CN206231608U - 无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种无人机。无人机包括：机体；浮力系统，设置在机体上，浮力系统具有充气腔，充气腔内填充有密度小于空气的气体以提供浮力；动力系统，设置在机体上，动力系统包括相互独立的升降动力系统和航向动力系统；控制系统，分别与升降动力系统和航向动力系统连接以控制机体的升降运动和运动方向。本实用新型的技术方案可以解决现有技术中仅采用螺旋桨提供无人机浮空的动力，无人机浮空时螺旋桨克服重力做功消耗大量电能，导致无人机的电池续航时间短的问题。

Description

无人机

技术领域

本实用新型涉及飞行器技术领域，具体而言，涉及一种无人机。

背景技术

无人机在侦查监视、骗敌诱饵、信号干扰等军事领域和农业植保、快递运输、灾难救援、新闻报道、电力巡检等民用领域得到了越来越广泛的应用。

现有技术中，无人机均采用螺旋桨提供无人机浮空的动力。由于无人机浮空时螺旋桨克服重力做功消耗大量电能，从而导致无人机的电池续航时间短，无人机执行任务的时间不能满足使用需求。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种无人机，以解决现有技术中采用螺旋桨提供无人机浮空的动力，无人机浮空时螺旋桨克服重力做功消耗大量电能，导致无人机的电池续航时间短的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种无人机，包括：机体；浮力系统，设置在机体上，浮力系统具有充气腔，充气腔内填充有密度小于空气的气体以提供浮力；动力系统，设置在机体上，动力系统包括相互独立的升降动力系统和航向动力系统；控制系统，分别与升降动力系统和航向动力系统连接以控制机体的升降运动和运动方向。

进一步地，充气腔的容积能够调节。

进一步地，浮力系统包括第一气囊及设置在第一气囊内的第二气囊，第二气囊内充入空气，充入第二气囊内的空气量能够调节，第一气囊和第二气囊之间形成充气腔。

进一步地，浮力系统设置在机体的上方和/或机体的内部。

进一步地，机体沿竖直方向延伸的中心线与浮力系统的中心线重合。

进一步地，升降动力系统包括升降螺旋桨和与升降螺旋桨连接的升降驱动电机，以将升降驱动电机的动力传递给升降螺旋桨，从而带动机体沿竖直方向运动。

进一步地，升降动力系统还包括与机体连接的第一转轴，升降螺旋桨套设在第一转轴上，升降驱动电机与第一转轴连接。

进一步地，升降动力系统包括多个升降螺旋桨，多个升降螺旋桨沿机体的中心线间隔设置。

进一步地，航向动力系统包括航向螺旋桨和航向驱动电机，航向驱动电机与航向螺旋桨连接以带动航向螺旋桨在竖直平面内转动。

进一步地，航向动力系统还包括与机体连接的第二转轴，航向螺旋桨套设在第二转轴的外周，航向驱动电机与第二转轴连接。

进一步地，无人机还包括滚动部，滚动部设置在机体的底部。

应用本实用新型的技术方案，无人机包括机体、浮力系统、动力系统和控制系统，浮力系统具有充气腔，充气腔内填充有密度小于空气的气体以提供浮力，通过浮力抵消无人机的重力，从而通过浮力系统为无人机浮空提供动力，节省动力系统在无人机浮空时用于克服重力所消耗的电能，节省的电能可以用来为无人机提供航行和升降的动力，提高无人机的电池续航时间，使无人机执行任务的时间能够满足使用需求。而且，升降动力系统和航向动力系统相互独立，可以降低升降动力系统和航向动力系统同时失灵的可能性，并且可以根据需要单独使用升降动力系统和航向动力系统，进一步节约动力系统在使用过程中所消耗的电能，从而延长无人机的电池续航时间。进一步地，控制系统分别与升降动力系统和航向动力系统连接，可以实现独立控制升降动力系统和航向动力系统的需求，从而使用者能够根据实际需要单独控制升降速度、飞行速度以及无人机的飞行方向。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的无人机的实施例的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、机体；20、浮力系统；21、第一气囊；22、第二气囊；30、动力系统；31、升降动力系统；32、航向动力系统；311、升降螺旋桨；321、航向螺旋桨；40、滚动部。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为了解决现有技术中采用螺旋桨提供无人机浮空的动力，无人机浮空时螺旋桨克服重力做功消耗大量电能，导致无人机的电池续航时间短的问题，本实用新型提供了一种无人机。

