CN115924056B - 一种弹射起飞无人机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机技术领域，具体为一种弹射起飞无人机，包括：无人机机身、矢量机臂、压力减震机构、摄像系统和弹射系统；无人机机身侧面设置有矢量旋转接口，通过矢量旋转接口连接有矢量机臂；无人机机身下端面设置有弹射系统接口，通过弹射系统接口连接有弹射系统；压力减震机构设置在无人机机身底部的位置，用于对无人机机身进行减震；所述摄像系统安装在所述压力减震机构的下端，用于对无人机的运行情况进行拍摄。本发明通过矢量旋转接口控制矢量机臂旋转，增加无人机飞行速度和提高无人机的抗风能力，通过矢量机臂减小体积，方便用户携带使用，通过压力减震机构消除震动，能够保证三向云台运行过程中平稳而精确，提升相机拍摄画质。

Description

一种弹射起飞无人机

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种弹射起飞无人机。

背景技术

多旋翼无人机具有操作方便、结构紧凑和可垂直起降的特点，被广泛应用于测绘、摄影和农业生产等方面，传统多旋翼无人机体型较大且不具备折叠伸缩能力，不方便携带，具备变形功能的多旋翼无人机通常采用的是横向折叠的方式，受到横向折叠方式的限制，该种无人机体型较小，摄像能力受到限制。传统多旋翼无人机采取固定机翼的方式飞行，多旋翼无人机在空中飞行主要靠各个支臂的转速差形成的升力差使无人机产生一定的倾角，通过升力的水平分力为无人机前进提供给动力，这就导致了多旋翼无人机无法快速飞行，且在较大风力下无法飞行。目前无人机主要是通过橡胶减震器将振动能量转化为热能来消除振动，橡胶减震器安装方式通常是竖直安装，对竖直方向上的振动有很好的消除作用，对水平方向上的振动消除效果有限。除此之外，市面上的无人机在起飞时桨电机需要比正常飞行更大的功率才能使无人机起飞，这种瞬时功率对电机的使用寿命和安全性都会造成较大的影响。

发明内容

本发明提供一种弹射起飞无人机，用以解决背景技术提出的：常规无人机起飞时电机瞬时功率过大影响使用寿命的问题。

本发明的技术方案为：本发明公开了一种弹射起飞无人机，其特征在于：包括：无人机机身、矢量机臂、压力减震机构、摄像系统和弹射系统；

所述无人机机身侧面设置有所述矢量旋转接口，通过所述矢量旋转接口连接有所述矢量机臂；

所述无人机机身下端面设置有所述弹射系统接口，通过所述弹射系统接口连接有所述弹射系统；

所述压力减震机构设置在所述无人机机身底部的位置，用于对无人机机身进行减震；

所述摄像系统安装在所述压力减震机构的下端，用于对无人机的运行情况进行拍摄。

优选的，所述矢量机臂包括：折叠杆，伸缩杆，电机，桨叶，旋钮，限位块和折叠机构；所述折叠杆上端通过旋钮连接有所述伸缩杆，所述伸缩杆上端安装有一电机，在所述电机转动连接有所述通过桨叶。

优选的，所述矢量机臂通过矢量旋转接口进行绕机臂轴的矢量旋转，所述折叠杆通过折叠机构绕所述无人机机身进行90°的转动；所述折叠机构包括固定块，按钮和弹簧，所述按钮通过所述弹簧设置于所述固定块中，所述按钮具有挂钩，用于与所述折叠杆的端部卡合固定，所述固定块用于与所述无人机机身连接。

优选的，所述旋钮为一T型结构，下端设置有限位条，所述限位条的下端插接在折叠杆上的凹槽内，所述凹槽底部设置有所述限位块，所述限位条底部靠接在所述限位块上。

优选的，所述压力减震机构包括：减震器底座，减震器外壳，压力减震弹簧，压力减震橡胶和减震轴；

所述减震器底座上表面固定有一减震器外壳，在所述减震器外壳底部中心位置安装有压力减震弹簧，在所述减震弹簧的上端安装有一减震轴，所述减震轴具有伞状头部，所述减震器外壳的内腔具有与所述伞状头部形状相匹配的凸面，所述减震轴的主体从所述减震器外壳下端伸出，所述压力减震弹簧设置于所述减震轴的伞状头部与所述减震器底座之间，所述压力减震橡胶设置于所述伞状头部与凸面之间。

