂3上的螺旋桨叶片61的运动轨迹为第二轨迹8。如图2所示，当折叠组件4处于展开状态时，第一轨迹7和第二轨迹8不重合；如图3所示，当折叠组件4处于折叠状态时，第一轨迹7和第二轨迹8重合，若设置在固定机臂2上的螺旋桨叶片61与设置在活动机臂3上的螺旋桨叶片61沿竖直方向等高设置，那么固定机臂2上的螺旋桨叶片61与活动机臂3上的螺旋桨叶片61容易出现打片现象，造成升降螺旋桨6的损坏，导致机毁人亡情况的发生。为了解决上述问题，本实施例中，设置在固定机臂2上的螺旋桨叶片61与设置在活动机臂3上的螺旋桨叶片61沿竖直方向间隔设置，当无人机在飞行时，能够避免设置在固定机臂2上的螺旋桨叶片61与设置在活动机臂3上的螺旋桨叶片61发生打片现象，保证无人机的正常使用，保证操作者的人身安全。

优选地，图2展示了折叠组件4处于展开状态时的机架的结构，图3展示了折叠组件4处于折叠状态时的机架的结构，如图2和图3所示，折叠组件4包括第一连杆41和第二连杆42，第一连杆41的一端与活动机臂3的中部铰接，第一连杆41的另一端与第二连杆42的一端铰接，第二连杆42的另一端与固定机臂2的中部铰接，驱动组件5能驱动第二连杆42的另一端转动，第二连杆42带动第一连杆41运动，第一连杆41带动活动机臂3相对机体1转动，从而实现活动机臂3朝固定机臂2靠近或者远离，从而实现机架的轴距的改变。当需要将机架从处于图2的状态转化为处于图3的状态，驱动组件5驱动位于左上的第二连杆42顺时针转动，第二连杆42带动对应的第一连杆41运动，第一连杆41带动对应的活动机臂3顺时针转动以使活动机臂3朝靠近固定机臂2的方向运动，从而实现折叠组件4的折叠。当需要将机架从处于图3的状态转化为处于图2的状态，驱动组件5带动相应的第二连杆42朝相反方向运动即可。

由于第一连杆41、第二连杆42、活动机臂3以及固定机臂2构成四连杆机构，四连杆机构能够传递较大的动力，驱动组件5仅需要输出较小的驱动力便能够带动重量较大的活动机臂3相对机体1转动。通过四连杆机构的设置，驱动组件5仅需要输出较小的驱动力即可，驱动组件5可以选用体积较小的电机或者舵机，能够有效减小整个机架以及无人机体积以及重量的减小，实现机架以及无人机的轻量化。优选地，机体1、固定机臂2、活动机臂3以及折叠组件4由铝合金制成，能够进一步减小整个机架以及无人机体积以及重量，实现机架以及无人机的轻量化。

在其他实施例中，如图4所示，无人机包括机体1、活动机臂3、传动组件以及驱动组件5(图中未示出)，传动组件设置在机体1上，驱动组件5的输出端与传动组件的输入端传动连接，活动机臂3设置在传动组件的输出端上，当驱动组件5工作时，传动组件能够带动相邻的两个活动机臂3相互靠近或者远离。如图5所示，传动组件包括主齿轮43、第一从齿轮44以及第二从齿轮45，主齿轮43设置在机体1的中间位置且与机体1转动连接，驱动组件5的输出端与主齿轮43同轴固定。以该无人机的一侧的两个活动机臂3为示例进行说明，主齿轮43的外周啮合有第一从齿轮44和第二从齿轮45，第二从齿轮45的外周啮合有另一个第一从齿轮44，两个第一从齿轮44和第二从齿轮45均转动设置在机体1上，另一个第一从齿轮44与主齿轮43沿竖直方向间隔设置，每个第一从齿轮44上连接有一个活动机臂3。当驱动组件5驱动主齿轮43转动时，主齿轮43能够驱动两个相邻的第一从齿轮44朝相反的方向转动，所以相邻的两个活动机臂3能够靠近或者远离。为了实现上述驱动，该实施例中的主齿轮43的尺寸需要设计的较大，或者将主齿轮43替换成多个尺寸较小齿轮构成的齿轮组，否则无法实现将驱动组件5的动力传递到第一从齿轮44或第二从齿轮45的作用，这导致该实施例中无人机应用的齿轮数量以及质量较大，不便于实现无人机的轻量化。此外，由于该实施例中无人机中应用齿轮数量较多，很容易出现齿轮磨损现象或者齿轮之间卡塞坚硬物体，导致传动组件的精度不准，严重时会出现齿轮相互卡住现象，导致驱动组件5烧坏，导致机毁人亡事件的发生。

