CN112758318A

CN112758318A - 无人机

Info

Publication number: CN112758318A
Application number: CN201911076207.6A
Authority: CN
Inventors: 孙猛杰
Original assignee: Hangzhou Hikrobot Technology Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Hikvision Digital Technology Co Ltd
Priority date: 2019-11-06
Filing date: 2019-11-06
Publication date: 2021-05-07

Abstract

本申请公开了一种无人机。该无人机包括：无人机主体，包围无人机主体的保护罩，以及将保护罩与无人机主体活动连接的解耦机构。解耦机构包括：与保护罩固定连接且间隔开的两个固定架；与两个固定架活动连接的环架；处于环架内的转轴组件和两个连杆，转轴组件的轴线与环架所在的面垂直，两个连杆共直线且将转轴组件与环架活动连接；无人机主体与转轴组件活动连接。两个固定架与环架之间的连接点的直线连线形成第一转轴方向，两个连杆所在的直线形成第二转轴方向，转轴组件的轴线形成第三转轴方向，第一转轴方向，第二转轴方向和第三转轴方向彼此相异。

Description

无人机

技术领域

本申请涉及飞行器领域，特别涉及一种无人机。

背景技术

城市地下管道是铺设在地下的用于输送液体、气体或松散固体的管道，例如包括排水、供热、燃气、电力、通信等地下管道。为了保证地下管道的正常使用，需要定期对地下管道进行巡检，以排除所存在事故隐患。

在现有技术中，通常使用管道机器人对地下管道进行巡检。然而，管道机器人在地下管道内匍匐前进进行扫描作业，灵活性较差，并且巡检速度较慢，为此需要改进。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种无人机。本发明的无人机具有保护无人机主体的保护罩和解耦机构，使得该无人机可灵活地在地下管道内灵活飞行，从而提高巡检速度。

根据本发明的无人机，包括：无人机主体，包围所述无人机主体的保护罩，以及将所述保护罩与所述无人机主体活动连接的解耦机构，所述解耦机构包括：与所述保护罩固定连接且间隔开的两个固定架；与所述两个固定架活动连接的环架；处于所述环架内的转轴组件和两个连杆，所述转轴组件的轴线与所述环架所在的面垂直，所述两个连杆共直线且将所述转轴组件与所述环架活动连接；所述无人机主体与所述转轴组件活动连接，其中，所述两个固定架与环架之间的连接点的直线连线形成第一转轴方向，所述两个连杆所在的直线形成第二转轴方向，所述转轴组件的轴线形成第三转轴方向，所述第一转轴方向，第二转轴方向和第三转轴方向彼此相异。

在一个实施例中，所述两个固定架沿所述环架的直径正对布置。

在一个实施例中，所述固定架包括芯轴和从所述芯轴延伸出来的支杆，在所述环架上设置有与所述芯轴匹配的第一轴承，所述支杆与所述保护罩固定连接，所述芯轴与所述第一轴承固定连接。

在一个实施例中，所述环架为正多边形或圆形，所述转轴组件处于所述环架的中心。

在一个实施例中，所述两个连杆沿所述环架的直径设置，在所述环架上偏离所述第一轴承设置有与所述连杆匹配的第二轴承，所述连杆与所述第二轴承固定连接且与所述转轴组件固定连接。

在一个实施例中，在圆周方向上，所述第一轴承与所述第二轴承相距90度。

在一个实施例中，所述转轴组件包括轴套，固定套设在所述轴套上的第三轴承，所述连杆与所述第三轴承固定连接，所述无人机主体与所述轴套固定连接，所述转轴组件的轴线为所述轴套的轴线。

在一个实施例中，所述第一轴承、第二轴承和第三轴承为阻尼轴承。

在一个实施例中，所述保护罩为阿基米德多面体形。

在一个实施例中，所述保护罩和所述解耦机构的重量小于所述无人机主体的重量。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明的无人机具有保护无人机主体的保护罩和解耦机构，在无人机因碰撞而使保护罩发生无规则运动时，解耦机构可解除保护罩与无人机主体两者之间的运动关联，使得该无人机可灵活且安全地在地下管道内灵活飞行，从而提高巡检速度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的无人机的结构。

图2示意性地显示了无人机的解耦机构的结构。

图3示意性地显示了解耦机构的连杆截面图。

图4示意性地显示了无人机的保护罩的结构。

图5示意性地显示了无人机的无人机主体。

图6示意性地显示了无人机主体的一个组件。

图7a、7b和7c分别是图1所示的无人机的侧视图、主视图和俯视图。

图8示意性地显示了图4所示的保护罩的正视图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的无人机1的结构。如图1所示，无人机1包括：无人机主体200，包围无人机主体200的保护罩300，以及将保护罩300与无人机主体200活动连接的解耦机构400。

