CN217864775U - 一种具有多个独立动力模块的无人机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及无人机技术领域，公开了一种具有多个独立动力模块的无人机，包括机翼系统、安装组件和动力系统；安装组件包括多个撑杆支架，撑杆支架对称设置在机翼系统轴向两侧的水平面上，撑杆支架一端与机翼系统可拆装连接；动力系统包括多个挂载在撑杆支架之上的动力模块。本申请解决了现有垂起固定翼无人机由于其一体化机身、机翼以及动力系统，导致现有垂起固定翼无人机难以储存和运输，同时结构和设备互换性差，不便于维护的缺陷。

Description

一种具有多个独立动力模块的无人机

技术领域

本申请涉及无人机技术领域，具体是指一种具有多个独立动力模块的无人机。

背景技术

随着技术的不断进步，无人飞行装置的应用领域越来越广泛，涉及到军事、农业、工业以及生活等多个领域，具体在边防巡逻、紧急救援、工业巡查、农林喷洒、物流配送等应用场景下也均取得了显著的成果，具有广阔的发展前景。

目前无人机主要分为固定翼无人机和旋翼无人机，其中，固定翼无人机具有气动效率高、航程远、航时长等优势，但需要较长的跑道进行起飞和降落；而旋翼无人机可实现垂直起降，不需要跑道，使用灵活，但其气动效率较低、载重较小、航程较短。

而垂起固定翼无人机则兼具二者优势，可实现垂直起降，在飞行阶段又相当于固定翼无人机，具有航程远、航时长等特点。现有垂起固定翼无人机目前主流设计形式是在固定翼飞机的基础上增加成对的垂直起降电机和螺旋桨，以满足垂直起降要求。这类垂起固定翼无人机具有一体的机身和机翼结构，在储存和运输过程中占用空间较大，同时结构和设备的互换性较差，增加了使用成本。

发明内容

基于以上技术问题，本申请提供了一种具有多个独立动力模块的无人机，解决了现有垂起固定翼无人机由于其一体化机身、机翼以及动力系统，导致现有垂起固定翼无人机难以储存和运输，同时结构和设备互换性差，不便于维护的缺陷。

为解决以上技术问题，本申请采用的技术方案如下：

一种具有多个独立动力模块的无人机，包括机翼系统、安装组件和动力系统；安装组件包括多个撑杆支架，撑杆支架对称设置在机翼系统轴向两侧的水平面上，撑杆支架一端与机翼系统可拆装连接；动力系统包括多个挂载在撑杆支架之上的动力模块。

进一步的，动力系统还包括多个沿机翼系统中轴线对称挂载在机翼系统之上的动力模块。

进一步的，动力模块均匀分布在以机翼系统中心点为圆心的圆周上。

进一步的，动力模块包括前拉动力单元、垂直起降动力单元、动力控制单元、动力电池和电源管理单元；前拉动力单元用于提供无人机巡航飞行的动力；垂直起降动力单元用于提供无人机垂直起降、前进、后退及悬停的动力；动力控制单元用于接收飞行控制指令，并根据飞行控制指令控制前拉动力单元和垂直起降动力单元；动力电池用于向所前拉动力单元、垂直起降动力单元和动力控制单元提供电能；电源管理单元用于对前拉动力单元、垂直起降动力单元和动力控制单元进行用电管理，以及对动力电池进行电量监控。

进一步的，动力模块还包括动力设备舱，动力设备舱用于安装动力控制单元、电源管理单元和动力电池，动力设备舱前端设有前撑杆，动力设备舱后端设有后撑杆；前撑杆前端安装有前拉动力单元，后撑杆尾端设有尾翼单元，前撑杆和后撑杆上沿动力设备舱对称安装有多个垂直起降动力单元。

进一步的，前拉动力单元包括前拉螺旋桨和前拉电机，前拉螺旋桨与前拉电机的输出轴驱动连接。

进一步的，垂直起降动力单元包括垂直起降螺旋桨和垂直起降电机，垂直起降螺旋桨与垂直起降电机的输出轴驱动连接。

进一步的，尾翼单元包括呈十字分布的垂直尾翼和水平尾翼。

进一步的，机翼系统包括机翼主体，中央设备舱和起落架；机翼主体包括中央翼，中央翼两端对接安装有外翼；中央设备舱挂载在中央翼中部，中央设备舱内设有飞控系统，中央设备舱与动力系统电连接；起落架沿中央设备舱对称设置在中央翼下方。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