而本实施例提供的无人机，通过四连杆机构的设置，驱动组件5仅需要输出较小的驱动力，便能够带动重量较大的活动机臂3相对机体1转动，驱动组件5可以选用体积较小的电机或者舵机，相较于上述其他实施例的无人机相比，能够有效减小整个机架以及无人机体积以及重量，实现机架以及无人机的轻量化。此外，本实施例提供的无人机采用四连杆机构与上述其他实施例的无人机的齿轮组相比，结构简单、传动精度高、不易产生卡死现象、能有效避免驱动组件5烧坏。

如图2和图6所示，固定机臂2的两侧分别设置有一个活动机臂3，两个活动机臂3对称分布在固定机臂2的两侧，每个活动机臂3对应的第二连杆42的另一端的外周设置有齿轮421，两个齿轮421相啮合，驱动组件5的输出端与其中一个第二连杆42的另一端相连接，当驱动组件5驱动一个第二连杆42转动时，通过两个齿轮421的配合，另一个第二连杆42朝相反方向转动，从而实现折叠组件4的折叠和展开。通过两个齿轮421的配合，能够实现两个第二连杆42共用一个驱动组件5的效果，能够有效减少驱动组件5的数量，简化机架的结构、体积以及质量。当然，在其他实施例中，还可以是每个第二连杆42均直接连接一个驱动组件5，能够实现对每个第二连杆42的独立控制，当其中一个驱动组件5损坏时，不会影响其他驱动组件5对其他第二连杆42的控制。如图2和图3所示，机体1呈矩形，固定机臂2与其两侧的活动机臂3组成一个飞行臂组，沿固定机臂2的长度方向，机体1的两侧设置有一组飞行臂组，两组飞行臂组以机体1的中心线对称设置，四个活动机臂3一一对应与机体1的一个角转动连接，可以避免无人机飞行时发生偏斜。此外，为了方便机架的安装，两组飞行臂组的固定机臂2可以做成一体结构。

为了方便对活动机臂3的结构进行说明，如图2和图3所示，活动机臂3包括第二杆体31、第二安装套32以及安装板33，第二杆体31与机体1铰接，第二安装套32套设在第二杆体31上，安装板33设置在第二安装套32的外周，安装板33与第一连杆41的一端铰接。由于第二杆体31呈杆状，不易与第一连杆41形成铰接，通过设置第二安装套32以及安装板33，能够实现活动机臂3与第一连杆41的铰接，结构简单，方便安装。

优选地，如图2、图3以及图7所示，固定机臂2包括第一杆体21和安装结构22，安装结构22包括第一安装套221以及安装座222，第一杆体21固定在机体1上，第一安装套221套设在第一杆体21上，安装座222设置在第一安装套221的外周，第二连杆42的另一端与安装座222相铰接。由于第一杆体21呈杆状，不易与第二连杆42形成铰接，通过设置包括第一安装套221以及安装座222的安装结构22，能够实现固定机臂2与第二连杆42的铰接，结构简单，方便安装。

优选地，由于本实施例的驱动组件5可以采用质量以及体积较小的电机或者舵机，可以将驱动组件5安装到固定机臂2上。如图7所示，安装结构22还包括安装架223，安装架223罩设在其中一个齿轮421的外周，驱动组件5的本体固定在安装架223上，驱动组件5的输出端穿过安装架223与该齿轮421的上端面相固定，从而实现将驱动组件5设置在固定机臂2的效果。较前述其他实施例中无人机的结构相比，本实施例无人机的折叠组件4以及驱动组件5均设置在机体1的外侧，能够为机体1腾出更多空间来安装操作箱9，实现机体1上空间的合理利用。

