CN213262939U - 涵道飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种涵道飞行器，包括机身主体、涵道组件及信息采集模块，信息采集模块和涵道组件均安装在机身主体上，信息采集模块位于机身主体外周端部，且能够相对于机身主体转动。在本申请提供的涵道飞行器中，通过采用涵道组件，桨叶位于涵道圈内，减少螺旋桨与外界碰撞的情况。同时，将信息采集模块设置在机身主体外周端部，信息采集模块转动时，减少机身主体对信息采集模块采集区域干扰，因此，本申请提供的涵道飞行器使用安全性提高的同时，数据采集准确性提高。

Description

涵道飞行器

技术领域

本实用新型涉及飞行器技术领域，特别涉及一种涵道飞行器。

背景技术

在一些应用场景中，无人机往往在密集人群上空，甚至近距离接近人体使用，传统无人机通常为开放式旋翼的螺旋桨。无人机上搭载云台相机时，只能安装在机体中心部位的上方或下方。

如果无人机发生故障坠落，机身高空坠落和高速旋转螺旋桨的切割将对周边人员产生极大的人身伤害。且由于相机只能观察到飞机上方或下方，相机的拍摄视野受限，使得信息采集模块采集数据准确性较低。

因此，如何在提高飞行器使用安全性的同时，提高数据采集准确性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种涵道飞行器，涵道飞行器使用安全性提高的同时，数据采集准确性提高。

为实现上述目的，本实用新型提供一种涵道飞行器，包括机身主体、涵道组件及信息采集模块，所述信息采集模块和所述涵道组件均安装在所述机身主体上，所述信息采集模块位于所述机身主体外周端部，所述信息采集模块为一个或多个。

优选地，所述信息采集模块能够相对于所述机身主体转动。

优选地，还包括用于安装所述信息采集模块的悬挂支架，所述悬挂支架安装在所述机身主体上，所述悬挂支架能够相对于所述机身主体转动和/或所述信息采集模块能够相对于所述悬挂支架转动。

优选地，所述悬挂支架位于所述机身主体的上方、下方或侧面。

优选地，当所述悬挂支架安装在所述机身主体侧面时，所述机身主体的侧面设有用于安装内嵌所述悬挂支架的侧面开口槽体。

优选地，还包括设备舱和蓄能模块，所述设备舱和蓄能模块均布置在所述涵道飞行器中心轴上。

优选地，所述设备舱的重心位于所述机身主体的中心，所述蓄能模块与所述信息采集模块分别位于所述涵道飞行器中心轴的两端；

或，所述蓄能模块的重心位于所述机身主体的中心，所述设备舱与所述信息采集模块分别位于所述涵道飞行器中心轴的两端。

优选地，所述设备舱为多个，多个所述设备舱沿所述涵道飞行器中心轴对称分布；

和/或所述蓄能模块为多个，多个所述蓄能模块沿所述涵道飞行器中心轴对称分布；

和/或所述信息采集模块为多个，多个所述信息采集模块沿所述涵道飞行器中心轴对称分布。

优选地，所述机身主体由发泡材料发泡形成。

优选地，所述涵道组件包括螺旋桨及安装在所述机身主体上的电机，所述电机通过电机支架安装在所述机身主体上，电机支架由玻璃纤维制成。

优选地，所述机身主体侧面的外周围成多边环形或圆环形。

在上述技术方案中，本实用新型提供的涵道飞行器，包括机身主体、涵道组件及信息采集模块，信息采集模块和涵道组件均安装在机身主体上，信息采集模块位于机身主体外周端部，且能够相对于机身主体转动。

通过上述描述可知，在本申请提供的涵道飞行器中，通过采用涵道组件，桨叶位于涵道圈内，减少螺旋桨与外界碰撞的情况。同时，将信息采集模块设置在机身主体外周端部，信息采集模块进行信息采集时，减少机身主体对信息采集模块采集区域干扰，因此，本申请提供的涵道飞行器使用安全性提高的同时，数据采集准确性提高。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所提供的一种涵道飞行器的三维结构图；