1、本申请通过撑杆支架提供了更多的动力模块安装位，使得能够在无人机上设置更多数量的动力模块，为无人机提供更加充足的飞行动力；

2、本申请通过环绕机翼系统的中心点圆周对称布置的动力模块，可以使得飞行动力均匀分布，使无人飞行装置更易处于平衡状态，便于飞行控制；

3、本申请通过多个规格相同的动力模块，使得无人机的部件具有良好的互换性，所有动力模块可以实现互换而不影响无人机功能和性能。且当其中一个动力模块出现故障后，也可快速用全新的动力模块进行替换；

4、本申请通过模块化的动力模块和机翼系统，使得动力模块和机翼系统均可拆解，减下了对储存和运输空间的要求，可以将动力模块和机翼模块分别集中储存和管理，提高了无人机的维护效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。其中：

图1为具有多个独立动力模块的无人机的结构示意图。

图2为机翼系统的结构示意图。

图3为动力模块的结构示意图。

图4为动力设备舱的结构示意图。

其中，1机翼系统，2动力模块，3撑杆支架，4中央翼，5中央设备舱，6起落架，7外翼，8前拉螺旋桨，9前拉电机，10垂直起降螺旋桨，11垂直起降电机，12前撑杆，13动力设备舱，14后撑杆，15垂直尾翼，16水平尾翼，17动力电池，18垂直起降电机调速器，19电源管理主板，20动力控制主板，21连接杆，22对接结构，23前拉电机调速器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例的附图，对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

图1～4是本申请一些实施例所示的具有多个独立动力模块的无人机的结构示意图，以下将结合图1～4对本申请所涉及的具有多个独立动力模块的无人机进行介绍。需要注意的是，图1～4仅作为示例，并不对具有多个独立动力模块的无人机的具体形状和结构形成限定。

参阅图1，在一些实施例中，一种具有多个独立动力模块的无人机，包括机翼系统1、安装组件和动力系统；安装组件包括多个撑杆支架3，撑杆支架3对称设置在机翼系统1轴向两侧的水平面上，撑杆支架3一端与机翼系统1可拆装连接；动力系统包括多个挂载在撑杆支架3之上的动力模块2。

本实施例中，动力模块2挂载在撑杆支架3上，通过撑杆支架3可以在垂起固定翼无人机上挂载更多数量的动力模块2，以为无人机提供更多的动力。且沿机翼系统1的轴向对称布置的动力模块2，可以使得飞行动力均匀分布，使无人机更易处于平衡状态，便于飞行控制。同时，由于无人机上的各个动力模块2规格相同，使得无人机的部件具有良好的互换性，所有动力模块2可以实现互换而不影响无人机功能和性能。且当其中一个动力模块2出现故障后，也可快速用全新的动力模块2进行替换。另外，通过模块化的动力模块2和机翼系统1，使得动力模块2和机翼系统1均可拆解，减下了对储存和运输空间的要求，可以将动力模块2和机翼模块分别集中储存和管理，提高了无人机的维护效率。

其中，撑杆支架3与机翼系统1为可拆装连接结构。由于撑杆支架3的安装数量可以决定动力模块2的数量，由此可以根据不同的飞行任务安装不同数量的撑杆支架3，以挂载不同数量的动力模块2在无人机上，满足无人机不同的飞行任务需求。

优选的，动力系统还包括多个沿机翼系统1中轴线对称挂载在机翼系统1之上的动力模块2。

其中，除了在撑杆支架3上挂载动力模块2之外，还可通过在机翼系统1上增设动力模块2，以通过增加动力模块2数量的方式，为无人机提供更加充足的动力和更加持久的续航能力。

