CN207450247U - 一种可折叠可滚动的球形无人机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可折叠可滚动的球形无人机，包含机身、第一至第二机臂、一组舵面、第一至第三舵机、第一至第三旋翼模块、飞行控制模块、电源模块、信号接收模块、陀螺仪模块和气压定高模块。本实用新型具有在空中飞行和在地面滚动的两种运动模式，当球形无人机遇到障碍无法滚动前进时,飞行球形无人机通过飞行功能可以实现越障,保持前行；当无人机无法实现飞行功能时,以球形无人机滚动前进执行任务,或滚动到适宜起飞的环境中去进行飞行运动。本实用新型采用独特的折叠结构，提高了无人机的便携性；可以自我调整形状以适应不同的运动模式。
Description
技术领域
本实用新型涉及无人机领域，尤其涉及一种可折叠可滚动的球形无人机。
背景技术
无人机广泛应用于工业、国防和农业等领域,可用于城市内部巷道侦查,电缆沟内部的探测，地质灾害情况下各种侦查与救援以及断层断面地质勘探，对生化武器使用情况的检测,对敌人防御工事等情况的侦探，以及农业病虫害防治,土壤质量检测等多种领域。
但是在面对复杂的环境情况下，如运动空间狭小，所处的环境无法起飞或任务需要不得空中飞行时，则失去其价值。而且传统无人机机翼暴露在外，当与外界发生碰撞时容易损坏。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种可折叠可滚动的球形无人机。
本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种可折叠可滚动的球形无人机，包含机身、第一至第二机臂、一组舵面、第一至第三舵机、第一至第三旋翼模块、飞行控制模块、电源模块、信号接收模块、陀螺仪模块和气压定高模块；
所述机身呈空心球体，其两侧设有用于安装第一机臂、第二机臂的空缺；
所述第一机臂、第二机臂均呈弧面，其上端均设有转轴；
所述第一机臂、第二机臂通过其上端的转轴分别和机身两侧铰接，使得第一机臂、第二机臂能够绕其转轴相对所述机身自由转动；
所述第一舵机、第二舵机对称设置在机身两侧，其中，所述第一舵机的输出端和所述第一机臂上的转轴固连，用于控制所述第一机臂和机身之间的开合程度；所述第二舵机的输出端和所述第二机臂上的转轴固连，用于控制所述第二机臂和机身之间的开合程度；
所述第一机臂、第二机臂和机身完全合拢时，形成完整的空心球体；
所述第一至第三旋翼模块均包含旋翼和空心杯电机，其中，空心杯电机的输出端和旋翼的转轴固定相连；
所述第一至第三旋翼模块分别设置在第一机臂内壁中心、第二机臂内壁中心、机身内壁的顶点，均用于提供升力；
所述一组舵面设置在第三旋翼模块下；
所述第三舵机设置在机身内，用于调整所述一组舵面进行偏转；
所述信号接收模块、陀螺仪模块、气压定高模块均设置在所述机身内；
所述信号接收模块用于接收外部命令并将其传递给所述控制模块；
所述陀螺仪模块用于测量球形无人机相对与地面的姿态、加速度以及角速度并将其传递给所述控制模块；
所述气压定高模块用于测量球形无人机的高度并将其传递给所述控制模块；
所述控制模块分别和电源模块、信号接收模块、陀螺仪模块、气压定高模块、第一至第三舵机、第一至第三空心杯电机相连，用于根据信号接收模块、陀螺仪模块、气压定高模块的输入控制第一至第三舵机、第一至第三空心杯电机工作。
作为本实用新型一种可折叠可滚动的球形无人机进一步的优化方案，所述电源模块采用11.1伏可充电锂电池。
作为本实用新型一种可折叠可滚动的球形无人机进一步的优化方案，所述一组舵面包含两片舵面，两片舵面采用对称翼型，由所述第三舵机驱动同向偏转。
本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1. 球壳具有保护功能，球形无人机以任何姿态落到地面,球壳都可以保护其内部装置；
2. 采用独特的折叠结构，提高了无人机的便携性；
3. 可以自我调整形状以适应不同的运动模式；
4. 采用球形结构在地面运动更灵活；
5. 可以在狭小或危险的空间环境中进行侦察和监视；
6. 可以实现无人机的垂直起降与悬停。
附图说明
图1是本实用新型展开状态时的侧视图；
图2是本实用新型展开状态时的结构示意图；
图3是本实用新型折叠状态时的结构示意图；
图4是本实用新型舵面及中心旋翼的结构示意图；
图5是本实用新型机臂的结构示意图。
图中，1-机身，2-机臂，3-空心杯电机，4-旋翼，5-舵面。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：
本实用新型可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本实用新型的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。
应当理解，尽管这里可以使用术语第一、第二、第三等描述各个元件、组件和/或部分，但这些元件、组件和/或部分不受这些术语限制。这些术语仅仅用于将元件、组件和/或部分相互区分开来。因此，下面讨论的第一元件、组件和/或部分在不背离本实用新型教学的前提下可以成为第二元件、组件或部分。
