一种模块化无人机系统中的动力模块装置的制作方法

一种模块化无人机系统中的动力模块装置一，技术领域本发明提供一种模块化无人机系统中的动力模块装置，属于“无人机系统”技术领域。二，

背景技术：
目前无人机系统均不可重构，不同机型之间不能相互转化，零部件不能通用，定制程度高，通用程度低，非标准化，非模块化。从各个方面来看，都具有“一次设计，不可再改变”的性质。不能满足人们对无人机越来越多样的性能需求和用途需求，定制化的成本越来越高。每种机型结构和形态要求严格，硬件电路性能参数配套要求严格。模块化无人机系统，包含：动力模块装置，连接模块装置，伺服模块装置，三大模块装置以及连接它们的碳纤杆装置。该动力模块装置是该模块化无人机系统的基础模块装置之一，该动力模块装置为无人机系统提供动力。该动力模块装置的稳定性要求高，寿命要求长；应当有与其它两个模块装置相同的碳纤杆装置连接接口；安装和拆卸方式应与其他两个模块装置相同；电源应当方便充电和拓展；工作时处于强烈气流中，应当有良好的气动性能。该动力模块装置是模块化无人机系统中设计难度较大，技术要求较高，不可缺少的基础模块装置。三，

技术实现要素：
1，发明目的：本发明的目的是提供一种模块化无人机系统中的动力模块装置，即“动力模块装置(0-1)”。它的主要的作用是：在模块化无人机系统中，提供一个输出可控动力的模块装置。具体来讲，即：该“动力模块装置(0-1)”与其他两个模块装置任意组合，形成不同功能，不同性能，不同配置的无人机系统，或者形成车、船等多样的无人驾驶设备。该“动力模块装置(0-1)”为上述的各种无人机和无人驾驶设备，提供稳定，高效，便捷，标准，可控，可扩展的动力。提供动力的具体方式为：产生受控制的空气拉力，即：通过对其外露的一根信号线的控制，该“动力模块装置(0-1)”从内部的“电池(6)”获得电能，产生受控制的空气拉力。2，技术方案本发明是一种模块化无人机系统中的动力模块装置即“动力模块装置(0-1)”，其特征在于：具有和其他两个模块装置(“连接模块装置(0-2)”和“伺服模块装置(0-3)”)相同的结构接口，如图1所示。这种接口使得该“动力模块装置(0-1)”可以和其他两个模块装置一样，能以任意角度固定在“碳纤杆装置(0-4)”上。进而使得：三种模块装置通过统一的连接形式，和“碳纤杆装置(0-4)”任意组合(如图1所示)，产生各种结构布局，实现不同功能。本发明一种模块化无人机系统中的动力模块装置，即“动力模块装置(0-1)”，如图2所示，它是由以下几部分组成：桨叶(1)，电机(2)，上外壳(3)，下外壳(4)，电调(5)，电池(6)，开关(7)，充电插口(8)，一根“碳纤杆锁紧螺栓(9)”(用于锁紧穿插在“碳纤杆固定孔(23)”中的“碳纤杆装置(0-4)”)，四根“电机紧固螺栓(10)”(用于紧固“电机(2)”和“上外壳(3)”)，四根“上下外壳紧固螺栓(11)”(用于紧固的“上外壳(3)”和“下外壳(4)”)；该“动力模块装置(0-1)”各组成部分之间的关系是：1、该“桨叶(1)”与“电机(2)”紧固，将“电机(2)”转动转化为“桨叶(1)”转动，进而产生拉力；2、该“电机(2)”与“上外壳(3)”通过“电机紧固螺栓(10)”紧固；3、该“上外壳(3)”与“下外壳(4)”通过“上下外壳紧固螺栓(11)”紧固；4、如图3所示，该“下外壳(4)”上有用于穿插“碳纤杆装置(0-4)”的“碳纤杆固定孔(23)”；5、该“电机(2)”通过3相电线连接至“电调(5)”，该“电调(5)”通过2相电线连接“电池(6)”，该“开关(7)”串联在其中的1相电线上，该“充电插口(8)”并联在这两相电线上。