CN220448171U - 折叠式四旋翼无人机机架及无人机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种折叠式四旋翼无人机机架及无人机，包括：前机臂横梁、后机臂横梁、连接梁、架体、前机臂和后机臂；其中，前机臂横梁和后机臂横梁上下错位布置，连接梁设置为相对布置的两根，两根连接梁的第一端分别与前机臂横梁的两端固定连接，其第二端分别与后机臂横梁的两端固定连接，架体固定在两根连接梁之间，用于布置挂载设备；前机臂的第一端与前机臂横梁铰接，以使前机臂可绕竖直轴朝内旋转至贴近连接梁，其第二端设置有前螺旋桨组件；后机臂的第一端与后机臂横梁铰接，以使后机臂可绕竖直轴朝向旋转至贴近连接梁，其第二端设置有后螺旋桨组件。本申请解决了相关技术中的对称式结构布局的无人机难以折叠至较小的体积的问题。

Description

折叠式四旋翼无人机机架及无人机

技术领域

本申请涉及无人机技术领域，具体而言，涉及一种折叠式四旋翼无人机机架及无人机。

背景技术

在行业无人机中，一般多旋翼机架大部分为对称式布局，且载荷和重心分布呈上下层叠加的方式，对动力电池和载荷能快速灵活变动布局，且不影响结构受力与重心不对称的问题。在对称式结构布局方案中，多轴机臂受力虽平均直接，但一般此机架的轴距和体积较大或不可折叠至更小的体积，其次由于是全对称式，电池的重量与挂载设备的重量，呈垂直方向叠加，且整个飞机重心与电机动力中心线，基本不会处于居中或平均分布的状态，当飞机作业时，动力支点受力方向改变飞机姿态时，重心力臂长，不利于姿态响应迅速直接。

实用新型内容

本申请的主要目的在于提供一种折叠式四旋翼无人机机架，以解决相关技术中的对称式结构布局的无人机难以折叠至较小的体积的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了一种折叠式四旋翼无人机机架，包括：前机臂横梁、后机臂横梁、连接梁、架体、前机臂和后机臂；其中，

所述前机臂横梁和所述后机臂横梁上下错位布置，所述连接梁设置为相对布置的两根，两根所述连接梁的第一端分别与所述前机臂横梁的两端固定连接，其第二端分别与所述后机臂横梁的两端固定连接，所述架体固定在两根所述连接梁之间，用于布置挂载设备；

所述前机臂的第一端与所述前机臂横梁铰接，以使所述前机臂可绕竖直轴朝内旋转至贴近所述连接梁，其第二端设置有前螺旋桨组件；所述后机臂的第一端与所述后机臂横梁铰接，以使所述后机臂可绕竖直轴朝向旋转至贴近所述连接梁，其第二端设置有后螺旋桨组件。

进一步的，前螺旋桨组件包括第一驱动电机和第一螺旋桨，所述第一驱动电机固定在所述前机臂的第二端，且位于所述前机臂的下侧，所述第一螺旋桨与所述第一驱动电机的输出端传动连接；

所述后螺旋桨组件包括第二驱动电机和第二螺旋桨，所述第二驱动电机固定在所述后机臂的第二端，且位于所述后机臂的上侧，所述第二螺旋桨与所述第二驱动电机的输出端传动连接。

进一步的，第一螺旋桨和所述第二螺旋桨在垂直方向上的高度位置接近。

进一步的，前机臂横梁的两端设置有前安装槽，所述前机臂的第一端铰接在所述前安装槽内；所述后机臂横梁的两端设置有后安装槽，所述后机臂的第一端铰接在所述后安装槽内。

进一步的，架体包括上安装平台、下安装平台和框架，所述框架固定在所述上安装平台和所述下安装平台之间，所述框架、上安装平台和下安装平台围成安装空腔，所述安装空腔内布置有挂载设备；

