CN116891014A - 基于模块化的多模式无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于模块化的多模式无人机，包括机身，还包括：一对第一安装位，分别设置于机身两侧，第一安装位用于与主翼可拆卸的相连接；一对伸缩机构，分别转动连接于机身两侧；第一驱动件，设置于伸缩机构的伸缩端，第一驱动件用于与第一桨叶或第二桨叶可拆卸地相连接；一对第一桁架，分别转动连接于机身两侧；第二驱动件，设置于第一桁架上，第二驱动件用于与第二桨叶可拆卸地相连接；第二安装位，设置于机身顶面，第二安装位用于与第三桨叶可拆卸地相连接；一对第三安装位，对称设置于机身尾端，第二安装位用于与垂直尾翼可拆卸地相连接，本发明可根据使用者的需求简单更换与调整以实现无人机的特定功能与特定飞行模式。

Description

基于模块化的多模式无人机

技术领域

本发明属于无人机技术领域，尤其涉及一种基于模块化的多模式无人机。

背景技术

无人驾驶飞机(UAV)，简称无人机，指利用无线电遥控设备和机载计算机控制飞行的不载人飞机，与有人飞机相比具有应用方便和时效性强的优点。无人机根据飞行模式又分为无人固定翼飞机、无人多旋翼飞机、无人直升飞机等多种飞行模式，每一种模式都各有自己的优点与缺点，而现有的大多无人机都只有单一的飞行模式与相对单一的功能，在面对复杂的现实任务时无法有效发挥其方便和时效性强的优势。

因此，亟需一种基于模块化的多模式无人机。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种基于模块化的多模式无人机，旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于模块化的多模式无人机，包括机身，还包括：

一对第一安装位，分别设置于所述机身两侧，所述第一安装位用于与主翼可拆卸地相连接；

一对伸缩机构，分别转动连接于所述机身两侧；

第一驱动件，设置于所述伸缩机构的伸缩端，所述第一驱动件用于与第一桨叶或第二桨叶可拆卸地相连接；

一对第一桁架，分别转动连接于所述机身两侧；

第二驱动件，设置于所述第一桁架上，所述第二驱动件用于与第二桨叶可拆卸地相连接；

第二安装位，设置于所述机身顶面，所述第二安装位用于与第三桨叶可拆卸地相连接；

一对第三安装位，对称设置于所述机身尾端，所述第三安装位用于与垂直尾翼可拆卸地相连接。

可选的，所述伸缩机构包括电机旋转座，所述电机旋转座转动连接在所述机身侧部，所述电机旋转座上活动连接有电机伸缩座，所述第一驱动件包括第一电机组，所述第一电机组固定安装在所述电机伸缩座的伸缩端，且所述第一电机组与所述第一桨叶或所述第二桨叶可拆卸地连接。

可选的，所述第二驱动件包括第二电机组，所述第二电机组固定安装在所述第一桁架上，所述第二电机组与所述第二桨叶可拆卸地连接。

可选的，还包括多个顶部安装槽和多个底部安装槽，所述顶部安装槽设置在所述机身顶部，所述底部安装槽设置在所述机身底部，所述顶部安装槽和所述底部安装槽内均可拆卸地连接有功能模块。

可选的，还包括云台，所述云台通过三轴稳定器安装在所述机身前端，所述云台上开设有多个云台安装槽。

可选的，所述云台尾端安装有气动尾椎。

可选的，所述机身底面前部设置有前起落架安装槽，所述机身底面尾部设置有两个后起落架安装槽，所述前起落架安装槽和两个所述后起落架安装槽呈三角形分布，所述前起落架安装槽和所述后起落架安装槽内均可拆卸地连接有起落架。

可选的，所述机身底面设置有底部导轨。

可选的，所述机身两侧分别通过第二桁架固接有脚架，所述脚架尾端固接有水平尾翼，两所述水平尾翼分别与两所述第三安装位固接。

可选的，所述机身前端和尾端分别安装有前部超声波传感器和尾部超声波传感器。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

