CN209410326U - 一种旋翼飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种旋翼飞行器。该旋翼飞行器包括竖向延伸的机身以及连接在机身上的至少三个水平延伸的机臂，各个机臂远离机身的一端均设有竖向布置的驱动电机，驱动电机的转动端上固定连接有螺旋桨，至少一个机臂与所述机身转动装配，在机身及与机身转动装配的机臂上，机臂和机身中的一个上设有可沿机臂延伸方向滑动的卡套，另一个上设有在所述机臂展开后供卡套的套壁插入卡紧的卡槽。本实用新型的旋翼飞行器中的至少一个机臂与机身转动装配，与机身转动装配的机臂展开后通过卡套与卡槽固定而使机臂保持固定。相比于现有技术中的旋翼飞行器，本实用新型的旋翼飞行器搬运过程中占用体积更小，更便于运输。

Description

一种旋翼飞行器

技术领域

本实用新型属于飞行器技术领域，具体涉及一种旋翼飞行器。

背景技术

近年来，飞行器行业呈井喷式发展，尤其是用于航拍领域的民用消费娱乐级多旋翼飞行器。用户需求量大，产业利润高，价值增值潜力巨大。旋翼飞行器的起飞原理与直升机相类似，螺旋桨旋转产生向上的升力，当升力大于飞行器自身重力后，飞行器便向上起飞。但是，现有旋翼飞行器的螺旋桨大多布置在飞行器的上侧，在飞行过程中，螺旋桨的旋转会为机身带来反作用的旋转力矩，降低了旋翼飞行器的飞行稳定性。

为此，授权公告号为CN204433051U的中国实用新型专利中公开了一种可快速安装式八旋翼飞行器，该旋翼飞行器包括作为机身的安装架以及连接在安装架上的作为机臂的四个支杆，各个支杆远离安装架的一端设置有转动端背向布置的上电机和下电机，上电机和下电机的转动端上固定连接有作为螺旋桨的旋桨叶。该旋翼飞行器飞行时，布置在安装架上下两侧的螺旋桨转动方向相反，实现了旋翼飞行器力矩平衡，大大增强了旋翼飞行器飞行稳定性，从而有效降低了旋翼飞行器的操纵难度。但是，由于该旋翼飞行器的支杆较长，难以搬运和运输，且在运输过程中需占用较大的装载空间。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种旋翼飞行器，以解决现有技术中的旋翼飞行器不便搬运和运输的技术问题。

本实用新型的旋翼飞行器的技术方案是这样实现的：

旋翼飞行器包括竖向延伸的机身以及连接在机身上的至少三个水平延伸的机臂，各个机臂远离机身的一端均设有竖向布置的驱动电机，驱动电机的转动端上固定连接有螺旋桨，至少一个机臂与所述机身转动装配；在机身及与机身转动装配的机臂上，机臂和机身中的一个上设有可沿机臂延伸方向滑动的卡套，另一个上设有在所述机臂展开后供卡套的套壁插入卡紧的卡槽。

其有益效果在于：本实用新型的旋翼飞行器中的至少一个机臂与机身转动装配，与机身转动装配的机臂展开后通过卡套与卡槽固定而使机臂保持固定，当需要搬运和运输旋翼飞行器时，使卡套退出卡槽，然后将机臂折叠。相比于现有技术中的旋翼飞行器，本实用新型的旋翼飞行器搬运过程中占用体积更小，更便于运输。

进一步的，所述机臂的转动轴线沿竖向延伸，所述卡套导向套装在所述机臂上，所述卡槽设置在所述机身上，所述机身上还设有在所述机臂折叠后供卡套的套壁插入卡紧的卡槽。机身上还设有在机臂折叠后与卡套卡紧的卡槽，防止了折叠后的机臂转动。

进一步的，各个机臂均与所示机身转动装配，各个机臂折叠后沿同一方向延伸。各个机臂折叠后沿同一方向延伸，进一步降低了旋翼飞行器的占用空间。

进一步的，所述旋翼飞行器还包括位于机身下侧的用于承载摄像头的承载板，所述承载板与各个卡套之间设有连杆，所述连杆的两端分别与承载板和卡套球铰。设置承载板便于安装摄像头。