所述下安装平台的一端与所述后机臂横梁固定连接，所述上安装平台的一端与所述前机臂横梁固定连接。

进一步的，挂载设备和所述安装空腔的内壁之间布置有多个减震套件，以减小所述挂载设备的震动。

进一步的，挂载设备按照重心水平集中的方式布置在所述安装空腔内。

进一步的，挂载设备包括动力电池和传感器。

进一步的，连接梁采用高抗扭性的碳方管。

根据本申请的另一方面，提供一种无人机，包括上述的折叠式四旋翼无人机机架。

在本申请实施例中，通过设置前机臂横梁、后机臂横梁、连接梁、架体、前机臂和后机臂；其中，前机臂横梁和后机臂横梁上下错位布置，连接梁设置为相对布置的两根，两根连接梁的第一端分别与前机臂横梁的两端固定连接，其第二端分别与后机臂横梁的两端固定连接，架体固定在两根连接梁之间，用于布置挂载设备；前机臂的第一端与前机臂横梁铰接，以使前机臂可绕竖直轴朝内旋转至贴近连接梁，其第二端设置有前螺旋桨组件；后机臂的第一端与后机臂横梁铰接，以使后机臂可绕竖直轴朝向旋转至贴近连接梁，其第二端设置有后螺旋桨组件，达到了使前机臂和后机臂上下错位布置，能够向内旋转折叠目的，从而实现了使整个无人机机架能够折叠至更小的体积的的技术效果，进而解决了相关技术中的对称式结构布局的无人机难以折叠至较小的体积的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例中机架的轴测结构示意图；

图2是根据本申请实施例中机架的侧视结构示意图；

图3是根据本申请实施例中机架的另一侧视结构示意图；

图4是根据本申请实施例中机架折叠后的结构示意图；

其中，1架体，101上安装平台，102框架，103下安装平台，2连接梁，3前机臂横梁，31前安装槽，4前机臂，5前螺旋桨组件，51第一驱动电机，52第一螺旋桨，6后螺旋桨组件，61第二驱动电机，62第二螺旋桨，7后机臂，8后机臂横梁，81后安装槽。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。

在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“设置”、“设有”、“连接”、“固定”等应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

在对称式结构布局无人机方案中，多轴机臂受力虽平均直接，但一般此机架的轴距和体积较大或不可折叠至更小的体积，其次由于是全对称式，电池的重量与挂载设备的重量，呈垂直方向叠加，且整个飞机重心与电机动力中心线，基本不会处于居中或平均分布的状态，当飞机作业时，动力支点受力方向改变飞机姿态时，重心力臂长，不利于姿态响应迅速直接。

为解决上述技术问题，如图1至图4所示，本申请实施例提供了一种折叠式四旋翼无人机机架，包括：前机臂横梁3、后机臂横梁8、连接梁2、架体1、前机臂4和后机臂7；其中，

前机臂横梁3和后机臂横梁8上下错位布置，连接梁2设置为相对布置的两根，两根连接梁2的第一端分别与前机臂横梁3的两端固定连接，其第二端分别与后机臂横梁8的两端固定连接，架体1固定在两根连接梁2之间，用于布置挂载设备；

前机臂4的第一端与前机臂横梁3铰接，以使前机臂4可绕竖直轴朝内旋转至贴近连接梁2，其第二端设置有前螺旋桨组件5；后机臂7的第一端与后机臂横梁8铰接，以使后机臂7可绕竖直轴朝向旋转至贴近连接梁2，其第二端设置有后螺旋桨组件6。

在本实施例中，前机臂横梁3和后机臂横梁8平行且上下错位，两根连接梁2以倾斜的方式与前机臂横梁3和后机臂横梁8固定连接，四者共同组成一个倾斜的框架结构。前机臂4设置为两根分别安装在前机臂横梁3的两端，具体的，前机臂4与前机臂横梁3铰接，使得前机臂4能够相对于前机臂横梁3绕竖直轴旋转以实现折叠。同理，后机臂7也设置为两根并分别安装在后机臂横梁8的两端，具体的，后机臂7与后机臂横梁8铰接，使得后机臂7能够相对于后机臂横梁8绕竖直轴旋转以实现折叠。