优选的，动力模块2均匀分布在以机翼系统1中心点为圆心的圆周上。

其中，动力模块2呈圆周分布，可以让机翼系统1与撑杆支架3上的动力模型2均匀分布，以使得整个无人机的动力分布均匀，具有更高的平衡性和操作性。

参阅图3～4，在一些实施例中，动力模块2包括前拉动力单元、垂直起降动力单元、动力控制单元、动力电池17和电源管理单元；前拉动力单元用于提供无人机巡航飞行的动力；垂直起降动力单元用于提供无人机垂直起降、前进、后退及悬停的动力；动力控制单元用于接收飞行控制指令，并根据飞行控制指令控制前拉动力单元和垂直起降动力单元；动力电池17用于向所前拉动力单元、垂直起降动力单元和动力控制单元提供电能；电源管理单元用于对前拉动力单元、垂直起降动力单元和动力控制单元进行用电管理，以及对动力电池17进行电量监控。

本实施例中，通过上述前拉动力单元和垂直起降动力单元使得无人机能够兼具固定翼无人机航时长、速度高、距离远的特点和旋翼无人机垂直起降的功能，垂直起降模式大大增强了无人机的环境适应性。

其中，每个动力模块2均设有动力电池17，相比现有技术中整机集中供电的方式，较长线路造成的功耗，动力电池17的分布式设计有利于功耗的降低，同时也有利于更加准确地获得电机的电流、电压，进而提高各动力系统的控制精度。且分布式供电结构也具备更高的可靠性，在其中一个动力模块2故障后，其余动力模块2仍能继续正常工作。

具体的，对于动力控制单元，其主要包括动力控制主板20和调速单元，调速单元主要包括前拉电机调速器23和垂直起降电机调速器18，其中，前拉电机调速器23控制前拉电机9转速，垂直起降电机调速器18控制垂直起降电机11转速。

具体的，对于电源管理单元，其主要包括电源管理主板19，用于对本动力模块2用电设备及外部用电设备进行电源管理，并监控本动力模块2相关电机、动力电池17的电流和电压。

优选的，动力模块2还包括动力设备舱13，动力设备舱13用于安装动力控制单元、电源管理单元和动力电池17，动力设备舱13前端设有前撑杆12，动力设备舱13后端设有后撑杆14；前撑杆12前端安装有前拉动力单元，后撑杆14尾端设有尾翼单元，前撑杆12和后撑杆14上沿动力设备舱13对称安装有多个垂直起降动力单元。

其中，对于尾翼单元、前拉动力单元和垂直起降动力单元，其与撑杆之间呈可拆装结构，使其呈模块化结构，方便用户后续进行修理维护。

其中，垂直起降动力单元对称地分布在动力设备舱13的两侧，使无人飞行装置更易处于平衡状态，便于飞行控制。

其中，动力设备舱13上还设有与无人机挂载的对接结构22，方便与撑杆支架或机翼系统进行连接。

优选的，前拉动力单元包括前拉螺旋桨8和前拉电机9，前拉螺旋桨8与前拉电机9的输出轴驱动连接。

优选的，垂直起降动力单元包括垂直起降螺旋桨10和垂直起降电机11，垂直起降螺旋桨10与垂直起降电机11的输出轴驱动连接。

优选的，尾翼单元包括呈十字分布的垂直尾翼15和水平尾翼16。

其中，尾翼单元用于提高无人飞行装置飞行稳定性，呈十字分布的垂直尾翼15和水平尾翼16提高了无人机的横向和纵向稳定性，并可实现无人机的俯仰操纵。

具体的，水平尾翼16能够上下偏转，作用是提高无人机的纵向稳定性，并提供无人机俯仰运动所需的偏转力矩。

优选的，动力设备舱13前后两端设有连接杆21。

其中，通过连接杆21与前撑杆12、后撑杆14可拆装连接，使前撑杆12、后撑杆14呈模块化结构，方便对其进行更换。

参阅图2，在一些实施例中，机翼系统1包括机翼主体，中央设备舱5和起落架6；机翼主体包括中央翼4，中央翼4两端对接安装有外翼7；中央设备舱5挂载在中央翼4中部，中央设备舱5内设有飞控系统，中央设备舱5与动力系统电连接；起落架6沿中央设备舱5对称设置在中央翼4下方。

