一种多旋翼无人机 |
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| 申请号 | CN201610502437.4 | 申请日 | 2016-06-29 | 公开(公告)号 | CN106081059A | 公开(公告)日 | 2016-11-09 |
| 申请人 | 湖北大秀天域科技发展有限公司; | 发明人 | 王杰; 刘银; 张珩; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种多旋翼无人机，包括 机身 、第一机臂、第二机臂、桨叶组件；第一机臂包括第一固定机臂和第一活动机臂，第二机臂包括第二固定机臂和第二活动机臂；第一固定机臂与第一活动机臂之间和第二固定机臂与第二活动机臂之间均通过若干连接器和连接件连接成一体；第一固定机臂与连接件和第二固定机臂与连接件之间均 螺纹 连接；第一活动机臂与连接件之间和第二活动机臂与连接件之间均卡合连接。本发明的有益效果是：通过利用连接器来将机臂与机身之间进行连接，不仅能做到快速拆装，而且在拆装过程中免除了接线的烦恼，同时连接器在插拔过程中能够实现快速精准对插，整体结构简单，连接后 稳定性 好。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种多旋翼无人机，其特征在于，包括呈长条流线型的机身(100)，所述机身(100)上设有多个相对于所述机身(100)中的对称平面呈对称分布的第一机臂(200)和第二机臂(300)，每个第一机臂(200)和每个第二机臂(300)远离所述机身(100)的一端均设有桨叶组件(400)；所述第一机臂(200)包括第一固定机臂(210)和第一活动机臂(220)，所述第二机臂(300)包括第二固定机臂(310)和第二活动机臂(320)，所述第一固定机臂(210)和第二固定机臂(310)均与所述机身(100)一体成型；所述第一固定机臂(210)与第一活动机臂(220)之间和所述第二固定机臂(310)与第二活动机臂(320)之间均通过若干连接器(500)连接成一体；所述第一固定机臂(210)与第一活动机臂(220)之间和所述第二固定机臂(310)与第二活动机臂(320)之间还均通过连接件(600)连接成一体；所述第一固定机臂(210)与所述连接件(600)之间螺纹连接，所述第二固定机臂(310)与所述连接件(600)之间螺纹连接；所述第一活动机臂(220)与所述连接件(600)之间卡合连接，所述第二活动机臂(320)与所述连接件(600)之间卡合连接。 |
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| 说明书全文 | 一种多旋翼无人机技术领域[0001] 本发明涉及无人机领域，尤其涉及一种多旋翼无人机。 背景技术[0002] 无人机(无人驾驶飞机)，是目前开始逐渐实用化的一种飞行器，其具有机动灵活、反应快速、无人飞行、操作要求低等优点。在无人机上装载多类传感器，例如摄像头，可以实 现影像实时传输、高危地区探测功能，广泛应用于消防、军事、交通、警务、勘探以及气象等 领域，以实现对指定区域的巡航拍摄和监视。 [0003] 目前市场上比较常见的无人机为多旋翼无人机，多旋翼无人机机身一般由中心板，机臂，起落架组成。中心板上安装电路板、飞行控制器。电池等一些其他设备。机臂连接 中心板，所有安装旋翼的机臂呈360/N度夹角均布机身的周边，正旋翼与反旋翼交替布置， 旋向相反，升力向上。起落架用来承重整个机身。 [0004] 多旋翼无人机的机臂较多，所以在运输和保存时需要把机臂一端拆卸下来进行折叠，以节省空间，在飞行时需要安装机臂后进行飞行，锁紧固定使用螺丝，时间长，效率慢， 同时在拆装机臂时需要重新接线，非常的麻烦。 发明内容[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种机臂拆装方便，拆装时能免除接线烦恼、机臂在插拔过程中能快速精准对插的无人机。 [0006] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种多旋翼无人机，包括呈长条流线型的机身，机身上设有多个相对于机身中的对称平面呈对称分布的第一机臂和第二机臂， 每个第一机臂和每个第二机臂远离机身的一端均设有桨叶组件；第一机臂包括第一固定机 臂和第一活动机臂，第二机臂包括第二固定机臂和第二活动机臂，第一固定机臂和第二固 定机臂均与机身一体成型；第一固定机臂与第一活动机臂之间和第二固定机臂与第二活动 机臂之间均通过若干连接器连接成一体；第一固定机臂与第一活动机臂之间和第二固定机 臂与第二活动机臂之间还均通过连接件连接成一体；第一固定机臂与连接件之间螺纹连 接，第二固定机臂与连接件之间螺纹连接；第一活动机臂与连接件之间卡合连接，第二活动 机臂与连接件之间卡合连接。 [0007] 本发明的有益效果是：通过利用连接器来将第一机臂、第二机臂与机身之间进行连接，不仅能做到快速拆装，而且在拆装过程中免除了接线的烦恼，同时连接器在插拔过程 中能够实现快速精准对插，整体结构简单，连接后稳定性好。 [0008] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。 [0009] 进一步，第一固定机臂远离机身的一端设有自该第一固定机臂外圆周面向外突伸的第一凸起；第一活动机臂与第一固定机臂相连接的一端设有自该第一活动机臂外圆周面 向外突伸的第二凸起；第二固定机臂远离机身的一端设有自该第二固定机臂外圆周面向外 突伸的第三凸起；第二活动机臂与第二固定机臂相连接的一端设有自该第二活动机臂外圆 周面向外突伸的第四凸起；第一凸起与第三凸起的尺寸相同，第二凸起与第四凸起的尺寸 相同；第一凸起和第三凸起的圆周面上均设有外螺纹段；连接件包括圆柱形结构的连接体； 连接体沿着轴线方向设有第一配合孔和第二配合孔；第一配合孔与第二配合孔相连通构成 阶梯孔；第二配合孔的孔底在连接体上形成配合面；在第二配合孔的内壁上设有与第一凸 起上的外螺纹段相配合的内螺纹段；连接件与第一凸起或第三凸起螺纹连接后，第二凸起 或第四凸起的端面抵接在配合面上。 [0010] 采用上述进一步的有益效果是：结构简单，拆装方便，稳定性好。 [0011] 进一步，第一机臂的臂长为第二机臂的臂长的1.3倍至2.0倍之间。 [0012] 采用上述进一步的有益效果是：平衡性能好、易于变换姿态。 [0013] 进一步，第一机臂的臂长为机身直径的2.71倍至3.32倍之间。 [0014] 进一步，机身的直径为第一机臂的直径的2倍至5倍之间；机身的直径为第二机臂的直径的2倍至5倍之间。 [0015] 采用上述进一步的有益效果是：调节无人机的整体重心。 [0017] 采用上述进一步的有益效果是：确保飞行的稳定。 [0018] 进一步，第二配合孔的内径大于第一配合孔的内径；第一凸起的直径大于第二凸起的直径；第二凸起的直径大于第一配合孔的内径，第二凸起的直径小于第二配合孔的内 径。 [0019] 采用上述进一步的有益效果是：确保卡合连接的稳定性。 [0020] 进一步，连接体的外圆周面上设有防滑纹。 [0021] 采用上述进一步的有益效果是：方便拧松或拧紧，防滑。 [0022] 进一步，第一活动机臂的臂长为第一固定机臂的臂长的2倍至4倍之间；第二活动机臂的臂长为第二固定机臂的臂长的2倍至4倍之间。 [0023] 采用上述进一步的有益效果是：确保连接处的稳定性。 [0024] 进一步，第一活动机臂和第二活动机臂的端部均设有起落架；起落架呈圆柱体形结构，起落架上设有指示灯。 [0026] 图1为本发明实施例的结构示意图； [0027] 图2为图1的俯视图； [0028] 图3为图2中A处剖视图； [0029] 图4为图2中A处部分结构图； [0030] 图5为图4的剖视图； [0031] 图6图2中B剖视图； [0032] 图7图2中B部分结构图； [0033] 图8图7的剖视图。 [0034] 附图中，各标号所代表的部件列表如下： [0035] 100、机身，200、第一机臂，210、第一固定机臂，211、第一凸起，220、第一活动机臂，221、第二凸起，300、第二机臂，310、第二固定机臂，311、第三凸起，320、第二活动机臂，321、 第四凸起，400、桨叶组件，410、桨叶，500、连接器，510、电源连接器，520、六芯连接器，511、 电源正极公头，512电源负极母头，521、六芯插头公头，522、六芯插头母头，600、连接件， 610、连接体，620、第一配合孔，630、第二配合孔，640、配合面，700、中空安装腔，800、起落 架，810、指示灯。 具体实施方式[0036] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。 [0037] 本发明提供一种多旋翼无人机，可以是四旋翼、六旋翼及旋翼数量大于六且为偶数的无人机，如图1所示，在本实施例中，该多旋翼无人机包括呈长条流线型的机身100，比 如，图1所示出的机身100大致为圆柱体形结构，其中，机身100中部的直径最大，两端的直径 呈线型的减小。机身100采用复合材料制成，其中优选的为碳纤维材料，在满足较高使用强 度和刚度的前提下，可大幅减轻机身100的重量，从而降低多旋翼无人机的动力需求以及提 高多旋翼无人机的机动性，当然还可以是玻璃纤维材料。 [0038] 如图2所示，机身100上设有多个相对于机身100中的对称平面呈对称分布的第一机臂200和第二机臂300，以下以四旋翼无人机为例进行说明：第一机臂200的数量为两个， 第二机臂300的数量为两个，其中，第一机臂200为长机臂，第二机臂300为短机臂，机身100 呈长条流线型，机身100左端的直径大于机身100右端的直径，第二机臂300设置在机身100 左端的两侧，第一机臂200设置在机身100右端的两侧，两个第一机臂200远离机身100的一 端和两个第二机臂300远离机身100的一端均设有桨叶组件400，桨叶组件400包括安装在机 臂上的电机和连接在电机的输出轴上的桨叶410，每一片桨叶410的旋转轴线均位于同一圆 柱面上，第一机臂200的臂长大于第二机臂300的臂长，由此使得四旋翼无人机在飞行过程 中所涉及的平衡及姿态变化控制更简单，具有更加优异的平衡性能，从而提高了四旋翼无 人机的适航能力。 [0039] 如图3、如图4、如图5所示，以下以第一机臂200为例对本发明多旋翼无人机的机臂安装进行详细说明：第一机臂200由两段可拆卸地连成一体的机臂组成，其中一段机臂一体 成型于机身100。第一机臂200包括可拆卸地连接成一体的第一固定机臂210和第一活动机 臂220，其中，第一固定机臂210与机身100一体成型，第一活动机臂220则通过螺钉、卡扣结 构以及其他任意适用的可拆卸连接结构固定在第一固定机臂210的端部，桨叶组件400设置 在第一活动机臂220的外端部上。 [0040] 如图5所示，桨叶组件400的电机需与机身100内配置的电控系统电连接，因此实现对电机的控制，考虑到第一固定机臂210与第一活动机臂220为拆分结构，为了免除第一固 定机臂210与第一活动机臂220在插拔过程中的接线烦恼，第一固定机臂210和第一活动机 臂220通过连接器500进行电连接，其中，进行电连接的连接器500的数量为三个，两个为电 源连接器510，另一个为六芯连接器520，第一固定机臂210与第一活动机臂220在合并处形 成中空安装腔700，中空安装腔700由两部分构成，其中部分安装腔位于第一固定机臂210 上，另一部分安装腔位于第一活动机臂220上。电源连接器510由相互适配的电源正极公头 511和电源负极母头512组成，两个电源连接器510则具有两个电源正极公头511和两个电源 负极母头512。在本实例中，一个电源正极公头511和一个电源负极母头512安装在第一固定 机臂210上的安装腔内，另一个电源正极公头511和另一个电源负极母头512安装在第一活 动机臂220上的安装腔内。在进行第一固定机臂210和第一活动机臂220的插接时，第一固定 机臂210上的安装腔内的电源正极公头511能与第一活动机臂220上的安装腔内的电源负极 母头512电连接，同样的，第一固定机臂210上的安装腔内的电源负极母头512能与第一活动 机臂220上的安装腔内的电源正极公头511电连接。当然这仅仅是本实施例的安装方式，并 不排除，第一固定机臂210上安装两个电源正极公头511，第一活动机臂220上安装两个电源 负极母头512；或第一固定机臂210上安装两个电源负极母头512，第一活动机臂220上安装 两个电源正极公头511。 [0041] 如图5所示，六芯连接器520由相互适配的六芯插头公头521和六芯插头母头522组成，在本实例中，六芯插头母头522安装在第一活动机臂220上的安装腔内，六芯插头公头 521安装在第一固定机臂210上安装腔内，在进行第一固定机臂210和第一活动机臂220的插 接时，六芯插头母头522与六芯插头公头521能进行电连接。当然这仅仅是本实施例的安装 方式，并不排除，六芯插头母头522安装在第一固定机臂210上的安装腔内，六芯插头公头 521安装在第一活动机臂220上安装腔内。此外，本实例中因接线的需要选择六芯连接器 520，在实际使用时还可以具体接线情况选择四芯连接器或八芯连接器。 [0042] 如图3所示，为了进一步的增强第一固定机臂210与第一活动机臂220连接时的稳定性，第一固定机臂210与第一活动机臂220还通过连接件800进行连接；为了配合连接件 800的连接，第一固定机臂210远离机身100的一端设有自该第一固定机臂210外圆周面向外 突伸的第一凸起211，第一活动机臂220与第一固定机臂210相连接的一端设有自该第一活 动机臂220外圆周面向外突伸的第二凸起221，第一凸起211和第二凸起221均呈环形。连接 件800由呈圆柱形结构的连接体810构成，连接体810的两个端面沿着连接体810的轴线方向 分别对应的开设有第一配合孔820和第二配合孔830，第一配合孔820和第二配合孔830相连 通，构成阶梯孔，第二配合孔830的孔底在连接体810上形成配合面840。在加工尺寸上，第二 配合孔830的内径大于第一配合孔820的内径；第一凸起211的直径大于第二凸起221的直 径；第二凸起221的直径大于第一配合孔820的内径，第二凸起221的直径小于第二配合孔 830的内径。第一凸起211的圆周面上设有外螺纹，第二配合孔830的内壁设有与第一凸起 211上的外螺纹相配合的内螺纹。在连接配合时，让第一活动机臂220具有第二凸起221的一 端位于连接体810的第二配合孔830内，且第一活动机臂220的另一端穿过第一配合孔820； 第二配合孔830内的内螺纹与第一凸起211上的外螺纹相配合后，由于，第二凸起221的直径 小于第二配合孔830的内径，因此第二凸起221的端面会抵接着配合面840，起到将第二凸起 221卡在第二配合孔830内的作用，进而达到了进一步增强第一固定机臂210与第一活动机 臂220连接时的稳定性的效果。 [0043] 如图6、如图7、如图8所示，第一固定机臂210的连接端的结构与第二固定机臂310的连接端的结构相同；第一活动机臂220的连接端的结构与第二活动机臂320的连接端的结 构相同；这样方便使用相同的电源连接器510、六芯连接器520以及连接件800。第二机臂300 的安装方式与第一机臂200的安装方式相同：第二固定机臂310和第二活动机臂320之间通 过，第二固定机臂310和第二活动机臂320之间通过两个电源连接器510和一个六芯连接器 520进行连接，其中，两个电源连接器510的一端与第二固定机臂310或第二活动机臂320连 接，另一端与第二活动机臂320或第二固定机臂310连接；同样的，六芯连接器520的一端与 第二固定机臂310或第二活动机臂320连接，另一端与第二活动机臂320或第二固定机臂310 连接。此外，第二固定机臂310和第二活动机臂320之间还通过连接件800进行连接，第二固 定机臂310上的第三凸起311与连接件800之间螺纹连接，第二活动机臂320上的第四凸起 321与连接件800之间卡合连接。 [0044] 如图1所示，无人机在使用过程中，需要进行降落和起飞的操作，在降落时由于无人机具有一定的冲击力，因此在第二活动机臂320和第一活动机臂220上安装有起落架800， 起落架800呈阶梯形的圆柱体结构，起落架800安装在桨叶组件400的正下方。 [0045] 如图1所示，在夜间为了方便人们了解到无人机的飞行状态，起落架800上均设有指示灯810，四个起落架800上所设置的指示灯810颜色均不相同，这样方便人们辨识是否出 现故障，指示灯810可以设置在起落架800的外圆周面上，也可以设置在起落架800的阶梯面 处；本实施例中，指示灯810安装在起落架800上的外圆周面上，在起落架800上开设相应的 安装孔，方便安装指示灯810。 [0046] 第一机臂200的臂长为第二机臂300的臂长的1.3倍至2.0倍之间，即长机臂的臂长为短机臂的臂长的1.3倍至2.0倍之间，根据多次实验数据得出当第一机臂200的臂长为第 二机臂300的臂长的1.5倍时为最优，在1.5倍时，无人机飞行时的平衡性能最好，而且易于 变换飞行姿态。 [0047] 第一机臂200的臂长为机身100直径的2.71倍至3.32倍之间，根据多次实验数据得出当第一机臂200的臂长为机身100直径的2.94倍时为最优，能够在保证无人机足够的飞行 平稳下获得最大的力矩。 [0048] 机身100的直径为第一机臂200的直径的2倍至5倍之间，根据多次实验数据得出当机身100的直径为第一机臂200的直径的3.19倍时为最优，整机尺寸更加合理。 [0049] 同样的，机身100的直径为第二机臂300的直径的2倍至5倍之间，根据多次实验数据得出当机身100的直径为第二机臂300的直径的3.19倍时为最优，整机尺寸更加合理。 [0050] 第一活动机臂220的臂长为第一固定机臂210的臂长的2倍至4倍之间。 [0051] 第一活动机臂220的臂长与第一固定机臂210的臂长的倍数关系对连接处稳定性的影响，如表1所示。 [0052] 表1 [0053]第一活动机臂的臂长与第一固定机臂的臂长的倍数关系 连接处稳定性 1.5 差 2 良 2.7 好 4 良 5 差 [0054] 根据多次实验数据得出当第一活动机臂220的臂长为第一固定机臂210的臂长的2.7倍时为最优，在2.7倍时，第一活动机臂220与第一固定机臂210通过连接器500和连接件 600连接后，第一活动机臂220与第一固定机臂210之间的稳定性最好，此外也能减少收藏体 积。 [0055] 同样的，第二活动机臂320的臂长是第二固定机臂310的臂长的2倍至4倍之间。 [0056] 第二活动机臂320的臂长与第二固定机臂310的臂长的倍数关系对连接处稳定性的影响，如表2所示。 [0057] 表2 [0058] [0059] [0060] 根据多次实验数据得出当第二活动机臂320的臂长为第二固定机臂310的臂长的2.7倍时为最优，在2.7倍时，第二活动机臂320与第二固定机臂310通过连接器500和连接件 600连接后，第二活动机臂320与第二固定机臂310之间的稳定性最好，此外也能减少收藏体 积。 [0061] 此外，通过将机身100设置成中部直径最大，两端的直径呈线型的减小，且机身100左端的直径大于机身100右端的直径，第二机臂300设置在机身100左端的两侧，第一机臂 200设置在机身100右端的两侧，以及第一机臂200的臂长为机身100直径的2.71倍至3.32倍 之间，第一机臂200的臂长为第二机臂300的臂长的1.3倍至2.0倍之间，机身100的直径为第 一机臂200的直径的2倍至5倍之间，机身100的直径为第二机臂300的直径的2倍至5倍之间， 这种结构使得无人机的重心能够整体前移15mm-25mm之间，整体重心前移后，方便安装电 池，以及无人机的飞控可以在一定范围了进行修正，从而扩大了无人机的使用范围。 [0062] 本发明所述的多旋翼无人机，通过利用连接器500来将第一机臂200和第二机臂300与机身100之间进行连接，不仅能做到快速拆装，而且在拆装过程中免除了接线的烦恼， 同时连接器500在插拔过程中能够实现快速精准对插，整体结构简单。 [0063] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 [0064] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者 隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三 个等，除非另有明确具体的限定。 [0065] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内 部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员 而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0066] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在 第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示 第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第 一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。 [0067] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特 点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不 必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任 一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技 术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结 合和组合。 |
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