由于前机臂横梁3和后机臂横梁8呈上下错位布置，因此安装在前机臂横梁3上的前机臂4和安装在后机臂横梁8上的后机臂7具有高度差，使得二者在各自的旋转平面上不产生干涉，因此前机臂4能够向内旋转折叠并贴近连接梁2，后机臂7也能向内旋转折叠并贴近连接梁2，最终使得整个无人机机架在折叠之后具有更小的体积。

在此基础上，连接梁2采用高抗扭性的碳方管，由于连接梁2为倾斜的结构，因此两根连接梁2能够对布置二者之间的架体1起到更好地防护作用，提高了整个无人机机架结构的结构强度。由于本实施例中前机臂4和后机臂7呈上下错位布置，因此布置在架体1内的挂载设备的重心能够按照水平集中状态分布，即按重量占比越大的设备，越往机架的动力中心线靠近，能使飞机姿态反应更快，偏转力臂更短，机架刚性更好，受力更集中。

一般来讲，为使无人机便于操控，无人机四个方向上的螺旋桨需要处于接近的高度位置。而由于本申请中前机臂4和后机臂7上下错位布置，因此二者具有高度差，常规的将螺旋桨安装至机臂上的方案会导致前后螺旋桨具有较大的高度差，影响无人机的操控性能。为此，本实施例中调整前后机臂7上螺旋桨的安装位置以补偿该高度差。

具体的，如图1至图4所示，本实施例中的前螺旋桨组件5包括第一驱动电机51和第一螺旋桨52，第一驱动电机51固定在前机臂4的第二端，由于第一驱动电机51本身具有一定的高度，因此本实施例通过调整第一驱动电机51的安装方向来补偿高度差。具体的，本实施例中的第一驱动电机51位于前机臂4的下侧，第一螺旋桨52与第一驱动电机51的输出端传动连接。相应的，后螺旋桨组件6包括第二驱动电机61和第二螺旋桨62，第二驱动电机61固定在后机臂7的第二端，且位于后机臂7的上侧，第二螺旋桨62与第二驱动电机61的输出端传动连接。

本实施例中通过将位于较高位置的第一驱动电机51安装在前机臂4的下侧，将位于较低位置的第二驱动电机61安装在后机臂7的上侧，利用第一驱动电机51和第二驱动电机61自身的高度来补偿前机臂4和后机臂7因上下错位而存在的高度差，使得第一螺旋桨52和第二螺旋桨62能够在不影响向内旋转折叠的情况下处于接近的高度位置，使无人机的操控性依然能够得到保证。

从机架的设计角度来看，把各挂载设备在水平方向上设计紧凑靠拢，根据挂载设备的重量，匹配相应容量大小的动力电池，初步评估整体起飞重量需要的电机与螺旋桨大小，从而评估飞机需要的大概轴距，然后根据机架的轴距尺寸，推算出机臂的长度尺寸范围，设计前后机臂各往机身侧面内侧折叠，根据电机安装螺旋桨后和高度，设计采用前机臂与后机臂非水平对称布局，双层错开。

为便于前机臂4和前机臂横梁3的连接，本实施例中在前机臂横梁3的两端设置有前安装槽31，前机臂4的第一端可通过转轴铰接在前安装槽31内，二者可通过锁止件进行锁止，锁止件可为插销或锁止螺栓等；后机臂横梁8的两端设置有后安装槽81，后机臂7的第一端可通过转轴铰接在后安装槽81内，同理二者也可通过锁止件进行锁止，锁止件可为插销或锁止螺栓等。

为便于更好地安装挂载设备以及提高对挂载设备的防护性能，本实施例中的架体1包括上安装平台101、下安装平台103和框架102，框架102固定在上安装平台101和下安装平台103之间，框架102、上安装平台101和下安装平台103围成安装空腔，安装空腔内布置有挂载设备，下安装平台103的一端与后机臂横梁8固定连接，上安装平台101的一端与前机臂横梁3固定连接。

