CN208248488U - 模块化微型无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种模块化微型无人机，属于微型无人机技术领域，包括机身，所述机身包括依次首尾可拆卸连接的上壳体、中壳体和下壳体；所述下壳体内部用于放置任务载荷；所述上壳体与所述中壳体之间设有用于将所述上壳体与所述中壳体完全隔开的第一隔板，所述中壳体和所述下壳体之间用于设有将所述中壳体和所述下壳体完全隔开第二隔板；所述上壳体上部设有万向悬架，所述万向悬架上设有用于带动螺旋桨转动的动力装置。本实用新型提供的微型无人机有效解决了兼容性差以及由于机身震动而导致的任务载荷稳定性差的问题。

Description

模块化微型无人机

技术领域

本实用新型属于微型无人机技术领域，更具体地说，是涉及一种模块化微型无人机。

背景技术

目前微型无人飞行器的用途多以侦察为主，其发展主要分为固定翼、仿生扑翼机和多旋翼这三类，也有以直升机为代表的单旋翼无人机。然而目前对于微型无人机的定义并没有十分明确，尺寸和重量也没有严格的限制。固然尺寸重量因素十分重要，但现代的微型无人机仍然是将实用性放在首位。

微型无人机中，固定翼无人机较为成熟，其多为手掌大小，可以实现长续航与远航程，部分机型也可以实现类似“吊机”的悬停，但是其抗风性能差，携带载荷重量小，不适合室外飞行；仿生扑翼机可以实现高机动性与高能量利用率，但鉴于其复杂的气动力及结构设计分析，仿生扑翼机尚未取得较大的突破；多旋翼飞机的类型从直升机再到四旋翼飞行器，大小从一枚硬币再到一颗篮球大小，直升机通过复杂昂贵的变距系统实现操作控制，成本高，可靠性低，混控系统复杂，维护性差，而以四旋翼为代表的多旋翼无人机通过电机差速控制，在一定程度上简化了结构提高了可靠性，但由于其机架存在便携性较差，效率较低，续航能力较差，不适合快速规模投放与部署。

目前阶段的微型无人机主要应用于军事目的，其可凭其体积优势进入狭窄的通道或地形复杂的地点，进行灾情勘察、搜救或破坏等工作；也可进行特种侦察，在不引人注目的情况下展开入侵侦查、爆破等工作；另外还可以形成“蜂群”，通过集群作战的形式执行特种任务。所以对于微型无人机本身搭载的监视、监听设备等任务载荷的稳定性提出了较高的要求；而随着微型无人机的小型化发展，整体质量越来越轻，机身的震动会比较明显，有时会影响任务载荷运行的稳定性。同时，在一些特殊情况下，由于不同的任务需要，对微型无人机的性能往往会有不同的需求，但微型无人机往往一体性强、兼容性差，执行任务时，往往需要携带多个或多组执行不同任务的微型无人机，既增加了执行任务的成本，又不利于维护。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种模块化微型无人机，以解决现有技术中存在的微型无人机兼容性差以及微型无人机由于机身震动而导致的任务载荷稳定性差的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种模块化微型无人机，包括机身，所述机身包括依次首尾可拆卸连接的上壳体、中壳体和下壳体；所述下壳体内部用于放置任务载荷；所述上壳体与所述中壳体之间设有用于将所述上壳体与所述中壳体完全隔开的第一隔板，所述中壳体和所述下壳体之间用于设有将所述中壳体和所述下壳体完全隔开第二隔板；所述上壳体上部设有万向悬架，所述万向悬架上设有用于带动螺旋桨转动的动力装置。

进一步地，前述的模块化微型无人机中，所述第一隔板和所述第二隔板均为硬质多孔板结构。

进一步地，前述的模块化微型无人机中，所述上壳体下部设有用于与所述中壳体连接的第一耳片，所述中壳体上部设有用于与所述第一耳片连接的第二耳片；所述中壳体下部设有用于与所述下壳体连接的第三耳片，所述下壳体上部设有用于与所述第三耳片连接的第四耳片。

