技术领域
[0001] 本
发明涉及一种飞行器，特别涉及一种
无人飞行器。
背景技术
[0002] 近年来，无人飞行器(Unmanned Aerial Vehicle，简称UAV)受到广泛的注目与报道。除了使用无人机空拍之外，特别可使用在救灾、探勘、送货等场合。由于无人飞行器的价格越来越低，且使用的人越来越多，在娱乐或商业上的应用也越来越广，因此无人飞行器的市场已势不可挡。
[0003] 然而，最近新闻常有报导无人飞行器掉落而伤人的事件，因而无人飞行器所引发的安全问题必定要早日防范。此外，如何减轻
机体的重量以及旋翼的数量也是亟待解决的问题之一。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种无人飞行器，以中心气流动
力产生多个用来控制无人飞行器的喷射气流，作为无人飞行器的动力来源。
[0005] 为实现上述目的以及其它相关目的，本发明提出了一种无人飞行器，包括一机体以及一气流
推进器；所述机体具有一中
心轴毂、一气流导引结构以及一外环部，所述气流导引结构之内部连通于所述中心轴毂与所述外环部之间，所述中心轴毂具有一气流入口，且所述外环部设有多个侧向导引出口，所述多个侧向导引出口对应朝向所述无人飞行器的重力方向；所述气流推进器设置于所述中心轴毂内，用以产生多个喷射气流，以使所述多个喷射气流经由所述气流导引结构流向所述多个侧向导引出口，以产生推进力。
[0006] 优选地，所述气流推进器包括一
电动机以及一
叶片组，所述电动机驱动所述叶片组旋转，以产生所述多个喷射气流，其中当所述多个喷射气流产生的推进力大于所述无人飞行器的重力时，所述无人飞行器上升，而当所述多个喷射气流产生的推进力小于所述无人飞行器的重力时，所述无人飞行器下降，当所述多个喷射气流产生的推进力等于所述无人飞行器的重力时，所述无人飞行器
悬停。
[0007] 优选地，所述气流导引结构具有N个通道，N为偶数，当N为4时，第一通道与第三通道位于第一轴线上，第二通道与第四通道位于第二轴线上，所述第一轴线与所述第二轴线相交于所述中心轴毂的中心线。
[0008] 优选地，所述气流导引结构具有一外环面，且所述N个通道于所述外环面上具有N个以供所述多个喷射气流通过的开口。
[0009] 优选地，所述机体的外环部设有一环状片，所述环状片包覆于所述气流导引结构之所述外环面，且所述环状片与所述外环面之间相隔一底侧间隙，所述环状片用以导引通过所述N个开口的所述多个喷射气流转向至所述无人飞行器的重力方向，并经由所述底侧间隙排出所述多个侧向导引出口之外。
[0010] 优选地，所述无人飞行器还包括N个气流
控制器，分别设置于所述N个通道内，以控制各通道内所述多个喷射气流的推进力。
[0011] 优选地，所述外环面以所述中心
轮毂为中心区分为四个象限，且N为4时，所述四个通道分别位于所述四个象限中，所述外环面于第一象限以及第三象限内分别设有一第一斜向出
风栅
门，以导引所述多个喷射气流产生一第一斜向气流，所述外环面于第二象限以及第四象限内分别设有一第二斜向出风栅门，以导引所述多个喷射气流产生一第二斜向气流；
[0012] 其中，当所述第一斜向气流产生的推进力大于所述第二斜向气流产生的推进力时，所述无人飞行器以一第一旋转方向旋转，而当所述第一斜向气流产生的推进力小于所述第二斜向气流产生的推进力时，所述无人飞行器以一第二旋转方向旋转，所述第一旋转方向与所述第二旋转方向相反，当所述第一斜向气流产生的推进力等于所述第二斜向气流产生的推进力时，所述无人飞行器不旋转。
[0013] 优选地，所述外环面以所述中心轮毂为中心区分为四个象限，且N为4时，所述四个通道分别位于所述四个象限中，所述多个喷射气流于第一象限至第四象限内分别产生一第一喷射气流、一第二喷射气流、一第三喷射气流以及一第四喷射气流；