如图1至图5所示，本实用新型公开了一种可折叠可滚动的球形无人机，包含机身、第一至第二机臂、一组舵面、第一至第三舵机、第一至第三旋翼模块、飞行控制模块、电源模块、信号接收模块、陀螺仪模块和气压定高模块；
所述机身呈空心球体，其两侧设有用于安装第一机臂、第二机臂的空缺；
所述第一机臂、第二机臂均呈弧面，其上端均设有转轴；
所述第一机臂、第二机臂通过其上端的转轴分别和机身两侧铰接，使得第一机臂、第二机臂能够绕其转轴相对所述机身自由转动；
所述第一舵机、第二舵机对称设置在机身两侧，其中，所述第一舵机的输出端和所述第一机臂上的转轴固连，用于控制所述第一机臂和机身之间的开合程度；所述第二舵机的输出端和所述第二机臂上的转轴固连，用于控制所述第二机臂和机身之间的开合程度；
所述第一机臂、第二机臂和机身完全合拢时，形成完整的空心球体；
所述第一至第三旋翼模块均包含旋翼和空心杯电机，其中，空心杯电机的输出端和旋翼的转轴固定相连；
所述第一至第三旋翼模块分别设置在第一机臂内壁中心、第二机臂内壁中心、机身内壁的顶点，均用于提供升力；
所述一组舵面设置在第三旋翼模块下；
所述第三舵机设置在机身内，用于调整所述一组舵面进行偏转；
所述信号接收模块、陀螺仪模块、气压定高模块均设置在所述机身内；
所述信号接收模块用于接收外部命令并将其传递给所述控制模块；
所述陀螺仪模块用于测量球形无人机相对与地面的姿态、加速度以及角速度并将其传递给所述控制模块；
所述气压定高模块用于测量球形无人机的高度并将其传递给所述控制模块；
所述控制模块分别和电源模块、信号接收模块、陀螺仪模块、气压定高模块、第一至第三舵机、第一至第三空心杯电机相连，用于根据信号接收模块、陀螺仪模块、气压定高模块的输入控制第一至第三舵机、第一至第三空心杯电机工作。
所述电源模块采用11.1伏可充电锂电池。
所述一组舵面分为两片，两片舵面采用对称翼型，由舵机驱动同向偏转。
下面以舵面及控制方式为例进行具体说明：
两片舵面由第三舵机驱动同向偏转，舵面产生的气动力可以为无人机平飞提供升力。以便调节飞行和地面滚动姿态。舵面及控制机构如图3所示。
无人机任意姿态垂直起飞具体过程如下：
垂直起飞时，若飞行姿态没有摆正，控制调节舵面。无人机通过滚转摆正姿态后，调节控制转轴的舵机使机臂自动展开，启动全部旋翼，无人机慢慢地离地完成垂直起飞。两边旋翼产生的扭矩由中心旋翼抵消。
无人机地面滚动前进具过程如下：
当球形无人机在狭小的空间内无法飞行时，可以让其在地面滚动前进。启动左右两边任意一个旋翼，根据需要调整舵面，使无人机进行左右滚转；转动中心轴线上旋翼，根据需要调节舵面，使无人机进行前后滚转。
如图5所示，机臂由流线型旋翼保护罩组成，旋翼保护罩起保护旋翼的作用，防止意外发生时旋翼受损。流线型旋翼保护罩是以球形为基础通过曲面造型裁剪得到，直径2.5mm孔是机臂和机身连接的连接孔；直径10mm的孔是空心杯电机的安装孔；并且对得到的曲面造型进行拓扑优化镂空处理，尽量减轻旋翼防护罩的质量。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、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 (3)
1.一种可折叠可滚动的球形无人机，其特征在于，包含机身、第一至第二机臂、一组舵面、第一至第三舵机、第一至第三旋翼模块、飞行控制模块、电源模块、信号接收模块、陀螺仪模块和气压定高模块；
所述机身呈空心球体，其两侧设有用于安装第一机臂、第二机臂的空缺；
所述第一机臂、第二机臂均呈弧面，其上端均设有转轴；
所述第一机臂、第二机臂通过其上端的转轴分别和机身两侧铰接，使得第一机臂、第二机臂能够绕其转轴相对所述机身自由转动；
所述第一舵机、第二舵机对称设置在机身两侧，其中，所述第一舵机的输出端和所述第一机臂上的转轴固连，用于控制所述第一机臂和机身之间的开合程度；所述第二舵机的输出端和所述第二机臂上的转轴固连，用于控制所述第二机臂和机身之间的开合程度；
所述第一机臂、第二机臂和机身完全合拢时，形成完整的空心球体；
所述第一至第三旋翼模块均包含旋翼和空心杯电机，其中，空心杯电机的输出端和旋翼的转轴固定相连；
所述第一至第三旋翼模块分别设置在第一机臂内壁中心、第二机臂内壁中心、机身内壁的顶点，均用于提供升力；
所述一组舵面设置在第三旋翼模块下；
所述第三舵机设置在机身内，用于调整所述一组舵面进行偏转；
所述信号接收模块、陀螺仪模块、气压定高模块均设置在所述机身内；
所述信号接收模块用于接收外部命令并将其传递给所述控制模块；
所述陀螺仪模块用于测量球形无人机相对与地面的姿态、加速度以及角速度并将其传递给所述控制模块；
所述气压定高模块用于测量球形无人机的高度并将其传递给所述控制模块；
所述控制模块分别和电源模块、信号接收模块、陀螺仪模块、气压定高模块、第一至第三舵机、第一至第三空心杯电机相连，用于根据信号接收模块、陀螺仪模块、气压定高模块的输入控制第一至第三舵机、第一至第三空心杯电机工作。
2.根据权利要求1所述的可折叠可滚动的球形无人机，其特征在于，所述电源模块采用11.1伏可充电锂电池。
3.根据权利要求1所述的可折叠可滚动的球形无人机，其特征在于，所述一组舵面包含两片舵面，两片舵面采用对称翼型，由所述第三舵机驱动同向偏转。
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