[0042] 在一个实施方式中，笼架悬架模块的径向悬架梁或径向悬架梁的一部分包括具有比笼架模块的梁的材料更大的弹性(更低的杨氏模量)的材料。
[0043] 在另一个实施方式中，笼架悬架模块可包括框架连接梁，其形成多边形框架连接梁结构，其在其拐角处连接到在其另一端连接在一起的径向梁，以及由比框架连接和径向梁的材料更具弹性的材料制成的悬架元件。悬架元件可以安装在笼架悬架模块的内侧上，并且包括径向悬架梁，该径向悬架梁连接到多边形框架连接梁结构的每个角部并且在
轴承支撑部分处连接在一起，该轴承支撑部分被配置成连接到推进系统或内部支持结构。
[0044] 在一个有利的实施方式中，框架模块连接器是可插拔的并且配置为在弯曲应变下拔出，该弯曲应变在所述多个梁中的一个或多个断裂的弯曲应变的70％和90％之间。
[0045] 在有利的实施方式中，支撑系统的内部支撑结构将保护外笼连接到飞行推进系统，内部支撑结构包括
万向节系统。
[0046] 在一个实施方式中，外笼可包括多个相同的五边形笼架模块和笼架悬架模块，例如由十二个五边形模块构成。
[0047] 在一个实施方式中，多个笼架模块可以是相同的，并且包括三个阴或阳连接器和两个相对类型的连接器。
[0048] 在一个实施方式中，外笼可以包括六边形和方形笼架模块和笼架悬架模块，并且例如可以由十二个六边形模块和六个方形模块构成。
[0049] 在一个实施方式中，外笼可包括多个相同的六边形笼架模块。所述六边形笼形框架模块可以例如包括四个阴或阳连接器和两个相对类型的连接器。
[0050] 在一个实施方式中，外笼的多个笼架模块是相同的并且包括相同的可插拔连接器。
[0051] 在另一个实施方式中，笼架模块包括可插拔的阳连接器和/或阴连接器，它们可以彼此不连接。
[0052] 在一个实施方式中，外笼包括两个笼架悬架模块。
[0053] 在一个有利的实施方式中，梁或应力分布层的至少部分表面对内侧的光是不反射的。这有利地减少了位于外笼内的相机对图像捕捉的阻碍。
[0054] 在有利的实施方式中，UAV还可包括包含在悬架中的阻尼机构。
[0055] 阻尼机构可以有利地以阻尼比ζ(zeta)＝Ds/(2*sqrt(Cf*Mi))为特征，其可以有利地大于0.3，其中Ds是悬架的阻尼，单位为N/(m/s)，Mi是内支撑结构10和飞行推进系统2的组合
质量，并且Cf是悬架系统的压缩/牵引位移c与在所述外笼和内支撑结构之间施加的前屈曲力F的比值。阻尼比ζ尤其可以在0.4<ζ<0.6的范围内。
[0056] 本发明的其它目的和有利特征将从权利要求、详细说明和
附图中显而易见，其中：
[0057] 图1a、1b和1c是根据传统技术方案的UAV的简化示意图，该UAV包括与外部物体碰撞的保护外笼；
[0058] 图2a和2b是采用根据本发明的技术方案的具有与外部物体碰撞的保护外笼的UAV的示意图；
[0059] 图3a是示出根据本发明的实施方式的笼子的常规刚度，或者常规
压缩力与外笼的位移之间的关系的示意图；
[0060] 图3b和3c是根据本发明实施方式的示意图，示出了内部结构相对于通过悬架系统与其连接的保护外笼的位移，其中图3b示出了悬架系统的压缩位移，图3c示出了当
惯性力F在与外部物体碰撞时作用在UAV上时悬架系统的剪切位移；
[0061] 图4a是根据本发明的一个实施方式的具有保护外笼的UAV的透视图；
[0062] 图5a是图4a的UAV的分解透视图；
[0063] 图5b至5d是根据本发明的其他实施方式的具有保护外笼的UAV的透视分解图，其中图5c示出了具有6个悬架元件的实施方式，图5d示出了具有12个悬架元件的实施方式；
[0064] 图6a是根据本发明的一个实施方式的保护外笼的视图；
[0065] 图6b是根据本发明的一个实施方式的图6a的保护外笼的笼架模块的透视图；
[0066] 图6c是根据本发明的一个实施方式的图6a的保护外笼的悬架系统的笼架悬架模块的侧视图；
[0067] 图6d是图6c所示的实施方式的透视图；
[0068] 图6e是根据本发明的一个实施方式的图44的悬架模块与内部框架之间的联接器的实施方式的详细剖视图；
[0069] 图6f是根据本发明的一个实施方式的图6a的保护外笼的悬架系统的笼架悬架模块的侧视图，其中悬架模块的一部分由相对柔软的材料制成；