如图1所示，本实用新型的实施例中，无人机包括机体10、浮力系统20、动力系统30和控制系统。浮力系统20设置在机体10上，浮力系统20具有充气腔，充气腔内填充有密度小于空气的气体以提供浮力。动力系统30设置在机体10上，动力系统30包括相互独立的升降动力系统31和航向动力系统32。控制系统分别与升降动力系统31和航向动力系统32连接以控制机体10的升降运动和运动方向。

通过上述设置，充气腔内填充密度小于空气的气体后可以提供与重力的作用方向相反的浮力，该浮力能够抵消无人机的部分或全部重力，从而可以通过浮力系统20为无人机浮空提供动力，节省动力系统30在无人机浮空时用于克服重力所消耗的电能。节省的电能可以用来为无人机提供航行和升降的动力，提高无人机的电池续航时间，使无人机执行任务的时间能够满足使用需求。

进一步地，由于升降动力系统31和航向动力系统32相互独立，可以降低升降动力系统31和航向动力系统32同时失灵的可能性；并且可以根据需要单独使用升降动力系统31和航向动力系统32，进一步节约动力系统30在使用过程中所消耗的电能，从而延长无人机的电池续航时间。

控制系统分别与升降动力系统31和航向动力系统32连接，可以满足独立控制升降动力系统31和航向动力系统32的需求，使用者能够根据实际需要单独控制升降速度、飞行速度以及无人机的飞行方向。

例如，当无人机需要向某个特定方向爬升或俯冲时，控制系统可以控制升降动力系统31和航向动力系统32同时提供动力。当无人机仅需要垂直升空或垂直降落时，可以通过控制系统启动升降动力系统31以提供动力，而不启动航向动力系统32。当无人机需要在一个固定高度航行时，可以通过控制系统仅启动航向动力系统32，使航向动力系统32处于开启状态，而升降动力系统31处于关闭状态。

可选地，无人机的重力大于浮力系统20所提供的浮力。这种情况下，浮力系统20所提供的浮力可以抵消无人机的部分重力。这样，一方面，在动力系统30不启动的状态下，无人机可以平稳地停泊在地面上；另一方面，在飞行过程中若动力系统30失灵，无人机会以较慢的速度下落，与现有技术中仅靠螺旋桨提供浮升力相比，本申请的技术方案可以减小无人机下落的速度，从而减少无人机下落过程中与其他物体发生碰撞的次数，避免无人机坠毁。

可选地，无人机的重力也可以等于浮力系统20所提供的浮力。这种情况下，浮力系统20所提供的浮力完全抵消了无人机的重力。在使用过程中，动力系统30只需要克服空气阻力即可确保无人机的升降运动与航行方向，大幅节约了用于克服重力所消耗的电能。

可选地，根据实际使用的需要，无人机的重力也可以小于浮力系统20所提供的浮力。这种情况下，无人机在动力系统30不启动的状态下可以自动升空，升降动力系统31提供与重力方向相同的动力即可使无人机下降。

本实用新型的实施例中，充气腔的容积能够调节。

通过上述设置，可以根据实际使用需要改变充气腔的容积，以改变充气腔的充气量，从而调节浮力系统20所提供的浮力大小。

具体地，浮力系统20设有与充气腔连通的进气口和排气口。进气口可以与气体供应装置连通，气体供应装置可以提供密度小于空气的气体。排气口与大气连通，以排出充气腔内的气体。

可选地，气体供应装置可以设置在无人机上，也可以设置在地面设备上。

优选地，本实用新型的实施例中，充气腔内充入的气体为氦气。

如图1所示，本实用新型的实施例中，浮力系统20包括第一气囊21以及设置在第一气囊21内的第二气囊22。第二气囊22内充入空气，充入第二气囊22内的空气量能够调节。第一气囊的内壁面和第二气囊的外壁面之间形成充气腔。

上述设置中，改变第二气囊22内的空气量即可调整充气腔内的气体压力，使充气腔内的气体压力与大气压力的差值保持在较为稳定的范围内。

例如，当无人机高度不断升高时，大气压力逐渐减小，充气腔内的气体压力与大气压力的差值逐渐增大，此时可以减小充入第二气囊22内的空气量以增大充气腔的容积，从而降低充气腔内的气体压力，防止充气腔内的气体压力与大气压力差别过大导致第一气囊21损坏或破裂。

