CN214776629U - 矢量共轴手持云台一体无人机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了矢量共轴手持云台一体无人机，包括动力单元和机身，机身包括机身外壳和设于机身外壳内的两舵机等；还包括云台，动力单元连接于机身顶端，云台连接于机身底端；动力单元包括由上下两电机构成的同轴电机、分别与上下两电机连接的上螺旋桨对和下螺旋桨对、连接于同轴电机底端的矢量机构；矢量机构由矢量轴固定环、外轴倾斜环、内轴倾斜环从外向内同轴设置；两舵机中一舵机的输出轴通过一连杆连接外轴倾斜环外端，另一舵机的输出轴通过另一连杆连接内轴倾斜环外端。本实用新型无人机具有矢量推力属性；同时，该无人机将航拍无人机和手持云台的优点有机结合，能够实现多领域、多环境、多功能的应用。
Description
技术领域
本实用新型属于矢量无人机与手持云台等技术领域，具体涉及矢量共轴手持云台一体无人机。
背景技术
传统无人机大致可分为两类，一类是具有机翼的固定翼无人机，另一类是没有机翼的多旋翼无人机，本发明无人机则为以一种多旋翼无人机。传统多旋翼无人机多为四轴，其技术趋于成熟，外形上也形成了固定的标准，难以改变。因为旋翼的固定，只能通过各个螺旋桨之间的桨速差来改变无人机的姿态，实现转向前进等功能，进而导致传统多旋翼无人机的机动性、灵活性较差。
同时，由于多旋翼无人机的旋翼轴数量较多，在设计时需要注意螺旋桨之间的距离，不能使桨叶之间有接触的可能，因此不可避免的增大了多旋翼无人机的尺寸。而根据已有的结论：在桨径尺寸相同的情况下，单桨桨效比多桨桨效更大，多桨桨径为几个小桨直径相加得到最终桨径。而在相同桨效下，与多轴旋翼无人机相比，矢量共轴无人机的体积更加小巧、通过性更好。
再次，传统的多旋翼无人机在每一个螺旋桨下面都需要安装一个动力电机，一架无人机有几轴就需要配置几个电机，十分耗费能源，不够环保。而就拿四轴的无人机与矢量共轴无人机相比，由上面结论可知，在桨效相同的情况下，四个电机要比一个电机能源耗费要高，由此看来矢量共轴无人机更加节能环保。
最后，传统的航拍无人机和手持云台是不同的两款产品。其中，航拍无人机可以飞行到高空获得更广阔的拍摄视角，但不能像手持云台那样方便拿在手里随时随地拍摄。而手持云台能方便拿在手里随时随地拍摄，但却不能像航拍无人机那样飞到空中拍摄更美的风景。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供矢量共轴手持云台一体无人机，以解决背景技术中提出的问题。
本实用新型采用如下技术方案：
矢量共轴手持云台一体无人机，包括动力单元和机身，所述机身主要包括机身外壳和设于机身外壳内的两舵机、电源及控制模块；还包括云台，动力单元连接于机身顶端，云台连接于机身底端；
动力单元包括由上下两电机构成的同轴电机、分别与上下两电机连接的上螺旋桨对和下螺旋桨对、连接于同轴电机底端的矢量机构；上螺旋桨对和下螺旋桨对分别由上、下电机带动反向旋转；
所述矢量机构由矢量轴固定环、外轴倾斜环、内轴倾斜环从外向内同轴设置；一轴水平贯穿外轴倾斜环和内轴倾斜环且通过两环的圆心，用来连接外轴倾斜环和内轴倾斜环；通过两短轴连接外轴倾斜环和矢量轴固定环；内轴倾斜环通过一内轴心座与同轴电机底端相连，矢量轴固定环底端通过若干连接杆与下方的矢量轴底座连接；
所述两舵机中一舵机的输出轴通过一连杆连接外轴倾斜环外端，另一舵机的输出轴通过另一连杆连接内轴倾斜环外端。
作为优选，矢量轴底座下方预留若干用于安装减震球的减震孔。
作为优选，云台通过一云台连接机构与机身底端连接，所述云台连接机构为云台旋转盘；所述机身包括一底座，所述底座为带内螺纹的结构；该结构与所述云台旋转盘的上轴，通过该上轴将该结构与云台旋转盘可拆卸连接。
作为优选，云台旋转盘下方设置若干安装减震球的减震孔，云台旋转盘通过减震球与云台连接。
本实用新型无人机打破了传统的多旋翼无人机结构，利用反向双桨同轴电机和矢量结构设计了一款具有矢量推力属性的无人机。同时，该无人机将航拍无人机和手持云台的优点有机结合，能够实现多领域、多环境、多功能的应用。