[0070] 图6g是悬架系统的笼架悬架模块的侧视图，其中悬架模块的一部分包括泡沫悬架元件(54)；
[0071] 图7a是根据本发明的保护外笼的另一实施方式的视图；
[0072] 图7b是根据本发明的一个实施方式的图7a的保护外笼的悬架系统的笼架悬架模块的透视图；
[0073] 图7c是示出根据本发明的一个实施方式的图7b所示的笼架模块安装在内部支撑结构上的侧视图；
[0074] 图7d、7e和7f是根据图7a的实施方式的保护外笼的不同笼架模块的透视图；
[0075] 图8a是示出根据本发明的一个实施方式的笼架模块和笼架悬架模块的组装的简化示意性展开图；
[0076] 图8b是另一实施方式的类似于图8a的视图；
[0077] 图8c和8d是说明性的简化示意图，示出了在笼架模块之间的阳联接器和阴联接器以及对称的阳和阴耦合；
[0078] 图9a是根据本发明的一个实施方式的用于互连保护外笼的笼架模块的框架模块连接器的透视图；
[0079] 图9b是连接在一起的图9a的一对框架模块连接器的透视图；
[0080] 图10a和10b示出了根据本发明另一实施方式的框架模块连接器，其分别具有阳连接器部分或阴连接器部分；
[0081] 图10c示出了连接在一起的图10a和10b的框架模块连接器的透视图；
[0082] 图10d是连接在一起的图10a和10b的框架模块连接器的详细剖视图；
[0083] 图10e是通过可熔元件连接在一起的框架模块连接器的详细剖视图；
[0084] 图11a和11b分别是根据本发明的另一个实施方式的保护外笼的笼架模块的阳连接器部分和阴连接器部分的透视图；
[0085] 图11c是连接在一起的图11a和11b的框架模块连接器的详细剖视图；
[0086] 图12a示出根据本发明的一个实施方式的保护外笼的梁的横截面的详细示意图；
[0087] 图12b、12c、12d、12e和12f示出了根据本发明实施方式的保性外笼的梁的不同变型的横截面；
[0088] 图13示出了根据本发明的实施方式的保护外笼的一部分与外部物体的拐角碰撞；
[0089] 图14a和14b示出了在与尖锐物体撞击时局部应力在梁上的分布，图14b示出了没有外部应力分布层的梁，图14a示出了根据本发明实施方式的具有外部应力分布层的梁；
[0090] 图15是示出效率增益的曲线图，表示涂层杆在每重量单位失效前能承受的能量，相对于应力分布层的厚度h与结构抗力芯40的平均直径或厚度D的比值，考虑到应力分布层的杨氏模量比结构抗力芯低1000倍；
[0091] 图16是示出碰撞期间的位移d对飞行推进系统承受的典型的力F的影响的曲线图，没有悬架的冲击的情况F1(图1a的情况)和具有悬架的情况F2(图2a的情况)。图1a的情况通常产生力-位移曲线，其涉及由于屈曲杆引起的非线性，因此可能具有这种不均匀的曲线。在承受相同的能量时，尺寸合适的悬架系统可以减少变形和峰值力；
[0092] 图17是示出通过选择具有正确刚度的悬架系统获得的性能增益的曲线图，所述悬架系统具有给定的K＝50N/mm的刚度，半径为200mm的外保护笼。根据刚性比，可以使变形(相对于半径表示)最小化(这是优选的，以便保护更大的体积)并且峰值力也可以最小化(这是优选的，以便减小在推进系统上的峰值力)。当比值太低时，悬架太硬并且力分布通常可类似于图16中的F1。当比例太高时，悬架太软，尽管峰值力减小，但悬架的变形大于所需。
[0093] 参考图1a至1c，示意性地描绘了与外部物体0碰撞的传统UAV保护系统。这种已知系统通常可包括推进系统2'，推进系统2'安装在外笼8'内通过联接器20'与其连接。在传统系统中，联接器20'通常是相对于弹性可变形性的外笼8’的刚性联接器，使得联接器或连接件20'的变形与外笼8'的变形相比可忽略不计。在与外部物体碰撞时，外笼可以如图1a所示局部变形，或者如图1b所示在基本刚性的支撑件20'之间更全局地变形。由于UAV的质量和速度，作用在外笼上的力F是惯性力。UAV的质量是推进系统2'和外笼8'的质量之和。