这样，在使用无人机1对地下管道进行巡检时，保护罩300可对无人机主体200起到保护作用，例如当无人机1与地下管道发生碰撞时，仅保护罩300受到碰撞，从而可极大地降低无人机主体200被碰坏的几率。此外，在无人机1与地下管道发生碰撞时，解耦机构400可化解保护罩300剧烈的运动状态变化，使得无人机主体200仅发生小幅度的晃动，从而对无人机主体200起到保护作用，并使无人机主体200能快速恢复到工作姿势。

在一个实施例中，保护罩300和解耦机构400的重量小于无人机主体200的重量。由此，无人机1在飞行过程中，与其他物品发生碰撞时，保护罩300和解耦机构400可相对于无人机主体200发生较大的晃动，这样有助于使无人机主体200快速恢复到工作姿势。在一个优选的实施例中，保护罩300可使用碳纤维材料制成，这样不但可降低其重量而且可保持其强度。在另一个实施例中，解耦机构400也可大量使用碳纤维材料，以降低其重量。

应理解的是，无人机1不但可用于地下管道巡检，而且可用于在梁柱交错的楼宇或室内进行巡检，从而降低人力巡检成本，并且提升巡检效率。

图2示意性地显示了无人机1的解耦机构400的结构。如图1和图2所示，解耦机构400设置在保护罩300的内部。解耦机构400包括：与保护罩300固定连接的固定架401、环架402、连杆403和转轴组件404。固定架401的数量为两个并且在圆周方向上间隔开。环架402与两个固定架401活动连接。转轴组件404和连杆403处于环架402包围的范围内。转轴组件404的轴线405与环架402所在的面垂直。连杆403的数量为两个且共直线，并且将转轴组件404与环架402活动连接。无人机主体200与转轴组件404活动连接。在解耦机构400中，两个固定架401之间的直线连线形成第一转轴方向X，两个连杆403所在的直线形成第二转轴方向Z，转轴组件404的轴线405形成第三转轴方向Y。第一转轴方向X，第二转轴方向Z和第三转轴方向Y彼此相异。在一个具体的实施例中，第一转轴方向X，第二转轴方向Z和第三转轴方向Y彼此垂直。从整体上来看，第一转轴方向X和第二转轴方向Z以及环架402处于同一平面，第三转轴方向Y与该平面垂直。此外，由于第一转轴方向X与第二转轴方向Z的方向不同，因此连杆403与环架402的连接位置偏离固定架401与环架402的连接位置。

在无人机1飞行期间与外界物品发生碰撞后，通过解耦机构400，保护罩300可发生运动状态的大幅变化，但无人机主体200的运动状态几乎不发生变化，从而可使无人机主体200能快速恢复到工作姿势。例如，保护罩300以第三转轴方向Y为轴而转动时，固定架401、环架402、连杆403和转轴组件404随同保护罩300一起转动，而无人机主体200由于与转轴组件404活动连接而不发生转动。再如，保护罩300以第一转轴方向X为轴而转动时，固定架401随同保护罩300一起转动，由于环架402与固定架401为活动连接，因而环架402、连杆403、转轴组件404和无人机主体200均不发生转动。再例如，保护罩300以第二转轴方向Z为轴而转动时，固定架401和环架402随同保护罩300一起转动，由于连杆403与环架402为活动连接，因此连杆403、转轴组件404和无人机主体200均不发生转动。保护罩300的其他不规则运动都可分解到上述三种运动中，从而可保证无人机主体200的运动状态几乎不发生变化，有助于保证无人机1的正常工作。

仍如图2所示，环架402为正多边形或圆形，这使得其转动更加稳定，从而使得无人机1的运动更为稳定。在一个优选的实施例中，环架402可由两个半圆环形板拼接而成，以方便制造。当然，环架402也可以由四个环形板拼接而成。优选地，四个环形板均为四分之一圆环。应理解的是，当环架402为正多边形时，例如三角形，正方形，正六边形时，其直径为正多边形的外接圆直径，中心为外接圆的圆心。此外，环形板可以为碳纤维片体，以减轻其重量。

两个固定架401沿环架402的直径正对布置。换句话说，两个固定架401设置在环架402的直径的两端。这样，保护罩300和环架402的受力较为均衡，从而易于分解保护罩300的不规则运动。

