CN209225393U - 一种无人机飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人机飞行器，包括螺旋桨、机身、第一扰流板、第二扰流板和驱动部件。其中，第一扰流板和第二扰流板的转动轴相垂直并与螺旋桨的转动轴间具有大于零的夹角。驱动部件用于带动第一扰流板和第二扰流板分别转动以调整各自板面的翻转角度。应用该无人机飞行器，在无人机飞行过程中，可通过驱动部件带动第一扰流板和第二扰流板相对机身转动，以改变第一扰流板和第二扰流板板面的翻转角度，进而调节无人机的飞行角度，可实现单旋翼无人机的飞行路径控制。同时，通过将第一扰流板或第二扰流板的翻转角度调节至对应螺旋桨转动时产生的气流方向，可以平衡螺旋桨产生的反扭力，保证机身姿态的稳定。

Description

一种无人机飞行器

技术领域

本实用新型涉及飞行设备技术领域，更具体地说，涉及一种无人机飞行器。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。无人机的用途广泛，在警用、城市管理、农业、地质、气象、电力、抢险救灾、视频拍摄等行业得到了越来越多的应用。

现有技术中常规的无人机多包括动力模块、机身、供电模块、保护罩等。无人机按照动力模块结构的不同可分为固定翼、直升机以及多旋翼无人机。其中，多旋翼无人机通过电机带动旋翼从而产生推力。通过改变不同旋翼之间的相对转速，可以改变单轴推进力的大小，从而控制飞行器的运行轨迹。随着无人机技术的发展，出现了单旋翼无人机的概念，但如何实现单旋翼无人机运动轨迹的控制是目前本领域技术人员需要解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种无人机飞行器，该无人机飞行器的结构设计可以有效地解决单旋翼无人机运动轨迹较难控制的问题。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种无人机飞行器，包括螺旋桨和机身，还包括分别与所述机身转动连接的第一扰流板和第二扰流板，以及用于带动所述第一扰流板和所述第二扰流板分别转动以调整翻转角度的驱动部件，且所述第一扰流板和所述第二扰流板的转动轴相垂直并与所述螺旋桨的转动轴间具有大于零的夹角。

优选地，上述无人机飞行器中，所述第一扰流板和所述第二扰流板分别位于所述螺旋桨的下方，且所述第一扰流板和所述第二扰流板的转动轴均与所述螺旋桨的转动轴垂直。

优选地，上述无人机飞行器中，所述机身上与所述第一扰流板和所述第二扰流板对应的分别设置有悬臂杆，所述第一扰流板和所述第二扰流板的顶端分别与对应的所述悬臂杆连接并能够绕所述悬臂杆转动。

优选地，上述无人机飞行器中，所述第一扰流板和所述第二扰流板的顶端均具有安装环，所述安装环套设于对应所述悬臂杆外，各所述悬臂杆上与所述安装环相抵的固定有用于将所述第一扰流板或所述第二扰流板与对应的所述悬臂杆轴向限位的限位套。

优选地，上述无人机飞行器中，还包括固定盖和固定座，所述固定盖与所述固定座上分别具有与所述悬臂杆配合的安装槽，所述固定盖与所述固定座可拆卸的固定连接以将所述悬臂杆夹紧，且所述固定盖和/或所述固定座与所述机身固定连接。

优选地，上述无人机飞行器中，所述固定盖和/或所述固定座与所述机身可拆卸的固定连接。

优选地，上述无人机飞行器中，所述驱动部件为舵机，所述第一扰流板和所述第二扰流板分别通过连杆组件与对应的所述舵机的扭力输出轴连接。

优选地，上述无人机飞行器中，所述连杆组件包括连杆和摆臂，所述摆臂的一端与所述扭力输出轴固定连接，另一端与所述连杆的一端铰接，所述连杆的另一端与对应的所述第一扰流板或所述第二扰流板铰接。