[0014] 其中，当所述第一喷射气流与所述第二喷射气流产生的推进力小于所述第三喷射气流与所述第四喷射气流产生的推进力时，所述无人飞行器朝推进力较小的第一方位倾斜，以使所述多个喷射气流不朝向所述无人飞行器的重力方向喷出，并驱动所述无人飞行器往所述第一方位横向移动，当所述第一喷射气流与所述第二喷射气流产生的推进力大于所述第三喷射气流与所述第四喷射气流产生的推进力时，所述无人飞行器朝推进力较小的第二方位倾斜，以使所述多个喷射气流不平行于所述无人飞行器的重力方向喷出，并驱动所述无人飞行器往所述第二方位横向移动，其中所述第一方位与第二方位相反，当所述第一喷射气流与所述第二喷射气流产生的推进力等于所述第三喷射气流与所述第四喷射气流产生的推进力时，所述无人飞行器悬停。
[0015] 优选地，所述气流控制器为一
电子阀门或具有所述电子阀门的控制器，所述气流控制器调整阀门的开度，以控制各通道出口处的气流推进力。
[0016] 优选地，所述叶片组为离心式加压
叶轮，用以加压通过所述气流入口的一入口气体，所述入口气体平行于所述中心轴毂的轴向进入所述中心轴毂，经所述叶片组加压后形成往所述中心轴毂的径向流动的所述多个喷射气流。
[0017] 优选地，所述气流推进器为多个，每个气流推进器对应产生至少一个喷射气流。
[0018] 与
现有技术相比，本发明之无人飞行器，用以产生控制飞行方向的多个喷射气流，且本发明之无人飞行器的机体中心仅有单个气流推进器，以使叶片或旋翼不会外露在机体外，安全性较佳，相对于传统四旋翼飞行器具有四个旋翼以及四个
马达，重量较重，且四个旋翼外露在机体外侧，容易伤害人或周围的事物，故本发明之无人飞行器可避免旋翼高速旋转时产生的杀伤力。
[0019] 为了对本发明之上述及其他方面有更佳的了解，下文特举较佳
实施例，并配合
附图，作详细说明如下。
附图说明
[0020] 图1是本发明一实施例的无人飞行器的外观示意图；
[0021] 图2是图1所示的无人飞行器沿着B-B剖面线的示意图；
[0022] 图3是图1所示的无人飞行器的气流导引结构的分解示意图；
[0023] 图4是本发明一实施例的无人飞行器的气流导引结构的剖面示意图；
[0024] 图4-1是本发明另一实施例的无人飞行器的气流导引结构的剖面示意图；
[0025] 图5A是本发明一实施例的无人飞行器的各出口方向的喷射气流的分布图；
[0026] 图5B是本发明一实施例的控制各出口方向的喷射气流使无人飞行器上升的示意图；
[0027] 图5C是本发明一实施例的控制各出口方向的喷射气流使无人飞行器下降的示意图；
[0028] 图5D是本发明一实施例的控制各出口方向的喷射气流使无人飞行器悬停的示意图；
[0029] 图6A以及图6B是本发明一实施例的控制各出口方向的喷射气流使无人飞行器逆
时针旋转的示意图；
[0030] 图7A以及图7B是本发明一实施例的控制各出口方向的喷射气流使无人飞行器顺时针旋转的示意图；
[0031] 图8A以及图8B是本发明一实施例的控制各出口方向的喷射气流使无人飞行器向前移动的示意图；
[0032] 图9A以及图9B是本发明一实施例的控制各出口方向的喷射气流使无人飞行器向后移动的示意图。
[0033] 附图之符号说明如下：
[0034] 100：无人飞行器
[0035] 101：机体
[0036] 110：中心轴毂
[0037] 112：气流入口
[0038] 120：气流导引结构
[0039] 121～124：四个通道
[0040] 125：外环面
[0041] 126：开口
[0042] 127：第一斜向出风栅门
[0043] 128：第二斜向出风栅门
[0044] 130：外环部
[0045] 131：环状片
[0046] 132：侧向导引出口
[0047] 140、140-1、140-2：气流推进器
[0048] 141：隔板
[0049] 142：电动机
[0051] 144：叶片组
[0052] 146：控制装置
[0053] 150：气流控制器
[0054] Ain：入口气体
[0055] A1～A4：四个喷射气流
[0056] X：第一轴线
[0057] Y：第二轴线
[0058] Z：第三轴线
[0059] M：重量
[0060] W：重力方向
[0061] G：底侧间隙
[0062] Q1～Q4：四个象限
[0063] C1：第一旋转方向
