TW201912511A - 無人機及其飛行方法與驅動裝置 - Google Patents

Abstract

一種無人機的飛行方法，以一驅動裝置為工具，主要是接收來自於該無人機之總重量的一重量資訊，然後，在總重量大於一預設範圍值時，輸出氦氣給該氣囊，在總重量小於預設範圍值時，停止輸出氦氣給該氣囊，使該氣囊用於產生大於該無人機之總重量的浮力。藉此，本發明以氦氣產生的浮力，使該無人機處於飄浮狀態，不但能夠大幅減少該無人機之電能的耗損，且能夠大幅提升該無人機的飛行時間。

Description

無人機及其飛行方法與驅動裝置

本發明是有關於一種無人機，特別是指一種無人機及其飛行方法與驅動裝置。

參閱圖1，一種中華民國專利公開號第201704096號案所揭露之一種習知的無人機1，主要包含一載具本體11、安裝在該載具本體11的一螺旋槳組12、電連接於該螺旋槳組12且可程式控制該螺旋槳組12的一控制器13，及供應該螺旋槳組12、該控制器13所需電能的一電力單元14。該螺旋槳組12具有用於產生升力的數個螺旋槳121。藉此，當該等螺旋槳121產生的升力總和等於該人機1的總重量時，在力與重力相平衡的狀態下，該無人機就可以懸停在空中，同時，當該等螺旋槳12受控於該控制器13，而以不同轉向或轉速旋動時，該無人機1就可以垂直升降、原地旋轉、水平移動。

惟，由於前述使無人機1懸停在空中或升、降，主要是來自於該等螺旋槳121所產生的升力，因此，該電力單元14的主要電能都耗損在對抗該無人機1的總重量，不但相當耗能，且造成飛行時間大幅減少，這也是為什麼巿面上無人機1的飛行時間都極短，而不符合使用需求的主要原因。

因此，本發明的目的，即在提供一種能夠大幅減少電能耗損，及大幅提升飛行時間的無人機及其飛行方法與驅動裝置。

於是，本發明無人機，包含一機身單元、一推進單元，及一氣囊單元。

該機身單元包括一機身、連接於該機身下方的一起落架組，及安裝在該起落架組底面的至少一導磁元件。

該推進單元包括可旋動地安裝在該機身的數槳翼。

該氣囊單元包括安裝在該機身上方且充滿氦氣的一氣囊，該氣囊用於產生大於該無人機之總重量的浮力，使該無人機上升至半空。

本發明無人機的飛行方法，包含下列步驟：

步驟a：接收一重量資訊，該重量資訊來自於該無人機的總重量。

步機b：在總重量大於一預設範圍值時，輸出氦氣給該氣囊。

步驟c：在總重量小於預設範圍值時，停止輸出氦氣給該氣囊，使該氣囊用於產生大於該無人機之總重量的浮力。

本發明無人機的驅動裝置，包含一停機單元、一充氣單元，及一控制單元。

該停機單元供該無人機停靠，並包括一重量感測器，該重量感測器用於偵測該無人機的總重量，且輸出一重量資訊。

該充氣單元設置在該停機單元，且填裝有高壓氦氣。

該控制單元電連接於該重量感測器與該充氣單元，且根據該重量資訊，在總重量大於一預設範圍值時，控制該充氣單元連接於該氣囊單元，且輸出氦氣給該氣囊單元，在總重量小於預設範圍值時，控制該充氣單元停止輸出氦氣給該氣囊，使該氣囊用於產生大於該無人機之總重量的浮力。

本發明之功效在於：以氦氣產生的浮力，使該無人機處於飄浮狀態，不但能夠大幅減少該無人機之電能的耗損，且能夠大幅提升該無人機的飛行時間。

參閱圖2與圖3，本發明無人機200的一實施例，包含一機身單元2、一推進單元3、一電控單元4，及一氣囊單元5。

該機身單元2包括一機身21、連接於該機身21下方的一起落架組22，及安裝在該起落架組22底面的二導磁元件23。

該推進單元3包括可旋動地安裝在該機身21的數槳翼31。

該電控單元4包括與該推進單元3電連接的一控制器41，及供應該控制器41、該推進單元3所需電能的一電池42。

關於該無人機200的機身單元2、推進單元3、電控單元4與習知類同，由於本領域中具有通常知識者根據以上說明可以推知擴充細節，因此不多加說明。

該氣囊單元5包括安裝在該機身21上方且充滿氦氣的一氣囊51、連接該機身21與該氣囊51的一管件52，及設置在該管件52且允許氣流由外界朝該管件52單向流動的一單向閥53。

