TWI793828B

TWI793828B - 飛行器

Info

Publication number: TWI793828B
Application number: TW110139966A
Authority: TW
Inventors: 張日陽; 彭文陽
Original assignee: 財團法人工業技術研究院
Priority date: 2020-11-30
Filing date: 2021-10-27
Publication date: 2023-02-21
Also published as: TW202222642A

Abstract

一種飛行器，其機身組件上係分層疊設複數飛行組件，各該飛行組件係包含一設於該機身組件上之基架、分別以多關節折疊方式配置於該基架至少兩側之翼架、及複數配置於該翼架上之旋翼結構，故於收合該飛行器時，將該翼架彎折，以疊合於該機身組件上，使該飛行器於收合後之整體體積極小。

Description

飛行器

本發明係有關一種飛行器，尤指一種多旋翼無人機型式之飛行器。

由於無人機之用途極為廣泛，如送貨、勘查、救援等，故相關產業之發展極為快速。

目前業界針對無人機之設計主要係以原地垂直升空之方式，因而大多係採用多旋翼方式，提供升空及前進之動力。

惟，習知無人機中，其機翼從機身之中心處以輻射方式相對該機身進行伸縮，故需於該機身之內部配置一用於該機翼伸縮之軌道及相關作動機構，因而佔用該機身極大之配置空間，造成該機身之體積難以縮減，導致該無人機於收合後整體體積過大，不便存放。

因此，如何克服習知技術之缺點，實為目前各界亟欲解決之技術問題。

鑑於上述習知技術之種種缺失，本發明係提供一種飛行器，係包括：機身組件；以及複數飛行組件，其中，各該飛行組件係包含：一基架，係設於該機身組件上；複數翼架，係分別以多關節折疊方式配置於該基架至少兩側並相對該基架呈對稱方式佈設，其中，各該翼架係具有一藉由第一關節樞接該基架之第一區段、及藉由第二關節樞接該第一區段之第二區段；及複數旋翼結構，係配置於該複數翼架上，以令部分該旋翼結構配置於該第二關節處，且部分該旋翼結構配置於該第二區段遠離該第二關節處之一側。

由上可知，本發明之飛行器中，主要藉由將各該飛行組件之翼架以多關節折疊方式配置，以於收合該飛行器時，將該翼架彎折，以疊合於該機身組件上，故相較於習知技術，本發明之飛行器之機身內部無需配置用於折疊該翼架之相關作動機構，因而可縮減該機身組件之配置空間，以利於縮減該機身組件之體積，使該飛行器於收合後之整體體積極小而便於存放。

以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。

須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」及「一」等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當視為本發明可實施之範疇。以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。

圖1係為本發明之飛行器之局部立體示意圖。如圖1及圖3所示，所述之飛行器1係包括一機身組件10、以及複數（如圖1-3所示之三組）設於該機身組件10上之飛行組件1a,1b,1c。

於本實施例中，基於該飛行器1之配置，各圖式中之箭頭方向X係表示前、後方向，各圖式中之箭頭方向Y係表示左、右方向，各圖式中之箭頭方向Z係表示上、下方向。

所述之機身組件10係為框架結構，其包含一承載件10c、複數（如六條）立設於該承載件10c上之柱體10a、及複數疊架該飛行組件1b,1c之支柱10b（如圖1-1所示）。

於本實施例中，如圖1所示，該承載件10c係為一如六邊形或其它幾何形之多邊形板材，且該柱體10a係對應該承載件10c之角落處作配置。

再者，如圖1-1所示，該機身組件10係呈筒狀輪廓，其柱體10a係架設底層飛行組件1a，且該些支柱10b可依支撐需求向上架設增層之飛行組件1b,1c。例如，該複數柱體10a架設該飛行組件1a，且該複數支柱10b係配置於該飛行組件1a上以架設其它飛行組件1b,1c。

又，該些柱體10a與該些支柱10b係採用金屬連接之方式，例如金屬焊接或螺栓固定，以強化該機身組件10之整體結構剛性。

另外，該機身組件10上可載物、配置電池14或其它所需物件，並無特別限制。

所述之飛行組件1a,1b,1c係包含一設於該機身組件10上之基架11、分別以多關節折疊方式配置於該基架11至少兩側並相對該基架11呈對稱方式佈設之複數翼架12a,12b、及複數配置於該複數翼架12a,12b上之旋翼結構13a,13b，如圖1及圖1-2所示。