优选地，如图7所示，安装架223包括依次相连接的第一竖壁2231、横壁2232以及第二竖壁2233，第一竖壁2231和第二竖壁2233固定在安装座222上以形成第一侧开口和第二侧开口，该齿轮421通过第一侧开口与另一个齿轮421相啮合，该齿轮421对应的第二连杆42伸出第二侧开口，安装架223在对驱动组件5较好支撑的情况下，还能够避免对第一连杆41以及齿轮421运动的干涉，结构简单、精巧。

注意，以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施方式的限制，上述实施方式和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种机架，其特征在于，包括：

机体(1)；

固定机臂(2)以及活动机臂(3)，所述固定机臂(2)设置在所述机体(1)上，所述活动机臂(3)与所述机体(1)铰接，所述固定机臂(2)的自由端以及所述活动机臂(3)的自由端均设置有升降螺旋桨(6)；

折叠组件(4)，所述折叠组件(4)的一端与所述活动机臂(3)的中部铰接，所述折叠组件(4)的另一端与所述固定机臂(2)的中部铰接；以及

驱动组件(5)，所述驱动组件(5)能驱动所述折叠组件(4)折叠或展开，以使所述活动机臂(3)靠近或远离所述固定机臂(2)。

2.根据权利要求1所述的机架，其特征在于，所述折叠组件(4)包括第一连杆(41)和第二连杆(42)，所述第一连杆(41)的一端与所述活动机臂(3)的中部铰接，所述第一连杆(41)的另一端与所述第二连杆(42)的一端铰接，所述第二连杆(42)的另一端与所述固定机臂(2)的中部铰接，所述驱动组件(5)能驱动所述第二连杆(42)的另一端转动。

3.根据权利要求2所述的机架，其特征在于，所述固定机臂(2)的两侧分别设置有一个所述活动机臂(3)，每个所述活动机臂(3)对应的所述第二连杆(42)的另一端的外周设置有齿轮(421)，两个所述齿轮(421)相啮合，所述驱动组件(5)的输出端与其中一个所述第二连杆(42)的另一端相连接。

4.根据权利要求3所述的机架，其特征在于，所述固定机臂(2)包括第一杆体(21)和安装结构(22)，所述第一杆体(21)固定在所述机体(1)上，所述安装结构(22)包括：

第一安装套(221)，套设在所述第一杆体(21)上；以及

安装座(222)，设置在所述第一安装套(221)的外周，所述第二连杆(42)的另一端与所述安装座(222)相铰接。

5.根据权利要求4所述的机架，其特征在于，所述安装结构(22)还包括：

安装架(223)，罩设在其中一个所述齿轮(421)的外周，所述驱动组件(5)的本体固定在所述安装架(223)上，所述驱动组件(5)的输出端穿过所述安装架(223)与该齿轮(421)的上端面相固定。

6.根据权利要求5所述的机架，其特征在于，所述安装架(223)包括依次相连接的第一竖壁(2231)、横壁(2232)以及第二竖壁(2233)，所述第一竖壁(2231)和所述第二竖壁(2233)固定在所述安装座(222)上以形成第一侧开口和第二侧开口，该齿轮(421)通过所述第一侧开口与另一个所述齿轮(421)相啮合，该齿轮(421)对应的所述第二连杆(42)伸出所述第二侧开口。

7.根据权利要求6所述的机架，其特征在于，所述活动机臂(3)包括：

第二杆体(31)，与所述机体(1)铰接；

第二安装套(32)以及安装板(33)，所述第二安装套(32)套设在所述第二杆体(31)上，所述安装板(33)设置在所述第二安装套(32)的外周，所述安装板(33)与所述第一连杆(41)的一端铰接。

8.根据权利要求1所述的机架，其特征在于，所述升降螺旋桨(6)包括螺旋桨叶片(61)，设置在所述固定机臂(2)上的螺旋桨叶片(61)与设置在所述活动机臂(3)上的螺旋桨叶片(61)沿竖直方向间隔设置。

9.根据权利要求1所述的机架，其特征在于，所述机体(1)、所述固定机臂(2)、所述活动机臂(3)以及所述折叠组件(4)由铝合金制成。

10.一种无人机，其特征在于，包括如权利要求1～9任一项所述的机架。

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