本实施例中，机翼系统1为无人机的主体结构，无人机的飞行控制通过中央设备舱5中的飞控系统控制，飞控系统通过将飞行控制信号传输给各个动力模块2对其进行控制。其中，中央设备舱5还通过动力系统中的动力模块2进行供电。

优选的，外翼7与中央翼4呈可拆装结构，使外翼7呈模块化结构，方便用户根据飞行条件更换不同的外翼7进行飞行任务。

优选的，中央设备舱5与中央翼4呈可拆装结构，使中央设备舱5呈模块化结构，方便用户根据飞行任务的不同更换具备不同功能的中央设备舱5。

如上即为本申请的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述申请的验证过程，并非用以限制本申请的专利保护范围，本申请的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本申请的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本申请的保护范围内。

Claims (9)

1.一种具有多个独立动力模块的无人机，其特征在于，包括：

机翼系统；

安装组件，所述安装组件包括多个撑杆支架，所述撑杆支架对称设置在所述机翼系统轴向两侧的水平面上，所述撑杆支架一端与所述机翼系统可拆装连接；

动力系统，所述动力系统包括多个挂载在所述撑杆支架之上的动力模块。

2.根据权利要求1所述的一种具有多个独立动力模块的无人机，其特征在于：

所述动力系统还包括多个沿所述机翼系统中轴线对称挂载在所述机翼系统之上的动力模块。

3.根据权利要求2所述的一种具有多个独立动力模块的无人机，其特征在于：

所述动力模块均匀分布在以所述机翼系统中心点为圆心的圆周上。

4.根据权利要求1所述的一种具有多个独立动力模块的无人机，其特征在于，所述动力模块包括：

前拉动力单元，所述前拉动力单元用于提供无人机巡航飞行的动力；

垂直起降动力单元，所述垂直起降动力单元用于提供无人机垂直起降、前进、后退及悬停的动力；

动力控制单元，所述动力控制单元用于接收飞行控制指令，并根据飞行控制指令控制所述前拉动力单元和垂直起降动力单元；

动力电池，所述动力电池用于向所所述前拉动力单元、所述垂直起降动力单元和所述动力控制单元提供电能；

电源管理单元，所述电源管理单元用于对所述前拉动力单元、所述垂直起降动力单元和所述动力控制单元进行用电管理，以及对所述动力电池进行电量监控。

5.根据权利要求4所述的一种具有多个独立动力模块的无人机，其特征在于：

所述动力模块还包括动力设备舱，所述动力设备舱用于安装所述动力控制单元、所述电源管理单元和所述动力电池，所述动力设备舱前端设有前撑杆，所述动力设备舱后端设有后撑杆；所述前撑杆前端安装有所述前拉动力单元，所述后撑杆尾端设有尾翼单元，所述前撑杆和所述后撑杆上沿所述动力设备舱对称安装有多个所述垂直起降动力单元。

6.根据权利要求5所述的一种具有多个独立动力模块的无人机，其特征在于：

所述前拉动力单元包括前拉螺旋桨和前拉电机，所述前拉螺旋桨与所述前拉电机的输出轴驱动连接。

7.根据权利要求5所述的一种具有多个独立动力模块的无人机，其特征在于：

所述垂直起降动力单元包括垂直起降螺旋桨和垂直起降电机，所述垂直起降螺旋桨与所述垂直起降电机的输出轴驱动连接。

8.根据权利要求5所述的一种具有多个独立动力模块的无人机，其特征在于：

所述尾翼单元包括呈十字分布的垂直尾翼和水平尾翼。

9.根据权利要求1所述的一种具有多个独立动力模块的无人机，其特征在于，所述机翼系统包括：

机翼主体，所述机翼主体包括中央翼，所述中央翼两端对接安装有外翼；

中央设备舱，所述中央设备舱挂载在所述中央翼中部，所述中央设备舱内设有飞控系统，所述中央设备舱与所述动力系统电连接；

起落架，所述起落架沿所述中央设备舱对称设置在所述中央翼下方。

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