於本實施例中，該飛行組件1a,1b,1c依據該機身組件10之輪廓對應配置，如對應六邊形筒狀，因而配置三組該飛行組件1a,1b,1c，以平衡該飛行器1之機身。

再者，該些基架11係固接於該些柱體10a與該些支柱10b上，且各該翼架12a,12b係具有一樞接（即藉由第一關節120a）該基架11之第一區段121、及一樞接（即藉由第二關節120b）該第一區段121之第二區段122，以令該第二區段122配置該旋翼結構13a,13b。例如，該些翼架12a,12b係為多段式雙臂型式，其第一區段121與第二區段122係以兩間隔（如平行方式）設置之直桿123作為主體，並以至少一橫桿124（該第二關節120b係位於該第一區段121與該第二區段122之間的橫桿124上）跨接兩直桿123，如圖1-2所示，且該第一關節120a與該第二關節120b係為鉸鍊結構，如圖1所示。應可理解地，兩直桿可為非平行狀之對稱設置，如X形之交叉狀，且該橫桿（或該第二關節120b）可作為交叉處；或者，翼架也可呈網格狀（更多直桿與橫桿構成）。因此，有關翼架之外形可依需求變化，而具備可收折功能。

又，部分該旋翼結構13b配置於該第二關節120b處，且部分該旋翼結構13a配置於該第二區段122遠離該第二關節120b處之一側，其中，該旋翼結構13a,13b係包含至少一配置於該翼架12a,12b上之扇葉130,133、一作動該扇葉130,133之馬達131、及至少一電控該馬達131之控制器132。例如，單一第二區段122之外側（即該第二區段122遠離該第二關節120b處之一側）係配置至少一（如兩片）扇葉130，以形成外圈扇葉組3a，如圖1-3所示，並於該第一區段121與該第二區段122之間（如該第二關節120b處之橫桿上）配置至少一（如單一片）扇葉133，以形成內圈扇葉組3b，且該馬達131之軸心係架設該扇葉130,133。應可理解地，該馬達131之數量可配合該扇葉130,133之數量佈設，例如，內圈及/或外圈之馬達131之排設可沿環狀(annular)分布，且內圈及外圈之馬達131亦可呈現同心(concentric)環圈，但該些馬達131之排設方式並不限於上述。

另外，該三組飛行組件1a,1b,1c係為折疊式，使各該翼架12a,12b沿該承載件10c邊緣配置，且該三組飛行組件1a,1b,1c以其基架11分層疊設於該機身組件10上，如圖1及圖1-1所示，故於折疊各該飛行組件1a,1b,1c時，能避免各該翼架12a,12b及各該扇葉130,133之間相互干涉。進一步，該外圈扇葉組3a之扇葉130與該內圈扇葉組3b之扇葉133係分別設於該翼架12a,12b之上側與下側，以於折疊各該飛行組件1a,1b,1c時，能避免各該扇葉130,133之間相互干涉。

因此，藉由該外圈扇葉組3a與該內圈扇葉組3b之設計，以令該飛行器1於升空或飛行時，提供穩定之升降力，有效平衡該飛行器1，進而提升該飛行器1之飛行穩定性。

再者，該馬達131之軸心可相對該第二區段122呈非垂直狀態（如圖1所示之朝箭頭方向X或箭頭方向Y等軸向傾斜約3~5度角），以提升飛行之穩定性。較佳地，同一第二區段122上之馬達131係朝同一方向傾斜，且相鄰兩第二區段122之馬達131係朝不同方向傾斜。

又，該基架11係水平設置於該機身組件10上，且可調整該翼架12a,12b（或第二區段122）相對該基架11之角度（如圖1所示之3~5度仰角θ），使該翼架12a,12b相對該基架11呈非平行狀態，以提升飛行之穩定性。

另一方面，於存放該飛行器1時，如圖2所示，將該翼架12a,12b藉由該第二關節120b扳折（如圖2所示之作用方向F1）該第二區段122，此時，該第二區段122會向下偏移，且該第一區段121會藉由該第一關節120a順勢向上偏移，以令該翼架12a,12b相對該機身組件10呈凸角彎折狀。接著，持續將該第二關節120b施力（如圖2所示之作用方向F1），如圖3所示，以令該第二區段122靠向該第一區段121，且該第一區段121靠向該機身組件10之柱體10a，使該第二區段122、該第一區段121與柱體10a大致平行設置（如圖3-1所示之垂直該承載件10c），如該飛行器1呈筒狀外觀。同理可知，只需將該翼架12a,12b向外拉開（如圖3所示之作用方向F2），即可展開該飛行器1（如圖1所示）。