[0064] C2：第二旋转方向
[0065] D1：第一方位
[0066] D2：第二方位
具体实施方式
[0067] 在本发明之一实施例中，提出一种无人飞行器，用以产生控制飞行方向的多个喷射气流，本实施例之无人飞行器的机体中心仅有单个气流推进器，以使叶片或旋翼不会外露在机体外，安全性较佳，相对于传统四旋翼飞行器具有四个旋翼以及四个马达，重量较重，且四个旋翼外露在机体外侧，容易伤害人或周围的事物，故本发明之无人飞行器可避免旋翼高速旋转时产生的杀伤力。
[0068] 在本发明之一实施例中，各出口方向的喷射气流的推进力可以相等或不相等。例如，在各出口方向的喷射气流的推进力相等的情况下，当喷射气流产生的推进力大于无人飞行器的重力时，无人飞行器上升，而当喷射气流产生的推进力小于无人飞行器的重力时，无人飞行器下降，当喷射气流产生的推进力等于无人飞行器的重力时，无人飞行器悬停。
[0069] 在本发明之一实施例中，喷射气流的数量为大于1的整数，例如二个、三个、四个、六个或八个等等，本发明不以此为限，且气流控制器可藉由改变通过各通道的气流量大小、流速来控制通道出口处的气流推进力，气流控制器例如是一电子阀门或具有电子阀门的控制器。在一实施例中，藉由计算单位时间内通过各个通道的气流量大小即可得知各个通道内喷射气流的推进力。
[0070] 此外，在本发明之一实施例中，喷射气流可藉由通道出口处的气流导引元件(例如导引槽、孔板、栅门或肋板)改变出口方向，以产生不同
角度的第一斜向气流与第二斜向气流。举例来说，当第一斜向气流产生的推进力大于第二斜向气流产生的推进力时，无人飞行器以一第一旋转方向旋转，而当第二斜向气流产生的推进力大于第一斜向气流产生的推进力时，无人飞行器以一第二旋转方向旋转，第一旋转方向与第二旋转方向相反，当第一斜向气流产生的推进力等于第二斜向气流产生的推进力时，无人飞行器不旋转。
[0071] 另外，在各个出口方向的喷射气流的推进力不相等的情况下，无人飞行器可藉由控制部分喷射气流的气流量，使其小于其他喷射气流的气流量，而产生左右或前后
水平移动。例如，在前后移动的方位上，藉由控制前方出口方向的喷射气流的气流量小于后方出口方向的喷射气流的气流量，使无人飞行器往前移动，或是藉由控制后方出口方向的喷射气流的气流量小于前方出口方向的喷射气流的气流量，使无人飞行器往后移动。
[0072] 如在本
说明书和所附
权利要求中所使用的，“一”以及“一个”包括单数对象，除非内容另外明确指出外。以下通过提出实施例进行详细说明，实施例仅用以作为范例说明，并非用以限制本发明欲保护之范围。
[0073] 请参照图1至图3，依照本发明一实施例之无人飞行器100包括一机体101、一气流推进器140以及多个气流控制器150。机体101的中心具有一中心轴毂110，而气流推进器140设置于中心轴毂110内。此外，接收器等控制装置146及
蓄电池可设置在中心轴毂110内，其中接收器用以接收外部的控制
信号，以对各气流控制器150进行操控，
蓄电池用以提供气流推进器140所需的电力。在实际应用方面，使用者可透过无线遥杆或手持无线电子装置来操控无人飞行器100，或透过
定位系统使无人飞行器100直接飞往
指定地点，同时也可包括在无人飞行器100上架设摄影机，以进行监控或空拍等任务。
[0074] 在一实施例中，中心轴毂110的上方例如为一格栅，其具有一可供入口气体Ain通过的气流入口112，格栅可避免异物进入中心轴毂110内而影响气流推进器140的运行。入口气体Ain例如是空气，此入口气体Ain经由气流推进器140
增压之后形成喷射气流A1～A4，接着，喷射气流A1～A4再经由气流导引结构120的导引、控制而从不同出口方向喷出，以做为无人飞行器100的动力来源。
[0075] 在图2中，气流推进器140包括一电动机142以及一叶片组144(或旋桨)。电动机142的中心具有一转轴143，而叶片组144设置在转轴143上。电动机142用以驱动叶片组144旋转，以产生喷射气流A1～A4。叶片组144例如是离心式加压叶轮，用以加压通过气流入口112的入口气体Ain。入口气体Ain例如是平行于中心轴毂110的轴向(Z轴方向)进入中心轴毂110，经叶片组144加压后形成往中心轴毂110的径向(垂直于Z轴方向)流动的喷射气流A1～A4。