进一步地，前述的模块化微型无人机中，所述第一耳片与所述第二耳片之间以及所述第三耳片和所述第四耳片之间均通过卡接结构或栓接结构连接。

进一步地，前述的模块化微型无人机中，所述螺旋桨包括第一桨叶和与所述第一桨叶旋向相反的第二桨叶，所述动力装置包括共轴设置的上端电机和下端电机，所述上端电机与所述第一桨叶连接，所述下端电机与所述第二桨叶连接。

进一步地，前述的模块化微型无人机中，所述万向悬架包括与所述上壳体上部转动连接的外矢量环和位于所述外矢量环内且与所述外矢量环转动连接的内矢量环，所述外矢量环和所述内矢量环分别围绕自身的径向转动，且所述外矢量环和所述内矢量环的转动轴相互垂直，所述内矢量环与所述动力装置固定连接。

进一步地，前述的模块化微型无人机中，所述上壳体内设有第一舵机和第二舵机，所述第一舵机和所述第二舵机均固定在所述上壳体内部或第一隔板上，所述第一舵机通过第一球头铰链拉杆与外矢量环连接，所述第二舵机通过第二球头铰链拉杆与内矢量环连接。

进一步地，前述的模块化微型无人机中，所述中壳体内设有电子调速器、飞行控制器和信号接收器，所述电子调速器分别与所述第一舵机和所述第二舵机电连接，所述飞行控制器与所述电子调速器电连接，所述信号接收器与所述飞行控制器电连接；所述中壳体内还设有抗震隔层，所述电子调速器、飞行控制器和信号接收器通过所述抗震隔层与所述中壳体或所述第二隔板连接。

进一步地，前述的模块化微型无人机中，所述下壳体下部设有底盖，所述底盖与所述下壳体可拆卸连接。

进一步地，前述的模块化微型无人机中，所述中壳体和所述下壳体上均设有减重通孔。

本实用新型提供的模块化微型无人机的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型通过利用第一隔板和第二隔板将上壳体、中壳体和下壳体分隔成三个模块，主要的产生震动的动力装置位于上壳体，震动在经过万向悬架、第一隔板和第二隔板时都会逐级减弱，在这种多级减震作用下，传递到下壳体的任务载荷上的震动大大减小，使任务载荷的稳定性更强，而且用于放置电源模块或任务载荷的下壳体重量一般较大，使得任务载荷的稳定性进一步增强；同时，上壳体、中壳体和下壳体将机身分成三个模块，内设有不同功能的任务载荷的模块可以方便地替换使用，而且可以方便地拆分，更换任务载荷，极大地增强了微型无人机的兼容性，实现了多功能使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的模块化微型无人机的立视结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的模块化微型无人机的侧视结构示意图；

图3为图2中A-A向的剖视结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的模块化微型无人机的控制结构示意图。

其中，图中各附图标记：

10-上壳体；

20-中壳体；21-抗震隔层；

30-下壳体；31-底盖；

40-第一隔板；50-第二隔板；

61-第一耳片；62-第二耳片；63-第三耳片；64-第四耳片；

70-减重通孔；

81-动力装置；82-螺旋桨；83-外矢量环；84-内矢量环。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1至图3，现对本实用新型提供的一种模块化微型无人机进行说明。所述模块化微型无人机，包括机身，机身包括依次首尾可拆卸连接的上壳体10、中壳体20和下壳体30；下壳体30内部用于放置电源模块和任务载荷；上壳体10与中壳体20之间设有用于将上壳体10与中壳体20完全隔开的第一隔板40，中壳体20和下壳体30之间用于设有将中壳体20和下壳体30完全隔开第二隔板50；上壳体10上部设有万向悬架，万向悬架上设有用于带动螺旋桨82转动的动力装置81。电源模块优选为包含多组电池的电池组。

本实用新型提供的模块化微型无人机，与现有技术相比，通过利用第一隔板40和第二隔板50将上壳体10、中壳体20和下壳体30分隔成三个模块，主要的产生震动的动力装置81位于上壳体10，震动在经过万向悬架、第一隔板40和第二隔板50时都会逐级减弱，在这种多级减震作用下，传递到下壳体30的任务载荷上的震动大大减小，使任务载荷的稳定性更强，而且用于放置电源模块或任务载荷的下壳体30重量一般较大，使得任务载荷的稳定性进一步增强；同时，上壳体10、中壳体20和下壳体30将机身分成三个模块，内设有不同功能的任务载荷的模块可以方便地替换使用，而且可以方便地拆分，更换任务载荷，极大地增强了微型无人机的兼容性，实现了多功能使用。