本發明無人機的驅動裝置300的一實施例，包含一停機單元6、一充氣單元7，及一控制單元8。

該停機單元6包括一機座61、由該機座61沿水平方向延伸且供該無人機200停靠的一停機坪62，及設置在該停機坪62的一重量感測器63與二電磁閥64。該重量感測器63用於偵測該無人機200的總重量W，且輸出一重量資訊M。

該充氣單元7設置在該停機單元6，並包括填裝有高壓氦氣的一氣瓶71、安裝在該氣瓶71的一氣閥72，可卸離地連接於該氣囊單元5之單向閥53且連通於該氣閥72的一氣嘴73，及驅動該氣嘴73伸縮的一動力組74。該氣閥72用於釋放該氣瓶71內之氦氣。該氣嘴73用於輸送該氣瓶71內的氦氣至該氣囊51。

該控制單元8電連接於該重量感測器63、該等電磁閥64、該氣閥72與該動力組74，且根據該重量資訊M，在總重量W大於一預設範圍值W₀ 時，控制該充氣單元7連接於該氣囊單元5，且輸出氦氣給該氣囊51，在總重量W小於預設範圍值W₀ 時，控制該充氣單元7停止輸出氦氣給該氣囊51，使該氣囊51用於產生大於該無人機200之總重量W的浮力。前述預設範圍值W₀ 界於0g~300g。在本實施例中，該預設範圍值W₀ 為0。

參閱圖2、圖4與圖5，以下即以該無人機200的飛行方法結合前述實施例之步驟，並說明如下：

步驟90：啟動該驅動裝置300。

步驟91：該控制單元8啟動該等電磁閥64，使該等電磁閥64以磁吸力吸附該無人機200之起落架組22底面的導磁元件23，而捕抓該無人機200，以防止該無人機200浮動。

步驟92：該控制單元8接收由該重量感測器63所輸出的重量資訊M，獲取該無人機200的總重量W。

步機93：該控制單元8判斷總重量W是否大於該預設範圍值W₀ ?如果是，進行步驟94，如果否，進行步驟96。

步驟94：該控制單元8控制該動力組74驅動該氣嘴73相對該單向閥53延伸長度，使該氣嘴73連接於該單向閥53。

步驟95：該控制單元8控制該氣閥72開啟，而釋放該氣瓶71內的氦氣，使氦氣由該氣瓶71通過該氣閥72、該氣嘴73、該單向閥53、該管件52進入該氣囊51。藉此，以該氣囊51內的氦氣產生浮力。

步驟96：該控制單元8控制該氣閥72關閉，停止輸出氦氣給該氣囊51。

步驟97：該控制單元8關閉該等電磁閥64。當總重量W小於該預設範圍值W₀ 時，表示此時該氣囊51內之氦氣所產生的浮力等於該人機1的總重量，因此，只需關閉該等電磁閥64解除磁吸力，就可以釋放該無人機200，使該無人機200上升至半空。

藉此，使該無人機200飛升的力，來自於該氣囊51中氦氣的浮力，而不是使用該電池42的電能，所以，該電池42的電能絕大部分耗用在該等槳翼31進行原地旋轉、水平移動等狀態的變化。當然，該無人機200飛升後，要飛升至更高、或下降，仍然是通過該等槳翼31之轉速或旋轉方向的變化，但相較於以往的無人機，已能大幅減輕該電池42之電能的負荷。

另外，值得說明的是，要使該無人機200降落，除了可以使該等槳翼31反向轉動外，也可以通過該 控制器41控制該單向閥43釋放該氣囊51內的氦氣，使該無人機200降落。

經由以上的說明，可將前述實施例的優點歸納如下：

本發明以氦氣產生的浮力，使該無人機200處於飄浮狀態，不但能夠大幅減少該無人機200之電能的耗損，且能夠大幅提升該無人機200的飛行時間。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