[0076] 此外，机体101具有一气流导引结构120以及一外环部130，而环状片131设置在外环部130。气流导引结构120之内部连通于中心轴毂110与外环部130之间，且气流导引结构120用以导引入口气体Ain通过各通道121～124而进入到外环部130。
[0077] 在一实施例中，气流导引结构120例如具有四个通道121～124，但本发明不以此为限，第一通道121与第三通道123例如位于第一轴线X上，而第二通道122与第四通道124例如位于第二轴线Y上，第一轴线X与第二轴线Y相交于中心轴毂110的中心线。也就是说，每个通道121～124由中心轴毂110径向延伸(即垂直于中心轴向延伸)至外环部130，以产生四个不同方向的第一喷射气流A1、第二喷射气流A2、第三喷射气流A3以及第四喷射气流A4。
[0078] 此外，在图3中，气流导引结构120具有一外环面125，且四个通道121～124于外环面125上例如具有四个可供这些喷射气流A1～A4通过的开口126，以使喷射气流A1～A4大致上呈水平气流进入到外环部130。
[0079] 请参照图2至图4，外环部130于第一轴线X上例如设有2个侧向导引出口132，且外环部130于第二轴线Y上例如设有2个侧向导引出口132，但本发明不以此为限。每个侧向导引出口132对应朝向无人飞行器100的重力方向W。也就是说，侧向导引出口132所对应的方向(重力方向W)大致上与各通道121～124的延伸方向垂直。此外，外环部130设有一环状片131，此环状片131包覆于气流导引结构120之外环面125，且环状片131与外环面125之间相隔一底侧间隙G。此环状片131用以导引通过这些开口126的喷射气流A1～A4转向至无人飞行器100的重力方向W，并经由底侧间隙G排出各个侧向导引出口132之外。
[0080] 请参照图3，在一实施例中，外环面125以中心轴毂110为中心区例如分为四个象限Q1～Q4，且四个通道121～124分别位于四个象限Q1～Q4中。外环面125于第一象限Q1以及第三象限Q3内分别设有一第一斜向出风栅门127，例如由左上向右下倾斜，以导引喷射气流A1、A3产生一第一斜向气流。此外，外环面125于第二象限Q2以及第四象限Q4内分别设有一第二斜向出风栅门128，例如由右上向左下倾斜，以导引此些喷射气流A2、A4产生一第二斜向气流。换句话说，位于第一轴线X上的二喷射气流A1、A3经过环状片131以及位于第一象限Q1及第三象限Q3内的第一斜向出风栅门127(数量不定，例如20～30个)的导引而往右下倾斜，用以产生第一斜向气流，而位于第二轴线Y上的二喷射气流A2、A4经过环状片131以及位于第二象限Q2以及第四象限Q4内的第二斜向出风栅门128(数量不定，例如20～30个)的导引而往左下倾斜，用以产生第二斜向气流。第一斜向气流与第二斜向气流在外环面125上交替排列，但不限定只有四个，亦可六个、八个或更多。
[0081] 请参照图4，在一实施例中，无人飞行器100可藉由气流控制器150来控制各出口方向的喷射气流A1～A4的推进力。喷射气流A1～A4的推进力与单位时间内通过各通道121～124的气流量大小有关，且气流量大小(或推进力大小)与中心轴毂110内气流推进器140的转速、叶片的形状以及大小所造成的气压差有关，即气压差越高，推进力越大。例如：气流控制器150调整阀门的开度，以改变各通道121～124内的气流量，藉此，计算单位时间内通过各个通道121～124的气流量大小即可得知各个通道121～124内喷射气流A1～A4的推进力。
[0082] 在一实施例中，当第一轴线X上的第一喷射气流A1与第三喷射气流A3的推进力相等，且第二轴线Y上的第二喷射气流A2与第四喷射气流A4的推进力相等时，无人飞行器100在第一轴线X以及第二轴线Y上动力平衡，因此无人飞行器100仅会在垂直于第一轴线X与第二轴线Y的第三轴线Z上运动(例如上升、下降等)。