进一步地，作为本实用新型提供的模块化微型无人机的一种具体实施方式，第一隔板40和第二隔板50均为硬质多孔板结构。第一隔板40和第二隔板50优选将上壳体10、中壳体20和下壳体30完全分隔，以减弱震动的接触传递。硬质多孔板结构优选为木板或塑料板。硬质多孔板的多孔结构有利于吸收震动，木板或塑料板相比于金属材料更加轻便，减震效果更好。上壳体10、中壳体20和下壳体30均优选为柱状结构，材料优选为金属材料，以保证整体强度。

进一步地，请参阅图2，作为本实用新型提供的模块化微型无人机的一种具体实施方式，上壳体10下部设有用于与中壳体20连接的第一耳片61，中壳体20上部设有用于与第一耳片61连接的第二耳片62；中壳体20下部设有用于与下壳体30连接的第三耳片63，下壳体30上部设有用于与第三耳片63连接的第四耳片64。第一耳片61、第二耳片62、第三耳片63和第四耳片64可以位于机身内部，也可以位于机身外部，但优选位于机身内部，以减小机身带来的空气阻力。第一耳片61和第二耳片62与第三耳片63和第四耳片64优选交错布置，以便于拆卸和安装时对工具的使用产生阻碍。

进一步地，作为本实用新型提供的模块化微型无人机的一种具体实施方式，第一耳片61与第二耳片62之间以及第三耳片63和第四耳片64之间均通过卡接结构或栓接结构连接。卡接结构可以是能够直接卡接在两个相邻耳片上的卡接件，也可以是套设在两个相邻耳片上的套状卡接件。栓接结构优选螺钉连接，在一耳片61、第二耳片62、第三耳片63或第四耳片64内可以埋设与螺钉配合使用的螺母，以增强连接性能。

进一步地，请参阅图3，作为本实用新型提供的模块化微型无人机的一种具体实施方式，螺旋桨82包括第一桨叶和与第一桨叶旋向相反的第二桨叶，动力装置81包括共轴设置的上端电机和下端电机，上端电机与第一桨叶连接，下端电机与第二桨叶连接。上端电机和下端电机共轴设置是指，上端电机和下端电机的转轴的轴线相同，下端电机的转轴穿过上端电机中心与第二桨叶连接。

这种共轴设置的上端电机和下端电机的驱动方式可以称为共轴双桨驱动。通过矢量控制的单轴(共轴双桨)结构复杂程度远小于直升机，提升飞行的可靠性，同时免去复杂精细的变距结构可以大大降低成本，而在控制系统方面，无需使用使用直升机陀螺仪控制飞行，更利于后续功能开发，例如GPS功能，定位避障功能及自主返航等功能，因此使用主流开源飞控，并修改其源代码进行二次开发，就可以方便地创造一个新的飞行模式。提高了飞行稳定性的同时大大降低了开发成本。

进一步地，请一并参阅图1至图3，作为本实用新型提供的模块化微型无人机的一种具体实施方式，万向悬架包括与上壳体10上部转动连接的外矢量环83和位于外矢量环83内且与外矢量环83转动连接的内矢量环84，外矢量环83和内矢量环84分别围绕自身的径向转动，且外矢量环83和内矢量环84的转动轴相互垂直，内矢量环84与动力装置81固定连接。垂直布置的外矢量环83和内矢量环84结构简单，也有利于方便地控制微型无人机的转向。而且由于震动主要来源于动力装置81，外矢量环83和内矢量环84也能够起到一定的减震作用。动力装置81的上端电机和下端电机可以通过电机座固定在内矢量环84上。

进一步地，作为本实用新型提供的模块化微型无人机的一种具体实施方式，上壳体10内设有第一舵机和第二舵机，第一舵机和第二舵机均固定在上壳体10内部或第一隔板40上，第一舵机通过第一球头铰链拉杆与外矢量环83连接，第二舵机通过第二球头铰链拉杆与内矢量环84连接。第一球头铰链拉杆优选与外矢量环83的转动轴空间垂直，第二球头铰链拉杆优选与内矢量环84的转动轴空间垂直，以提升控制效果。