200‧‧‧無人機

2‧‧‧機身單元

21‧‧‧機身

22‧‧‧起落架組

23‧‧‧導磁元件

3‧‧‧推進單元

31‧‧‧槳翼

4‧‧‧電控單元

41‧‧‧控制器

42‧‧‧電池

5‧‧‧氣囊單元

51‧‧‧氣囊

52‧‧‧管件

53‧‧‧單向閥

300‧‧‧驅動裝置

6‧‧‧停機單元

61‧‧‧機座

62‧‧‧停機坪

63‧‧‧重量感測器

64‧‧‧電磁閥

7‧‧‧充氣單元

71‧‧‧氣瓶

72‧‧‧氣閥

73‧‧‧氣嘴

74‧‧‧動力組

8‧‧‧控制單元

91~97‧‧‧步驟流程

W‧‧‧總重量

W₀‧‧‧預設範圍值

M‧‧‧重量資訊

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中： 圖1是一張立體圖，說明中華民國專利公開號第201704096號案所揭露之一種習知的無人機； 圖2是一張分解示意圖，說明本發明無人機及其飛行方法與驅動裝置的一個實施例； 圖3是該實施例中一驅動裝置的一方塊圖； 圖4是一示意圖，說明該實施例中一無人機脫離該驅動裝置；及 圖5是該實施例的一流程圖。

Claims (10)

1. 一種無人機，包含： 一機身單元，包括一機身、連接於該機身下方的一起落架組，及安裝在該起落架組底面的至少一導磁元件； 一推進單元，包括可旋動地安裝在該機身的數槳翼；及 一氣囊單元，包括安裝在該機身上方且充滿氦氣的一氣囊，該氣囊用於產生大於該無人機之總重量的浮力，使該無人機上升至半空。
2. 一種如請求項1所述的無人機的飛行方法，包含下列步驟： 步驟a：接收一重量資訊，該重量資訊來自於該無人機的總重量； 步機b：在總重量大於一預設範圍值時，輸出氦氣給該氣囊；及 步驟c：在總重量小於預設範圍值時，停止輸出氦氣給該氣囊，使該氣囊用於產生大於該無人機之總重量的浮力。
3. 如請求項2所述的無人機的飛行方法，還包括在步驟c前的步驟d：以磁吸力吸附該起落架組底面的導磁元件，而捕抓該無人機，以防止該無人機浮動。
4. 如請求項3所述的無人機的飛行方法，還包括在步驟c後的步驟e：解除前述磁吸力而釋放該無人機，使該無人機上升至半空。
5. 一種如請求項1所述之無人機的驅動裝置，包含： 一停機單元，供該無人機停靠，並包括一重量感測器，該重量感測器用於偵測該無人機的總重量，且輸出一重量資訊； 一充氣單元，設置在該停機單元，且填裝有高壓氦氣；及 一控制單元，電連接於該重量感測器與該充氣單元，且根據該重量資訊，在總重量大於一預設範圍值時，控制該充氣單元連接於該氣囊單元，且輸出氦氣給該氣囊，在總重量小於預設範圍值時，控制該充氣單元停止輸出氦氣給該氣囊，使該氣囊用於產生大於該無人機之總重量的浮力。
6. 如請求項5所述的無人機的驅動裝置，其中，該停機單元還包括一機座，及由該機座沿水平方向延伸且供該無人機停靠的一停機坪，該重量感測器安裝在該停機坪。
7. 如請求項5所述的無人機的驅動裝置，其中，該停機單元還包括設置在該停機坪頂面且電連接於該控制單元的至少一電磁閥，該控制單元在根據該重量資訊，在總重量大於預設範圍值時，啟動該電磁閥產生一磁吸力而吸附該導磁元件，使該無人機穩定於該停機坪，在總重量大於預設範圍值時，關閉該電磁閥解除前述磁吸力而釋放該導磁元件。
8. 如請求項5所述的無人機的驅動裝置，其中，前述預設範圍值界於0g~300g。
9. 如請求項5所述的無人機的驅動裝置，其中，該充氣單元包括填裝有高壓氦氣的一氣瓶、安裝在該氣瓶且電連接於該控制單元的一氣閥，及可卸離地連接於該氣囊單元之單向閥且連通於該氣閥的一氣嘴，該氣閥用於釋放該氣瓶內之氦氣，該氣嘴用於輸送該氣瓶內的氦氣至該氣囊。
10. 如請求項9所述的無人機的驅動裝置，其中，該充氣單元還包括驅動該氣嘴伸縮且電連接於該控制單元的一動力組。