CN207889969U - 一种中空机架和无人机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种中空机架和无人机，涉及无人机技术领域。中空机架应用于无人机，所述中空机架包括中心壳体、机臂和支座；所述中心壳体为中空结构，所述中心壳体的外周面上间隔设置有多个所述机臂，每个所述机臂的端部设置有所述支座，所述支座用于安装电机。中空机架结构简单，能够提高无人机的固有频率，避免由于共振而导致无人机在飞行时的震动甚至失稳。
Description
技术领域
本实用新型涉及无人机技术领域，具体而言，涉及一种中空机架和无人机。
背景技术
无人机在民用方面用途广泛，尤其在航拍、农业、植保、自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等领域。
随着无人机应用的增多，无人机的机臂数量也在增多，对多旋翼无人机机械结构的设计要求也越来越高。由于多旋翼无人机电机转频较高，在很多无人机设计方案中，都无法避免电机转频高于无人机设计固有频率的问题，从而导致无人机在飞行时，当电机转频临近无人机整体各阶固有频率时，激发无人机机支撑结构的模态从而产生震动，更有甚者直接造成无人机大幅度失稳从而能导致“炸机”，在六旋翼无人机设计中，由于机臂增多，导致无人机固有频率下降，这种情况尤为常见。
当前的无人机机械结构的设计的固有频率与电机转频接近，容易导致无人机产生的结构共振，影响无人机的工作，特别是无人机在完成航拍任务时，无人机的高频振动会使相机拍摄出的画面出现“倾斜”、“摇摆不定”或“部分曝光”等现象，严重影响了拍摄质量。
实用新型内容
本实用新型提供一种中空机架和无人机，其结构简单，能够提高无人机的固有频率，避免由于共振而导致无人机在飞行时的震动甚至失稳。
本实用新型提供的第一种技术方案：
一种中空机架应用于无人机，所述中空机架包括中心壳体、机臂和支座；
所述中心壳体为中空结构，所述中心壳体的外周面上间隔设置有多个所述机臂，每个所述机臂的端部设置有所述支座，所述支座用于安装电机。
进一步地，所述机臂的数量和所述支座的数量均为六个，六个所述支座位于正六边形的六个顶点位置。
进一步地，所述机臂垂直连接于所述中心壳体的外周面上。
进一步地，六根所述机臂的长度相等。
进一步地，所述中心壳体为中空的三棱柱结构，所述中心壳体的外周面上具有三个侧面，每个所述侧面上间隔设置有两个所述机臂。
进一步地，所述中心壳体的横截面为等边三角形，每个所述侧面上的两个所述机臂位于所述侧面的两端。
进一步地，所述中心壳体为中空的圆柱结构，六个所述机臂间隔均匀地连接在所述中心壳体的外周面。
进一步地，所述中心壳体的外周面上设置有安装管，所述机臂插入所述安装管内，以连接在所述中心壳体上。
进一步地，所述支座包括立管和连接在所述立管外周面的连接管，所述立管用于安装电机，所述连接管套设在所述机臂的端部。
本实用新型提供的第二种技术方案：
一种无人机包括第一种技术方案所述的中空机架。
本实用新型提供的中空机架和无人机的有益效果是：
1.中空机架的中心壳体为中空结构，在确保中心壳体刚度足够的情况下，可提高中空机架的固有频率，避免由于共振而导致无人机在飞行时的震动甚至失稳。
2.中空机架的中心壳体为中空结构，能够减小整机的质量。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本实用新型第一实施例提供的中空机架的第一视角的结构示意图。
图2为本实用新型第一实施例提供的中空机架的第二视角的结构示意图。
图3为支座的结构示意图。
图4为本实用新型第二实施例提供的中空机架的结构示意图。
图标：100-中空机架；110-中心壳体；111-安装管；120-机臂；130-支座；131-立管；132-连接管。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
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。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
多旋翼无人机的电机转频较高，在很多无人机设计方案中，都无法避免电机的转频高于无人机设计一阶固有频率的问题，从而导致无人机在飞行时，当电机转频临近无人机整体各阶固有频率时，激发无人机的支撑结构的模态从而产生震动，更有甚者直接造成无人机大幅度失稳从而能导致“炸机”。在多旋翼无人机设计中，由于机臂增多，导致无人机固有频率下降，这种情况尤为常见。
大多数无人机设计导致固有频率较低的主要原因为机臂过长，从而产生振动。
而根据杆的固有频率计算公式：
其中：
i-第I阶固有频率
L-杆的长度
E-材料的弹性模量(通过机械手可查)
P-材料的密度
即对于同种材质的杆，降低其长度可提高其固有频率。
故将无人机中心壳体的设计尺寸增大，同时降低机臂的长度，可大幅提高机架固有频率，但由于中心壳体的尺寸增大，会导致整机质量增大，故提出将中心壳体设计为中空结构，在确保中心壳体刚度足够的情况下，可在总体设计质量不变的情况下提高机架的固有频率。
第一实施例
请参阅图1和图2，本实施例提供了一种中空机架100，应用于无人机，中空机架100包括中心壳体110、机臂120和支座130。
中心壳体110为中空结构，优选地，中心壳体110为中空的圆柱结构。中心壳体110的外周面上间隔设置有多个机臂120，优选地，机臂120的数量和支座130的数量均为六个，六个机臂120间隔均匀地连接在中心壳体110的外周面。每个机臂120的端部设置有支座130，支座130用于安装电机。
在其他实施例中，机臂120的数量还可以有其他选择，例如四个、八个等，对应的形成四旋翼无人机、八旋翼无人机等。
六根机臂120的长度相等。机臂120垂直连接于中心壳体110的外周面上。六个支座130位于正六边形的六个顶点位置，也就是说，六个支座130依次连接形成正六边形。
中心壳体110的外周面上设置有安装管111，机臂120插入安装管111内，以连接在中心壳体110上。