通过设置可拆卸地连接的主翼、第一桨叶、第二桨叶和第三桨叶，当在第一安装位上安装主翼，在伸缩机构上安装第一桨叶，在第三安装位上安装垂直尾翼，通过两个主翼、两个第一桨叶和两个垂直尾翼的配合可形成固定翼模式，当在伸缩机构以及第一桁架上均安装第二桨叶，通过四个第二桨叶的配合可形成四旋翼模式，当在第二安装位上安装第三桨叶，在伸缩机构上安装第一桨叶，在第三安装位上安装垂直尾翼，通过第三桨叶、两个第一桨叶和两个垂直尾翼的配合可形成单旋翼模式，可根据使用者的需求简单更换与调整以实现无人机的特定功能与特定飞行模式，提高无人机可执行任务的范围，极大地拓展了单台无人机可执行任务的范围，增强单架无人机应对复杂任务的适应性。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，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为本发明机身的正视图；

图2为本发明机身的侧视图；

图3为本发明机身的俯视图；

图4为本发明机身的仰视图；

图5为本发明固定翼飞行模式的结构示意图；

图6为本发明四旋翼飞行模式的结构示意图；

图7为本发明单旋翼飞行模式的结构示意图；

图8为本发明中卡扣机构的示意图。

图中：01、机身；02、云台；03、水平尾翼；04、脚架；05、桁架；06、第一电机组；07、第二电机组；08、第二安装位；09、电机旋转座；10、第一桁架；11、前部超声波传感器；12、外部数据线接口；13、角反射器安装槽；14、三轴稳定器；15、气动尾椎；16、电机伸缩座；17、尾部超声波传感器；18、第三安装位；19、底部安装槽；20、挂架；21、第一安装位；22、补光灯；23、云台安装槽；24、底部导轨；25、通讯底座；26、后起落架安装槽；27、前起落架安装槽；28、航向灯；29、闪存卡插槽；30、顶部安装槽；31、主翼；32、垂直尾翼；33、第一桨叶；34、起落架；35、第二桨叶；36、第三桨叶；37、功能模块；38、U型卡扣；39、U型卡孔；40、输电接头；41、输电接口；42、数据线接头；43、内部数据线接口；44、输电线；45、数据线；46、电池插槽。

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，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1-8所示，本实施例提供一种基于模块化的多模式无人机，包括机身01，还包括：

一对第一安装位21，分别设置于机身01两侧，第一安装位21用于与主翼31可拆卸地相连接；

一对伸缩机构，分别转动连接于机身01两侧；

第一驱动件，设置于伸缩机构的伸缩端，第一驱动件用于与第一桨叶33或第二桨叶35可拆卸地相连接；

一对第一桁架10，分别转动连接于机身01两侧；

第二驱动件，设置于第一桁架10上，第二驱动件用于与第二桨叶35可拆卸地相连接；

第二安装位08，设置于机身01顶面，第二安装位08用于与第三桨叶36可拆卸地相连接；

一对第三安装位18，对称设置于机身01尾端，第三安装位18用于与垂直尾翼32可拆卸地相连接。

通过设置可拆卸地连接的主翼31、第一桨叶33、第二桨叶35和第三桨叶36，当在第一安装位21上安装主翼31，在伸缩机构上安装第一桨叶33，在第三安装位18上安装垂直尾翼32，通过两个主翼31、两个第一桨叶33和两个垂直尾翼32的配合可形成固定翼模式，当在伸缩机构以及第一桁架10上均安装第二桨叶35，通过四个第二桨叶35的配合可形成四旋翼模式，当在第二安装位08上安装第三桨叶36，在伸缩机构上安装第一桨叶33，在第三安装位18上安装垂直尾翼32，通过第三桨叶36、两个第一桨叶33和两个垂直尾翼32的配合可形成单旋翼模式，可根据使用者的需求简单更换与调整以实现无人机的特定功能与特定飞行模式，提高无人机可执行任务的范围，极大地拓展了单台无人机可执行任务的范围，增强单架无人机应对复杂任务的适应性。