在本实施例中，框架102为方向结构，其由至少四块多边形铝框架102支撑组成，多边形铝框架102可根据受力反扭方向设计，使得机架的整体强度进一步加强。同时框架102与上部和下部的安装平台，形成了一个包围式的腔体，在飞机发生意外时，能最大限度地全方位保护挂载设备损坏。

在一种实施方式中，在本实施例中挂载设备包括动力电池和传感器，挂载设备和安装空腔的内壁之间布置有多个减震套件，以减小挂载设备的震动。具体的，安装空腔的上、下、后部各五个减震支点，每个减震支点布置一个硅胶制成的减震套件，隔离机架电机的高频震动，阻隔影响挂载设备的成像和测绘的工作性能。

根据本申请的另一方面，提供一种无人机，包括上述的折叠式四旋翼无人机机架。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种折叠式四旋翼无人机机架，其特征在于，包括：前机臂横梁、后机臂横梁、连接梁、架体、前机臂和后机臂；其中，

所述前机臂横梁和所述后机臂横梁上下错位布置，所述连接梁设置为相对布置的两根，两根所述连接梁的第一端分别与所述前机臂横梁的两端固定连接，其第二端分别与所述后机臂横梁的两端固定连接，所述架体固定在两根所述连接梁之间，用于布置挂载设备；

所述前机臂的第一端与所述前机臂横梁铰接，以使所述前机臂可绕竖直轴朝内旋转至贴近所述连接梁，其第二端设置有前螺旋桨组件；所述后机臂的第一端与所述后机臂横梁铰接，以使所述后机臂可绕竖直轴朝向旋转至贴近所述连接梁，其第二端设置有后螺旋桨组件。

2.根据权利要求1所述的折叠式四旋翼无人机机架，其特征在于，所述前螺旋桨组件包括第一驱动电机和第一螺旋桨，所述第一驱动电机固定在所述前机臂的第二端，且位于所述前机臂的下侧，所述第一螺旋桨与所述第一驱动电机的输出端传动连接；

所述后螺旋桨组件包括第二驱动电机和第二螺旋桨，所述第二驱动电机固定在所述后机臂的第二端，且位于所述后机臂的上侧，所述第二螺旋桨与所述第二驱动电机的输出端传动连接。

3.根据权利要求2所述的折叠式四旋翼无人机机架，其特征在于，所述第一螺旋桨和所述第二螺旋桨在垂直方向上的高度位置接近。

4.根据权利要求1至3任一项所述的折叠式四旋翼无人机机架，其特征在于，所述前机臂横梁的两端设置有前安装槽，所述前机臂的第一端铰接在所述前安装槽内；所述后机臂横梁的两端设置有后安装槽，所述后机臂的第一端铰接在所述后安装槽内。

5.根据权利要求1所述的折叠式四旋翼无人机机架，其特征在于，所述架体包括上安装平台、下安装平台和框架，所述框架固定在所述上安装平台和所述下安装平台之间，所述框架、上安装平台和下安装平台围成安装空腔，所述安装空腔内布置有挂载设备；

所述下安装平台的一端与所述后机臂横梁固定连接，所述上安装平台的一端与所述前机臂横梁固定连接。

6.根据权利要求5所述的折叠式四旋翼无人机机架，其特征在于，所述挂载设备和所述安装空腔的内壁之间布置有多个减震套件，以减小所述挂载设备的震动。

7.根据权利要求6所述的折叠式四旋翼无人机机架，其特征在于，所述挂载设备按照重心水平集中的方式布置在所述安装空腔内。

8.根据权利要求7所述的折叠式四旋翼无人机机架，其特征在于，所述挂载设备包括动力电池和传感器。

9.根据权利要求1所述的折叠式四旋翼无人机机架，其特征在于，所述连接梁采用高抗扭性的碳方管。

10.一种无人机，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的折叠式四旋翼无人机机架。