这样的线路连接，实现了如下功能：A，断开“开关(7)”，能从“充电插口(8)”对“动力模块装置(0-1)”进行充电；B，合上“开关(7)”，能从“充电插口(8)”接入其他电源，用于拓展“动力模块装置(0-1)”的“电池(6)”的电池容量；6、该“电调(5)”和“电池(6)”贴合，装入“上外壳(3)”和“下外壳(4)”的各自的空腔内，即“动力模块-上外壳-空腔(15)”和“动力模块-下外壳-空腔(20)”。“上外壳(3)”和“下外壳(4)”合上后，两者的空腔共同形成了大空腔，这个大空腔正好容纳贴合在一起的“电调(5)”和“电池(6)”；7、如图18所示，该“充电插口(8)”嵌入“下外壳(4)”中，“充电插口(8)”刚好从“下外壳(4)”表面露出；8、该“电调(5)”引出的信号线通过“下外壳(4)”上的一个小孔引出“下外壳(4)”以外；9、该“电池(6)”、“电调(5)”和“电机(2)”之间的逻辑关系如下：“电调(5)”通过外露的信号线获得信号，从“电池(6)”获得电能，将电能输出给“电机(2)”；10、该“动力模块装置(0-1)”整体为椭球形，如图4所示，具有较好的空气动力性能；该“动力模块装置(0-1)”装配好后外观，如图4；该“动力模块装置(0-1)”的基本工作模式为：通过对其外露的一根信号线的控制，从自身电池(6)获得电能，产生受控制的空气拉力；该“动力模块装置(0-1)”各个组成部分的形状构造是：1，桨叶(1)：使用市面上已有的产品；可选用碳纤维材质，规格为：1045；2，电机(2)：使用市面上已有的产品，品牌为“飓风”，型号为：无刷电机，2216，KV1100；3，电调(5)：使用市面上已有的产品，品牌为“好盈”，型号为：天行者系列，30A；4，电池(6)：使用市面上已有的产品，品牌为“狮子”，型号为：1200mah，25c；5，开关(7)：使用市面上已有的产品，型号为：KCD1-105圆型翘板开关，6A/250V黑色2脚2档；6，充电插口(8)：使用市面上已有的产品，型号为：T型，PA66材料，80A；7，碳纤杆锁紧螺栓(9)：使用市面上已有的产品，该螺栓(9)的孔径及长度按预定要求设置；8，电机紧固螺栓(10)：使用市面上已有的产品，该螺栓(10)的孔径及长度按预定要求设置；9，上下外壳紧固螺栓(11)：使用市面上已有的产品，该螺栓(11)的孔径及长度按预定要求设置；10，上外壳(3)(如图5所示)：自主设计，3D打印成型。其组成、相互关系及形状构造如下:该“上外壳(3)”的组成如下：它是由动力模块-上外壳-上端面(12)、电机固定孔(13)、动力模块-上外壳-下端面(14)、动力模块-上外壳-空腔(15)、动力模块-上外壳-上下外壳紧固螺栓槽(16)和上下外壳紧固螺栓孔(17)组成；该“上外壳(3)”各部分之间的相互关系如下:(1)如图6所示，“动力模块-上外壳-上端面(12)”为“上外壳(3)”的上表面，上有四个“电机固定孔(13)”，用于固定“电机(2)”。如图7所示，固定后“电机(2)”与“动力模块-上外壳-上端面(12)”贴合；(2)如图8所示，“动力模块-上外壳-下端面(14)”为“上外壳(3)”的下表面，中间开口，在“上外壳(3)”内部形成“动力模块-上外壳-空腔(15)”，与“下外壳(4)”扣合后形成的大空腔(如图17所示)，用于容纳：“电调(5)”，“电池(6)”和连接它们的电线；(3)如图6所示，“动力模块-上外壳-上下外壳紧固螺栓槽(16)”和“上下外壳紧固螺栓孔(17)”位于“上外壳(3)”侧表面，靠近“动力模块-上外壳-下端面(14)”的地方，用于将“上下外壳紧固螺栓(11)”穿插进去，与“动力模块装置(0-1)”的“下外壳(4)”紧固扣合(如图17所示)；“上外壳(3)”的形状构造如下：(1)该“上外壳(3)”整体外形为：为半个椭球体，产生良好的气动性能和较好的工业美感(如图5所示)；(2)该“动力模块-上外壳-上端面(12)”平整；(3)该“动力模块-上外壳-下端面(14)”平整，中间开口；(4)该“动力模块-上外壳-空腔(15)”为长方体形状，在“动力模块-上外壳-下端面(14)”开口；(5)该“动力模块-上外壳-上下外壳紧固螺栓槽(16)”为圆柱形槽，侧表面为槽口；(6)该“上下外壳紧固螺栓孔(17)”为圆孔，直径按预定要求设置。