CN209776795U - 无人机及其机臂系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种无人机及其机臂系统，其中，机臂系统包括：机臂(100)；旋翼总成(200)，连接在所述机臂(100)的第一端；驱动装置(300)，连接在所述机臂(100)的第二端，用于驱动所述机臂(100)转动。通过上述技术方案，本公开提供的机臂系统具有单独控制机臂转动的驱动装置，从而能够通过驱动装置带动机臂进而带动旋翼总成实现倾转，各个机臂系统均可以通过各自的驱动装置控制机臂旋转，提高了单个机臂的灵活性。此外，由于机臂系统本身具有较强的独立性和集成性，可以适配于不同的无人机，当机臂系统出现故障时，可以单独维修或更换，不需对整个机身进行处理。

Description

无人机及其机臂系统

技术领域

本公开涉及无人机技术领域，具体地，涉及一种无人机及其机臂系统。

背景技术

无人机在飞行过程中，依靠机身上的旋翼提供竖直向上的升力，以使其维持在空中某一高度。而当无人机需要在空中某一高度的平面内纵向或是横向飞行时，通常需要借助机臂带动与其相连的旋翼同步倾转来实现。现有技术中，以多旋翼无人机为例，各个旋翼的机臂大多通过联动机构进行旋转，即通过一个驱动机构控制多个旋翼同步倾转。这样，当其中一个机臂转动时，其他机臂会通过联动机构同步旋转，无法满足单个或某几个旋翼倾转的需求，导致单个旋翼的灵活性能较差。

实用新型内容

本公开实施例的一个目的是提供一种无人机的机臂系统，该机臂系统能够实现单独机臂的旋转。

本公开实施例的另一个目的是提供一种无人机，该无人机配置有本公开实施例提供的机臂系统。

为了实现上述目的，本公开实施例提供一种无人机的机臂系统，包括：机臂；旋翼总成，连接在所述机臂的第一端；以及驱动装置，连接在所述机臂的第二端，用于驱动所述机臂转动。

可选地，所述驱动装置包括第一倾转舵机、同轴连接在所述第一倾转舵机的输出轴的第一传动轴以及同轴连接在所述机臂的第二端的第二传动轴，所述第一传动轴和所述第二传动轴通过传动件配合传动。

可选地，所述第一传动轴和所述第二传动轴互相平行，所述传动件为皮带，所述第一传动轴上形成有用于支撑所述皮带的第一带轮，所述第二传动轴上形成有用于支撑所述皮带的第二带轮。

可选地，所述第一带轮和/或所述第二带轮的两个端面处设置有径向凸出的限位板，以与所述第一带轮和/或所述第二带轮形成用于容纳所述皮带的轮槽。

可选地，所述第一带轮和/或所述第二带轮的径向外侧设置有用于使二者具有相互远离的趋势以拉紧紧所述皮带的限位座。

可选地，所述第一带轮和所述第二带轮均为同步带轮，所述皮带为与所述同步带轮匹配的同步皮带。

可选地，所述机臂系统还包括用于将所述机臂安装到所述无人机机身上的第一安装座，所述第一座包括：水平板；第一支撑板，垂直于所述水平板，用于支撑所述机臂；第二支撑板，垂直于所述水平板，用于支撑所述第一传动轴；第三支撑板，垂直于所述水平板，用于支撑所述第二传动轴；以及安装板，垂直于所述水平板，用于安装所述第一倾转舵机。

可选地，所述旋翼总成包括旋翼、用于驱动所述旋翼转动的电机、以及用于安装所述电机的电机座，所述电机座可沿所述机臂的延伸方向倾转地连接在所述机臂的第一端。

可选地，所述旋翼总成还包括安装在所述机臂的第一端的第二倾转舵机，所述第二倾转舵机的输出轴垂直于所述机臂的延伸方向，所述电机座固定在所述第二倾转舵机的输出轴上。

根据本公开实施例的第二个方面，提供一种无人机，包括机身和根据以上所述的无人机的机臂系统。

可选地，所述无人机为固定翼飞机，所述固定翼飞机包括主翼和机身，所述机臂系统安装在所述主翼或所述机身上。

可选地，所述无人机为多旋翼飞机，所述机臂系统的数量为一个或多个。

通过上述技术方案，本公开提供的机臂系统具有单独控制机臂转动的驱动装置，从而能够通过驱动装置带动机臂进而带动旋翼总成实现倾转，各个机臂系统均可以通过各自的驱动装置控制机臂旋转，提高了单个机臂的灵活性。此外，由于机臂系统本身具有较强的独立性和集成性，可以适配于不同的无人机，当机臂系统出现故障时，可以单独维修或更换，不需对整个机身进行处理。