相反地，当无人机从高空不断下降时，大气压力逐渐增大，充气腔内的气体压力与大气压力的差值逐渐减小，此时可以增大充入第二气囊22内的空气量以减小充气腔的容积，从而增大充气腔内的气体压力，以维持第一气囊21的外形和刚度。

具体地，浮力系统20包括与第二气囊22连通的空气泵和泄压口。通过空气泵可以对第二气囊22内充入空气，通过泄压口可以排出第二气囊22内的空气。

优选地，第一气囊21和第二气囊22均由具有弹性的软质材料制成，以便于调整第一气囊21和第二气囊22的容积。

当然，在附图未示出的替代实施例中，浮力系统20也可以仅包括第一气囊21，第一气囊21的内部空腔形成充气腔。

如图1所示，本实用新型的实施例中，浮力系统20设置在机体10的上方。

浮力系统20位于机体10的上方可以使无人机的整体重心位于无人机下部，这样，无人机的重心稳定，即使在较大的风力下也不容易发生侧翻。

当然，在附图未示出的替代实施例中，浮力系统20也可以设置在机体10的内部，或在机体10的内部和外部同时设置浮力系统20。浮力系统20位于机体10的内部，可以使浮力系统20受到机体10的保护，避免浮力系统20受到损坏。在机体10的内部和外部同时设置浮力系统20时，即使机体10外部的浮力系统20受到损坏，机体10内部的浮力系统20仍可以为无人机提供浮升力。

如图1所示，本实用新型的实施例中，为了提高无人机的平衡和稳定性，机体10沿竖直方向延伸的中心线与浮力系统20沿竖直方向延伸的中心线重合。

如图1所示，本实用新型的实施例中，升降动力系统31包括升降螺旋桨311和与升降螺旋桨311连接的升降驱动电机，以将升降驱动电机的动力传递给升降螺旋桨311，从而带动机体10沿竖直方向运动。

通过上述设置，利用升降动力系统31能够给无人机提供沿竖直方向的作用力，以驱动无人机进行升降运动。

具体地，本实用新型的实施例中，升降动力系统31还包括与机体10连接的第一转轴，升降螺旋桨311套设在第一转轴上，升降驱动电机与第一转轴连接。升降驱动电机具有正转和反转两种转动方向。

通过上述设置，升降驱动电机的转动通过第一转轴传递给升降螺旋桨311，从而带动升降螺旋桨311沿顺时针方向或逆时针方向转动。升降螺旋桨311转动所形成的气流为无人机提供升空或降落的作用力。

可选地，升降驱动电机通过第一传动装置与第一转轴连接，从而使升降驱动电机的设置位置更加灵活。

如图1所示，本实用新型的实施例中，升降动力系统31包括多个升降螺旋桨311，多个升降螺旋桨311沿机体10的中心线间隔设置。

设置多个升降螺旋桨311可以避免单个螺旋桨出现故障时直接导致升降动力系统31失灵。将多个升降螺旋桨311沿机体10的中心线间隔设置可以提高无人机的飞行稳定性。

优选地，本实用新型的实施例中，升降动力系统31包括两个沿机体10的中心线对称布置的升降螺旋桨311，两个升降螺旋桨311均在水平面内转动，以形成竖直方向的推动力。

如图1所示，本实用新型的实施例中，航向动力系统32包括航向螺旋桨321和航向驱动电机，航向驱动电机与航向螺旋桨321连接以带动航向螺旋桨321在竖直平面内转动。

通过上述设置，航向动力系统32能够给无人机提供沿水平方向的作用力，以驱动无人机在水平面内沿一定方向运动。

具体地，如图1所示，本实用新型的实施例中，航向动力系统32还包括与机体10连接的第二转轴，航向螺旋桨321套设在第二转轴的外周，航向驱动电机与第二转轴连接。

通过上述设置，航向驱动电机的旋转作用力能够通过第二转轴传递给航向螺旋桨321，从而带动航向螺旋桨321在竖直平面内转动，所形成的气流可以为无人机提供水平方向的作用力，从而控制无人机的航向。