优选的，摄像系统包括：云台顶部，云台中部和摄像头；

所述云台顶部上端设有一转动块，所述转动块与所述减震轴内部相互匹配；所述云台中部为U型结构，所述U型结构中间安装有所述摄像头。

优选的，所述弹射系统包括：弹射筒，弹射筒盖，弹射弹簧，弹射轴，无人机降落架，减振橡胶圈，电动伸缩片底座，锁定块；

所述弹射筒的上端与所述无人机机身下端的所述弹射系统接口相匹配，所述弹射筒的下端安装有弹射轴，在所述弹射筒和弹射轴的连接处设置有弹射筒盖；所述弹射轴外部缠绕有弹射弹簧，所述弹射弹簧的上端固定在弹射筒盖上，下端连接在所述弹射轴上的弹射块上；所述弹射轴底部设有所述无人机降落架，所述无人机降落架两端设有所述减振橡胶圈。

优选的，所述弹射筒内部安装有所述弹电动伸缩片底座，所述锁定块连接在所述电动伸缩片底座上。

优选的，所述折叠杆和伸缩杆以套筒的形式连接，且所述折叠杆的端头设置有旋钮和限位块，所述限位块设置于端头中，用于在所述旋钮的作用下压制所述伸缩杆。

与现有技术相比，本发明的技术效果在于：本发明为一种弹射起飞无人机，该无人机具备新型矢量机臂，矢量机臂通过无人机机身的矢量旋转接口可以进行绕机臂轴的矢量旋转，使无人机具备更高的飞行速度已经更强的抗风能力；矢量机臂具备折叠伸缩功能，可以通过折叠机构围绕无人机机身进行90°的折叠，从水平方向向下折叠到竖直方向。矢量机臂具备伸缩机构，通过缩短和折叠矢量机臂减小无人机体积。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明一种弹射起飞无人机的示意图；

图2为本发明无人机机身的结构示意图；

图3为本发明矢量机臂的结构示意图；

图4为本发明矢量机臂的剖面示意图；

图5为本发明矢量机臂剖面的局部视图B；

图6为本发明矢量机臂剖面的局部视图C；

图7为本发明减震机构的结构示意图；

图8为本发明减震机构的剖面示意图；

图9为本发明摄像系统的结构示意图；

图10为本发明弹射系统的结构示意图；

图11为本发明弹射系统的局部剖面示意图。

图中：1、无人机机身，2、矢量机臂，3、压力减震机构，4、摄像系统，5、弹射系统，11、矢量旋转接口，12、弹射系统接口，21、折叠杆，22、伸缩杆，23、电机，24、桨叶，25、旋钮，26、限位块，27、折叠机构，271、固定块，272、按钮，273、弹簧，31、减震器底座，32、减震器外壳，33、压力减震弹簧，34、压力减震橡胶，35、减震轴，41、云台底部，411、转动块，42、云台中部，43、摄像头，51、弹射筒，52、弹射筒盖，53、弹射弹簧，54、弹射轴，541、弹射块，55、无人机降落架，56、减振橡胶圈，57、电动伸缩片底座，58、锁定块。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

以下将结合附图以及具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据下述本发明的内容做出一些非本质的改进和调整。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，本申请使用的技术术语应当为本发明所述技术人员所理解的通常意义。术语“相连”“连接”“固定”“设置”等应做广义理解，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是机械连接、也可以是电连接。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。除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”或者“上方”或者“上面”等可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”或“下方”或“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。诸如第一、第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另外一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

实施例1，参照图1-2，本发明实施例提供了一种弹射起飞无人机，其特征在于：包括：无人机机身1、矢量机臂2、压力减震机构3、摄像系统4和弹射系统5；

所述无人机机身1侧面设置有所述矢量旋转接口11，通过所述矢量旋转接口1连接有所述矢量机臂2；

所述无人机机身1下端面设置有所述弹射系统接口12，通过所述弹射系统接口12连接有所述弹射系统5；

所述压力减震机构3设置在所述无人机机身1底部的位置，用于对无人机机身1进行减震；

所述摄像系统4安装在所述压力减震机构3的下端，用于对无人机的运行情况进行拍摄。

优选的，所述矢量机臂2的数量至少为4个，所述矢量机臂2与设置在无人机机身1的矢量旋转接口11相连。

优选的，无人机机身11为圆柱体，直径为30cm，高度为5cm，矢量机臂2通过固定块27与无人机机身11连接，折叠杆21为圆柱体，安装有旋钮25，直径为6mm，长度为12mm。