[0094] 图1c示出了UAV在基本刚性的支撑件20'中的一个处或其附近的位置处与外部物体0碰撞的情况，基于它的低变形，在推进系统上产生大的冲击。基于图1a的系统中的负载的局部分布和图1b的系统中的负载的部分分布，保护外笼可能局部破裂或过度变形，使得安装在其中的推进系统2’通过与外笼相对碰撞而与外部物体碰撞。在根据图1b的情形中，仅保护外笼的一部分吸收能量，并且该问题类似于关于图1a描述的问题。图1c的情形中的问题是推进系统上的高惯性冲击。在图1a和1b的情形中，为了减少保护外笼的变形，可以使外笼更具抗力。然而，这增加了外笼的质量并因此增加了UAV的惯性力，并且由于增加飞行中的质量而降低性能。因为对于给定的笼形成材料，笼子尺寸增加或笼子结构的厚度增加，
空气动力学性能也受到不利影响。
[0095] 通常已知的是，在推进系统和外底盘或悬架结构之间安装有基本刚性的外保护结构和柔软的阻尼元件，以便在飞行器与外部物体碰撞时吸收惯性能量。然而，与相对柔软的阻尼系统相比，基本上刚性的外部结构在传统系统中在总体抗冲击性与总质量之间的关系方面不是最佳的，因此不利地影响装置的性能，特别是对于无人驾驶飞行器的自主性。
[0096] 现在参考图4，根据本发明的实施方式的UAV 1包括安装到支撑系统4的飞行推进系统2。飞行推进系统2包括推进单元12和控制推进单元的控制单元14。推进单元可包括由一个或多个螺旋桨30驱动的一个或多个
马达28，电池形式的动力源32以及可选的副翼或其他
空气动力学控制元件，用于控制UAV的飞行方向。控制单元14可包括
微处理器和各种
电子电路部件，以控制推进系统的
电动机和可变空气动力控制元件。控制单元还可以包括无线通信系统，以接收远程发送的命令或无线地将数据发送到远程单元。
[0097] 包括一个或多个摄像机的监视系统6可以安装到飞行推进系统或支撑系统4。摄像机可用于视察目的，拍摄静止和/或运动图像，这些图像可以本地存储在控制单元或摄像机的
存储器中，并且可选地无线传输到远程单元。
[0098] 监视系统6或飞行推进系统2可以进一步包括诸如惯性传感器之类的传感器，其可以用于UAV的方向控制，但也用于记录碰撞和检测可能是无人驾驶飞行器的部件的损坏的迹象的过度惯性冲击。传感器还可包括应变仪或其他力传感元件，其
定位在外笼的部件上并且可选地位于UAV的内支撑结构10的元件上，以便检测部件的破裂。
[0099] 附加地或替代地，摄像系统可以包括
图像识别软件，该图像识别软件被配置为识别保护外笼的内部结构并且检测梁或保护外笼的其他部件的破裂导致的异常形状。
[0100] 飞行推进系统可以包括
现有技术中已知的各种其他配置和组件，例如根据WO2014198774中描述的系统，该系统通过引用合并于此。
[0101] 现在参照图4和图6a至11b，根据本发明实施方式的支撑系统包括保护外笼8，安装有飞行推进系统2的内部支撑结构10，以及将外笼8连接到的内支撑结构10的悬架系统20。
[0102] 内部支撑结构10可以包括固定到飞行推进系统2或形成飞行推进系统2的一部分的刚性结构，或者可以通过旋
转轴承或可滑动的引导元件连接以允许沿着一个，两个或三个
自由度在推进单元12和外笼8之间的相对位移。在优选实施方式中，内部支撑结构10包括万向节系统，例如如WO 2014198774中所述。万向节系统可以，例如，包括第一万向节24和至少一个第二万向节26，第一万向节24包括安装在连接到外笼8的至少一个第一支撑轴承24b上的第一支撑件24a，第二万向节26包括通过第二支撑轴承26b连接到第一支撑件24a的第二支撑件26a。此外，推进单元12可以可选地经由第三轴承(未示出)安装到第二支撑件26a，以允许推进单元相对于第二支撑件26a旋转。这种万向节系统和其他刚性结构的细节本身是已知的，不需要在本
申请中进一步描述。
[0103] 根据本发明的一个方面，外笼8包括多个笼架模块18，这些笼架模块18制造为单独的部件并且可以组装在一起以形成完全围绕安装在其中的飞行推进系统2的外笼。
[0104] 笼架模块18可有利地包括多个梁36。在优选实施方式中，某些梁36b通常可以形成多边形的轮廓，优选地是正多边形的轮廓，例如三角形，正方形，五边形或六边形。根据本发明的一个方面，多个梁还可包括径向梁36a，径向梁36a将多边形的拐角互连到径向梁另一端的中心连接部分38。在优选实施方式中，多边形梁36b可以形成如图6b所示的五边形，或如图7d或7e所示的正方形，或如图7f所示的六边形。根据一个实施方式，笼架模块可以整体成形，使得多边形轮廓梁和径向梁形成单个整体(不可分离的)部件。