在附图未示出的替代实施例中，升降动力系统31和航向动力系统32中也可以采用其他旋翼装置代替螺旋桨。

如图1所示，本实用新型的实施例中，无人机还包括滚动部40，滚动部40设置在机体10的底部。

通过上述设置，利用滚动部40可以便于无人机在地面滑行。

具体地，本实用新型的实施例中，滚动部40为滚轮，滚轮通过连接架与机体10连接。

本实用新型的实施例中，机体10具有容纳腔，容纳腔内可以搭载电池、摄像头等设备。电池可以为升降动力系统31和航向动力系统32提供能源，摄像头等设备便于无人机执行不同任务。

本实用新型的实施例中，无人机还包括无线信号接收系统，无线信号接收系统与控制系统连接，以将地面的控制信号传输给控制系统，实现对动力系统30的远程控制。

本实用新型的实施例中，无人机的具体操作过程为：

控制飞行：

1、启动无人机，利用控制系统控制升降螺旋桨311的转速，从而控制无人机的升空高度和升空速度；

2、利用控制系统控制航向螺旋桨321，从而控制无人机的飞行方向和飞行速度。

控制降落：

1、利用控制系统控制升降螺旋桨311的转速，从而控制降落速度；

2、利用控制系统控制航向螺旋桨321，从而控制无人机的降落地点。

地面滑行：

1、当无人机停泊在地面上时，可启动航向螺旋桨321；

2、利用航向螺旋桨321控制无人机的滑行速度和方向。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：无人机包括机体、浮力系统、动力系统和控制系统，浮力系统包括第一气囊以及设置在第一气囊内的第二气囊，第一气囊和第二气囊之间形成充气腔，充气腔内填充氦气以提供浮力，第二气囊内充入空气，且充入第二气囊内的空气量可调节，这样，通过浮力系统提供的浮力可以抵消无人机的重力，从而通过浮力系统为无人机浮空提供动力，节省动力系统在无人机浮空时用于克服重力所消耗的电能，节省的电能可以用来为无人机提供航行和升降的动力，提高无人机的电池续航时间，使无人机执行任务的时间能够满足使用需求。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种无人机，其特征在于，包括：

机体(10)；

浮力系统(20)，设置在所述机体(10)上，所述浮力系统(20)具有充气腔，所述充气腔内填充有密度小于空气的气体以提供浮力；

动力系统(30)，设置在所述机体(10)上，所述动力系统(30)包括相互独立的升降动力系统(31)和航向动力系统(32)；

控制系统，分别与所述升降动力系统(31)和所述航向动力系统(32)连接以控制所述机体(10)的升降运动和运动方向。

2.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述充气腔的容积能够调节。

3.根据权利要求2所述的无人机，其特征在于，所述浮力系统(20)包括第一气囊(21)及设置在所述第一气囊(21)内的第二气囊(22)，所述第二气囊(22)内充入空气，充入所述第二气囊(22)内的空气量能够调节，所述第一气囊(21)和所述第二气囊(22)之间形成所述充气腔。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的无人机，其特征在于，所述浮力系统(20)设置在所述机体(10)的上方和/或所述机体(10)的内部。

5.根据权利要求4所述的无人机，其特征在于，所述机体(10)沿竖直方向延伸的中心线与所述浮力系统(20)沿竖直方向延伸的中心线重合。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的无人机，其特征在于，所述升降动力系统(31)包括升降螺旋桨(311)和与所述升降螺旋桨(311)连接的升降驱动电机，以将所述升降驱动电机的动力传递给所述升降螺旋桨(311)，从而带动所述机体(10)沿竖直方向运动。

7.根据权利要求6所述的无人机，其特征在于，所述升降动力系统(31)还包括与所述机体(10)连接的第一转轴，所述升降螺旋桨(311)套设在所述第一转轴上，所述升降驱动电机与所述第一转轴连接。

8.根据权利要求6所述的无人机，其特征在于，所述升降动力系统(31)包括多个所述升降螺旋桨(311)，多个所述升降螺旋桨(311)沿所述机体(10)的中心线间隔设置。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的无人机，其特征在于，所述航向动力系统(32)包括航向螺旋桨(321)和航向驱动电机，所述航向驱动电机与所述航向螺旋桨(321)连接以带动所述航向螺旋桨(321)在竖直平面内转动。

10.根据权利要求9所述的无人机，其特征在于，所述航向动力系统(32)还包括与所述机体(10)连接的第二转轴，所述航向螺旋桨(321)套设在第二转轴的外周，所述航向驱动电机与所述第二转轴连接。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的无人机，其特征在于，所述无人机还包括滚动部(40)，所述滚动部(40)设置在所述机体(10)的底部。