进一步的，第一安装位21和主翼31、第二安装位08和第三桨叶36之间均优选为通过螺丝钉与螺丝孔相连接，保障连接的稳固性，其次兼顾拆装的便捷性与成本的低廉性。

进一步优化方案，伸缩机构包括电机旋转座09，电机旋转座09转动连接在机身01侧部，电机旋转座09上活动连接有电机伸缩座16，第一驱动件包括第一电机组06，第一电机组06固定安装在电机伸缩座16的伸缩端，且第一电机组06与第一桨叶33或第二桨叶35可拆卸地连接。

电机旋转座09通过阻尼铰链与机身01侧壁转动连接，且电机旋转座09具有水平和垂直两个状态，并配合电机伸缩座16以便于适配不同模式，且通过第一电机组06可驱动第一桨叶33或第二桨叶35转动。

电机旋转座09有两个固定状态，一是水平位，二是竖直位，电机伸缩座16与电机旋转座09通过螺纹机构以及内部卡扣相连，有两个固定状态，一是伸长位，二是收缩位，在固定状态时卡扣会顺着螺杆产生的轴向位移而自动扣牢，反之则自动脱扣。

进一步的，电机旋转座09的底端固定安装有通讯底座25。

进一步优化方案，第二驱动件包括第二电机组07，第二电机组07固定安装在第一桁架10上，第二电机组07与第二桨叶35可拆卸地连接。

通过第二电机组07可驱动第二桨叶35转动。

进一步的，第一桁架10通过阻尼铰链与机身01侧部转动连接，第一桁架10有两个固定状态，一是紧贴机身01的收回状态，二是向侧前方展开的工作状态，第一桁架10以阻尼铰链为转轴，带动第二电机组07在两个状态间转动。此结构中，阻尼铰链的阻矩使第一桁架10在无人机正常工作时不会发生摆动。

进一步优化方案，还包括多个顶部安装槽30和多个底部安装槽19，顶部安装槽30设置在机身01顶部，底部安装槽19设置在机身01底部，顶部安装槽30和底部安装槽19内均可拆卸地连接有功能模块37。

通过设置顶部安装槽30和底部安装槽19可根据不同飞行模式安装特定类型的功能模块37，功能模块37包括但不限于机械臂模块、增强通讯模块和回收降落伞模块。

进一步优化方案，还包括云台02，云台02通过三轴稳定器14安装在机身01前端，云台02上开设有多个云台安装槽23。

云台安装槽23可用于安装云台模块，优选为机械式卡槽连接，云台模块的功能集中于摄像与测绘，云台模块的选择，包括但不限于广角摄像模块、长焦摄像模块、变焦摄像模块、夜视摄影模块、红外线摄像模块和激光测距模块。

进一步的，云台02前端安装有补光灯22。

进一步优化方案，云台02尾端安装有气动尾椎15。

气动尾椎15用于减弱云台02尾部的湍流、改善无人机的气动性能。

进一步优化方案，机身01底面前部设置有前起落架安装槽27，机身01底面尾部设置有两个后起落架安装槽26，前起落架安装槽27和两个后起落架安装槽26呈三角形分布，前起落架安装槽27和后起落架安装槽26内均可拆卸地连接有起落架34，优选为通过螺丝钉与螺丝孔相连接。

进一步优化方案，机身01底面设置有底部导轨24。

底部导轨24用于可拆卸地连接外部弹射装置。

进一步优化方案，机身01两侧分别通过第二桁架05固接有脚架04，脚架04尾端固接有水平尾翼03，两水平尾翼03分别与两第三安装位18固接。

进一步的，第二桁架05上固接有挂架20，挂架20用于连接挂架模块，挂架模块的选择，包括但不限于货物挂钩模块、消防水箱模块、农业水箱模块、外挂电池模块、增强通讯模块、通讯中继模块和人工降雨模块。

