CN210063357U - 一种自适应伸缩式四旋翼无人机及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自适应伸缩式四旋翼无人机及系统，解决了现有的无人机大多数为固定型，不能自动伸缩机身，避开障碍物的问题。本实用新型包括机壳、机架和螺旋桨，所述机壳覆盖与机架上，所述机架的四周安装有四个微型电动推拉伸缩杆，四个所述微型电动推拉伸缩杆的固定端通过凸出上的圆孔与机架螺钉连接，所述微型电动推拉伸缩杆的伸缩端设有直流无刷电机，所述直流无刷电机上套接有螺旋桨，所述直流无刷电机表面套有保护壳，所述微型电动推拉伸缩杆的伸缩端通过凸出上的圆孔与保护壳螺钉连接，所述机架的前方还设有高速摄像头，所述高速摄像头的两侧对称设有距离检测传感器，所述机架下还安装有支撑机身的支撑腿。

Description

一种自适应伸缩式四旋翼无人机及系统

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，具体涉及一种自适应伸缩式四旋翼无人机及系统。

背景技术

无人机在执行任务过程中，有时会遇到空间小或者被网隔离的情况，由于现有的无人机结构大多为固定型，无机身伸缩功能，导致任务失败，无人机上安装有多个摄像头，需要通过摄像头获取场景，拍摄视频，无人机经常摔落后会损坏摄像头，增加制作成本，所以需要设计一种可自动伸缩的无人机，自动伸缩控制机身大小，避开障碍物，保障无人机机身安全。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：现有的无人机大多数为固定型，不能自动伸缩机身，避开障碍物的问题，本实用新型提供了解决上述问题的一种自适应伸缩式四旋翼无人机及系统。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种自适应伸缩式四旋翼无人机，包括机壳、机架和螺旋桨，所述机壳覆盖与机架上，所述机架的四周安装有四个微型电动推拉伸缩杆，四个所述微型电动推拉伸缩杆一端为伸缩端，另一端为固定端，四个所述微型电动推拉伸缩杆的两端均设有凸出，所述凸出上设有圆孔，四个所述微型电动推拉伸缩杆的固定端通过凸出上的圆孔与机架螺钉连接，所述微型电动推拉伸缩杆的伸缩端设有直流无刷电机，所述直流无刷电机上套接有螺旋桨，所述直流无刷电机表面套有保护壳，所述微型电动推拉伸缩杆的伸缩端通过凸出上的圆孔与保护壳螺钉连接，所述机架的前方还设有高速摄像头，所述高速摄像头的两侧对称设有距离检测传感器，所述机架下还安装有支撑机身的支撑腿。

本实用新型的原理为：所述机架的四周安装有四个微型电动推拉伸缩杆，微型电动推拉伸缩杆的固定端固定在机架上，微型电动推拉伸缩杆的伸缩端连接无刷直流电机，无刷直流电机上套接有螺旋桨，在控制无人机伸缩时，四个所述微型电动推拉伸缩杆的伸缩端开始收缩，无人机的四个螺旋桨逐渐向中心靠拢，缩短无人机的长度，穿过障碍物，所述直流无刷电机控制对应的螺旋桨的旋转，螺旋桨旋转带动无人机起飞，在无刷直流电机的表面设有保护壳，其保护壳可保护直流无刷电机内部结构，使直流无刷电机不受外界环境影响正常工作，无人机前方设置有高速摄像头和距离检测传感器，其中高速摄像头用于拍摄无人机前方的场景，并可测量出目标物体的大小，在遇到前方有一定大小的通道时，高速摄像头可测量出通道的大小，并通主控制器控制微型电动推拉伸缩杆的伸长和缩短来穿过通道，若前方遇上障碍时，超声波传感器可测量障碍物的距离，通过控制系统的控制成功避开障碍物，实现自动识别，自动伸缩的功能，在机架还覆盖有机壳，机壳的作用是保护无人机内部电路结构，使无人机内部结构稳定，在无人机的下方还安装有支撑机身的支撑腿，在无人机降落的时候通过支撑腿的支撑保持平稳，即使在凹凸不平的底面上特能保持平稳。本实用新型的无人机在遇到障碍物时，能自动伸缩改变机身的大小，并且能自动避开障碍物，减少了无人机经常摔落的几率，更智能化的，减少了操作的麻烦，使用更方便，同时也保障了无人机的安全。

进一步地，所述微型电动推拉伸缩杆内部为空心结构，所述直流无刷电机连接导线穿过所述微型电动推拉伸缩杆内部与机架内部电路连接。直流无刷电机通过导线与内部电路连接，通过内部控制系统控制直流无刷电机转动。从而控制螺旋桨转动。

进一步地，每个所述螺旋桨在同一平面内与相邻所述螺旋桨之间的角度为90°。因此现有技术中的伸缩无人机的螺旋桨之间是平行或180°，要么是平行向中心伸缩，要么是螺旋桨相向伸缩，只能改变无人机的长或宽，而螺旋桨之间呈90°，在收缩时是向中心收缩，在长度和宽度上都做了改变，效率更高。