本实用新型的优点和有益效果罗列如下：
（1）原材料普通，加工难度低，装配细节部位设计巧妙，既满足了机身的结构强度，又降低了加工成本。
（2）打破了传统的多旋翼无人机的结构设计，利用反向双桨同轴电机和矢量结构设计成了一款具有矢量推力线动力的无人机，具有较高的机动性、灵活性。
（3）在相同桨效下，本实用新型矢量共轴无人机的体积却要比多旋翼的小，与之相比更加小巧、通过性更好。
（4）与多旋翼无人机相比，本实用新型矢量共轴无人机更加节能环保，更具有优势。
（5）桨叶可折叠，云台可拆卸，结构简单，整体机身小巧轻便，方便携带。
（6）本无人机将航拍无人机和手持云台有机的结合在一起，能够实现多领域、多环境、多功能的应用。
附图说明
图1为具体实施方式中该一体无人机的主视图。
图2为具体实施方式中该一体无人机的俯视图；
图3为具体实施方式中该一体无人机的立体图。
图中：
101-锥形顶盖，102-同轴电机，103a-上螺旋桨对，103b-下螺旋桨对，103c-活动浆夹，104a-矢量轴固定环，104b-外轴倾斜环，104c-内轴倾斜环，104d-连接杆，104e-内轴心座，105-连杆，106-矢量轴底座；
201-机身外壳，202-舵机，203-底座；
300-云台，301-云台连接机构。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式进一步说明本实用新型。
本实用新型矢量共轴手持云台一体无人机包括主要由两对反向螺旋桨对、同轴电机、三环同心的矢量机构组成的动力单元，可解决传统旋翼推力线方向不可变的问题，同时提升了桨效。圆柱形的机身外壳，有利于将无人机和手持云台有机结合。
为便于理解其内部结构，图1~3所示均为剖视图。见图1~3，本实用新型一体无人机包括动力单元、机身和云台300。动力单元设于机身顶部，云台300连接于机身底端。云台300通过一云台连接机构301与机身底端连接，本具体实施方式中，云台连接机构301为云台旋转盘。
动力单元主要包括同轴电机102、两对反向螺旋桨对、矢量机构，同轴电机102固定于锥形顶盖101下，同轴电机102由上下两个同轴的电机构成。两对反向螺旋桨对包括上螺旋桨对103a和下螺旋桨对103b，上螺旋桨对103a和下螺旋桨对103b分别与同轴电机102的上、下电机连接，由上、下电机带动绕相反方向旋转。本具体实施方式中，各螺旋桨各由一活动浆夹103c与相应的电机连接（本实用新型中活动浆夹103c数量为4，但附图中仅标记部分活动桨夹103c），活动浆夹103c分别与同轴电机102中上、下电机的齿轮轴连接，上、下电机带动齿轮主动，从而带动与活动浆夹103c连接的螺旋桨旋转。本具体实施方式中，螺旋桨可折叠，当同轴电机102停止转动，可将螺旋桨折叠；当同轴电机102运行，螺旋桨在离心力作用下展开。因为上螺旋桨对103a和下螺旋桨对103b互逆旋转，可抵消螺旋桨叶产生的反扭力，确保机身不自旋。
矢量机构采用三环同心的简洁结构，矢量机构设于同轴电机102底端，其用来控制无人机的偏转范围。矢量机构由矢量轴固定环104a、外轴倾斜环104b、内轴倾斜环104c从外向内同轴设置。外轴倾斜环104b和内轴倾斜环104c通过一水平贯穿两环圆心的轴连接，该轴记为内外环连接轴。通过两短轴连接外轴倾斜环104b和矢量轴固定环104a。矢量轴固定环104a底端通过四根塑料的连接杆104d与下方的矢量轴底座106连接。矢量轴底座106中部设置有用来安装舵机202的舵机板（未在图中画出），为获得减震功能，在矢量轴底座106下方预留若干用于安装减震球的减震孔。矢量机构通过一位于内轴倾斜环104c上方的内轴心座104e与同轴电机102底座相连，具体可通过螺丝或铆钉等连接件进行连接，连接件可选择材质为不易损坏的硬质PAL塑料。