本公开实施例的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开实施例，但并不构成对本公开实施例的限制。在附图中：

图1是本公开一种示例性实施方式提供的机臂系统的结构示意图；

图2是图1示出的机臂系统中驱动装置的结构示意图；

图3是图2省略掉第二支撑板后的结构示意图；

图4是图1示出的机臂系统中旋翼总成的结构示意图；

图5是本公开一种示例性实施方式提供的无人机的结构示意图。

附图标记说明

100 机臂 200 旋翼总成 210 旋翼

220 电机 230 电机座 240 第二倾转舵机

250 第二安装座 300 驱动装置 310 第一倾转舵机

320 第一传动轴 321 第一带轮 330 第二传动轴

331 第二带轮 340 传动件 350 限位板

360 限位座 370 轴承 400 第一安装座

410 水平板 420 第一支撑板 430 第二支撑板

440 第三支撑板 450 安装板

具体实施方式

以下结合附图对本公开实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开实施例，并不用于限制本公开实施例。

在本公开实施例中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”、“下”是基于无人机的正常使用状态进行定义的，“内”、“外”是指相应部件轮廓的内和外。此外，本公开实施例中使用的术语“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

参照图1和图4，本公开实施例提供一种无人机的机臂系统，包括机臂100、旋翼总成200和驱动装置300。机臂100用于可转动地安装在无人机的机身上，包含有旋翼210的旋翼总成200连接在机臂100的第一端，以为无人机提供飞行时的动力，驱动装置300连接在机臂100的第二端，以用于驱动机臂100转动。这样，本公开实施例提供的机臂系统实现了单独模块化，即该机臂系统具有能够单独控制机臂100转动的驱动装置300，从而通过驱动装置300带动机臂100进而带动旋翼总成200实现倾转，各个机臂系统均可以通过各自的驱动装置300控制机臂100旋转，提高了单个机臂100的灵活性。此外，由于机臂系统本身具有较强的独立性和集成性，可以适配于不同的无人机，当机臂系统出现故障时，可以单独维修或更换，不需对整个机身进行处理。

进一步地，参照图2和图3，机臂100可以构造为管柱状，驱动装置300可以相应的包括第一倾转舵机310、同轴连接在第一倾转舵机310的输出轴的第一传动轴320以及同轴连接在机臂100的第二端的第二传动轴330，第一传动轴320和第二传动轴330通过传动件340配合传动。在本公开实施例中，第一倾转舵机310通过传动轴将输出动力传递至机臂100，从而可以减小第一倾转舵机310工作过程中带给机臂100的工作振动，使运动传输更加平稳。当然，第一倾转舵机310还可以为其他具有轴向输出动力的元件，此处不做具体限定。其中，连接第一传动轴320和第二传动轴330的传动件340可以为齿轮，以根据实际需要将第一倾转舵机310的输出动力通过齿轮机构加速、减速或等速地传递至机臂100，并且齿轮的类型也可以适当选取，以满足第一传动轴320和第二传动轴330的布置方位或是驱动装置300的布置空间需求。

根据一个实施方式，如图2和图3所示，第一传动轴320和第二传动轴330可以相互平行设置，传动件340可以为皮带，即第一传动轴320和第二传动轴330通过套设在二者上的皮带进行动力传递。其中，第一传动轴320上可以形成有用于支撑皮带的第一带轮321，第二传动轴330上可以相应形成有用于支撑皮带的第二带轮331。第一带轮321和第二带轮331可以分别与第一传动轴320和第二传动轴330一体成型，也可以通过连接件与相应的传动轴可拆卸连接。皮带传动能够进一步保证运动传递平稳，并且具有缓冲吸振的作用，结构简单、制造成本低。

进一步地，参照图3，第一带轮321和第二带轮331可以均为同步带轮，皮带可以相应设计为与同步带轮匹配的同步皮带。具体地，第一带轮321、第二带轮331的外圆周表面和皮带的内表面可以形成有互相配合的齿形齿槽，以啮合传动。同步带轮和同步皮带的传动形式可以使皮带传动同时具备齿轮传动的优点，避免皮带打滑产生的滑差，并且结构紧凑、传动比准确、传动效率高。

