TWM554373U

TWM554373U - 具垂直升降及快速水平飛行功能之無人載具

Info

Publication number: TWM554373U
Application number: TW106213129U
Authority: TW
Inventors: 陳茂林; 陳德煒; 王紀瑞; 陳埔生; 莊豐嘉; 吳柏寬
Original assignee: 建國科技大學
Priority date: 2017-09-05
Filing date: 2017-09-05
Publication date: 2018-01-21

Description

具垂直升降及快速水平飛行功能之無人載具

本創作係關於一種無人載具，特別是關於一種具垂直升降及快速水平飛行功能之無人載具。

由於科技的進步快速，在材料科技、微機電技術以及GPS結合陀螺儀的定位技術等各項技術整合，無人載具的樣貌也快速改變，大型的載人載具的各項科技得以微小化應用於遙控的無人載具，垂直升降技術應用於小型無人載具也日益成熟，例如：遙控直升機，但直升機受限於垂直旋翼的先天構造限制，無法進行水平方向的速度提升。

另一種垂直升降機型，例如：由美國貝爾直升機公司和波音直升機公司共同研製的V-22「魚鷹」飛機，能改變旋翼旋轉軸的方向使其能垂直升降還能於升空後快速的水平飛行，但由於無人載具的馬力重量比遠大於真實的載人飛機，若將載人飛機的構造直接應用於體積與重量縮小很多的遙控無人載具，該種對稱雙軸的旋翼構造在重量較輕無人機很容易產生偏擺失去平衡，可能需要更快速的陀螺儀及運算處理器才能滿足其運算速度，製造的成本與重量也會增加。

因此有必要研發新的無人載具以克服上述問題。

本創作之一目的在提供一種具垂直升降及快速水平飛行功能之無人載具，能降低處理器系統的需求且能使飛行更平穩。

本創作之另一目的在提供一種具垂直升降及快速水平飛行功能之無人載具，可提供多維度的翻滾及作各式花式動作的表演。

為達成上述目的，本創作之具垂直升降及快速水平飛行功能之無人載具在一個實施例中包含：一主機體，該主機體界定一中央縱向面及一前進方向；一主機翼，該主機翼交叉結合於該主機體，該主機翼於該中央縱向面兩側形成對稱設置；偶數個第一動力組，該偶數個第一動力組於該中央縱向面兩側對稱的設置於該主機翼，該每一第一動力組包含一方向變換馬達及一螺旋槳馬達，該方向變換馬達固定於該主機翼，該螺旋槳馬達固定於一螺旋槳馬達座，該螺旋槳馬達座可樞轉的結合於該方向變換馬達，該螺旋槳馬達結合一螺旋槳，該螺旋槳的第一旋轉軸可以改變方向；一第二動力組，該第二動力組包含一螺旋槳馬達，該螺旋槳馬達結合一螺旋槳，該第二動力組固定於該主機體之中央縱向面，該第二動力組之螺旋槳之第二旋轉軸與所述前進方向形成60至90度角設置。

在一些實施例中，其中該第一動力組數量為2個，該2個第一動力組與該第二動力組形成等腰三角形設置。

在一些實施例中，其中該主機體設有控制套件，該控制套件能透過一遙控器無線控制該方向變換馬達作動及控制該螺旋槳馬達的轉速。

在一些實施例中，其中該主機體另包含一垂直尾翼及一水平尾翼，該垂直尾翼設有一方向舵，該水平尾翼設有一升降舵，該控制套件透過該遙控器無線控制該方向舵及該升降舵作動，該控制套件另包含電池、無線接收裝置、GPS定位裝置及陀螺儀裝置。

在一些實施例中，其中該第一動力組或第二動力組之螺旋槳葉片上方或下方皆可設有數個LED燈裝置，該主機體設有旋轉輪顯示控制器並且電性連接至該數個LED燈，當該螺旋槳旋轉時利用人眼視覺暫留效果可顯示文字或圖案。

在一些實施例中，其中第二動力組之螺旋槳之第二旋轉軸與所述前進方向形成90度角設置。

在一些實施例中，其中該方向變換馬達透過一延伸座固定於該主機翼。

在一些實施例中，其中該螺旋槳馬達座相對該方向變換馬達樞轉的樞轉面平行於該中央縱向面。

在一些實施例中，其中該第一動力組之螺旋槳之第一旋轉軸可從該前進方向旋轉至向上90度。

在一些實施例中，其中該第一動力組之螺旋槳之第一旋轉軸更可以從該前進方向旋轉至向下90度。

藉由上述揭示，本創作之具垂直升降及快速水平飛行功能之無人載具能降低處理器系統的需求且能使飛行更平穩，以及可提供多維度的翻滾及作各式花式動作的表演，且因為能降低系統需求又能使飛行更穩定快速，因此具有省電的效果。