一连杆105的一端连接外轴倾斜环104b外端，具体来说可与内外环连接轴的外端连接，连杆105另一端通过柳钉与下方舵机202的输出轴连接。即舵机202的输出轴通过连杆105连接外轴倾斜环104b外端。本实用新型包括两舵机，所以配套两连杆，附图中仅画出一舵机和一连杆，另一舵机和连杆的连接原理相同，只是连杆的连接位置略有区别。另一连杆的一端内轴倾斜环104c外端，具体来说可与位于内轴倾斜环104c外端的内外环连接轴连接，连杆另一端通过柳钉与下方的另一舵机的输出轴连接。
本实用新型无人机机身与其他无人机机身结构无异，主要包括机身外壳201及设于机身外壳201内的舵机202、电源及控制模块，控制模块用来接收外部指令并控制舵机202。矢量机构通过矢量轴底座106所设减震球与机身外壳201顶端相连，可减少机身抖动，更利于无人机的控制。机身外壳201内预留电源槽和其他大量空间，可安装舵机202、电源和其他控制单元。机身外壳201的底座203为带内部螺纹的可拆卸结构，该可拆卸结构与云台旋转盘匹配，通过内螺纹与云台旋转盘上轴连接，从而实现云台主体与机身的可拆卸连接。作为优选，在云台旋转盘下方也设置若干安装减震球的减震孔，云台旋转盘通过减震球与云台300连接，使得云台300更为实用。
本实用新型无人机主要材料可采用PLA塑料，PLA塑料是一种兼容3D打印机的塑料，可在200°C融化。可利用3D打印工艺制作本实用新型无人机的骨架，所得无人机整体结构牢固安全，质量轻巧，环保节能。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的具体实施方式实施例是为了帮助理解本实用新型，应被理解为本实用新型保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍落在本实用新型的保护范围内。
Claims (4)
1.矢量共轴手持云台一体无人机，包括动力单元和机身，所述机身主要包括机身外壳和设于机身外壳内的两舵机、电源及控制模块；其特征是：
还包括云台，动力单元连接于机身顶端，云台连接于机身底端；
动力单元包括由上下两电机构成的同轴电机、分别与上下两电机连接的上螺旋桨对和下螺旋桨对、连接于同轴电机底端的矢量机构；上螺旋桨对和下螺旋桨对分别由上、下电机带动反向旋转；
所述矢量机构由矢量轴固定环、外轴倾斜环、内轴倾斜环从外向内同轴设置；一轴水平贯穿外轴倾斜环和内轴倾斜环且通过两环的圆心，用来连接外轴倾斜环和内轴倾斜环；通过两短轴连接外轴倾斜环和矢量轴固定环；内轴倾斜环通过一内轴心座与同轴电机底端相连，矢量轴固定环底端通过若干连接杆与下方的矢量轴底座连接；
所述两舵机中一舵机的输出轴通过一连杆连接外轴倾斜环外端，另一舵机的输出轴通过另一连杆连接内轴倾斜环外端。
2.如权利要求1所述的矢量共轴手持云台一体无人机，其特征是：
所述矢量轴底座下方预留若干用于安装减震球的减震孔。
3.如权利要求1所述的矢量共轴手持云台一体无人机，其特征是：
所述云台通过一云台连接机构与机身底端连接，所述云台连接机构为云台旋转盘；所述机身包括一底座，所述底座为带内螺纹的结构；该结构与所述云台旋转盘的上轴，通过该上轴将该结构与云台旋转盘可拆卸连接。
4.如权利要求3所述的矢量共轴手持云台一体无人机，其特征是：
所述云台旋转盘下方设置若干安装减震球的减震孔，云台旋转盘通过减震球与云台连接。
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|---|---|---|---|---|
| CN115367103A (zh) * | 2022-09-23 | 2022-11-22 | 昂海松 | 共轴双电机微型无人机的基于正交圆弧齿条旋翼矢量操纵机构 |
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2021
- 2021-03-30 CN CN202120637848.0U patent/CN214776629U/zh not_active Expired - Fee Related
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