参照图2和图3，在本公开实施例中，第一带轮321或第二带轮331的两个端面处可以分别设置有径向凸出的限位板350，以与第一带轮321或第二带轮331形成用于容纳皮带的轮槽。以图3为例，限位板350套设在第一带轮321所在的第一传动轴320上，并与第一带轮321的两个端面相贴合，限位板350可以设计为圆形板，其外径大于第一带轮321的直径，以对皮带进行轴向限位。当然，第一带轮321和第二带轮331的两个端面还可以同时设置有限位板350，以在皮带与带轮接触的两个位置同时对皮带限位，保证运动传递的牢靠性。

此外，第一带轮321和第二带轮331中的一者或两者的径向外侧还可以设置有用于使二者具有相互远离的趋势以拉紧皮带的带轮限位座360。如图2和图3所示，以第一带轮321的径向外侧设置有限位座360为例，皮带套设在第一带轮321和第二带轮331外侧，第一带轮321通过第一传动轴320安装在两块平板(如下述的第二支撑板430和安装板450)之间，限位座360可以采用螺丝分别与两块平板相连，进而能够通过螺丝拉紧两块平板带动第一带轮321远离第二带轮331移动，以使皮带贴合在带轮的外圆周面上，防止皮带传动过程中产生松弛而与带轮的接触面积减小或是从带轮上脱落。

根据本公开提供的具体实施方式，参照图2和图3，机臂系统还可以包括用于将机臂100安装到无人机机身上的第一安装座400，第一安装座400可以包括水平板410、第一支撑板420、第二支撑板430、第三支撑板440和安装板450。其中，水平板410上设置有用于与机身固定连接的紧固孔；第一支撑板420垂直于水平板410，用于支撑机臂100；第二支撑板430垂直于水平板410，用于支撑第一传动轴320；第三支撑板440垂直于水平板410，用于支撑第二传动轴330；安装板450垂直于水平板410，用于安装第一倾转舵机310。第一支撑板420和第三支撑板440相对设置，第二支撑板430和安装板450相对设置，第一支撑板420、第二支撑板430、第三支撑板440和安装板450上均可以开设有安装孔，机臂100、第一传动轴320、第二传动轴330和第一倾转舵机310可以分别通过轴承370固定在相应的安装孔上。考虑到加工装配以及无人机的布局空间等因素，第一支撑板420、第三支撑板440可以与水平板410一体成型，第二支撑板430和安装板450可以通过第一紧固件与水平板410固定连接，上述的压板360也可以通过第二紧固件固定在水平板410上，并与第二支撑板430和安装板450结构适配设置。

参照图1和图4，本公开实施例的旋翼总成200可以包括旋翼210、用于驱动旋翼210转动的电机220、以及用于安装电机220的电机座230，旋翼210、电机220、电机座230自上而下依次设置。其中，电机座230可沿机臂100的延伸方向倾转地连接在机臂100的第一端，即电机座230可带动旋翼210沿机臂100的延伸方向同步倾转。

进一步地，如图4所示，旋翼总成200还可以包括通过第二安装座250安装在机臂100的第一端的第二倾转舵机240，第二倾转舵机240的输出轴垂直于机臂100的延伸方向，电机座230固定在第二倾转舵机240的输出轴上。具体地，电机座230可以包括顶板和从顶板垂直向下延伸的两个相对设置的耳板，顶板的上端安装有电机220，耳板通过转轴与第二倾转舵机240的输出轴相连，以在第二倾转舵机240的驱动下绕转轴沿机臂100的延伸方向倾转。这样，旋翼210不仅能够在第二倾转舵机240的驱动下沿机臂100的延伸方向倾转，而且还能够在驱动装置300的带动下随机臂100同步绕轴线转动，从而可以满足无人机不同的飞行姿态。

本公开实施例还提供一种无人机，包括机身和上述的无人机的机臂系统，其中，机臂100可转动地安装在机身上。无人机具有机臂系统的全部有益效果，此处不再赘述。

根据一个实施方式，无人机可以为包括有主翼的固定翼飞机。其中，机臂系统可以安装在主翼和机身的一者或两者上，例如机臂系统可以成对设置在主翼的末端，以作为固定翼飞机的倾转旋翼，提供给固定翼无人机在某一高度平面内横向或纵向飞行时所需的飞行动力。例如，根据一个实施例的倾转旋翼无人机，可以通过主翼末端的旋翼总成提供升力，实现无人机的垂直起降功能；当无人机在高速巡航状态，旋翼210倾转90°以减小风阻，并且在这种状态下，旋翼210仍然可以旋转以增强飞行动力。