[0105] 然而，在本发明的范围内，包括圆形，椭圆形，不规则多边形和其他形状的其他笼架模块形状可以结合在笼中。
[0106] 互连多边形形状的角部的梁优选地基本上是直的，但是也可以实现具有非直线形状的变体。
[0107] 在图6a所示的实施方式中，外笼8由图6b中所示的笼架模块18组装而成，其具有五边形形状，径向梁36a在
顶点38处连接在一起，使得梁形成三角形开口。在一个变型中，可以提供没有径向梁36a的笼架模块18。在后一种配置中，外笼将包括多边形孔和三角形孔，三角形孔是由于多边形组装布置在一起形成的。在图6a的实施方式中，外笼8可以主要或仅由五边形笼架模块的组件形成。
[0108] 在图6a所示的实施方式中，连接器部分22a、22b形成在多边形的每个角上，由此连接器部分可以是阴连接器部分22a或阳连接器部分22b，这将在下面更详细地讨论。在该示例中，笼架模块设置有一体形成的阳和阴连接器部分22a、22b，一个笼架模块的阳连接器部分配置为连接到相邻的笼架模块的阴连接器部分。在所示实施方式中，五边形笼架模块具有两个阳连接器部分和三个阴连接器部分，允许图8b中所示的组装布置，其示出构成外笼8的各种笼架模块18的简化展开状态。元件44表示笼架悬架模块44，其是悬架系统20的一部分，其将在后面进一步详细描述。
[0109] 可以注意到，关于图8b的布置和图6a和6b的实施方式，每个笼架模块18可替代地包括三个阳连接器部分和两个阴连接器部分(图8b中所示的系统的倒置)，在这种情况下，笼架悬架模块44设置有五个阴连接器部分而不是所述五个阳连接器部分。
[0110] 如图8c所示，代替单独的阳和阴连接器部分，多边形笼架模块的每个角可以设置有相同的连接器，包括互补的阴和阳连接器部分，并且允许笼架模块之间的互连，而不管它们的取向，如图8d中示意性所示。在图9a中示出了一对阳连接部分和阴连接部分，其中阳部分22a与阴部分22b互补，因此当相同部分彼此面对时，阳部分插入互补的阴部分，反之亦然，以允许两个部分夹在一起，如图9b所示。该连接是可逆的，并且可以通过按压释放旋钮55来松开夹子，释放旋钮55有利地位于外笼的内侧。图9a和9b中所示的框架模块连接器22可以是单独制造的框架模块连接器22，其包括阳和阴连接部分22a和22b以及多个梁锚固部分52，其配置为使梁36的端部(径向梁36a和多边形轮廓梁36b)到连接器。梁可以通过
焊接(例如
超声波焊接)、
粘合剂粘合、
过盈配合或本领域本身已知的各种其他机械或永久或夹紧方法固定到连接器。然而，图9a和9b中所示的连接器22也可以在相应的梁36上形成为包覆成型，或者作为梁的整体部分，并且因此形成笼架模块的整体不可分离的部分。可以采用包括
增材制造(例如采用3D打印)的其他制造技术将连接器22集成到梁上。
[0111] 在图10a至10c所示实施方式的框架模块连接器22中，各个阳连接器部分22a和阴连接器部分22b设置在多边形梁的拐角处，因此对应于图8b中示意性示出的连接系统。
[0112] 根据本发明的一个方面，框架模块连接器可以被配置成在使梁失效的弯曲应变的70％和90％之间的弯曲应变下拔出或分离。这允许笼模块拔出或拆卸，以便在具有足以破坏笼子的梁的足够大的冲击的情况下减少外笼的梁的不可逆失效的发生。
[0113] 如图11a和11b所示，可以提供其他阳和阴连接器部分形状。在图11a和11b的实施方式中，阳连接器部分包括柱，例如矩形、正方形、多边形、椭圆形或圆形棱柱形柱、其插入阴连接器部分22b的互补腔23b中。在阴连接器部分22b中插入的台阶25b提供了容纳笼架模块的角部分25a的空腔，使得互连笼架模块的多边形轮廓梁36b定位在基本相同的高度处，与图11c中最佳的示出。
[0114] 在图10e中，示出了框架模块连接器122的替代实施方式。在该实施方式中，连接器部分122a通过脆弱的或易碎的(也称为“可熔”)连接系带122b连接在一起。可熔连接系带122b插入连接器部分122a的孔中并牢固地系在一起以将连接器部分保持在一起。可熔连接系带至少沿着其一部分设置有材料厚度和强度，该材料厚度和强度被配置为由连接到连接器122的梁上的弯曲应力超过特定
阈值而来的
拉伸应力导致系带破裂。阈值优选地在梁的断裂应力的70％至90％的范围内的弯曲应力。系带中的拉伸应力由连接器部分122a的枢转引起，这是由于力F分开