进一步地，四个所述微型电动推拉伸缩杆伸缩的速度相同。在需要穿过障碍时，控制系统同步控制四个微型电动推拉伸缩杆，在伸缩时也同步、同速伸缩，以保持无人机的平衡。

进一步地，所述机架上还固定安装有2D云台或3D云台，在所述2D云台或3D云台上还安装有录像设备。云台是安装、固定录像设备的支撑设备，在连接网络信号的情况下，安装好录像设备可自动扫描监视区域，通过远程控制云台转动的方向，便于工作人员的监视和拍摄。

进一步地，所述螺旋桨为两叶桨、三叶桨或四叶桨。不采用更多叶桨，是因为也将多了，做的无用功也多，因此减少无用功的消耗，使能源充分被利用。

进一步地，四个所述微型电动推拉伸缩杆为铝镁合金材质。镁铝合金质量轻，抗压性强，韧性强。

进一步地，所述机壳为四周低处逐渐向中部凸起的平滑结构。将机壳设计成流线型能够减少无人机在飞行过程中受到风的阻力。

一种无人机控制系统，所述控制系统包括高速摄像头和距离检测传感器，还包括有无线收发模块、电源模块、重力传感器、避障传感器、指示灯、显示模块和主控制器，所述无线收发模块、重力传感器、避障传感器、指示灯、显示模块和主控制器均位于机架内部，所述电源模块用于给各个模块供电。所述无线收发模块用于将高速摄像头拍摄的画面和视屏通过无线网络传输给后端平台，并接收后端平台发送的控制命令，便于工作人员进行对无人机进行控制和监视，所述重力传感器是用于测量无人机在的加速度，因为重力传感器是利用其内部由于加速度造成的晶体变形的特性来测量，晶体变形会产生电压，并计算出产生电压和加速度之间的关系就可将加速度转化成电压输出。所述高速摄像头用于拍摄周围场景，并测量目标物体的尺寸和大小后传递给主控制器，所述主控制器通过控制直微型电动推拉伸缩杆的伸缩来改变无人机的大小。所述避障传感器通过与超声波传感器和高速摄像头之间协同配合，完成对障碍物的躲避，所述指示灯可在较暗的环境下对周围进行照明，所述主控制器为无人机的核心，通过主控制器控制各个模块之间相互协调配合，控制无人机多个复杂的功能，其中电源模块用于给各个模块之间供电，提供电能。所述距离检测传感器通过超声波测量机架与障碍物之间的距离并与高速摄像头和避障传感器配合避开障碍物。本实用新型功能齐全，智能程度高，便于操作和使用。

本实用新型具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型的无人机在遇到障碍物时，能自动伸缩改变机身的大小，并且能自动避开障碍物，减少了无人机经常摔落的几率，更智能化的，减少了操作的麻烦，使用更方便，同时也保障了无人机的安全；

2、本实用新型的每个螺旋桨与相邻螺旋桨之间的角度为90°，在收缩时是向中心收缩，既改变了机身的长度又改变的机身的宽度，避障效率更高；

2、本实用新型将机壳设计成流线型能够减少无人机在飞行过程中受到风的阻力，减少不必要的能量损失；

3、本实用新型功能齐全，智能程度高，便于操作和使用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型的无人机结构示意图。

图2为本实用新型的微型电动推拉伸缩杆示意图。

图3为本实用新型的无人机系统结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-机壳，2-机架，3-螺旋桨，4-高速摄像头，5-微型电动推拉伸缩杆，6-直流无刷电机， 7-距离检测传感器，8-支撑腿，9-无线收发模块，10-电源模块，11-重力传感器，12-避障传感器，13-指示灯，14-显示模块，15-主控制器，16-凸出，17-圆孔。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1至图3所示，一种自适应伸缩式四旋翼无人机，包括机壳1、机架2和螺旋桨3，所述机壳1覆盖与机架2上，所述机架1的四周安装有四个微型电动推拉伸缩杆5，四个所述微型电动推拉伸缩杆5一端为伸缩端，另一端为固定端，四个所述微型电动推拉伸缩杆5 的两端均设有凸出16，所述凸出上设有圆孔17，四个所述微型电动推拉伸缩杆5的固定端通过凸出16上的圆孔17与机架2螺钉连接，所述微型电动推拉伸缩杆5的伸缩端设有直流无刷电机6，所述直流无刷电机6上套接有螺旋桨3，所述直流无刷电机6表面套有保护壳，所述微型电动推拉伸缩杆5的伸缩端通过凸出16上的圆孔17与保护壳螺钉连接，所述机架 2的前方还设有高速摄像头4，所述高速摄像头4的两侧对称设有距离检测传感器7，所述机架2下还安装有支撑机身的支撑腿8。本实用新型的工作过程为：后端平台首先发送命令给无线收发模块9，无线收发模块9接收命令后传递给主控制器15，主控制器15控制直流无刷电机6转动，无人机上个高速摄像头4和多个传感器启动，直流无刷电机6转动带动螺旋桨 3转动，螺旋桨3转动使无人机起飞，在无人机飞行的过程中，高速摄像头6实施监控和拍摄周围的场景，在遇到障碍物时，距离检测传感器7采用超声波测量无人机与障碍物直径的距离，高速摄像头6测量出障碍物的大小，在转动螺旋桨3轻松的避开障碍物，若无人机前方有面积较小的通道，此时也需要高速摄像头6的配合测量通道的大小，然后将数据传递给主控制器15，主控制器15控制无人机的四个微型电动推拉伸缩杆5收缩至可以通过通道的尺寸，在螺旋桨3的转动下，使无人机飞过狭窄的通道。