进一步的，设置在各个机臂端部的驱动电机有两个，且两个驱动电机的转动端的朝向相反。两个驱动电机工作时的转动方向相反，使旋翼飞行器飞行过程中的力矩平衡。

进一步的，所述机臂的下侧设有用于支撑机臂的脚架。脚架增强了旋翼飞行器起飞和降落时的安全性。

进一步的，所述机臂包括与机身连接的连接架以及与连接架可拆连接的电机固定架。电机固定架与连接架可拆连接，便于更换以及维修驱动电机。

进一步的，所述机身为圆盘，各个机臂的端部在以圆盘中心轴线为圆心的其中一个圆上。各个机臂的端部在以圆盘中心轴线为圆心的其中一个圆上，使得旋翼飞行器在径向上受力平衡，增强了旋翼飞行器的飞行稳定性。

进一步的，所述旋翼飞行器还包括设置在机身上的用于控制各个驱动电机转动的控制系统，所述控制系统包括单片机和用于与遥控器无线连接的数传模块，所述单片机与各个电机控制连接。单片机体积小，功耗低，有助于增强旋翼飞行器的工作时间。

进一步的，所述控制系统还包括控制板，所述单片机安装在控制板上，所述控制板上还具有多个与单片机连接的接口，所述电机通过信号线与所述接口连接。

附图说明

图1为本实用新型的旋翼飞行器的三维视图一；

图2为本实用新型的旋翼飞行器的三维视图二；

图3为图1中的单个机臂与机身的装配图；

图4为图3中的机臂与脚架的装配图；

图5为图3中的机臂与机身的爆炸视图；

图6为图1中的卡套的结构示意图；

图7为图1中的连接架的结构示意图；

图8为图1中的电机固定架的结构示意图；

图9为图1中的机身的结构示意图；

附图中：1-机身：2-连接架；21-导向孔；22-导向套；3-电机固定架；31-固定部；32-弹爪；4-卡套；41-导向孔；42-容纳部；5-卡爪套；6-上电机；7-螺旋桨；8-下电机；9-脚架；10-连杆；11-承载板；12-减重孔；13-卡槽；14-安装孔；15-控制板；16-锂电池。

具体实施方式

为了更充分理解本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案进一步介绍和说明。

本实用新型的旋翼飞行器的具体实施例一，如图1、图2所示，包括竖向延伸的机身1以及转动装配在机身1上的三个沿水平方向延伸的机臂，机臂远离圆盘的一端固定安装有竖向布置的驱动电机，驱动电机的转动端上固定连接有螺旋桨7。机身1为圆盘，三个机臂沿圆盘的径向延伸，且三个机臂之间的夹角呈120°，以使三个机臂在圆盘的周向均布。三个机械与圆盘的连接处位于以圆盘中心轴线为圆心的一个圆上，三个机臂远离圆盘的一端也位于以圆盘中心轴线为圆心的一个圆上，以使旋翼飞行器径向上受力平衡。机臂转动轴线沿竖向延伸，以使机臂能够在水平面内转动。

如图5所示，圆盘上具有三个周向均布的安装孔14，用于装配机臂。三个安装孔14内均穿装有卡爪套5，卡爪套5的上端具有径向延伸的凸缘，用于与圆盘的上侧面挡止。卡爪套5的下端向下穿出圆盘，且卡爪套5的下端具有两个径向布置的卡爪。机臂安装在圆盘的下侧，且机臂与圆盘装配的一端的上侧面上具有向上延伸的导向套22。导向套22导向穿装在圆盘的安装孔14内，且卡爪套5导向穿装在导向套22内。在卡爪套5向下穿出导向套22时，卡爪套15下端的卡爪径向运动并与导向套22的下侧面挡止，实现机臂与圆盘的转动装配。

如图3所示，机臂与圆盘转动装配的一端导向套装有卡套4。参照图6，卡套4包括与机臂套装的导向孔41以及用于容纳导向套22和卡爪套5的容纳部42，导向套22靠近圆盘的的内端呈与导向套22适配的圆弧形。根据图9可知，圆盘的下侧面上于各个安装孔14的孔沿处设置有与圆盘竖向间隔设置的槽板，卡槽设置在槽板上。卡套4的导向孔41的截面为矩形，对应的，槽板上的卡槽为三对平行间隔设置的卡槽13，每对卡槽13均能够在推动卡套4向圆盘内侧滑动时与卡套的两个套壁插装，用于锁紧机臂。相邻两对卡槽13之间的夹角为120°，以在机臂转动120°时，卡套4均能够与对应卡槽13插装将机臂锁紧。机臂展开时，三对卡槽13中的一对与卡套4的套壁插装，用于防止机臂在水平面内发生转动。