图2为图1所示涵道飞行器另一种视角的三维结构图；

图3为图1所示涵道飞行器的主视图；

图4为图3所示涵道飞行器的右视图；

图5为图3所示涵道飞行器的左视图；

图6为图3所示涵道飞行器的仰视图；

图7为图3所示涵道飞行器的俯视图；

图8为本实用新型实施例所提供的另一种涵道飞行器的三维结构图；

图9为图8所示涵道飞行器的另一种视角的三维结构图；

图10为图9所示涵道飞行器的主视图；

图11为图8所示涵道飞行器的右视图；

图12为图8所示涵道飞行器的左视图；

图13为图8所示涵道飞行器的仰视图；

图14为图8所示涵道飞行器的俯视图。

其中图1-14中：1-机身主体、2-蓄能模块、3-设备舱盖、4-悬挂支架、5- 信息采集模块、6-云台、7-涵道圈、8-螺旋桨、9-电机支架、10-支架连接件。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种涵道飞行器，涵道飞行器使用安全性提高的同时，数据采集准确性提高。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1至图14。

在一种具体实施方式中，本实用新型具体实施例提供的涵道飞行器，包括机身主体1、涵道组件及信息采集模块5，信息采集模块5和涵道组件均安装在机身主体1上。信息采集模块5位于机身主体1外周端部，优选，信息采集模块5位于机身主体1外周边缘位置，具体的，信息采集模块5可以安装在机身主体1的侧面，或者信息采集模块5安装在机身主体1的上表面靠上近机身主体1侧面位置，或者信息采集模块5安装在机身主体1的下表面上靠近机身主体1的侧部位置，即信息采集模块5与机身主体1侧面的距离小于信息采集模块与机身主体1中心位置的距离。综上，信息采集模块5可以安装在机身主体1的上表面、下表面或者侧面。

信息采集模块5为一个或多个，当信息采集模块5为多个时，优选，信息采集模块5沿机身主体1的外周端部均匀分布，优选，多个信息采集模块5 沿涵道飞行器中心轴对称分布，优选，信息采集模块5的重心位于涵道飞行器中心轴或涵道飞行器中心轴的延长线上。

其中该涵道飞行器为涵道无人机飞行器。其中，信息采集模块5可以为变焦相机。优选的，信息采集模块5能够相对于机身主体1转动。

机身主体1上可以设置多个涵道组件。多个涵道组件呈阵列排布。具体的，涵道组件可以为三个、四个、五个、六个等，其中本申请采用矩阵式四涵道气动构型，还可以采用圆形构型。

具体的，机身主体1上开设四个涵道圈7，涵道组件的螺旋桨8位于涵道圈7内，螺旋桨8与涵道圈7一一对应。

优选，机身主体1的上表面和下表面均为平面结构，本申请的涵道飞行器外型规则平整，提高了机动性能。

在一种可实施方式中，信息采集模块5包括红外相机，例如市场上常规的高精度红外热成像相机。或者信息采集模块5采集模块包括红外测温仪，不仅能检测到生命体，还能进行红外测温，用于特殊情况下如传染病时期的公共区域的公众健康情况快速检测。

作为再一种可实施的方式，信息采集模块5可以为空气污染指数测试仪，对污染性气体、有害气体和噪声等进行测量和监控，可在封闭园区或森林的巡逻值守。

涵道飞行器还包括与信息采集模块5通讯连接的通讯模块。通常情况下可使用微波电台进行通讯，一架涵道无人机飞行器一般使用两部电台，一部数传电台用来控制飞行，一部图传电台用来实时传输拍摄的图像画面。由于微波电台的绕射能力并不强，受障碍物、干扰和地面杂波等客观环境影响出现信号干扰甚至是信号中断，为了增大控制距离可增加天线长度或提高天线安装位置。

在防疫监测工作中，涵道无人机飞行器可能会在室内或受限的空间内飞行，经常会面临墙壁、立柱、门以及其他比较高大的障碍物，环境复杂，设备繁多信号干扰大，为保证安全性，传统无人机微波电台通讯链路将无法使用，可采用4G/5G通讯，只要无人机所处位置有4G/5G信号覆盖就能实现对无人机的控制。4G基站的布局密度非常高，已经能做到通信信号不受建筑、树冠等遮挡物的影响，甚至在室内和地下通道都能有很好的信号覆盖。

通过上述描述可知，在本申请具体实施例所提供的涵道飞行器中，通过采用涵道组件，桨叶位于涵道圈7内，因为规整的外形，且螺旋桨8可完全内嵌在机身主体1内，即高速旋转的螺旋桨8安装在机身内部，没有与人、物体碰撞的风险，即使无人机发生故障，也被限定在涵道圈7内，螺旋桨8 不会造成二次伤害，这使涵道无人机能够真正实现与人“零距离”的接触作业，提高安全性的同时可实现更精准的作业，气流被限定在涵道内及其上下范围内，不会干扰其他设备，从而可以使相机能活动安装在整个涵道飞行器的机身主体1的除去涵道圈7内的其他任何部位。本申请中挂载的信息采集模块5位于边缘处，没有遮挡，减少机身主体1对信息采集模块5采集区域干扰，且可以相对于机身主体1转动，其拍摄视角更大，数据采集准确性提高。