优选地，上述无人机飞行器中，还包括第三扰流板和第四扰流板，以及用于带动所述第三扰流板和所述第四扰流板分别转动以调整所述第三扰流板和所述第四扰流板翻转角度的驱动部件，所述第三扰流板的转动轴与所述第二扰流板的转动轴平行或共线，所述第四扰流板的转动轴与所述第一扰流板的转动轴平行或共线。

优选地，上述无人机飞行器中，所述第三扰流板与所述第二扰流板联动控制，所述第四扰流板与所述第一扰流板联动控制。

本实用新型提供的无人机飞行器包括螺旋桨、机身、第一扰流板、第二扰流板和驱动部件。其中，第一扰流板和第二扰流板的转动轴相垂直并与螺旋桨的转动轴间具有大于零的夹角。驱动部件用于带动第一扰流板和第二扰流板分别转动以调整各自板面的翻转角度。

应用本实用新型提供的无人机飞行器，由于第一扰流板和第二扰流板与机身转动连接，进而在无人机飞行过程中，可以通过驱动部件带动第一扰流板和第二扰流板相对机身转动，以改变第一扰流板和第二扰流板板面的翻转角度，进而调节无人机的飞行角度，对于单旋翼无人机实现了其飞行路径的控制。同时，通过将第一扰流板或第二扰流板的翻转角度调节至对应螺旋桨转动时产生的气流方向，可以平衡螺旋桨产生的反扭力，保证机身姿态的稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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为本实用新型一个具体实施例的无人机飞行器的结构示意图；

图2为图1中扰流板的设置方式示意图；

图3为扰流板与机身连接关系的爆炸结构示意图；

图4为另一个具体实施例中扰流板设置方式的示意图。

附图中标记如下：

动力模块1，机身2，供电模块3，保护罩4，螺旋桨10，第一扰流板20，第二扰流板30，第三扰流板40，第四扰流板50，螺钉110，舵机120，螺钉130，固定座140，连杆150，固定盖160，螺栓170，螺母180，摆臂190，悬臂杆200，限位套210。

具体实施方式

本实用新型实施例公开了一种无人机飞行器，以通过扰流板的偏转，改变飞行方向。

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，图1为本实用新型一个具体实施例的无人机飞行器的结构示意图。

本实用新型提供的无人机飞行器包括螺旋桨10、机身2、第一扰流板20和第二扰流板30和驱动部件。

其中，螺旋桨10为无人机的飞行提供动力，具体可以通过动力元件带动螺旋桨10，动力元件具体可以采用马达等。具有动力元件和螺旋桨10的动力模块1优选设置于无人机的最上方，具体可以安装于机身2的顶部。动力模块1的具体结构及工作原理等可参考现有技术，此处不作具体限定。

机身2为无人机的主体支撑结构，用于安装螺旋桨10、第一扰流板20和第二扰流板30。在具有单独的电路控制板时，也用于固定电路控制板。机身2的结构及形状等可根据需要设置，此处不作具体限定。

驱动部件用于带动第一扰流板20和第二扰流板30分别相对机身2转动以调整第一扰流板20和第二扰流板30板面的翻转角度。第一扰流板20和第二扰流板30的转动轴相垂直并与螺旋桨10的转动轴间具有大于零的夹角。对于第一扰流板20和第二扰流板30，优选通过两个驱动部件分别驱动，以分别控制二者的翻转角度。当然，在一个驱动部件即可以分别单独控制第一扰流板20和第二扰流板30翻转不同角度时，也可以通过同一驱动部件驱动。

第一扰流板20和第二扰流板30的转动轴与螺旋桨10的转动轴间具有大于零的夹角，进而第一扰流板20和第二扰流板30的转动方向与螺旋桨10的转动方向不同，以便于通过第一扰流板20和第二扰流板30的翻转角度控制飞行方向。本申请中的第一扰流板20和第二扰流板30绕转动轴转动，指第一扰流板20和第二扰流板30分别绕转动轴翻转，随自身翻转第一扰流板20和第二扰流板30板面的角度发生改变。具体的，转动轴与第一扰流板20和第二扰流板30的板面平行或共面。