仍如图2所示，固定架401包括芯轴410和从芯轴410延伸出来的支杆411，在环架402上设置有与芯轴410匹配的第一轴承412。支杆411与保护罩300固定连接，芯轴410与第一轴承412的轴承圈(例如内圈)固定连接。应注意的是，两个第一轴承412的轴线方向均为环架402的径向，从而形成第一转轴方向X。这样，固定架401就通过支杆411与保护罩300固定连接在一起了，并且借助于第一轴承412可相对于环架402转动。在这种情况下，两个第一轴承412分别形成了两个固定架401与环架402的连接点。此外，固定架401的支杆411可以为碳纤维杆，以减轻其重量。

转轴组件404处于环架402的中心，并通过连杆403与环架402连接在一起。环架402与转轴组件404的相对位置关系也使得保护罩300和环架402的受力较为均衡，从而易于分解保护罩300的不规则运动。具体来说，两个连杆403沿环架402的直径设置。在环架402上偏离第一轴承412设置有与连杆403匹配的第二轴承413。连杆403与第二轴承413的轴承圈(例如内圈)固定连接且与转轴组件404固定连接。应注意的是，两个第二轴承413的轴线方向均为环架402的径向，从而形成第二转轴方向Z。这样，连杆403和转轴组件404就与环架402连接在一起了，并且连杆403借助于第二轴承413可相对于环架402转动。此外，连杆403可以为碳纤维杆，以减轻其重量。

在一个优选的实施例中，在圆周方向上，固定架401和环架402的连接位置(即，第一轴承412的位置)与连杆403和环架402的连接位置(即，第二轴承413的位置)相距90度。在这种情况下，第一转轴方向X、第二转轴方向Z和第三转轴方向Y形成空间直角坐标系，从而有助将保护罩300的不规则运动进行分解。此外，这种结构也使得保护罩300和环架402的受力较为均衡，从而易于分解保护罩300的不规则运动。

图3示意性地显示了解耦机构400的连杆403截面图。如图3所示，转轴组件404包括轴套415和第三轴承416。轴套415与第三轴承416的内圈固定连接，连杆403与第三轴承416的外圈固定连接，无人机主体200与轴套415固定连接。这样，无人机主体200就与转轴组件404连接在一起了，并且无人机主体200可借助于第三轴承416可相对于连杆403转动。应理解的是，在这种情况下，转轴组件404的轴线为轴套415的轴线。在轴套415与第三轴承416同轴的情况下(如图3所示)，转轴组件404的轴线也为第三轴承416的轴线。如上文所述以及图2所示，轴套415和第三轴承416为竖直设置，以使得轴套415的轴线(即，第三转轴方向Y)垂直于第一转轴方向X和第二转轴方向Z以及环架402所处的平面。如图3所示，第三轴承416的数量为两个，并且在第三转轴方向Y上间隔开，以使得轴套415与第三轴承416的连接更稳定，无人机主体200也因此更加稳定。在其他的实施例中，第三轴承416的数量也可以为一个，或三个及以上，这里不再赘述。

在一个实施例中，第一轴承412、第二轴承413和第三轴承416为阻尼轴承。例如，这些轴承的公差等级为IT8。在一个具体的实施例中，这些轴承可以为深沟球轴承。这样，在保护罩300发生运动状态变化时，这些阻尼轴承可快速消耗掉运动能量，从而可较快地使保护罩300恢复到稳定状态，这有助于提高无人机1的工作稳定性。

图4和图8示意性地显示了无人机1的保护罩300的结构。如图4所示，保护罩300为阿基米德多面体形。阿基米德多面体是以边数不全相同的正多边形为面的多面体。例如，将正方体沿交于一顶点的三条棱的中点截去一个三棱锥，如此共截去八个三棱锥，从而得到具有十四个面的半正多面体，该半正多面体的边都相等。在该半正多面体中，八个面为正三角形，六个面为正方形，称这样的半正多面体为十二等边体。再例如，以正方体的各个顶角为圆心，以面的对角线的一半为半径作弧截各边，每边得到两个交点。依交点在面上作与边平行的纵横呈井字形线，共有二十四个交点，由此得到四十八等边体的角顶，依各角顶对正方体进行截削，即得到四十八等边体。如果原正方体的棱长为a，则四十八等边体的棱长为

在本申请的技术方案中，阿基米德多面体形的保护罩300具有18个正方形和8个正三角形。更具体地，保护罩300由24个橡胶四通管套301和48根碳管302拼接而成。在这种情况下，支杆411的数量为四个，并且均与相应四边形的四个边连接在一起。

由上述描述可知，每个橡胶四通管套301(即，碳管302的端点或保护罩300的节点)到保护罩300的几何中心的距离相等并唯一，即保护罩300所有的24个节点301均分布在以保护罩300的几何中心为球心，半径为