接口122c，因此延长了系带所需的路径。
[0115] 参照图7a至7f和图8a，在根据本发明的另一个实施方式中，外笼包括笼架模块18，笼架模块18包括如图7f所示的六边形笼架模块和如图7d和图7e所示的方形笼架模块。类似于图6a和6b中所示的多边形笼架模块，图7d和7f的实施方式的多边形轮廓由多边形轮廓梁36b形成，所述多边形轮廓梁36b在其拐角处设置有连接器部分22a、22b并且还设有径向梁
36a将多边形的拐角互连到笼架模块18的顶点处的中心梁连接部分38。图7e和7d中所示的矩形或方形多边形笼架模块18可设置有如图7d所示的径向梁36a或如图7e所示没有径向梁。
[0116] 在图8a中示出了组件连接方案，其中方形笼架模块与四个六边形笼架模块互连。在所示的实施方式中，六边形笼架模块设有四个阴连接器和两个阳连接器，方形笼模块设有四个阳连接器，如图所示。当然，这些连接可以倒置，换句话说，阳连接器可以是阴连接器，反之亦然。
[0117] 如图8d或图9a所示的解决方案代替阳连接器和阴连接器，其中每个连接器设置有互补的阳和阴部分，使得所有连接器是相同的并且可以通过它们的阳和阴互补部分接合而连接在一起。根据已经关于图6a、6b的实施方式描述的各种配置的连接器也可以用在图7a和7d至f的实施方式中。
[0118] 现在参考图6a、6c、6d、7a、7b和7c，现在将更详细地描述悬架系统的实施方式。根据本发明的实施方式的悬架系统可包括笼架悬架模块44，其可有利地包括与外笼的笼架模块18中的一个基本相同或相似的多边形轮廓形状。
[0119] 对于图6a中所示的外笼实施方式，可以有利地使用如图6c和6d所示的多边形笼架悬架模块44。因此，笼架悬架模块44可以以类似于其他笼架模块18彼此的组装的方式组装到其他笼架模块18，例如根据图8b中所示的布置布局。
[0120] 在图6c和6d所示的实施方式中，笼架悬架模块包括形成多边形轮廓的框架连接梁50，所述多边形轮廓在其拐角处连接到径向悬架梁48，所述径向悬架梁48最初向外展开然后在它们的端部49处向内弯曲在支撑部分46处连接在一起可以形成轴承支撑部分46。支撑部分46配置为连接到内部支撑结构10。在所示的实施方式中，通过轴承部分46上的弹性闩
锁臂提供连接，该弹性闩锁臂与内支撑结构10的梁的形式的第一支撑件24a上的锁定肩部接合在互补孔中。第一支撑件24a可以围绕将闩锁插入的相应的轴承孔24b的轴线A旋转。
[0121] 径向悬架梁48或悬架梁的一部分，例如端部49，可以设置为由与笼架模块18的梁36的材料不同的材料形成的部件，特别是具有比笼架模块的梁36更大的弹性(更低的杨氏模量)。具有较低杨氏模量的材料通常具有100MPa至400MPa的杨氏模量，伸长率为80％至
200％。具有较高杨氏模量的材料通常具有2GPa至4GPa范围内的杨氏模量，伸长率为15％至
30％。可以使用的具有较低杨氏模量的材料包括聚合物，例如聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、发泡聚丙烯(EPP)、聚氨酯和聚碳酸酯。或者，笼架悬架模块44作为整体可以由与形成保护外笼8的其余部分的笼架模块18不同的材料制成。
[0122] 在图6f所示的实施方式中，笼架悬架模块44包括形成多边形轮廓的框架连接梁50，所述多边形轮廓在其拐角处连接到径向梁51，所述径向梁51类似于笼架模块18在多边形的中心处连接在一起。悬架元件53安装在笼架悬架模块44的内侧上，悬架元件53由与框架连接梁50、径向梁51不同且更具弹性的材料(具有更低的杨氏模量)制成。悬架元件包括径向悬架梁48，其连接到多边形框架连接梁结构的每个角部并且在中心支撑部分46处连接在一起，中心支撑部分46可以形成轴承支撑部分46。支撑部分46配置为联接到内部支撑结构10。因此，内部支撑结构经由相对更弹性的悬架元件53连接到外笼。
[0123] 在一个变型中，如图5c所示，悬架系统包括六个悬架模块44，其连接到内部结构10，内部结构10包括三个垂直环，它们的交叉点连接到六个悬架模块44。
[0124] 在一个变型中，如图5d所示，悬架系统包括多个弹性元件144，例如弹性体