通过设置转动轴相垂直的第一扰流板20和第二扰流板30，如图2所示，第一扰流板20和第二扰流板30，二者呈90°夹角。飞行时通过驱动部件控制第一扰流板20和第二扰流板30各自翻转的角度，以实现飞行路径的控制。具体的控制逻辑可以通过仿真模拟及试验等方式确定。

应用本实用新型提供的无人机飞行器，由于第一扰流板20和第二扰流板30与机身2转动连接，进而在无人机飞行过程中，可以通过驱动部件带动第一扰流板20和第二扰流板30相对机身2转动，以改变第一扰流板20和第二扰流板30板面的翻转角度，进而调节无人机的飞行角度，对于单旋翼无人机实现了其飞行路径的控制。同时，通过将第一扰流板20或第二扰流板30的翻转角度调节至对应螺旋桨10转动时产生的气流方向，可以平衡螺旋桨10产生的反扭力，保证机身2姿态的稳定。

具体的，第一扰流板20和第二扰流板30分别位于螺旋桨10的下方，且第一扰流板20和第二扰流板30的转动轴均与螺旋桨10的转动轴垂直。以图2所示为例，第一扰流板20和第二扰流板30垂直分布于螺旋桨10的下方，由于第一扰流板20和第二扰流板30的转动轴相垂直，故第一扰流板20和第二扰流板30各自的转动轴与螺旋桨10的转动轴之间可分别对应直角坐标系的X、Y和Z轴关系。第一扰流板20和第二扰流板30的转动轴与螺旋桨10的转动轴相垂直，便于对飞行方向进行控制。

为了提高响应速度，可以增大第一扰流板20和第二扰流板30的面积。结合空间考虑，为了节约空间，也可以以转动轴相垂直的第一扰流板20和第二扰流板30为一组，设置多组扰流板。如图4所示，包括第一扰流板20、第二扰流板30、第三扰流板40和第四扰流板50，其中，第一扰流板20和第二扰流板30为一组，第三扰流板40和第四扰流板50为一组。通过两组扰流板共同作用进行方向控制，增加了与气流接触的面积，提高了响应速度。根据需要，也可以设置多组扰流板，提高响应速度的同时，也使得结构更为复杂。对应第三扰流板40和第四扰流板50可以分别设置对应的驱动部件，以驱动二者分别转动，或者在一个驱动部件即可以分别单独控制第三扰流板40和第四扰流板50翻转不同角度时，也可以通过同一驱动部件驱动。

在设置有两组扰流板的情况下，如图4所示，第三扰流板40的转动轴与第二扰流板30的转动轴平行或共线，第四扰流板50的转动轴与第一扰流板20的转动轴平行或共线。在设置有多组扰流板时，则扰流板的转动轴两两平行或共线，即一组扰流板中的一个扰流板的转动轴与另一组扰流板中的一个扰流板的转动轴平行或共线，剩余两个扰流板的转动轴也平行或共线。如此设置便于对平行或共线的两扰流板进行控制，使得二者共同发挥作用以改变飞行路径。

进一步地，第三扰流板40与第二扰流板30联动控制，第四扰流板50与第一扰流板20联动控制。由于二者的转动轴平行或共线，因而对无人机飞行路径的影响作用相近，通过联动控制，二者共同发挥作用。具体的，可以设置两组或多组扰流板中转动轴平行或共线的两个扰流板初始状态两者的角度一致，调控过程中两者转动的角度始终保持一致。扰流板的实际运动过程中，因摩擦、驱动部件速度以及风力等外界阻力的存在，会导致两扰流板运动不同步。为将外界影响降到最低，可通过误差的累积及误差的清零以保证二者的同步性。