10‧‧‧無人載具

11‧‧‧主機體

111‧‧‧垂直尾翼

112‧‧‧方向舵

113‧‧‧水平尾翼

114‧‧‧升降舵

12‧‧‧主機翼

121‧‧‧副翼

13‧‧‧控制套件

20‧‧‧第一動力組

21‧‧‧方向變換馬達

211‧‧‧旋轉盤

212‧‧‧延伸座

22‧‧‧螺旋槳馬達

23‧‧‧螺旋槳馬達座

24‧‧‧螺旋槳

30‧‧‧第二動力組

31‧‧‧螺旋槳馬達

311‧‧‧固定座

32‧‧‧螺旋槳

A‧‧‧中央縱向面

D‧‧‧前進方向

X‧‧‧第一旋轉軸

Y‧‧‧第二旋轉軸

圖1係本創作之具垂直升降及快速水平飛行功能之無人載具一實施例的立體組合圖；圖2係本創作之具垂直升降及快速水平飛行功能之無人載具一實施例的組合前視圖；圖3係本創作之具垂直升降及快速水平飛行功能之無人載具一實施例的第一動力組立體圖；圖4係本創作之具垂直升降及快速水平飛行功能之無人載具一實施例的組合側視圖；圖5係本創作之具垂直升降及快速水平飛行功能之無人載具一實施例的動作示意圖；圖6係本創作之具垂直升降及快速水平飛行功能之無人載具一實施例的動作示意前視圖。

以下將詳細說明參考附圖中的代表性實施例，其中相似或相同的元件使用相同的編號。以下描述之實施例預期涵蓋如所附申請專利範圍定義的實施例之精神及範疇內的替代實施例、修改或等效的替換。應理解，本創作所提到的方向用語僅是參考附圖的方向說明本創作，非用以限制本創作。另外，以下說明將一特徵、元件或手段描述於一實施例時，熟習此項技藝者運用其知識將該特徵、元件或手段實施於未描述的其他實施例當視為等效；在一些單獨實施例中描述的某些特徵，也可以在其他實施例中單獨或組合實現；相反的，在多個實施例的上下文中描述的各種特徵也可以分開地或以任何合適的子組合在其他單獨或多個實施例中實現。

本新型說明書內容可能使用“第一”、“第二”等序數用語來描述元件，可以理解的是，這些序數用語僅用於區別一個元件或一個特徵與另一個元件或另一個特徵，而非用以限制元件之間的順序關係。本文中使用的單數形式“一個”、“一件”等數量用語亦包含複數形式的意義，除非上下文以其它方式清楚地指出該特徵不包含複數的數量。

請同時參照圖1至圖3，圖1係本創作之具垂直升降及快速水平飛行功能之無人載具一實施例的立體組合圖，圖2係本實施例的組合前視圖，圖3係本實施例的第一動力組立體圖；本創作之無人載具10在本實施例中較佳係包含一主機體11、一主機翼12、偶數個第一動力組20及一第二動力組30。

該主機體11界定一中央縱向面A及一前進方向D；該主機體11為一飛行載具之機身，由於飛行載具的型態多樣，本實施例揭示一種較常見的飛行載具但不以此為限，為了使飛行穩定不會偏移，主機體11通常為左右對稱的設計以使獲得左右平衡的空氣阻力，該左右對稱的分介面於本創作界定為一中央縱向面A，而該主機體11於水平飛行時的主要飛行方向界定為一前進方向D。

於本實施例中，該主機體11為了有較佳的操控穩定性及操控方便性，其較佳但非必要另包含一垂直尾翼111及一水平尾翼113，該垂直尾翼111設有一方向舵112，該水平尾翼113設有一升降舵114，該主機體11內部設有一控制套件13，該控制套件13透過一遙控器(未繪示)無線控制該方向舵112及該升降舵114作動，該垂直尾翼111、一水平尾翼113、方向舵112、升降舵114及該控制套件13均屬該無線遙控無人載具之習知技術，於此不再予以詳述；該控制套件13另包含電池、無線接收裝置、GPS定位裝置、陀螺儀裝置及微處理器等元件，甚至可包含攝影裝置以形成一空拍機，此亦屬於習知技術於此不予詳述。

該主機翼12交叉結合於該主機體11，該主機翼12於該中央縱向面A兩側形成對稱設置；該主機翼12於本實施例中略成V形，但其可以是平直的水平機翼或是形成後掠翼，該主機翼12可以另設有副翼121以增加該無人載具10的操控性能，唯該副翼121非必要設置。

該偶數個第一動力組20於本實施例中之數量為2個，該2個第一動力組20於該中央縱向面A兩側對稱的設置於該主機翼12，該每一第一動力組20包含一方向變換馬達21及一螺旋槳馬達22，該方向變換馬達21固定於該主機翼12，該螺旋槳馬達22固定於一螺旋槳馬達座23，該螺旋槳馬達座23可樞轉的結合於該方向變換馬達21，該螺旋槳馬達22結合一螺旋槳24，使該螺旋槳24之一第一旋轉軸X可以改變方向；該方向變換馬達21可以直接固定於該主機翼12之前翼緣，或者可以如圖所示將該方向變換馬達21透過一延伸座212固定於該主機翼12，如此使該螺旋槳24可以較遠離該主機翼12，避免螺旋槳24打到主機翼12。