同等载重级别下涵道无人机比开放式螺旋桨8的体积更小、飞行噪音更小，无论是在复杂环境下的使用灵活性，还是在需要接近人群进行作业的场景中，涵道飞行器更为合适。

本申请提供的涵道飞行器还包括用于安装信息采集模块5的悬挂支架4，悬挂支架4安装在机身主体1上，悬挂支架4上安装信息采集模块5一端能够相对于机身主体1转动，具体的，信息采集模块5与悬挂支架4固定连接。当然，也可是设置为信息采集模块5能够相对于悬挂支架4转动。为了提高信息采集模块5位置可调节性，优选信息采集模块5一端能够相对于悬挂支架4转动，同时悬挂支架4能够相对于机身主体1转动。

具体的，悬挂支架4的安装孔与机身主体1位置严密配合。具体的，悬挂支架4与机身主体1上的悬挂支架4安装孔之间为活动连接，悬挂支架4 能够绕机身主体1旋转。具体的，本实施例中悬挂支架4的高度比机身主体1 的高度大3倍，也就是说在不影响飞行效果的前提下使安装高度尽可能高，减少对信息采集模块5信息采集的影响。

其中，悬挂支架4位于机身主体1的上方、下方或侧面。本申请优选，悬挂支架4位于机身主体1的侧面。

在一种具体实施方式中，信息采集模块5包括云台6和变焦相机，信息采集模块5连接在悬挂支架4上，并能通过悬挂支架4相对于机身主体1活动，调整多个视角，便于采集不同方位的图像。

以图8至图14所示，信息采集模块5通过悬挂支架4置于机身主体1的上方，仅在向下俯视时会受到机身主体1边缘的微小遮挡，同理，也可以将信息采集模块5置于机身主体1的下方。通过信息采集模块5的靠外设置，并能相对于机身主体1绕水平方向的转轴做一定角度范围内的转动，使信息采集模块5获得俯仰方向较好的视野。

当悬挂支架4安装在机身主体1侧面时，机身主体1的侧面设有用于安装内嵌悬挂支架4的侧面开口槽，其中信息采集模块5能在侧面开口槽内自由转动，避免了机身主体1任何边缘对信息采集模块5的信号采集位置的遮挡。

在一种具体实施方式中，该涵道飞行器还包括设备舱，设备舱和信息采集模块5分别位于涵道飞行器中心轴相对两端。由于信息采集模块5的重量一般较大，在机身主体1上布置时，可将信息采集模块5与重量较大的其他零部件对称布置，保持整机的平衡。本实施例中，信息采集模块5与设备舱分别位于机身主体1的中心轴的两端。

具体的，机身主体1上可以开设设备舱，用于集中放置飞控电子设备等关键零部件(比如：电调、集成电源板、飞控、辅助定位用的光流、激光雷达、避障摄像头、定位用的GPS)。在设备舱的开口处设置设备舱盖3，在安装完所有无人机电子设备后安装设备舱盖3，将设备舱封闭，保证涵道飞行器外观整齐。将测量设备安装在设备舱内，有效减少气体乱流对采集模块的干扰，提高测量精度。

具体的，该涵道飞行器还包括设备舱和蓄能模块2，设备舱和蓄能模块2 均布置在涵道飞行器中心轴上。其中，设备舱和蓄能模块2可以部分结构位于涵道飞行器中心轴上，此时设备舱的重心和蓄能模块2的中心与涵道飞行器中心轴不重合。

更进一步地，设备舱的重心位于机身主体1的中心，蓄能模块2与信息采集模块5分别位于所述涵道飞行器中心轴的两端，由于蓄能模块2与信息采集模块5的重量恒定，而设备舱装载的设备可能会适应性变化，使设备舱位于中心处，整机的重心不会由于装载设备的重量而变化。

在另一种实施方式中，蓄能模块2的重心位于机身主体1的中心，设备舱与信息采集模块5分别位于涵道飞行器中心轴的两端，此方案中，设备舱装载的设备重量优选误差不能过大，进而避免导致整机的重心偏移过大，影响飞行稳定性。