优选的，伸缩杆22为圆柱体，直径为2.6cm，长度为20cm。

优选的，所述折叠杆21和伸缩杆22以套筒的形式连接，且所述折叠杆22的端头设置有旋钮25和限位块26，所述限位块设置于端头中，用于在所述旋钮25的作用下压制所述伸缩杆22。

上述技术方案的有益效果为：

本发明设计的矢量机臂2在飞行时可以通过矢量旋转接口11控制矢量机臂2旋转，通过将矢量机臂2旋转至向飞行方向倾斜的角度可以大大提升无人机的飞行速度；

在遇到大风时无人机通过控制矢量机臂2旋转从而改变无人机的迎风角，提高无人机的抗风能力；

折叠杆21通过折叠机构使矢量机臂2沿无人机机身1转动到竖直位置，伸缩杆22可滑动至折叠杆21内部，缩短矢量机臂长度，从而实现无人机体积的减小，增加无人机的便携性；

折叠杆21内部有凸槽作为定位，凸槽安装有限位块26，旋钮可以控制限位块上下移动夹紧伸缩杆22。

实施例2，在上述实施例1的基础上，如图3-6所示，

所述矢量机臂2包括：折叠杆21，伸缩杆22，电机23，桨叶24，旋钮25，限位块26和折叠机构27；所述折叠杆21上端通过旋钮25连接有所述伸缩杆22，所述伸缩杆22上端安装有一电机23，在所述电机23转动连接有所述通过桨叶24。

优先的，所述矢量机臂2通过矢量旋转接口11进行绕机臂轴的矢量旋转，所述折叠杆21通过折叠机构绕所述无人机机身1进行90°的转动；所述折叠机构27包括固定块271，按钮272和弹簧273，所述按钮272通过所述弹簧273设置于所述固定块271中，所述按钮272具有挂钩，用于与所述折叠杆21的端部卡合固定，所述固定块271用于与所述无人机机身1连接。

优先的，所述旋钮25为一T型结构，下端设置有限位条，所述限位条的下端插接在折叠杆21上的凹槽内，所述凹槽底部设置有限位块26，所述限位条底部靠接在所述限位块上。

上述技术方案的有益效果为：

本发明具备新型矢量机臂，矢量机臂通过无人机机身的矢量旋转接口可以进行绕机臂轴的矢量旋转，使无人机具备更高的飞行速度已经更强的抗风能力。矢量机臂具备折叠伸缩功能，可以通过折叠机构围绕无人机机身进行90°的折叠，从水平方向向下折叠到竖直方向；矢量机臂具备伸缩机构，通过缩短和折叠矢量机臂减小无人机体积。

实施例3，在实施例1或2的基础上，如图7-8所示，所述压力减震机构3包括：减震器底座31，减震器外壳32，压力减震弹簧33，压力减震橡胶34和减震轴35；

所述减震器底座31上表面固定有一减震器外壳32，在所述减震器外壳32底部中心位置安装有压力减震弹簧33，在所述减震弹簧33的上端安装有一减震轴35，所述减震轴35具有伞状头部，所述减震器外壳32的内腔具有与所述伞状头部形状相匹配的凸面，所述减震轴35的主体从所述减震器外壳32下端伸出，所述压力减震弹簧33设置于所述减震轴35的伞状头部与所述减震器底座31之间，所述压力减震橡胶34设置于所述伞状头部与凸面之间。

优选的，压力减震弹簧33共有四个，直径为1cm，长度为1.4cm。

优选的，减震器外壳32与减震轴35上开有固定压力减震橡胶34的环形凹道，可以让压力减震橡胶34放置在减震器外壳32与减震轴35之间，压力减震橡胶34放置方向与竖直方向呈45°夹角。

上述技术方案的有益效果为：

本发明的压力减震机构3可以提高减震效果；减震器底座31与无人机机身11上都开有小孔，可通过螺丝钉连接，压力减震机构采用压力减震弹簧33与压力减震橡胶34起到减震效果，减震器底座31与减震轴35上开有固定压力减震弹簧33的环形凹道，压力减震弹簧33放置于减震器底座31与减震轴35中间，能够提升压力减震机构对竖直方向上振动的消除能力；