根据另一个实施方式，无人机还可以为多旋翼飞机。其中，机臂系统的数量可以为一个或多个。例如普通多旋翼飞机的一个或某几个机臂可以采用本公开实施例的机臂系统，以实现部分旋翼的控制功能。当然，也可以由本公开实施例的多个机臂系统共同组成多旋翼飞机的机臂模块，例如图5示出的六轴无人机。其中，多个机臂系统可以围绕机身等间隔设置，以保证多旋翼飞机飞行时的平衡与稳定。这样，当多旋翼飞机在竖直面内起降飞行时，机臂系统处于正常的垂起状态，以为多旋翼飞机提供竖直的升力；当多旋翼飞机在空中某一高度上横向或纵向飞行时，机臂系统的驱动装置300可以控制机臂100朝向预定方向转动，从而带动旋翼总成200同步倾转以提供所需方向上的飞行动力，并且多个机臂系统还可以选择性地转动，以根据实际需要控制无人机的飞行性能。

以上结合附图详细描述了本公开实施例的优选实施方式，但是，本公开实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开实施例的技术构思范围内，可以对本公开实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开实施例的思想，其同样应当视为本公开实施例所公开的内容。

Claims (12)

1.一种无人机的机臂系统，其特征在于，包括：

机臂(100)；

旋翼总成(200)，连接在所述机臂(100)的第一端；以及

驱动装置(300)，连接在所述机臂(100)的第二端，用于驱动所述机臂(100)转动。

2.根据权利要求1所述的机臂系统，其特征在于，所述驱动装置(300)包括第一倾转舵机(310)、同轴连接在所述第一倾转舵机(310)的输出轴的第一传动轴(320)以及同轴连接在所述机臂(100)的第二端的第二传动轴(330)，所述第一传动轴(320)和所述第二传动轴(330)通过传动件(340)配合传动。

3.根据权利要求2所述的机臂系统，其特征在于，所述第一传动轴(320)和所述第二传动轴(330)互相平行，所述传动件(340)为皮带，所述第一传动轴(320)上形成有用于支撑所述皮带的第一带轮(321)，所述第二传动轴(330)上形成有用于支撑所述皮带的第二带轮(331)。

4.根据权利要求3所述的机臂系统，其特征在于，所述第一带轮(321)和/或所述第二带轮(331)的两个端面处设置有径向凸出的限位板(350)，以与所述第一带轮(321)和/或所述第二带轮(331)形成用于容纳所述皮带的轮槽。

5.根据权利要求3所述的机臂系统，其特征在于，所述第一带轮(321)和/或所述第二带轮(331)的径向外侧设置有用于使二者具有相互远离的趋势以拉紧所述皮带的限位座(360)。

6.根据权利要求3所述的机臂系统，其特征在于，所述第一带轮(321)和所述第二带轮(331)均为同步带轮，所述皮带为与所述同步带轮匹配的同步皮带。

7.根据权利要求2所述的机臂系统，其特征在于，所述机臂系统还包括用于将所述机臂(100)安装到所述无人机机身上的第一安装座(400)，所述第一安装座(400)包括：

水平板(410)；

第一支撑板(420)，垂直于所述水平板(410)，用于支撑所述机臂(100)；

第二支撑板(430)，垂直于所述水平板(410)，用于支撑所述第一传动轴(320)；

第三支撑板(440)，垂直于所述水平板(410)，用于支撑所述第二传动轴(330)；以及

安装板(450)，垂直于所述水平板(410)，用于安装所述第一倾转舵机(310)。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的机臂系统，其特征在于，所述旋翼总成(200)包括旋翼(210)、用于驱动所述旋翼(210)转动的电机(220)、以及用于安装所述电机(220)的电机座(230)，所述电机座(230)可沿所述机臂(100)的延伸方向倾转地连接在所述机臂(100)的第一端。

9.根据权利要求8所述的机臂系统，其特征在于，所述旋翼总成(200)还包括安装在所述机臂(100)的第一端的第二倾转舵机(240)，所述第二倾转舵机(240)的输出轴垂直于所述机臂(100)的延伸方向，所述电机座(230)固定在所述第二倾转舵机(240)的输出轴上。

10.一种无人机，其特征在于，包括机身和根据权利要求1-9中任一项所述的无人机的机臂系统。

11.根据权利要求10所述的无人机，其特征在于，所述无人机为固定翼飞机，所述固定翼飞机包括主翼和机身，所述机臂系统安装在所述主翼或所述机身上。

12.根据权利要求10所述的无人机，其特征在于，所述无人机为多旋翼飞机，所述机臂系统的数量为一个或多个。