在上述各实施例中，机身2上固定连接有悬臂杆200，第一扰流板20和第二扰流板30的顶端与对应的悬臂杆200连接并能够绕悬臂杆200转动。悬臂杆200一方面能够对第一扰流板20和第二扰流板30起到支撑作用，另一方面第一扰流板20和第二扰流板30以悬臂杆200为转动轴绕其翻转。也就是第一扰流板20和第二扰流板30是分别通过各自对应的悬臂杆200间接与机身2转动连接的。具体的，悬臂杆200的一端与机身2固定连接，另一端外伸呈悬臂状。通过悬臂杆200的设置便于第一扰流板20和第二扰流板30的连接，且能够保证第一扰流板20和第二扰流板30与机身2的连接可靠性。根据需要，第一扰流板20和第二扰流板30也可以直接与机身2转动连接，如第一扰流板20和第二扰流板30的顶端一侧具有凸出部，机身2上对应设置安装孔，将凸出部插入安装孔内，一方面对第一扰流板20和第二扰流板30起到支撑作用，另一方面凸出部能够在安装孔内转动。具体的，安装孔的孔口可以设置限位部以将突出部卡阻于安装孔内防止其脱出。

为了便于第一扰流板20和第二扰流板30的安装，第一扰流板20和第二扰流板30的顶端均具有安装环，安装环套设于对应的悬臂杆200外，与第一扰流板20连接的悬臂杆200上与安装环相抵的固定有用于将第一扰流板20与悬臂杆200轴向限位的限位套210，与第二扰流板30连接的悬臂杆200上与安装环相抵的也固定有用于将第二扰流板30与悬臂杆200轴向限位的限位套210。具体的，第一扰流板20和第二扰流板30的顶端可以整体设置为环状，即安装环，也可以在第一扰流板20和第二扰流板30的顶端设置至少一个安装环，如图3所示第一扰流板20的顶端设置两个安装环，安装环套设于悬臂杆200外并能够绕悬臂杆200转动。为便于与第一扰流板20和第二扰流板30的转动连接，悬臂杆200优选为截面呈圆形的杆件，当然，根据需要可以为具有截面呈圆形的转动连接部的杆件。通过限位套210的设置限制了第一扰流板20和第二扰流板30分别相对悬臂杆200的轴向位移，以便于驱动部件带动第一扰流板20和第二扰流板30绕悬臂杆200转动。

具体的，在第一扰流板20和第二扰流板30的顶端设置至少一个安装环时，优选在最左端的安装环的左侧和最右端的安装环的右侧分别设置限位环，以将第一扰流板20和第二扰流板30的轴向位置限定。需要说明的是，此处的左右方向仅为了区分沿悬臂杆200的延伸方向的两侧，而并不局限于绝对方位的左右。限位套210固定于悬臂杆200上，具体可以与悬臂杆200过盈配合。限位套210优选采用橡胶套，其可以对第一扰流板20和第二扰流板30限位的同时，与第一扰流板20和第二扰流板30间为软接触，降低了对第一扰流板20和第二扰流板30的磨损，有助于延长使用寿命。上述结构简单可靠，保证了第一扰流板20和第二扰流板30转动的同时，限制了其轴向位移。

进一步地，还包括固定盖160和固定座140，固定盖160与固定座140上分别具有与悬臂杆200配合的安装槽，固定盖160与固定座140可拆卸的固定连接以将悬臂杆200夹紧，且固定盖160和/或固定座140与机身2固定连接。也就是通过固定盖160与固定座140将悬臂杆200与机身2固定连接。固定盖160与固定座140可拆卸的固定连接，从而便于第一扰流板20和第二扰流板30的拆装，降低后期维护成本。且固定盖160与固定板将悬臂杆200的内端夹紧以固定，无需对机身2整体结构做出改进，且可以通过固定盖160与固定座140的长度设置以保证对悬臂杆200的支撑强度，以保证第一扰流板20和第二扰流板30的连接可靠性。具体的，分别与第一扰流板20和第二扰流板30连接的两悬臂杆200可以通过同一组固定盖160和固定座140固定于机身2，也可以通过不同的两组固定盖160和固定座140与机身固定连接。