可以同时消除竖直方向上与水平方向上的振动，且压力减震橡胶放置在四个方向上可以进一步加强压力减震机构对水平方向上的振动的消除能力；

当无人机产生振动的时候，无人机的振动通过减震器底座31传导至压力减震机构3，压力减震弹簧33是一个储能装置，可以过滤振动，但弹簧自身还会有往复运动，压力减震橡胶34可以消耗压力减震弹簧33存储的能量，其本身也可以起到一定过滤振动的效果，压力减震橡胶33受到振动变形时会发热，通过将振动转化为热能的方式消除振动。

实施例4，在实施例1-3中任一项的基础上，如图9所示，摄像系统4包括：云台顶部41，云台中部42和摄像头43；

所述云台顶部41上端设有一转动块411，所述转动块411与所述减震轴35内部相互匹配；所述云台中部42为U型结构，所述U型结构中间安装有所述摄像头43。

上述技术方案的有益效果为：

本发明的摄像头43可以通过云台顶部41和云台中部42沿三轴进行旋转，其水平旋转角度为-15°～15°，前视垂直旋转角度为0～90°，侧视垂直旋转角度为-15°～15°，摄像无人机携带的摄像系统4随着摄像无人机的运动而实现对目标的拍摄。

实施例5，在实施例1-4中任一项的基础上，如图10-11所示，所述弹射系统5包括：弹射筒51，弹射筒盖52，弹射弹簧53，弹射轴54，无人机降落架55，减振橡胶圈56，电动伸缩片底座57，锁定块58；

所述弹射筒51的上端与所述无人机机身1下端的所述弹射系统接口12相匹配，所述弹射筒51的下端安装有弹射轴54，在所述弹射筒51和弹射轴54的连接处设置有弹射筒盖52；所述弹射轴54外部缠绕有弹射弹簧53，所述弹射弹簧53的上端固定在弹射筒盖52上，下端连接在所述弹射轴54上的弹射块541上；所述弹射轴54底部设有所述无人机降落架55，所述无人机降落架55两端设有所述减振橡胶圈56。

优选的，所述弹射筒51内部安装有所述弹电动伸缩片底座57，所述锁定块58连接在所述电动伸缩片底座57上。

优选的，弹射系统安装在无人机上后最大高度为465mm，最小高度为295mm。

优选的，弹射弹簧长度为190mm，无人机降落架55长度为300mm。

上述技术方案的有益效果为：

本发明的弹射系统的弹射筒通过弹射系统接口与无人机机身连接，弹射筒盖通过限制位移使弹射轴在弹射筒内部进行0-170mm的移动。

弹射系统安装在无人机上后最大高度为465mm，最小高度为295mm，无人机可以在平地上弹射起飞。

当使用弹射系统时，压缩弹射弹簧，弹射轴沿弹射筒向上移动到末端时，无人机控制电动伸缩片底座使锁定块弹出并锁定弹射轴，当无人机被放置于平地上时，无人机启动矢量机臂上的电机，使桨叶转动提供升力；随后无人机控制电动伸缩片底座收缩锁定块，无人机受到弹射弹簧弹力沿弹射轴向上高速移动，无人机在弹射弹簧的弹力和桨叶高速旋转产生的升力作用下起飞。

无人机降落时弹射系统可以作为缓冲系统，通过弹射弹簧吸收无人机的落地冲击，防止对无人机造成损害。通过弹射系统5提供的弹力可以减少对桨叶的升力要求，即无人机起飞时的电机23瞬时功率降低，提高了电机的使用寿命和安全性。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种弹射起飞无人机，其特征在于：包括：无人机机身（1）、矢量机臂（2）、压力减震机构（3）、摄像系统（4）和弹射系统（5）；

所述无人机机身（1）侧面设置有矢量旋转接口（11），通过所述矢量旋转接口（11）连接有所述矢量机臂（2）；

所述无人机机身（1）下端面设置有弹射系统接口（12），通过所述弹射系统接口（12）连接有所述弹射系统（5）；

所述压力减震机构（3）设置在所述无人机机身（1）底部的位置，用于对无人机机身（1）进行减震；

所述摄像系统（4）安装在所述压力减震机构（3）的下端，用于对无人机的运行情况进行拍摄；

矢量机臂（2）在飞行时通过矢量旋转接口（11）控制矢量机臂（2）旋转，通过将矢量机臂（2）旋转至向飞行方向倾斜的角度提升无人机的飞行速度；在遇到大风时无人机通过控制矢量机臂（2）旋转从而改变无人机的迎风角；