蓄能模块2为电池，本实施例中采用独立封装的智能电池，电池设置在机身主体1上开设的电池仓内，电池为一体式包装快速插拔智能电池，能快速插拔且安装牢固。

在一种具体实施方式中，蓄能模块2为多个，具体可以为两个或者至少三个，优选，蓄能模块2对称分布在涵道飞行器中心轴两端，具体的，优选多个蓄能模块2沿涵道飞行器中心轴对称分布，其中，优选每个蓄能模块2 的重心位于涵道飞行器中心轴上。设备舱的中心线位于涵道飞行器中心轴上，设备舱装载的设备重量与信息采集模块5的重量进行匹配，避免引起整机的重心不稳。在具体组装过程中，当设备舱和信息采集模块5重量相当时，设备舱和信息采集模块5对称分布在涵道飞行器中心轴两端，当然，还可以设备舱和信息采集模块5构成的组合结构的重心位于机身主体1的中心。

在另一种具体实施方式中，设备舱为多个，具体可以为两个或者至少三个，具体的，设备舱内可以设置放置设备的多个模块舱体。当然，设备舱也可以对称分布在涵道飞行器中心轴两端，具体的，优选多个设备舱沿涵道飞行器中心轴对称分布，其中，优选每个设备舱的重心位于涵道飞行器中心轴上。蓄能模块2的中心线位于涵道飞行器中心轴上，蓄能模块的重量与信息采集模块5的重量进行匹配，避免引起整机的重心不稳。在具体组装过程中，当蓄能模块2和信息采集模块5重量相当时，蓄能模块2和信息采集模块5 对称分布在涵道飞行器中心轴两端，当然，还可以蓄能模块2和信息采集模块5构成的组合结构的重心位于机身主体1的中心。

当然，还可以蓄能模块2和设备舱分布于涵道飞行中心相对两侧，优选，蓄能模块2和设备舱构成的组合结构的重心位于机身主体1的中心。

机身主体1由发泡材料发泡形成，最大限度减小机身主体1的自重。

或机身主体1由发泡材料发泡形成，发泡材料外侧包覆硬质外壳，其中硬质外壳具体可以为塑料外壳。

当然，机身主体1的发泡材料内置硬质承载骨架，即硬质承载骨架嵌入至发泡材料内。发泡材料主要用于填充硬质承载骨架外侧，形成机身主体1 的外形结构，并保证涵道孔气动外形的精确度。

涵道组件包括螺旋桨8及安装在所述机身主体1上的电机，在本申请中，驱动螺旋桨8转动的电机通过电机支架9安装在机身主体1上，其中电机支架9的安装孔与机身主体1位置严密配合，具体的，电机与电机支架9一一对应，每个电机支架9可以独立设置于机身主体1上。当然，相邻两个电机支架9还可以通过支架连接件10连接，电机支架9可以与支架连接件10整体一体加工成型。具体的，螺旋桨8桨毂的内径和电机外径相同，将螺旋桨8 套装在电机外侧，且螺旋桨8的整体高度和电机高度基本相同，最大限度地减小无人机的机体高度，进行紧凑性设计，且能减轻重量。

电机支架9由玻璃纤维制成。具体的，电机支架9采用玻纤尼龙材质制成，并采用了3D打印复合材料的先进加工工艺，来满足拓扑优化结构的快速精准成型，由于玻璃纤维的强度较高，能在动力模块工作过程中，支撑整个机身主体1不会发生形变，延长了电机支架9的使用寿命及涵道飞行器的使用安全性。

电机支架9可以通过螺纹紧固件安装在机身主体1上。

具体的，电机支架9为中空结构，其内形成腔体，电机的线路穿过腔体延伸到设备舱内，与置于设备舱内的零部件连接。具体的，电机支架9包括电机承载套和多根支杆，电机承载套位于涵道圈7的中心，以保证电机的轴心与涵道圈7的轴心同心设置，支杆沿周向分布在涵道圈7内。

具体的，机身主体1的整体采用凸台凹槽的卡接和胶粘的方式，避免使用金属连接件。较优地，本申请中不同材质的机身主体1与电机支架9之间，通过凸台与凹槽配合卡接的方式预先固定后，再通过胶粘的完全固定连接。