具体的，固定盖160与固定座140上的安装槽的深度分别小于或等于悬臂杆200高度的一半，且安装槽的形状与悬臂杆200的形状相符。在悬臂杆200的截面呈圆形时，则安装槽优选为半圆弧槽，进而安装槽的半圆弧面能够良好的与悬臂杆200外壁贴合，在固定盖160与固定座140固定连接时将悬臂杆200有效夹紧于中间进而固定。具体的，固定座140与固定盖160可以通过螺栓170和螺母180压紧固定。固定盖160和/或固定座140可分别通过螺钉130等方式可拆卸的固定在机身2上。

在上述各实施例的基础上，驱动部件为舵机120，也就是第一扰流板20和第二扰流板30的旋转控制均通过舵机120实现。具体舵机120的结构及工作原理等请参考现有技术，此处不再赘述。

进一步地，第一扰流板20和第二扰流板30通过连杆组件与各自对应的舵机120的扭力输出轴连接，舵机120分别带动第一扰流板20和第二扰流板30转动。通过连杆组件连接，使得舵机120能够驱动第一扰流板20和第二扰流板30的同时，便于舵机120的布置，如可以将舵机120固定于机身2的侧方，并与第一扰流板20和第二扰流板30相距一定距离，避免对第一扰流板20和第二扰流板30的翻转造成干扰。根据需要，也可以直接将第一扰流板20和第二扰流板30分别与不同舵机120的扭力输出轴固定连接。

为了便于舵机120的安装，设置舵机安装座，舵机安装座具有用于固定舵机120的安装位。舵机120具体可以与舵机安装座可拆卸的固定连接，如通过螺钉110固定在舵机安装座1上。舵机安装座具体也可以通过螺钉与机身2固定连接。在通过固定座140和固定盖将悬臂杆200固定时，则具体的，固定座140与舵机安装座可集成为一体结构。

更进一步地，连杆组件包括连杆150和摆臂190，摆臂190的一端与扭力输出轴固定连接，另一端与连杆150的一端铰接，连杆150的另一端与对应的第一扰流板20或第二扰流板30铰接。也就是对于第一扰流板20和第二扰流板30分别通过150和摆臂190与各自对应的舵机120连接。以第一扰流板20与其对应的舵机120连接为例说明。舵机120的扭力输出轴与摆臂190连接，以带动摆臂190同步摆动。摆臂190与连杆150的一端铰接，连杆150的另一端与第一扰流板20铰接，第一扰流板20与摆臂190通过连杆150连接，这样舵机120的扭力输出后会传到摆臂190上，进而通过连杆150将扭力传递到第一扰流板20上。第二扰流板30与其对应的舵机120的连接方式与上述相同。在该实施例中，联动的两个扰流板可以分别通过两个舵机120单独控制，并通过对舵机120的联动控制实现扰流板的连通。也可以通过连接组件将两扰流板连接以使得两扰流板同步翻转。

在包括第三扰流板40和第四扰流板50的情况下，则第三扰流板40和第四扰流板50与机身2的具体连接方式以及第三扰流板40和第四扰流板50的驱动方式可参考上述各实施例中第一扰流板20和第二扰流板30与机身2的连接方式及驱动方式，此处不再赘述。

在上述各实施中，无人机飞行器可以为单旋翼无人机。也就是上述第一扰流板20和第二扰流板30及连接结构适用于于单旋翼无人机，以通过第一扰流板20和第二扰流板30控制的单旋翼无人机飞行器。根据需要，无人机飞行器也可以为多旋翼无人机，可通过第一扰流板20和第二扰流板30控制作为多旋翼无人机通过多旋翼配合控制飞行器运动轨迹的补充控制方式或应急控制方式。