的一个球面中(以碳管302的长度为a来计算)。

还如图7a-7c以及图8所示，以保护罩300的任意正方形面为参考进行投影，可以清楚看到，投影的外周为八边形，在八边形内具有一个正方形801和四个正方形802组成的复合结构。实际上，保护罩300的结构类似于蜂窝，结构比较稳定。此外，对于阿基米德多面体形的保护罩300而言，其能定向滚动，而不是像球面那样不定向地滚动。这样，在无人机跌落后，使用者可方便地判断无人机的滚动方向，并且滚动距离也较小，以方便使用者拾取。再者，阿基米德多面体形的保护罩300的拼接简单，结构规整，可极大地简化无人机1的装配和制造。

此外，保护罩300还可以为其他镂空结构，例如类似于足球的多面体镂空结构，这不再赘述。

下面来看无人机主体200的结构。如图5所示，无人机主体200可包括框架201，由框架201承载的功能组件202，以及设置在框架201上的动力组件203，例如螺旋桨，电机、电源。在框架201的中心设置有待与第三轴承416装配在一起的安装轴204。为了控制无人机1飞行，无人机1还可具有飞行控制系统、电子调速器系统等，这里不再赘述。

在一个优选的实施例中，功能组件202可包括云台组件6，如图6所示，云台组件6包括相机组件601、GPS模块602等，以实现拍照和定位。相机组件601可以为微型摄像机、热成像相机、抓拍机等，还可以具有LED照明灯、相机支撑件604。应理解的是，相机支撑件604可以为任何形式，只要能支撑相机即可。此外，云台组件6还可包括承载相机组件601和GPS模块602的云台连接板603。云台连接板603可以为任何形式，只要能承载相机组件601和GPS模块602即可。

相机组件601是云台组件6的重要组成部分。在作业工况的要求下，相机组件601可以选择不同的相机进行挂载，或者选择多挂载组合，例如在单挂载要求下，可以选择微型摄像机、热成像相机或抓拍机等；再例如在黑暗工况下，可以选择微型摄像机和热成像相机的组合、微型摄像机和LED照明灯的组合、微型摄像机、热成像相机和LED照明灯组合。这些丰富的挂载选择扩大了本申请的无人机1的适用范围。

GPS模块602安装在云台连接板603上，其相对于无人机主体200而言坐标系固定。这样，GPS模块602不会随着解耦机构400或保护罩300的运动而运动，这样有助于将无人机1准确定位。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims

1.一种无人机，其特征在于，包括：无人机主体，包围所述无人机主体的保护罩，以及将所述保护罩与所述无人机主体活动连接的解耦机构，

所述解耦机构包括：与所述保护罩固定连接且间隔开的两个固定架；与所述两个固定架活动连接的环架；处于所述环架内的转轴组件和两个连杆，所述转轴组件的轴线与所述环架所在的面垂直，所述两个连杆共直线且将所述转轴组件与所述环架活动连接；所述无人机主体与所述转轴组件活动连接，

其中，所述两个固定架与环架之间的连接点的直线连线形成第一转轴方向，所述两个连杆所在的直线形成第二转轴方向，所述转轴组件的轴线形成第三转轴方向，所述第一转轴方向，第二转轴方向和第三转轴方向彼此相异。

2.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述两个固定架沿所述环架的直径正对布置。

3.根据权利要求2所述的无人机，其特征在于，所述固定架包括芯轴和从所述芯轴延伸出来的支杆，在所述环架上设置有与所述芯轴匹配的第一轴承，

所述支杆与所述保护罩固定连接，所述芯轴与所述第一轴承固定连接。

4.根据权利要求3所述的无人机，其特征在于，所述环架为正多边形或圆形，所述转轴组件处于所述环架的中心。

5.根据权利要求4所述的无人机，其特征在于，所述两个连杆沿所述环架的直径设置，

在所述环架上偏离所述第一轴承设置有与所述连杆匹配的第二轴承，所述连杆与所述第二轴承固定连接且与所述转轴组件固定连接。

6.根据权利要求5所述的无人机，其特征在于，在圆周方向上，所述第一轴承与所述第二轴承相距90度。

7.根据权利要求5或6所述的无人机，其特征在于，所述转轴组件包括轴套，固定套设在所述轴套上的第三轴承，所述连杆与所述第三轴承固定连接，所述无人机主体与所述轴套固定连接，

所述转轴组件的轴线为所述轴套的轴线。

8.根据权利要求7所述的无人机，其特征在于，所述第一轴承、第二轴承和第三轴承为阻尼轴承。

9.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述保护罩为阿基米德多面体形。

10.根据权利要求9所述的无人机，其特征在于，所述保护罩和所述解耦机构的重量小于所述无人机主体的重量。