因此，於變形該飛行器1時，藉由該第一關節120a與第二關節120b之設計能快速收合或展開該飛行組件1a,1b,1c，且於收合該飛行器1後，該飛行器1之體積能極小化（收合前後之體積差距約55﹪）。具體地，收合前之飛行器1之整體寬度D1（如圖1-1所示之箭頭方向X或箭頭方向Y）約3.95公尺（應包含該扇葉130，但於圖1-1中係省略扇葉130），而收合後之飛行器1之整體寬度D2（如圖3-1所示之箭頭方向X或箭頭方向Y）約1.76公尺。

應可理解地，本發明之飛行器1以對稱形體為較佳者，故有關該飛行器1之承載件10c之形狀種類繁多，如四角形或其它多邊形，並不限於上述之六邊形。

綜上所述，本發明之飛行器，主要藉由該飛行組件將該翼架以多關節折疊方式設於該機身組件上，以利於快速收合該翼架，且能大幅縮減該飛行器之體積。

上述實施例係用以例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。

1:飛行器 1a,1b,1c:飛行組件 10:機身組件 10a:柱體 10b:支柱 10c:承載件 11:基架 12a,12b:翼架 120a:第一關節 120b:第二關節 121:第一區段 122:第二區段 123:直桿 124:橫桿 13a,13b:旋翼結構 130,133:扇葉 131:馬達 132:控制器 14:電池 3a:外圈扇葉組 3b:內圈扇葉組 θ:仰角 F1,F2:作用方向 X,Y,Z:箭頭方向

圖1係為本發明之飛行器於展開時之局部立體示意圖。

圖1-1係為圖1之側視示意圖。

圖1-2係為圖1之局部上視示意圖。

圖1-3係為本發明之飛行器於展開時之上視示意圖。

圖2係為本發明之飛行器於收合過程之局部立體示意圖。

圖3係為本發明之飛行器於收合後之示意圖。

圖3-1係為圖3之側視示意圖。

1:飛行器

1a,1b,1c:飛行組件

10:機身組件

11:基架

12a,12b:翼架

120a:第一關節

120b:第二關節

13a,13b:旋翼結構

130,133:扇葉

131:馬達

132:控制器

3a:外圈扇葉組

3b:內圈扇葉組

Claims

一種飛行器，係包括：機身組件；以及複數飛行組件，其中，各該飛行組件係包含：一基架，係設於該機身組件上；複數翼架，係分別以多關節折疊方式配置於該基架至少兩側並相對該基架呈對稱方式佈設，其中，各該翼架係為雙臂型式，其具有一藉由第一關節樞接該基架之第一區段、及藉由第二關節樞接該第一區段之第二區段，且該第一區段與該第二區段係以間隔設置之兩直桿作為主體，並以複數橫桿跨接該兩直桿；及複數旋翼結構，係配置於該複數翼架上，以令部分該旋翼結構配置於該第二關節處，且部分該旋翼結構配置於該第二區段遠離該第二關節處之一側，其中，該複數旋翼結構係包含配置於該複數橫桿上之複數扇葉以及用以作動該複數扇葉之複數馬達，該複數翼架之第二區段遠離該第二關節處之一側係配置部分該複數扇葉，以形成外圈扇葉組，且該複數翼架之第二關節處係配置另一部分該複數扇葉，以形成內圈扇葉組。
如請求項1所述之飛行器，其中，該機身組件係為框架結構，其包含一承載件、立設於該承載件上之複數柱體及複數支柱，該複數柱體架設該複數飛行組件之其中一者，且該複數支柱係配置於該複數飛行組件之其中一者上以架設該複數飛行組件之其它者。
如請求項1所述之飛行器，其中，該複數飛行組件之基架係分層疊設於該機身組件上。
如請求項1所述之飛行器，其中，該翼架之第二關節處係配置單一該旋翼結構。
如請求項1所述之飛行器，其中，該翼架之第二區段遠離該第二關節處之一側係配置至少兩該旋翼結構。
如請求項1所述之飛行器，其中，該基架係水平設置於該機身組件上，且該複數翼架相對該基架係呈非平行狀態。
如請求項1所述之飛行器，其中，該馬達係以軸心相對該翼架傾斜之方式配置於該翼架上。