为了防止旋翼飞行器在飞行过程中所受力矩不平衡，如图4所示，本实施例中，驱动电机包括转动端朝上的上电机6和转动端朝下的下电机8，上电机6和下电机8的转动端上均固定连接有螺旋桨7。旋翼飞行器飞行过程中，上电机6和下电机8的转动方向相反，具体的，上电机6顺时针旋转，下电机8逆时针旋转；通过下电机8的转动通过局部力矩平衡解决了整体力矩耦合性，有效降低了飞行操纵难度。

如图4所示，机臂为分体结构，具体的，机臂包括与圆盘转动装配的连接架2以及与连接架2可拆连接的电机固定架3。参照图7，导向套22设置在连接架2靠近圆盘的一端，连接架2远离圆盘的一端具有沿连接架2延伸的导向孔21。如图8所示，电机固定架3包括用于固定电机的固定部31，固定部31为圆盘状结构，固定部31上设置有多个用于安装电机的安装孔，电机固定架3远离固定部31的一端具有两个竖向设置的弹爪32，电机固定架3设置弹爪32的一端导向插装在连接架2的导向孔内。电机固定架3穿出导向孔22时，弹爪32径向运动并与导向孔的孔沿挡止，此时，固定部31与导向孔的另一端挡止使得电机固定架3固定在连接架2上。本实施例中，电机包括上电机6和下电机8，对应的电机固定架3也具有两个，两个电机固定架3叠放后导向插装固定在连接架2内。

如图3、图4所示，各个机臂的连接架2的下侧固定连接有竖向布置的脚架9，用于增强旋翼飞行器在起飞和落地时的稳定性，以防止旋翼飞行器损坏。本实施例中的脚架9的截面为三角形，三角形脚架9的稳定性高、用料少，在保证脚架9足够支撑强度的同时尽可能减少了用料，降低了旋翼飞行器的重量，从而增加了旋翼飞行器的续航里程。当然，其他实施例中，脚架9也可以被截面为其他形状的脚架9所替代。参照图9，本实施例中，为进一步降低旋翼飞行器的重量，以尽可能的增加旋翼飞行器的续航里程，圆盘上还设置有多个减重孔12。

本实施例中，旋翼飞行器中的控制系统安装在圆盘的上侧，控制系统包括固定连接在圆盘上侧的控制板15，控制板15上安装有单片机和用于与遥控器无线连接的数传模块，控制板15上具有多个与单片机连接的接口，各个电机通过信号线连接在控制板15的接口上。单片机有51、MSP430、STC、STM32、AVR等型号，本实施例中的单片机选用ARM家族的STM32F407VGT6单片机，该单片机的主频为168MHz，功能强大，端口充裕，在二次开发时可以提供充足的资源。该单片机采用的是90nm意法半导体工艺、ART加速器性能，具有动态功耗调整功能，在168MHz时能够在运行模式下和从Flash存储器执行时实现低至238μA/MHz的电流消耗。控制板15上还集成有加速度计、陀螺仪等传感器芯片，且该控制板15上的接口较多，可根据需要连接电调、蓝牙模块、超声波模块等。

旋翼飞行器飞行时难免会因操作失误和飞行器故障而导致撞墙，若发生此类事故，机臂会立刻折断。为避免此类情况出现，旋翼飞行器需要有一个自我保护机制，本实施例中的旋翼飞行器中加装传感器模块，当传感器模块侦查到飞行器与碰撞体的距离小于该碰撞距离后，便会反馈给单片机，触发紧急规避程序。旋翼飞行器要实现平稳飞行，除了人为调试和校准外，还需要飞行器自身内部的一个校准，为此，本实施例中的旋翼飞行器上还加装有加速度计和陀螺仪，前者检测B系三条坐标轴方向的加速度，后者则检测角速度，两者配合使用，反馈信息给控制系统，计算并控制飞行姿态。