所述弹射系统（5）包括：弹射筒（51），弹射筒盖（52），弹射弹簧（53），弹射轴（54），无人机降落架（55），减振橡胶圈（56），电动伸缩片底座（57），锁定块（58）；

所述弹射筒（51）的上端与所述无人机机身（1）下端的所述弹射系统接口（12）相匹配，所述弹射筒（51）的下端安装有弹射轴（54），在所述弹射筒（51）和弹射轴（54）的连接处设置有弹射筒盖（52）；所述弹射轴（54）外部缠绕有弹射弹簧（53），所述弹射弹簧（53）的上端固定在弹射筒盖（52）上，下端连接在所述弹射轴（54）上的弹射块（541）上；所述弹射轴（54）底部设有所述无人机降落架（55），所述无人机降落架（55）两端设有所述减振橡胶圈（56）；

所述弹射筒（51）内部安装有弹电动伸缩片底座（57），所述锁定块（58）连接在所述电动伸缩片底座（57）上；

当使用弹射系统时，压缩弹射弹簧，弹射轴沿弹射筒向上移动到末端时，无人机控制电动伸缩片底座使锁定块弹出并锁定弹射轴，当无人机被放置于平地上时，无人机启动矢量机臂上的电机，使桨叶转动提供升力；随后无人机控制电动伸缩片底座收缩锁定块，无人机受到弹射弹簧弹力沿弹射轴向上高速移动，无人机在弹射弹簧的弹力和桨叶高速旋转产生的升力作用下起飞。

2.根据权利要求1所述的一种弹射起飞无人机，其特征在于：所述矢量机臂（2）包括：折叠杆（21），伸缩杆（22），电机（23），桨叶（24），旋钮（25），限位块（26）和折叠机构（27）；所述折叠杆（21）上端通过旋钮（25）连接有所述伸缩杆（22），所述伸缩杆（22）上端安装有一电机（23），在所述电机（23）转动连接有所述桨叶（24）。

3.根据权利要求2所述的一种弹射起飞无人机，其特征在于：所述矢量机臂（2）通过矢量旋转接口（11）进行绕机臂轴的矢量旋转，所述折叠杆（21）通过折叠机构绕所述无人机机身（1）进行90°的转动；所述折叠机构（27）包括固定块（271），按钮（272）和弹簧（273），所述按钮（272）通过所述弹簧（273）设置于所述固定块（271）中，所述按钮（272）具有挂钩，用于与所述折叠杆（21）的端部卡合固定，所述固定块（271）用于与所述无人机机身（1）连接。

4.根据权利要求3所述的一种弹射起飞无人机，其特征在于：所述旋钮（25）为一T型结构，下端设置有限位条，所述限位条的下端插接在折叠杆（21）上的凹槽内，所述凹槽底部设置有所述限位块（26），所述限位条底部靠接在所述限位块（26）上。

5.根据权利要求1所述的一种弹射起飞无人机，其特征在于：所述压力减震机构（3）包括：减震器底座（31），减震器外壳（32），压力减震弹簧（33），压力减震橡胶（34）和减震轴（35）；

所述减震器底座（31）上表面固定有一减震器外壳（32），在所述减震器外壳（32）底部中心位置安装有压力减震弹簧（33），在所述减震弹簧（33）的上端安装有一减震轴（35），所述减震轴（35）具有伞状头部，所述减震器外壳（32）的内腔具有与所述伞状头部形状相匹配的凸面，所述减震轴（35）的主体从所述减震器外壳（32）下端伸出，所述压力减震弹簧（33）设置于所述减震轴（35）的伞状头部与所述减震器底座（31）之间，所述压力减震橡胶（34）设置于所述伞状头部与凸面之间。

6.根据权利要求5所述的一种弹射起飞无人机，其特征在于：摄像系统（4）包括：云台顶部（41），云台中部（42）和摄像头（43）；

所述云台顶部（41）上端设有一转动块（411），所述转动块（411）与所述减震轴（35）内部相互匹配；所述云台中部（42）为U型结构，所述U型结构中间安装有所述摄像头（43）。

7.根据权利要求2所述的一种弹射起飞无人机，其特征在于：所述折叠杆（21）和伸缩杆（22）以套筒的形式连接，且所述折叠杆（21）的端头设置有旋钮（25）和限位块（26），所述限位块设置于端头中，用于在所述旋钮（25）的作用下压制所述伸缩杆（22）。