螺柱的形式，其将笼架模块18与内部结构互连。在该变型中，笼架连接模块18结合弹性元件144形成前述实施方式的笼架悬架模块的等同物。内部结构10包括短程线1v并且在短程线1v的每个角处连接到悬架元件144，由此悬架元件连接到每个笼架模块18的中心。
[0125] 笼架悬架模块的结构配置为在压缩方向Z和切向方向或剪切方向Y上提供一定程度的弹性恢复力，所述切向方向或剪切方向Y与外笼在整体压缩时的弹性回弹程度有关。如图3a、3b和3c中最佳示出的，压在外笼8上的一般力F引起弹性变形位移距离d的。这可以被认为取决于压缩下外笼的总体刚度。该测量被认为是针对一系列力而采取的，其中刚度比(F/d)不表现出大的非线性行为，特别是由于外笼的梁的弯曲。因此，假设施加在外笼上的力F的大小小于可能导致笼的梁弯曲的力的大小。当例如由于惯性而产生的力F相对于外笼8施加在推进系统2和内支撑结构10上时，可发生如图3b所示的第一和第二相对悬架元件20的压缩和牵引，或者如图3c所示的剪切位移，或者可能发生压缩和剪切的组合。假设在图3b的压缩和牵引情况下施加与图3a的情况相同的力F(引起压缩位移d)，则发生内支撑结构10相对于外笼8的位移c。在图3c中，悬架元件20发生在内支撑结构和外笼8之间的剪切位移s。
[0126] 悬架元件20的材料、尺寸和形状配置为使得压缩/牵引位移c和剪切位移s除以单位力F的比值有利地在外笼压缩位移d除以单位力F的比值的1和10倍的范围内。注意，位移d可以在基本初始线性范围内测量，最大可以在外笼的一个或多个梁弯曲之前施加到外笼的最大力的约90％，并且压缩/牵引位移c和剪切位移s表征所有悬架元件，并且可以推广到1以上的任何数量的悬架元件。根据本发明的一个方面，外笼和悬架元件的相对弹性因此满足以下关系：
[0127] Pf
[0128] 其中
[0129] Pf：外笼的压缩位移d除以力F的比值
[0130] Cf：悬架系统的压缩/牵引位移c除以力F的比值
[0131] Sf：悬架系统的剪切位移s除以力F的比值
[0132] 更优选地，该比值在2至5的范围内，特别是对于直径在100mm至500mm范围内的笼子，意味着承受1至10焦
耳的碰撞能量：
[0133] 2Pf
[0134] 且2Pf
[0135] 笼架悬架模块44在压缩和剪切(切向)位移中的弹性有利地允许UAV在与外部物体撞击时的惯性能量良好地分布在整个外笼中和悬架元件内，从而优化了负载分布并减少推进系统的冲击(减速)。这在图2a和图2b中最佳地示出，其示出当悬架系统上的压缩和剪切程度被配置为落在外笼的压缩弹性的特定范围内时，负载分布以良好的分布方式通过悬架系统和笼子周围。悬架的弹性还为任何撞击位置提供大致均匀的响应，而没有任何特别僵硬或弱的撞击位置。
[0136] 参照图7a至7c，在该实施方式中，笼架悬架模块包括框架连接梁50，其形成正方形或大致正方形的轮廓，其在拐角处连接到悬架梁48，该悬架梁48向内弯曲到在支撑部分46处连接在一起的端部49，该支撑部分46配置为连接到内部支撑结构10。
[0137] 在所示的实施方式中，联接器通过弹性闩锁臂提供，该弹性闩锁臂在轴承部分46上具有锁定肩部，该锁定肩部接合在轴承的互补孔中，例如滚子轴承，以内支撑结构10的梁的形式安装在第一支撑件24a中。第一支撑件24a可以围绕将闩锁插入的相应的轴承孔24b的轴线A旋转。
[0138] 大致方形的框架连接梁部分50和在梁的拐角处的连接器部分22a形成多边形形状，且非直线悬架梁48将其他多边形的拐角连接到中央支撑部分46的，中央支撑部分46可以，例如，形成具有类似于前述实施方式的闩锁45的轴承支撑部分。图7b和7c中所示的悬架梁或其一部分的材料或笼架悬架模块44的材料也可以与形成图7e、7d和7f中所示的笼架模块18的梁的材料不同。
[0139] 轴承支撑部分46可包括本领域技术人员本身已知的各种连接构造，以连接到内部支撑结构。可以进一步注意到，在内部支撑结构固定地连接到悬架系统20的情况下，夹子锁定机构或过盈配合联接器或本领域技术人员已知的各种其他固定装置用于轴承支撑部分46和内支撑结构10之间是可能的。
[0140] 还可以注意到，悬架梁和悬架系统整体的形状、尺寸和材料可以变化，以便在压缩方向Z或横向或剪切方向Y上调节弹性模块在本发明的范围内，已获得根据本发明上述的数值范围。