第一舵机和第二舵机若固定在第一隔板40上，可以使舵机摇臂与矢量换球头投影位于隔板上同一点，实现线性控制，对称性好，更加精准，可以简化代码。

进一步地，请一并参阅图3和图4，作为本实用新型提供的模块化微型无人机的一种具体实施方式，中壳体20内设有电子调速器、飞行控制器和信号接收器，电子调速器分别与第一舵机和第二舵机电连接，飞行控制器与电子调速器电连接，信号接收器与飞行控制器电连接；中壳体20内还设有抗震隔层21，电子调速器、飞行控制器和信号接收器通过抗震隔层21与中壳体20或第二隔板50连接。

进一步地，请一并参阅图1至图3，作为本实用新型提供的模块化微型无人机的一种具体实施方式，下壳体30下部设有底盖31，底盖31与下壳体30可拆卸连接。底盖31的设置能够方便拆装任务载荷并适配不同的任务载荷使用。

进一步地，请一并参阅图1至图3，作为本实用新型提供的模块化微型无人机的一种具体实施方式，中壳体20和下壳体30上均设有减重通孔70。减重通孔70能够减轻微型无人机整体的重量，也利于内部电子元件的散热，同时也能起到一定的减震效果，另外，还便于不同任务载荷的使用，提高收音、监察效果。

在本实用新型的一个具体实施例中，模块化微型无人机尺寸外形和大小如同一个水杯，内部核心系统及载荷均可布置在机身内部，共轴双桨电机(即上端电机和下端端机)搭配合适的折叠桨叶使用，可以轻松地收纳放置在背包侧面的收纳袋里，便携性强，对操作人员的行动几乎没有影响。而且整个微型无人机运动部件少，各部件沿机身竖直轴上下排布，结构分明，连接简易，关键旋转部位可以使用轴承连接，避免磨损又增加控制精度，传动部件使用球头铰链拉杆提升控制精度，控制部件简易集成度高，机体是圆柱形，受力性能优良，且各部位实现模块化，便于拆卸更换和安装，几乎可以实现不维护连续飞行。整个微型无人机的设计空机重量为500g(含电池)，预计最大任务载荷为500g，最大起飞重量为1kg，飞行高度在200m以内，续航时间在全载情况下至少达到15分钟，轻载情况下达到20分钟，航程设定在5km以内。

飞行器使用共轴双桨和矢量双重控制方案，其中矢量外环与矢量内环共同构成双向矢量电机座。共轴双桨电机使用外转子电机组成，上端电机通过外壳传动驱动下端螺旋桨，下端电机通过输出轴驱动上端螺旋桨。共轴双桨电机驱动螺旋桨同时加减速实现飞行器上升和下降，差速旋转利用扭矩实现飞行器的自旋运动。其中双向矢量电机座由6061铝合金加工而成，高度为9mm，利用外径6mm轴承传动，螺钉控制间距定位，电机通过螺钉紧固在双向矢量环的内环上。双向矢量环的外环可以实现前后方向的倾斜旋转，内环通过前后轴铰接在外环上，内环相对外环可以实现左右方向的倾斜旋转，这样电机固定在内环上，以机身为参考，即可以实现前后左右的倾斜，从而控制飞行器前后左右方向的运动。

电机由电子调速器控制转速，电子调速器连接电源模块并为电机提供能量，舵机由电源模块单独供电。电子调速器和舵机与飞行控制器相连，飞行控制器内置CPU、加速度传感器、陀螺仪、地磁感应装置、高度计以及串口等，通过自身传感器产生信号传递给CPU，CPU处理信号并对电子调速器与舵机进行控制，实现稳定飞行。接收机接收地面发射机信号并传输给飞行控制器，飞行控制器处理地面信号并传输给电子调速器和舵机，从而实现受控飞行。

双向矢量电机座通过轴承与短销固定在机身壁板，机身壁板整体成圆柱桶形。机身安装方式为模块化组装，由三段筒和两块板组成。板夹在筒的中间，筒的部分连接耳片内埋螺母，整体通过螺钉紧固。机身底部设置底盖31，也是通过螺钉紧固。机身筒的厚度为1.5mm，飞控板与舵机板使用2mm木板，底盖31由4mm木质的垫圈和2mm的木质垫板粘接组成。