[0083] 请参照图4-1，在另一实施例之无人飞行器100-1中，设置多个气流推进器140-1、140-2于中心轴毂110内，例如2个、3个或4个。气流推进器140-1、140-2之间可藉由隔板141区隔，以形成多个空间。当气流推进器为2个时，每个气流推进器可产生两个喷射气流至相对应的两个通道。当气流推进器为3或4个时，每个气流推进器可产生一个喷射气流至相对应的一个通道或二个通道。在一实施例中，当气流推进器为4个，且通道的数量为4个时，每个通道121～124内的气流量可由独立的气流推进器来控制，或由每个通道121～124内的气流控制器150来控制。
[0084] 如图5A所示，当第一喷射气流A1、第二喷射气流A2、第三喷射气流A3与第四喷射气流A4的推进力相等(以A1＝A2＝A3＝A4表示)，且第一斜向气流(即第一喷射气流A1与第三喷射气流A3)产生的推进力实质上等于第二斜向气流(即第二喷射气流A2与第四喷射气流A4)产生的推进力时，由于左旋的推进力等于右旋的推进力，因此无人飞行器100不会旋转。在图5B中，当第一至第四喷射气流A1～A4的推进力大于无人飞行器100的重力M时(以A1+A2+A3+A4>M表示)，无人飞行器100上升。在图5C中，当第一至第四喷射气流A1～A4的推进力小于无人飞行器100的重力M时(以A1+A2+A3+A4
[0085] 请参照图6A以及图6B，在一实施例中，当第一斜向气流(即第一喷射气流A1与第三喷射气流A3)产生的推进力大于第二斜向气流(即第二喷射气流A1～A4与第四喷射气流A1～A4)产生的推进力时(以A1+A3>A2+A4表示)，无人飞行器100以一第一旋转方向C1旋转，例如是逆时针旋转。请参照图7A以及图7B，在一实施例中，当第一斜向气流(即第一喷射气流A1与第三喷射气流A3)产生的推进力小于第二斜向气流(即第二喷射气流A2与第四喷射气流A4)产生的推进力时(以A1+A3
[0086] 此外，请参照图8A以及图8B，当第一喷射气流A1的推进力等于第二喷射气流A2的推进力，且第三喷射气流A3的推进力等于第四喷射气流A4的推进力时，第一斜向气流与第二斜向气流的推进力相等而不会旋转，但由于第一喷射气流A1与第二喷射气流A2产生的推进力小于第三喷射气流A3与第四喷射气流A4产生的推进力(以A3+A4>A1+A2表示)，无人飞行器100朝推进力较小的第一方位D1倾斜，例如向右方倾斜。由于无人飞行器100倾斜的缘故，使得原本朝向重力方向W的四个喷射气流A1～A4不再朝向无人飞行器100的重力方向W喷出，而是向左下倾斜喷出，以产生向右的推进力，并驱动无人飞行器100往第一方位D1横向移动，例如向前移动。在一实施例中，一旦四个喷射气流A1～A4的推进力变成相等时，无人飞行器100可回复到原本悬停的状态而不再横向移动。
[0087] 接着，请参照图9A以及图9B，当第一喷射气流A1与第二喷射气流A2产生的推进力大于第三喷射气流A3与第四喷射气流A4产生的推进力时(以A3+A4
[0088] 由此可知，只要控制各出口方向的喷射气流的大小相等或不相等，使机体水平或倾斜，即可控制无人飞行器上升、下降、悬停、向右旋转、向左旋转、水平移动等动作。除此之外，在其他实施例中，透过改变气流的方向及更多的变化和控制，无人飞行器还可进行翻转、斜向飞行或其他飞行方式，本发明对此不加以限制。
[0089] 本发明上述实施例所揭露之无人飞行器，其叶片或旋翼不会外露在机体外，安全性较佳，可避免旋翼高速旋转时产生的杀伤力。此外，旋翼的数量减少，马达的数量也减少，故整体重量减轻，且本发明仅以中心气流动力产生放射状的喷射气流，能减少气流相互干扰或受到外部气流影响，还可藉由通道出口处的气流导引元件(例如导引槽、孔板、栅门或肋板)改变出口方向，以产生不同角度的第一斜向气流与第二斜向气流，使无人飞行器产生旋转，进而提高
稳定性，并减少无人飞行器掉落的危险。
[0090] 上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