[0141] 现在参考图12a至12f，从图12a开始，示出了根据本发明实施方式的梁的横截面。所述梁包括结构抗力芯40，其提供梁的结构抗力，特别是在梁的弯曲、牵引和压缩中。所述梁可以具有不同的横截面形状，包括中空部分43。结构抗力芯40可有利地由
碳纤维增强材料制成，例如本领域本身已知的单向碳纤维树脂基质材料。本领域已知的具有高杨氏模量的其他材料，例如具有碳、麻、芳族聚酰胺、聚乙烯或玻璃纤维以及PA、PP、聚氨酯或聚醚醚
酮(PEEK)基质的其他复合材料以及它们在混合复合材料中的组合，或者，也可以使用
铝、
钢、
钛、
不锈钢等金属，或木材，例如轻木、竹子，或者PA、PP、聚氨酯、聚碳酸酯或PEEK等具有高的强度对重量的比的塑料。
[0142] 根据本发明的另一方面，梁36还包括应力分布层42，该应力分布层42由配置为将施加在梁上的局部应力分布在结构抗力芯40的较大表面区域上的材料制成。该应力分布层的作用是防止结构抗力芯40由于局部高应力而破裂，例如通过UAV与尖锐物体或硬物的拐角的碰撞。应力分布层改善了强度、最大应变并因此提高了吸收的能量。具有应力分布层的梁与没有应力分布层的梁相比，失效应变能量从95％提高至300％以上，已经在静态和动态负载条件下进行了测量。具有应力分布层的梁与没有的相比，特点的应变能量提高了50％以上。
[0143] 应力分布层有利地由杨氏模量小于结构抗力芯40的杨氏模量的20％，优选小于10％的材料制成。在有利的实施方式中，应力分布层由具有杨氏模量在结构抗力芯40的杨氏模量的或2％至0.1％的范围内的材料制成。对于
各向异性材料，认为上述关系的杨氏模量值是材料在应力/应变主方向上的杨氏模量。对于梁，这将意味着，例如，在梁的弯曲下的杨氏模量，并且对于应力分布层42，在层的压缩方向上朝向结构抗力芯40的表面的杨氏模量。
[0144] 可有利地用作应力分布层的可能材料包括热塑性弹性体(TPE)、热塑性聚烯烃(TPO)、聚氨酯、增韧
环氧树脂、橡胶、EPP、PA、PP和硅氧烷聚合物。
[0145] 优选地，应力分布层的厚度h低于结构抗力芯40的平均直径或厚度D的30％。应力分布层的有利厚度在结构抗力芯40的平均直径或厚度D的5％至15％的范围内。如图15所示，具有不同结构芯直径和涂层厚度的测试表明，每单位质量的梁的能量吸收能力随着h/D值的降低而迅速增加，并且在0.03
[0146] 在有利的实施方式中，结构抗力芯具有圆柱形轮廓，如图12a和图12d所示。然而，其他形状的结构抗力芯也是可能的，例如图12b和12c所示的矩形形状，图12e所示的梯形形状，图12f所示的部分圆形形状，或椭圆形状。这些形状可以构造用于应力分布或简化
制造过程。应力分布层42可以围绕结构抗力芯的整个圆周或周边布置，如图12a所示，例如通过在组装以形成笼架模块之前涂覆梁来简化涂覆程序或组装程序。然而，应力分布层可以基本上或基本上仅在外侧设置，如图12b至12f所示，其中梁可以与外部物体0接触，因为面向推进系统的笼的内侧是固有地受到保护的。仅在梁的外部碰撞侧提供该分配层优化了对于抗冲击性的最小重量的功能。而且，减小了梁的宽度以使
空气阻力最小化和/或使安装在外笼内的照像机的观察阻碍最小化，例如安装在推进系统上。
[0147] 图13示出了外笼撞击具有尖角的物体0。图14a和14b示出了撞击物体的图13的外笼的梁36的结构抗力芯40上的应力分布S1、S2；R1、R2、R3、R4、R5。图14a示出了具有应力分布层的梁的结构抗力芯40上的应力分布(为了比较的目的，应力分布层已从图14a的表示中移除)，图14b示出了没有应力分布层的梁的结构抗力芯40上的应力分布。阴影的
密度示意性地表示应力的大小，更密集的阴影表示比不太密集的阴影更高的应力。从这些说明性的示意图中可以看出，裸芯(图14b)的区域R1、R2、R3、R4中的应力大小随着距外部物体在芯40表面的撞击点的距离增大而减小，然而，仍然显着高于在具有应力分布层的芯的应力分布层(未示出)上的冲击点下的区域S1、S2中的应力大小(图14a)。
[0148] 应力分布层可以由不同的材料提供，包括热塑性弹性体(TPE)、热塑性聚烯烃(TPO)、聚氨酯、增韧环氧树脂、橡胶、EPP、PA、PP和硅氧烷聚合物、或这些材料的组合。应力分布层可以通过各种方法施加在梁上，包括(共)
拉挤成型、共挤出、粉末涂覆、
浸涂、
水转移浸渍、