飞行原理：本实用新型提供的微型无人机可以实现在飞行控制器和遥控器共同作用下的机动飞行及稳定悬停。在实现上升下降方面，依靠共轴双桨电机的共同加速或者共同减速，实现升力的增大或者减小，从而使飞行高度上升或下降；在实现飞行器前后左右运动时，依靠两个数字舵机分别带动望向悬架的内外两个圆环旋转，实现电机拉力在前后方向和左右方向的叠加，使飞行器产生叠加后方向的运动，且两个方向的运动控制系统相互独立，互不干扰。在实现自旋方向的运动时，共轴双桨电机一颗加速一颗减速，使一个螺旋桨82旋转速度增加，另一个螺旋桨82转速降低，在保证总升力不变的前提下，产生一个扭矩，从而使飞行器进行自旋运动。

对于这种新式的飞行器，没有现成的固件和源代码可供使用，因此需要自己开发飞控板，因此选择开源飞控。在二次开发方面，利用飞控源代码中原有的PID反馈系统、陀螺仪、加速计和高度计等方面的内容，添加了SINGLE_AXIS_AIRCRAFT(单轴飞行器)这一飞行器类型，并对电机和舵机的反馈进行了相应的定义，设计了相应算法，同时也设计了遥控器的控制方式，使其实现正确的反馈逻辑并可通过配置器实现PID的修改与飞行模式选择。

舵机的动作和电机加速减速是控制飞行器运动的主要方式，其中电机转速的控制决定飞行器的升降，这一控制通过飞控板，由专用的多旋翼电调即可轻松完成。而两台舵机分别控制前后左右两个方向的运动。考虑到飞行控制器与舵机直接连接，因此选用反应速度较快和频率较高的数字舵机，在确定舵机的响应速度和扭矩大小的之前需要对计算共轴双桨电机及螺旋桨在拉力方向发生变化时所产生的陀螺力矩，

考虑到舵机的性能在很大程度上取决于其工作电压，为保证舵机能发挥其最优性能，使用分压供电的策略为全机供电：电机使用3S(11.1v)电池直接供电为飞机提供动力；舵机使用小容量2s电池电源模块(7.4v)直接供电，由于飞行控制器的工作电压区间在4.5v-5.5v，因此使用2s电池通过微型BEC模块降压至5v。如此的供电方式保证电机与舵机独立供电，不至因为其中一个功率瞬间过大产生的电池压降现象对另一个产生影响，也不至于使飞行控制器承担过大的能量负载。为实现上述供电方式，把舵机的正负极供电线与2s电池相连，同时把舵机的负极线与信号线与飞行控制器相连。控制部件双向矢量电机座：双向矢量电机座(安装有电机座的万向悬架)是飞机控制系统中的重要部件，由内环外环组成，两者转轴相互垂直，其中电机通过螺钉紧固在内环上，可以实现前后与左右两个维度的运动。

结构部件在设计之处为了方便安装调试，飞行器采用类似楼房的方盒层式，当技术逐渐成熟后，将整个飞行器的机体结构设计为圆柱筒形，这样既便于携带也便于模块化组装。整个机体分为上、中、下三个部分，由三个小圆柱筒形的壳体组成，各圆柱筒形的壳体中间插入模板安装舵机、信号接收器、飞行控制器等模块，且各圆柱筒形的壳体之间由螺钉紧固连接。

上壳体10内安装双向矢量环以及舵机，中壳体20内安装信号接收器、飞行控制器和电子调速器并且容纳其间连接的线路，下壳体30容纳电源模块及负载设备。这样的设计使重量最大的部分在飞行器的最底部，利用势能最低的原理增加飞行器的稳定性。

上壳体10和中壳体20之间，以及中壳体20和下壳体30之间均使用3颗螺钉连接，中壳体20的第二耳片62和第三耳片63之间偏转60°，留出螺丝刀的位置以便安装，两个连接耳片其中有一个内埋固定防松螺母，这样即可实现不减的快速组装拆卸与替换。