旋翼飞行器还包括设置在圆盘下侧的承载板11，承载板11上安装有锂电池16和摄像头等。承载板11通过连杆10悬吊在圆盘的下侧，为了避免机臂在转动过程中连杆10与机臂承载板11发生干涉，连杆10的两端分别球铰接在承载板11的上侧和卡套4的下侧。本实施例中的锂电池16选用格氏ACE 800mAh锂电池16，该款电池采用的电芯是锂聚合物电芯，容量达到800mAh，可提供旋翼飞行器飞行5至10分钟。旋翼飞行器中的电机采用的无刷电机，该无刷电机为大疆2212-920KV的无刷电机，该款电机体积小，拉力大。

本实施例中的旋翼飞行器使用时，将机臂展开，推动卡套4使其与卡槽13插装，将机臂锁紧在展开状态，通过遥控器即可操控飞行器飞行。当需要运输和搬运旋翼飞行器时，推动卡套4使其与卡槽13分离，然后转动机臂使三个机臂沿同一方向延伸，以将旋翼飞行器折叠起来。

本实用新型的旋翼飞行器的具体实施例二，与旋翼飞行器的具体实施例一的区别之处在于，本实施例中的机臂绕水平轴线转动装配在机身上，此时，机臂可以通过上下翻转实现折叠。其他与实施例一相同，不再赘述。

本实用新型的旋翼飞行器的具体实施例三，与旋翼飞行器的具体实施例一的区别之处在于，本实施例中的卡套设置在圆盘上，且圆盘可沿机臂的延伸方向滑动，槽板对应设置机臂上。其他与实施例一相同，不再赘述。

本实用新型的旋翼飞行器的具体实施例四，与旋翼飞行器的具体实施例一的区别之处在于，本实施例中的机臂具有四个，其他实施例中的，机臂的数量也可以是五个、六个等其他数目。

本实用新型的旋翼飞行器的具体实施例五，与旋翼飞行器的具体实施例一的区别之处在于，本实施例中的三个机臂只有一个转动装配在机身上，其他两个机臂与机身固定连接。当然，与机身固定连接的机臂上未设置卡套。其他实施例中，也可以有两个机臂与机身转动装配，另一个机臂与机身固定连接。其他与实施例一相同，不再赘述。

Claims (10)

1.旋翼飞行器，包括竖向延伸的机身以及连接在机身上的至少三个水平延伸的机臂，各个机臂远离机身的一端均设有竖向布置的驱动电机，驱动电机的转动端上固定连接有螺旋桨，其特征在于：至少一个机臂与所述机身转动装配；在机身及与机身转动装配的机臂上，机臂和机身中的一个上设有可沿机臂延伸方向滑动的卡套，另一个上设有在所述机臂展开后供卡套的套壁插入卡紧的卡槽。

2.根据权利要求1所述的旋翼飞行器，其特征在于：所述机臂的转动轴线沿竖向延伸，所述卡套导向套装在所述机臂上，所述卡槽设置在所述机身上，所述机身上还设有在所述机臂折叠后供卡套的套壁插入卡紧的卡槽。

3.根据权利要求2所述的旋翼飞行器，其特征在于：各个机臂均与所示机身转动装配，各个机臂折叠后沿同一方向延伸。

4.根据权利要求3所述的旋翼飞行器，其特征在于：所述旋翼飞行器还包括位于机身下侧的用于承载摄像头的承载板，所述承载板与各个卡套之间设有连杆，所述连杆的两端分别与承载板和卡套球铰。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的旋翼飞行器，其特征在于：设置在各个机臂端部的驱动电机有两个，且两个驱动电机的转动端的朝向相反。

6.根据权利要求5所述的旋翼飞行器，其特征在于：所述机臂的下侧设有用于支撑机臂的脚架。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的旋翼飞行器，其特征在于：所述机臂包括与机身连接的连接架以及与连接架可拆连接的电机固定架。

8.根据权利要求1或2或3或4所述的旋翼飞行器，其特征在于：所述机身为圆盘，各个机臂的端部在以圆盘中心轴线为圆心的其中一个圆上。

9.根据权利要求1或2或3或4所述的旋翼飞行器，其特征在于：所述旋翼飞行器还包括设置在机身上的用于控制各个驱动电机转动的控制系统，所述控制系统包括单片机和用于与遥控器无线连接的数传模块，所述单片机与各个电机控制连接。

10.根据权利要求9所述的旋翼飞行器，其特征在于：所述控制系统还包括控制板，所述单片机安装在控制板上，所述控制板上还具有多个与单片机连接的接口，所述电机通过信号线与所述接口连接。