请参阅图3，支座130包括立管131和连接在立管131外周面的连接管132，立管131用于安装电机，连接管132套设在机臂120的端部。
本实施例提供的中空机架100的有益效果是：
1.中空机架100的中心壳体110为中空结构，在确保中心壳体110刚度足够的情况下，可提高中空机架100的固有频率，避免由于共振而导致无人机在飞行时的震动甚至失稳。
2.中空机架100的中心壳体110为中空结构，能够减小整机的质量。
第二实施例
本实施例提供了一种中空机架100，其与第一实施例提供的中空机架100结构相近不同之处在于，中心壳体110的形状不同。
请参阅图4，中心壳体110为中空的三棱柱结构，中心壳体110的外周面上具有三个侧面，每个侧面上间隔设置有两个机臂120。
优选地，中心壳体110的横截面为等边三角形，每个侧面上的两个机臂120位于侧面的两端。六根机臂120的长度相等。机臂120垂直连接于中心壳体110的外周面上。六个支座130位于正六边形的六个顶点位置，也就是说，六个支座130依次连接形成正六边形。
在其他实施例中，中心壳体110的形状还可以是中空的椭圆形、中空的矩形、中空的方形等。
本实施例提供的中空机架100的有益效果是：
1.中空机架100的中心壳体110为中空结构，在确保中心壳体110刚度足够的情况下，可提高中空机架100的固有频率，避免由于共振而导致无人机在飞行时的震动甚至失稳。
2.中空机架100的中心壳体110为中空结构，能够减小整机的质量。
第三实施例
本实施例提供了一种无人机，该无人机包括第一实施例或第二实施例提供的中空机架100。无人机还包括电机和旋翼，每个支座130里设置一个电机，每个电机的输出轴上设置一个旋翼。无人机则为六旋翼无人机。
本实施例提供的无人机的有益效果是：
1.中空机架100的中心壳体110为中空结构，在确保中心壳体110刚度足够的情况下，可提高中空机架100的固有频率，避免由于共振而导致无人机在飞行时的震动甚至失稳。
2.中空机架100的中心壳体110为中空结构，能够减小整机的质量。
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 (10)
1.一种中空机架，应用于无人机，其特征在于，所述中空机架包括中心壳体(110)、机臂(120)和支座(130)；
所述中心壳体(110)为中空结构，所述中心壳体(110)的外周面上间隔设置有多个所述机臂(120)，每个所述机臂(120)的端部设置有所述支座(130)，所述支座(130)用于安装电机。
2.根据权利要求1所述的中空机架，其特征在于，所述机臂(120)的数量和所述支座(130)的数量均为六个，六个所述支座(130)位于正六边形的六个顶点位置。
3.根据权利要求1所述的中空机架，其特征在于，所述机臂(120)垂直连接于所述中心壳体(110)的外周面上。
4.根据权利要求1所述的中空机架，其特征在于，六根所述机臂(120)的长度相等。
5.根据权利要求1所述的中空机架，其特征在于，所述中心壳体(110)为中空的三棱柱结构，所述中心壳体(110)的外周面上具有三个侧面，每个所述侧面上间隔设置有两个所述机臂(120)。
6.根据权利要求5所述的中空机架，其特征在于，所述中心壳体(110)的横截面为等边三角形，每个所述侧面上的两个所述机臂(120)位于所述侧面的两端。
7.根据权利要求1所述的中空机架，其特征在于，所述中心壳体(110)为中空的圆柱结构，六个所述机臂(120)间隔均匀地连接在所述中心壳体(110)的外周面。
8.根据权利要求1所述的中空机架，其特征在于，所述中心壳体(110)的外周面上设置有安装管(111)，所述机臂(120)插入所述安装管(111)内，以连接在所述中心壳体(110)上。
9.根据权利要求1所述的中空机架，其特征在于，所述支座(130)包括立管(131)和连接在所述立管(131)外周面的连接管(132)，所述立管(131)用于安装电机，所述连接管(132)套设在所述机臂(120)的端部。
10.一种无人机，其特征在于，所述无人机包括权利要求1至9任一项所述的中空机架。
Priority Applications (1)
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| CN201820351411.9U CN207889969U (zh) | 2018-03-07 | 2018-03-07 | 一种中空机架和无人机 |
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| CN201820351411.9U Active CN207889969U (zh) | 2018-03-07 | 2018-03-07 | 一种中空机架和无人机 |
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| CN (1) | CN207889969U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111994271A (zh) * | 2020-09-02 | 2020-11-27 | 哈尔滨工业大学 | 一种大工作范围机械臂多旋翼无人机平台 |
| WO2021217437A1 (zh) * | 2020-04-28 | 2021-11-04 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 振动模态优化方法、振动模态优化装置和无人机 |
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2018
- 2018-03-07 CN CN201820351411.9U patent/CN207889969U/zh active Active
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