由于电机的尺寸小于机身圆柱的尺寸，因此需要两个长度与机身直径相应的旋翼头，使螺旋桨可以通过折叠贴近机身，在起飞时，电机带动旋翼头转动甩出螺旋桨。

本实用新型提供的微型无人机的模块化隔板式机身具有以下优点：

一、机身圆柱桶壁板耳片一体组成，耳片内嵌螺母，连接简易，大规模减少安装零件数量，便于组装拆卸，损坏后可以实现模块化更换，不用更换全部外壳。模块化程度高，各隔板集成相应模块，适合批量生产，快速组装。

二、在受力方式方面，机体壁板机体外壳壁板位置外形切承力，整体刚度好，重量轻，木质隔板仅受拉压，维持圆柱桶外形能力强，隔板无需加强，仅起到分隔作用，隔板夹在壁通中间，链接简易。壁通整体受力，无主梁设计，避免复杂安装孔位，结构简易，大大减轻结构重量，且避免主梁结构强，传递震动能力强，导致飞控受震动影响较大。靠分散式螺钉受拉压应力，承受竖直方向受力与弯矩，圆柱形机身壁板传递剪流，靠螺钉受剪切将扭矩转化为支反力向下一个圆柱机身壁板传递，下一个圆柱形机身壁板在通过剪流传递到下一排螺钉。螺钉成本低，重量轻，受力效果好。此外，防松螺母与螺钉搭配可以防止震动对机体结构的削弱作用。就便携式而言，整体壁板结构抵抗破坏能力强，对于磕碰的抵抗能力高，日常携带中磕碰对其影响很小。

三、可以根据任务载荷的大小放置任务舱，而不需要更换飞机主体，根据任务需求轻松更换任务舱，实现无人机多模块化，功能化，此外还可以安装不止一个任务舱。如果是主梁式机身，则机身外形固定，应用受限。

四、整体壁板隔板式设计，机身壁筒结构强，隔板结构弱，电机产生震动通过壁板传递抵消，较少传递到飞控隔板上，可以减轻机体震动对飞控的影响，效果显著。此外，舵机的快速响应会产生很大的不规则震动，但是由于舵机隔板与机身壁通弱连接，机身壁板整体强度高，飞控隔板与机身壁板弱连接，因此舵机产生的剧烈震动对飞控影响很小。与之相比，若控制器整体布置在机身上，震动会有比较强的传递，对飞控有很大影响。因此使用壁板隔板结构，多飞控要求比较低，无需复杂减震机构，能保证飞行平稳，同时对舵机也是一种保护，增加机体寿命。

五、模块化壁板隔板结构成本低，无需加工复杂主梁用于乘力，壁板塑料材质，层板木材制成。

六、机身圆柱壁板受力可以实现机身全中空，方便机体内布置其他器件，空间利用率高。此外壁板隔板式连接可以减少不必要凸起，优化气动外形。

初除此之外，本实用新型提供的微型无人机具有以下优势：

一、独特的飞行控制方式——简易结构、高可靠性。

提出了一种新颖的控制方案：不使用变距系统，结构简易；不使用陀螺仪，方便后续开发；不使用混控，一个维度一个控制。依靠电机拉力增大减小实现升高或降低；依靠共轴双桨反向旋转实现反扭与自旋控制，同时也减小了舵机所需克服的陀螺力矩；依靠双向矢量电机座的倾斜实现前后左右的运动，结构简易，降低了成本，提高了可靠性。此外使用分压供电的策略，即控制器电源单独于动力电源，避免大机动时舵机功耗突增使电机功率降低。同时利用共轴双桨抵消扭矩，同时用扭矩控制自旋方向运动。双桨反向旋转，陀螺力矩相互抵消。

二、低成本与模块化机体。

由于控制系统结构简单，所以成本很低，完整的一架飞行器造价只需570元。此外，飞行器的外壳呈圆筒状，不破坏气动外形，方便组装和拆卸，其结构分为三个组块，模块化组装，分层设计，利用内嵌螺母实现螺钉固定，保证了强度的同时还可以实现快速拆卸组装。