进一步的，水平尾翼03上安装有航向灯28。

进一步优化方案，机身01前端和尾端分别安装有前部超声波传感器11和尾部超声波传感器17。

前部超声波传感器11和尾部超声波传感器17用于侦测无人机前方与后方的障碍。

进一步的，机身01前端两侧分别设置有角反射器安装槽13，用于安装角反射器。

进一步的，机身01前端侧部设置有外部数据线接口12，通过该接口，可以向无人机输入更新程序、输出无人机搜集或产生的数据。

进一步的，机身01前端顶面设有多个闪存卡插槽29，用于安装闪存卡，优选为机械式卡槽连接。

进一步的，角反射器安装槽13与角反射器之间、第三安装位18与垂直尾翼32之间、顶部安装槽30和底部安装槽19与功能模块37之间以及挂架20与挂架模块之间均通过卡扣机构可拆卸地相连接。

具体的，由顶部安装槽30和功能模块37举例，参照图8，顶部安装槽30上开设有U型卡孔39，功能模块37底面固接有U型卡扣38，U型卡扣38与U型卡孔39卡接。

当需要安装时，在安装者给予的一定压力下，U型卡扣38短暂发生塑性形变，其顶端迅速抵达U型卡孔39的底部，U型卡扣38随即恢复原形状并完成安装流程。

当需要拆卸时，安装者在固定机身01的同时给予功能模块37一定的向上的力，U型卡扣38与U型卡孔39之间的动作与安装流程相似，当U型卡扣38顶端离开U型卡孔39顶端开口时，U型卡扣38随即恢复原形状并完成拆卸流程。

进一步的，如图8所示，顶部安装槽30内固接有两个输电接头40和一个内部数据线接口43，且输电接头和内部数据线接口分别连接有输电线44和数据线45，功能模块37底面设有输电接口41、数据线接头42，当功能模块37与顶部安装槽30相连接时，输电接口41与输电接头40插接，内部数据线接口43与数据线接头42插接，并通过输电线44和数据线45向功能模块37输送电能，与功能模块37交换数据信息。

进一步的，机身01底面设置有电池插槽46，输电线44与电池插槽46中端口电性连接，且电池插槽46用于安装蓄电池。

无人机的电子飞行控制系统内置有三个独立的飞行控制程序，对应三个不同的飞行模式。在无人机起飞前，需要通过遥控器设定对应的飞行模式。

固定翼飞行模式，参照图5，将主翼31固定于第一安装位21并拧紧螺丝，将垂直尾翼32安装于第三安装位18，将电机旋转座09从原位拧至水平位，电机伸缩座16保持原位，将第一桨叶33安装于第一电机组06，第一桁架10保持原位。若无人机滑行起飞，则在前起落架安装槽27与后起落架安装槽26各安装一个起落架34并拧紧螺丝；若无人机弹射起飞，则将底部导轨24安装于外部弹射装置，将充满电的电池安装于电池插槽46，将闪存卡插入闪存卡插槽29，根据功能需要在顶部安装槽30与底部安装槽19安装特定类型的功能模块37。

四旋翼飞行模式，参照图6，电机旋转座09保持原位，将电机伸缩座16从原位旋至伸长位，第一桁架10从原位旋至工作状态。将第二桨叶35安装于第一电机组06与第二电机组07，将充满电的电池安装于电池插槽46，将闪存卡插入闪存卡插槽29，根据功能需要在顶部安装槽30与底部安装槽19安装特定类型的功能模块37。