喷涂、将单独形成的材料层结合到芯、包覆成型、
铸造和过度热成型膜。可以组合两种或多种上述材料和方法以达到表
面层形状和机械性能。
[0149] 有利地，低模量应力分布层42和高模量结构抗力芯40的组合允许提供允许提供一种抗碰撞梁，该梁通过撞击外部物体相对于质量具有非常高的结构抗破裂比率。
[0150] 此外，应力分布层通过提供保护层来为用户增加永久损坏的结构抗力芯的安全性。永久损坏的结构抗力芯可以另外显示可能对使用者有危险的尖锐元件。
[0151] 在一个变型(未示出)中，梁结构抗力芯可以在其长度上包括可变厚度(直径，高度)，梁的中心部分具有比梁末端部分更大的厚度。这种形状有利地改善了对梁的弯曲的抗力，从而进一步优化了对于给定质量的外笼的冲击抗力。
[0152] 在一个变型中，阻尼机构可以包括在悬架中，以便在承受相同量的能量时进一步减小变形和峰值力(例如，如图16所示)。基于本领域已知的原理，阻尼机构可以以各种方式配置，包括：
[0153] ·从用于悬架的材料的性质(例如橡胶)；
[0154] ·阻尼机构，在变形时产生摩擦；
[0155] ·基于悬架内所含液体、粉末或气体运动的阻尼机构。
[0156] 阻尼量的特征在于阻尼比ζ(zeta)＝Ds/(2*sqrt(Cf*Mi))，其中Ds是悬架的阻尼，单位为N/(m/s)(在关于速度的非线性阻尼的情况下，Ds是典型冲击速度下的阻尼)，Mi是内支撑结构10和飞行推进系统2的组合质量，Cf是悬架系统的压缩/牵引位移c和所述施加在所述外笼和在所述飞行推进系统或内支撑结构之间的前屈曲力F的比值(注意，Cf可由Sf代替以计算剪切或切向阻尼比)。
[0157] 有利的是提供阻尼比ζ>0.3的阻尼机构，特别是在以下范围内：0.4<ζ<0.6。
[0158] 外笼的高质量与抗力比不仅有利于飞行中无人驾驶飞行器的自主性和性能，而且还减少了阻挡位于笼内的摄像机和传感器的视野的外笼结构元件的表面积，例如在推进系统上。换句话说，外笼对相机和位于笼内的其他监视系统的不利干扰被最小化。
[0159] 使用的参考标记清单
[0160] 障碍物0
[0162] 飞行推进系统2
[0163] 推进单元12
[0164] 马达28
[0165] 螺旋桨30
[0166] 电源32
[0167] 电池
[0169] 连接到内部框架的联接器27
[0170] 控制单元14
[0171] 无线通信系统
[0172] 传感器
[0173] 惯性传感器
[0174] 导航/方向传感器
[0175] 支撑系统4
[0176] 外保护笼8
[0177] 笼架模块18
[0178] 梁36(径向36a，多边形36b)
[0179] 结构抗力芯40
[0180] 碳纤维梁
[0181] 应力分布层42
[0182] 空芯43
[0183] 梁连接部分38
[0184] 连接器部分22a(阳)，22b(阴)
[0185] 悬架系统20
[0186] 笼架悬架模块44
[0187] 轴承支撑部分46
[0188] 闩锁45
[0189] 悬架梁(非直线)48
[0190] (向内)弯曲的端部49
[0191] 悬架元件53
[0192] 泡沫悬架元件54
[0193] 框架连接梁(多边形)50
[0194] 方形，五边形，六边形，三角形......
[0195] 连接器部分22a(阳)，22b(阴)
[0196] 弹性元件144
[0197] 框架模块连接器22,122
[0198] 阳部分22a
[0199] 柱23a
[0200] 阴部分22b
[0201] 腔23b
[0202] 释放旋钮55
[0203] 梁锚固部分52
[0204] 连接器部分122a(孔)
[0205] 脆弱的带122b
[0206] 内支撑结构10(例如万向节系统)
[0207] (第一万向节)24
[0208] 第一支撑件24a
[0209] 第一支撑轴承24b
[0210] 第二支撑轴承24c
[0211] (第二万向节)26
[0212] 第二支撑件26a
[0213] 第三支撑轴承26b
[0214] 第四支撑轴承26c
[0216] 照相机
[0217] Pf：外笼的压缩位移d除以力F的比值
[0218] Cf：悬架系统的压缩/牵引位移c除以力F的比值
[0219] Sf：悬架系统的剪切位移s除以力F的比值