三、优良的便携性与起降性能。

机身为圆柱形，直径只有7.5cm，高度约为25cm，与水杯大小相似，可以轻松放入背包侧面或内部，方便携带。此外，这款飞行器的重量(包含电源模块)只有500g，与一瓶矿泉水重量相近，携带轻松。且在起飞降落方面表现优异，对场地几乎没有要求，它可以实现地面稳定起飞降落，也可以实现手持、手抛、弹射起飞以及手接降落，其中，弹射起飞装置可以布置在一些载具中。诸如机动车、大型无人机、潜艇等不方便人员释放的场所。此外，飞机的起飞过程十分简易，只需打开动力和控制开关，待飞控自检完成后即可直接起飞。也可以选择先打开控制开关让飞控提前自检，使用时打开动力开关即可直接起飞。

四、后续开发性能高。

与直升机不同，这款飞行器使用飞控而非陀螺仪，因此有较强的后续开发性能。就目前使用的飞控而言，其可以搭载GPS模块，飞控板上也有I2C接口，可以进行后续开发。

五、集群效果优势。

其结构特点决定了其可以通过蜂窝式发射筒集群发射执行任务，而蜂窝发射筒可以安装在地面，也可以安装与一些大型载具上。无人机集群按一定比例布置侦查无人机、通讯无人机、干扰无人机以及爆破无人机，可以实现较多复杂任务。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模块化微型无人机，包括机身，其特征在于：所述机身包括依次首尾可拆卸连接的上壳体、中壳体和下壳体；

所述下壳体内部用于放置任务载荷；

所述上壳体与所述中壳体之间设有用于将所述上壳体与所述中壳体完全隔开的第一隔板，所述中壳体和所述下壳体之间用于设有将所述中壳体和所述下壳体完全隔开第二隔板；

所述上壳体上部设有万向悬架，所述万向悬架上设有用于带动螺旋桨转动的动力装置。

2.如权利要求1所述的模块化微型无人机，其特征在于：所述第一隔板和所述第二隔板均为硬质多孔板结构。

3.如权利要求1所述的模块化微型无人机，其特征在于：所述上壳体下部设有第一耳片，所述中壳体上部设有用于与所述第一耳片连接的第二耳片；所述中壳体下部设有第三耳片，所述下壳体上部设有用于与所述第三耳片连接的第四耳片。

4.如权利要求3所述的模块化微型无人机，其特征在于：所述第一耳片与所述第二耳片之间以及所述第三耳片和所述第四耳片之间均通过卡接结构或栓接结构连接。

5.如权利要求1所述的模块化微型无人机，其特征在于：所述螺旋桨包括第一桨叶和与所述第一桨叶旋向相反的第二桨叶，所述动力装置包括共轴设置的上端电机和下端电机，所述上端电机与所述第一桨叶连接，所述下端电机与所述第二桨叶连接。

6.如权利要求1所述的模块化微型无人机，其特征在于：所述万向悬架包括与所述上壳体上部转动连接的外矢量环和位于所述外矢量环内且与所述外矢量环转动连接的内矢量环，所述外矢量环和所述内矢量环分别围绕自身的径向转动，且所述外矢量环和所述内矢量环的转动轴相互垂直，所述内矢量环与所述动力装置固定连接。

7.如权利要求6所述的模块化微型无人机，其特征在于：所述上壳体内设有第一舵机和第二舵机，所述第一舵机和所述第二舵机均固定在所述上壳体内部或第一隔板上，所述第一舵机通过第一球头铰链拉杆与外矢量环连接，所述第二舵机通过第二球头铰链拉杆与内矢量环连接。

8.如权利要求7所述的模块化微型无人机，其特征在于：所述中壳体内设有电子调速器、飞行控制器和信号接收器，所述电子调速器分别与所述第一舵机和所述第二舵机电连接，所述飞行控制器与所述电子调速器电连接，所述信号接收器与所述飞行控制器电连接；所述中壳体内还设有抗震隔层，所述电子调速器、飞行控制器和信号接收器通过所述抗震隔层与所述中壳体或所述第二隔板连接。

9.如权利要求1或8所述的模块化微型无人机，其特征在于：所述下壳体下部设有底盖，所述底盖与所述下壳体可拆卸连接。

10.如权利要求1-8中任一项所述的模块化微型无人机，其特征在于：所述中壳体和所述下壳体上均设有减重通孔。