优选的，机身主体的零部件优先采用复合材料，避免了金属材质的使用，使整体重量较轻，且强度足够。采用卡接和粘接方式组装，避免金属连接件的使用，进一步减轻重量。

具体的，机身主体1的侧面的外周围多边环形，多边环形具体可以为三角形，四边形或六边形等，具体的，优选两个侧面折角处光滑过渡。多边环形具体可以为正方形，立方体状的规整外形，适合机身主体1的侧面安装大面积的显示屏幕，当涵道无人机靠近人群时可以显示图像、文字，消除人们的恐惧心理，使采集模块为测温仪时，可以离人更近，从而使测量更准确。

为满足特殊情况下比如防疫监控检测和室内/外空间复杂、狭小环境下的飞行需求与贴近人群作业的安全性，用于防疫监测的涵道无人机的体积尺寸要尽量紧凑，机身主体1的侧面外周采用圆环构型。

在保证涵道飞行器拥有足够大的负载能力和足够长的飞行时间的同时，能使无人机尺寸压缩到便于携带的尺寸，例如宽50cm-60cm、长60cm-70cm 和高3cm-7cm，当然在具体加制造时，涵道飞行器的规格并不局限于上述情况。无人机本体整备质量1kg-2kg，最大起飞重量2kg-3kg，整机最大有效载荷将达到1kg-1.5kg。

为了扩大信息采集模块5的信息采集范围，优选，信息采集模块5的信息采集端能够由水平位置向上和向下各旋转90°。即优选信息采集模块5的信息采集端能够至少旋转180°，如图1至图7所示，信息采集模块5通过悬挂支架4嵌设在机身主体1的边缘，可以在上下方向各旋转90°，悬挂支架 4将相机支撑到机身主体1的外侧，当信息采集模块5旋转到极限位置时不会遮挡，从而能够观察到飞机前方俯仰方向很大的视角范围。

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 (11)

1.一种涵道飞行器，其特征在于，包括机身主体(1)、涵道组件及信息采集模块(5)，所述信息采集模块(5)和所述涵道组件均安装在所述机身主体(1)上，所述信息采集模块(5)位于所述机身主体(1)外周端部，所述信息采集模块(5)为一个或多个。

2.根据权利要求1所述的涵道飞行器，其特征在于，所述信息采集模块(5)能够相对于所述机身主体(1)转动。

3.根据权利要求2所述的涵道飞行器，其特征在于，还包括用于安装所述信息采集模块(5)的悬挂支架(4)，所述悬挂支架(4)安装在所述机身主体(1)上，所述悬挂支架(4)能够相对于所述机身主体(1)转动和/或所述信息采集模块(5)能够相对于所述悬挂支架(4)转动。

4.根据权利要求3所述的涵道飞行器，其特征在于，所述悬挂支架(4)位于所述机身主体(1)的上方、下方或侧面。

5.根据权利要求4所述的涵道飞行器，其特征在于，当所述悬挂支架(4)安装在所述机身主体(1)侧面时，所述机身主体(1)的侧面设有用于安装内嵌所述悬挂支架(4)的侧面开口槽体。

6.根据权利要求1所述的涵道飞行器，其特征在于，还包括设备舱和蓄能模块(2)，所述设备舱和蓄能模块(2)均布置在所述涵道飞行器中心轴上。

7.根据权利要求6所述的涵道飞行器，其特征在于，所述设备舱的重心位于所述机身主体(1)的中心，所述蓄能模块(2)与所述信息采集模块(5)分别位于所述涵道飞行器中心轴的两端；

或，所述蓄能模块(2)的重心位于所述机身主体(1)的中心，所述设备舱与所述信息采集模块(5)分别位于所述涵道飞行器中心轴的两端。

8.根据权利要求6所述的涵道飞行器，其特征在于，所述设备舱为多个，多个所述设备舱沿所述涵道飞行器中心轴对称分布；

和/或所述蓄能模块(2)为多个，多个所述蓄能模块(2)沿所述涵道飞行器中心轴对称分布；

和/或所述信息采集模块(5)为多个，多个所述信息采集模块(5)沿所述涵道飞行器中心轴对称分布。

9.根据权利要求1所述的涵道飞行器，其特征在于，所述机身主体(1) 由发泡材料发泡形成。

10.根据权利要求1所述的涵道飞行器，其特征在于，所述涵道组件包括螺旋桨(8)及安装在所述机身主体(1)上的电机，所述电机通过电机支架(9)安装在所述机身主体(1)上，电机支架(9)由玻璃纤维制成。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的涵道飞行器，其特征在于，所述机身主体(1)侧面的外周围成多边环形或圆环形。

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