上述各实施例中的无人机飞行器，可根据需要包括用于为动力模块1供电的供电模块3，供电模块3优选连接于机身2的底部。还可以包括保护罩4，保护罩4设置于动力模块1、机身2及第一扰流板20和第二扰流板30外，在具有供电模块3时，供电模块3也位于保护罩4内。保护罩4具体包括连接头与连接棒，分布在整个无人机的外围，既保护机身2和螺旋桨10不受外界物体的影响，也保护操作人员免受螺旋桨10的伤害。保护罩4的具体结构可参考现有技术中常规的保护罩4，此处不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种无人机飞行器，包括螺旋桨和机身(2)，其特征在于，还包括分别与所述机身(2)转动连接的第一扰流板(20)和第二扰流板(30)以及用于带动所述第一扰流板(20)和所述第二扰流板(30)分别转动以调整所述第一扰流板(20)和所述第二扰流板(30)翻转角度的驱动部件，且所述第一扰流板(20)和所述第二扰流板(30)的转动轴相垂直并与所述螺旋桨(10)的转动轴间具有大于零的夹角。

2.根据权利要求1所述的无人机飞行器，其特征在于，所述第一扰流板(20)和所述第二扰流板(30)分别位于所述螺旋桨(10)的下方，且所述第一扰流板(20)和所述第二扰流板(30)的转动轴均与所述螺旋桨(10)的转动轴垂直。

3.根据权利要求1所述的无人机飞行器，其特征在于，所述机身(2)上与所述第一扰流板(20)和所述第二扰流板(30)对应的分别设置有悬臂杆(200)，所述第一扰流板(20)和所述第二扰流板(30)的顶端分别与对应的所述悬臂杆(200)连接并能够绕所述悬臂杆(200)转动。

4.根据权利要求3所述的无人机飞行器，其特征在于，所述第一扰流板(20)和所述第二扰流板(30)的顶端均具有安装环，所述安装环套设于对应的所述悬臂杆(200)外，各所述悬臂杆(200)上与所述安装环相抵的固定有用于将所述第一扰流板(20)或所述第二扰流板(30)与对应的所述悬臂杆(200)轴向限位的限位套(210)。

5.根据权利要求3所述的无人机飞行器，其特征在于，还包括固定盖(160)和固定座(140)，所述固定盖(160)与所述固定座(140)上分别具有与所述悬臂杆(200)配合的安装槽，所述固定盖(160)与所述固定座(140)可拆卸的固定连接以将所述悬臂杆(200)夹紧，且所述固定盖(160)和/或所述固定座(140)与所述机身(2)固定连接。

6.根据权利要求5所述的无人机飞行器，其特征在于，所述固定盖(160)和/或所述固定座(140)与所述机身(2)可拆卸的固定连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的无人机飞行器，其特征在于，所述驱动部件为舵机(120)，所述第一扰流板(20)和所述第二扰流板(30)分别通过连杆组件与对应的所述舵机(120)的扭力输出轴连接。

8.根据权利要求7所述的无人机飞行器，其特征在于，所述连杆组件包括连杆(150)和摆臂(190)，所述摆臂(190)的一端与所述扭力输出轴固定连接，另一端与所述连杆(150)的一端铰接，所述连杆(150)的另一端与对应的所述第一扰流板(20)或所述第二扰流板(30)铰接。

9.根据权利要求1-6任一项所述的无人机飞行器，其特征在于，还包括第三扰流板(40)和第四扰流板(50)，以及用于带动所述第三扰流板(40)和所述第四扰流板(50)分别转动以调整所述第三扰流板(40)和所述第四扰流板(50)翻转角度的驱动部件，所述第三扰流板(40)的转动轴与所述第二扰流板(30)的转动轴平行或共线，所述第四扰流板(50)的转动轴与所述第一扰流板(20)的转动轴平行或共线。

10.根据权利要求9所述的无人机飞行器，其特征在于，所述第三扰流板(40)与所述第二扰流板(30)联动控制，所述第四扰流板(50)与所述第一扰流板(20)联动控制。