实施例2

如图1所示，每个所述螺旋桨3在同一平面内与相邻所述螺旋桨3之间的角度为90°。因此现有技术中的伸缩无人机的螺旋桨3之间是平行或180°，要么是平行向中心伸缩，要么是螺旋桨3相向伸缩，只能改变无人机的长或宽，而螺旋桨3之间呈90°，在收缩时是向中心收缩，在长度和宽度上都做了改变，效率更高。

实施例3

如图3所示，本实施例与实施例1的区别在于，一种无人机控制系统，所述控制系统包括有高速摄像头4和距离检测传感器7，还包括有无线收发模块9、电源模块10、重力传感器11、避障传感器12、指示灯13、显示模块14和主控制器15，所述无线收发模块9、重力传感器11、避障传感器12、指示灯13、显示模块14和主控制器15均位于机架2内部，所述电源模块10用于给各个模块供电。所述无线收发模块9用于将高速摄像头4拍摄的画面和视屏通过无线网络传输给后端平台，并接收后端平台发送的控制命令。所述高速摄像头4用于拍摄周围场景，并测量目标物体的尺寸和大小后传递给主控制器15，所述主控制器15通过控制直微型电动推拉伸缩杆5的伸缩来改变无人机的大小。所述距离检测传感器7通过超声波测量机架与障碍物之间的距离并与高速摄像头4和避障传感器12配合避开障碍物。所述重力传感器11用于测量无人机在飞行过程中的速度和加速度。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、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 (9)

1.一种自适应伸缩式四旋翼无人机，包括机壳(1)、机架(2)和螺旋桨(3)，其特征在于，所述机壳(1)覆盖与机架(2)上，所述机架(2)的四周安装有四个微型电动推拉伸缩杆(5)，四个所述微型电动推拉伸缩杆(5)一端为伸缩端，另一端为固定端，四个所述微型电动推拉伸缩杆(5)的两端均设有凸出(16)，所述凸出上设有圆孔(17)，四个所述微型电动推拉伸缩杆(5)的固定端通过凸出(16)上的圆孔(17)与机架(2)螺钉连接，所述微型电动推拉伸缩杆(5)的伸缩端设有直流无刷电机(6)，所述直流无刷电机(6)上套接有螺旋桨(3)，所述直流无刷电机(6)表面套有保护壳，所述微型电动推拉伸缩杆(5)的伸缩端通过凸出(16)上的圆孔(17)与保护壳螺钉连接，所述机架(2)的前方还设有高速摄像头(4)，所述高速摄像头(4)的两侧对称设有距离检测传感器(7)，所述机架(2)下还安装有支撑机身的支撑腿(8)。

2.根据权利要求1所述的一种自适应伸缩式四旋翼无人机，其特征在于，所述微型电动推拉伸缩杆(5)内部为空心结构，所述直流无刷电机(6)连接导线穿过所述微型电动推拉伸缩杆(5)内部与机架(2)内部电路连接。

3.根据权利要求1所述的一种自适应伸缩式四旋翼无人机，其特征在于，每个所述螺旋桨(3)在同一平面内与相邻所述螺旋桨(3)之间的角度为90°。

4.根据权利要求1所述的一种自适应伸缩式四旋翼无人机，其特征在于，四个所述微型电动推拉伸缩杆(5)伸缩的速度相同。

5.根据权利要求1所述的一种自适应伸缩式四旋翼无人机，其特征在于，所述机架(2)上还固定安装有2D云台或3D云台，在所述2D云台或3D云台上还安装有录像设备。

6.根据权利要求1所述的一种自适应伸缩式四旋翼无人机，其特征在于，所述螺旋桨(3)为两叶桨、三叶桨或四叶桨。

7.根据权利要求1所述的一种自适应伸缩式四旋翼无人机，其特征在于，四个所述微型电动推拉伸缩杆(5)为铝镁合金材质。

8.根据权利要求1所述的一种自适应伸缩式四旋翼无人机，其特征在于，所述机壳(1)为四周低处逐渐向中部凸起的平滑结构。

9.一种自适应伸缩式四旋翼无人机的系统，其特征在于，包括权利要求1中的高速摄像头(4)和距离检测传感器(7)，还包括有无线收发模块(9)、电源模块(10)、重力传感器(11)、避障传感器(12)、指示灯(13)、显示模块(14)和主控制器(15)，所述无线收发模块(9)、重力传感器(11)、避障传感器(12)、指示灯(13)、显示模块(14)和主控制器(15)均位于所述权利要求1中的机架(2)内部，所述电源模块(10)用于给各个模块供电。

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