单旋翼飞行模式，参照图7，将第三桨叶36安装于第二安装位08并拧紧螺丝，将垂直尾翼32安装于第三安装位18，将电机旋转座09从原位拧至水平位，电机伸缩座16保持原位，将第一桨叶33安装于第一电机组06，第一桁架10保持原位，在前起落架安装槽27与后起落架安装槽26各安装一个起落架34并拧紧螺丝，将充满电的电池安装于电池插槽46，将闪存卡插入闪存卡插槽29。根据功能需要在顶部安装槽30与底部安装槽19安装特定类型的功能模块37。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本发明，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。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于模块化的多模式无人机，包括机身（01），其特征在于，还包括：

一对第一安装位（21），分别设置于所述机身（01）两侧，所述第一安装位（21）用于与主翼（31）可拆卸地相连接；

一对伸缩机构，分别转动连接于所述机身（01）两侧；

第一驱动件，设置于所述伸缩机构的伸缩端，所述第一驱动件用于与第一桨叶（33）或第二桨叶（35）可拆卸地相连接；

一对第一桁架（10），分别转动连接于所述机身（01）两侧；

第二驱动件，设置于所述第一桁架（10）上，所述第二驱动件用于与第二桨叶（35）可拆卸地相连接；

第二安装位（08），设置于所述机身（01）顶面，所述第二安装位（08）用于与第三桨叶（36）可拆卸地相连接；

一对第三安装位（18），对称设置于所述机身（01）尾端，所述第三安装位（18）用于与垂直尾翼（32）可拆卸地相连接。

2.根据权利要求1所述的基于模块化的多模式无人机，其特征在于：所述伸缩机构包括电机旋转座（09），所述电机旋转座（09）转动连接在所述机身（01）侧部，所述电机旋转座（09）上活动连接有电机伸缩座（16），所述第一驱动件包括第一电机组（06），所述第一电机组（06）固定安装在所述电机伸缩座（16）的伸缩端，且所述第一电机组（06）与所述第一桨叶（33）或所述第二桨叶（35）可拆卸地连接。

3.根据权利要求1所述的基于模块化的多模式无人机，其特征在于：所述第二驱动件包括第二电机组（07），所述第二电机组（07）固定安装在所述第一桁架（10）上，所述第二电机组（07）与所述第二桨叶（35）可拆卸地连接。

4.根据权利要求1所述的基于模块化的多模式无人机，其特征在于：还包括多个顶部安装槽（30）和多个底部安装槽（19），所述顶部安装槽（30）设置在所述机身（01）顶部，所述底部安装槽（19）设置在所述机身（01）底部，所述顶部安装槽（30）和所述底部安装槽（19）内均可拆卸地连接有功能模块（37）。

5.根据权利要求1所述的基于模块化的多模式无人机，其特征在于：还包括云台（02），所述云台（02）通过三轴稳定器（14）安装在所述机身（01）前端，所述云台（02）上开设有多个云台安装槽（23）。

6.根据权利要求5所述的基于模块化的多模式无人机，其特征在于：所述云台（02）尾端安装有气动尾椎（15）。

7.根据权利要求1所述的基于模块化的多模式无人机，其特征在于：所述机身（01）底面前部设置有前起落架安装槽（27），所述机身（01）底面尾部设置有两个后起落架安装槽（26），所述前起落架安装槽（27）和两个所述后起落架安装槽（26）呈三角形分布，所述前起落架安装槽（27）和所述后起落架安装槽（26）内均可拆卸地连接有起落架（34）。

8.根据权利要求1所述的基于模块化的多模式无人机，其特征在于：所述机身（01）底面设置有底部导轨（24）。

9.根据权利要求1所述的基于模块化的多模式无人机，其特征在于：所述机身（01）两侧分别通过第二桁架（05）固接有脚架（04），所述脚架（04）尾端固接有水平尾翼（03），两所述水平尾翼（03）分别与两所述第三安装位（18）固接。

10.根据权利要求1所述的基于模块化的多模式无人机，其特征在于：所述机身（01）前端和尾端分别安装有前部超声波传感器（11）和尾部超声波传感器（17）。