該偶數個第一動力組20如果數量為4個，則於該中央縱向面A兩側分別各設置2個第一動力組20，對稱的設置於該主機翼12兩側。

該方向變換馬達21較佳但不限於係為伺服馬達，伺服馬達內部通常已經包含直流馬達及減速機構，其經常被使用作為遙控模型的舵機馬達；較佳地，該方向變換馬達21具有一旋轉盤211，螺旋槳馬達座23形成C字形由其二端結合於該旋轉盤211，該螺旋槳馬達22固定於該螺旋槳馬達座23，因此當方向變換馬達21作動時可帶動螺旋槳馬達22改變方向，進而改變螺旋槳24的第一旋轉軸X的方向。

該第二動力組30包含一螺旋槳馬達31，該螺旋槳馬達31結合一螺旋槳32，該第二動力組30固定設置於該主機體11之中央縱向面A上，該第二動力組30之螺旋槳32之一第二旋轉軸Y與所述前進方向D大約形成60至90度角設置；較佳地，該第二動力組30之螺旋槳32之第二旋轉軸Y與所述前進方向D形成90度直角設置。

於本實施例中，該第二動力組30係安裝於該主機體11之下方，其亦可安裝於主機體11上方，只需位於該中央縱面A，該2個第一動力組20與該第二動力組30就可以形成等腰三角形設置，如此三個動力組構成一三角形，當其中一角的施力方向改變就可能使另一個角形成支點而容易進行翻轉，如此使操控更靈活同時具有較佳的穩定性。

參照圖4，係本創作之具垂直升降及快速水平飛行功能之無人載具一實施例的組合側視圖；如圖所示，該第一動力組20之螺旋槳24之第一旋轉軸X已從該前進方向D旋轉至向上90度，同時該第二動力組30之螺旋槳32之第二旋轉軸Y與所述前進方向D固定形成大約90度直角設置，於此狀態啟動該無人載具10，該第一動力組20之螺旋槳24以及該第二動力組30之螺旋槳32旋轉時都會把空氣帶動朝下方吹送，而產生一向上的反作用力將無人載具10帶離地面垂直升空。

參照圖5，係本創作之具垂直升降及快速水平飛行功能之無人載具一實施例的動作示意圖；當無人載具10升空後，利用遙控器操作改變行進方向，則該該第一動力組20之螺旋槳24之第一旋轉軸X從向上90度的方向改為與該前進方向D平行的方向，同時該第二動力組30由於係固定於主機體11，其螺旋槳32之第二旋轉軸Y仍保持朝下方向使無人載具10保持具有一抬昇力，該第一動力組20的水平方向前進的力量加上該第二動力組30輔助該無人載具10浮升，使該無人載具10於此狀態可以保持快速水平飛行。

參照圖4至圖6，該螺旋槳馬達座23相對該方向變換馬達21樞轉的樞轉面，較佳地，係平行於該中央縱向面A。

由本創作上述揭示之構造可以理解，該第一動力組20之螺旋槳24之第一旋轉軸X也可以從該前進方向D旋轉至向下90度(如圖6所示)，甚至設定各項控制參數使該二第一動力組20可以分開控制進行不同方向的調整，如此可以進行複雜的方向操作，例如可以完成螺旋路線的飛行或多方向的滾轉與翻滾。熟悉本創作領域之一般技術者可以瞭解，透過本創作揭示的結構可以使無人載具10達成垂直起降及快速水平飛行的目的，甚至可以進行複雜的飛行控制，而複雜的飛行控制可以透過現今的陀螺儀與微處理器的協同控制技術達成。該主機體11設有控制套件13，該控制套件13能透過一遙控器無線控制該方向變換馬達21作動及控制該螺旋槳馬達22的轉速，通過上述說明可以理解，本創作藉由特殊的三角設置的動力組來達成使無人載具可以垂直升降又可以快速改變狀態進行水平飛行，並且可以靈活的進行翻滾等飛行動作，係具有進步性。

該第一動力組20或第二動力組30之螺旋槳24、32可以進一步設有數個LED燈，該主機體11設有旋轉輪顯示控制器(未繪示，其為習知技術)，並且電性連接至該數個LED燈，當該螺旋槳旋轉時利用人眼視覺暫留效果可顯示文字或圖案，透過該LED的設置可以是本創作之具垂直升降及快速水平飛行功能之無人載具應用於天空的飛行廣告載具。

以上所述之實施例僅係為說明本創作之技術思想及特徵，其目的在使熟習此項技藝之人士均能了解本創作之內容並據以實施，當不能以此限定本創作之專利範圍，凡依本創作之精神及說明書內容所作之均等變化或修飾，皆應涵蓋於本新型專利範圍內。