(如图9所示)；(7)该“电机固定孔(13)”为圆孔，直径按预定要求设置；11，该下外壳(4)(如图10所示)：自主设计，3D打印成型，其组成、相互关系及形状构造如下:该“下外壳(4)”的组成如下：它是由上下外壳紧固螺栓孔(17)、动力模块-下外壳-上端面(18)、动力模块-下外壳-上下外壳紧固螺栓槽(19)、动力模块-下外壳-空腔(20)、开关固定口(21)、充电插头口(22)、碳纤杆固定孔(23)、碳纤杆锁紧孔(24)、碳纤杆锁紧开口(25)、六棱柱形阶梯(26)和圆柱形阶梯(27)组成；该“下外壳(4)”各部分之间的相互关系:(1)如图11所示，该“动力模块-下外壳-上端面(18)”开口，内部为“动力模块-下外壳-空腔(20)”，与“上外壳(3)”扣合后形成更大的空腔(如图17所示)，用于容纳“电调(5)”、“电池(6)”和连接它们的电线；(2)“下外壳(4)”上部有“动力模块-下外壳-上下外壳紧固螺栓槽(19)”(如图11所示)，用于将“上下外壳紧固螺栓(11)”穿插进去，使得”动力模块装置(0-1)”的“下外壳(4)”与“上外壳(3)”紧固扣合(附图17)，同时该“动力模块-下外壳-上下外壳紧固螺栓槽(19)”为正六边形，可限制螺母位置，便于装配；(3)如图13所示，该“下外壳(4)”的中间偏上部分，有“碳纤杆固定孔(23)”，用于穿插“碳纤杆装置(0-4)”，该“碳纤杆固定孔(23)”的内径与”碳纤杆装置(0-4)”外径相同。该“碳纤杆固定孔(23)”上部有“碳纤杆固定开口(25)”(如图13)，使得“碳纤杆固定孔(23)”有一定的弹性形变能力，使得“碳纤杆固定孔(23)”的内径可以产生一定的弹性变化；(4)如图14所示，“碳纤杆锁紧孔(24)”用于穿入“碳纤杆锁紧螺栓(9)”(如图15所示)。如图15所示，该“碳纤杆锁紧孔(24)”一侧为“圆柱形阶梯(27)”，用于容纳“碳纤杆锁紧螺栓(9)”的螺栓帽，使得“碳纤杆锁紧螺栓(9)”不外露，不影响整体的气动性能和工业美感。如图16所示，该“碳纤杆锁紧孔(24)”另一侧为“六棱柱形阶梯(26)”，用于容纳与“碳纤杆紧固螺栓(9)”旋合的螺母，使得螺母不会外露，不影响整体的气动性能和工业美感，并且有固定螺母，不让其转动，方便旋紧“碳纤杆锁紧螺栓(9)”的作用；(5)该“下外壳(4)”侧面的中部有“开关固定口(21)”，如图10所示；(6)该“下外壳(4)”与“开关固定口(21)”相对的一面上有“充电插头口(22)”，通过胶水固定“充电插口(8)”，如图11所示；该“下外壳(4)”的形状构造是：(1)该“下外壳(4)”整体外形为半个椭球体，产生良好的气动性能和较好的工业美感(如图10所示)；(2)该“动力模块-下外壳-上端面(18)”平整，中间开口；(3)该“动力模块-下外壳-空腔(20)”为长方体形状，这个空腔的开口在“动力模块-下外壳-上端面(18)”上；(4)该“动力模块-下外壳-上下外壳紧固螺栓槽(19)”为六棱柱形槽，侧表面为槽口；(5)该“充电插头口(22)”是阶梯型；(6)该“开关固定口(21)”是圆形，与开关(7)形状相同。3，优点及功效该“动力模块装置(0-1)”的接口设计与模块化无人机系统中的其他几个模块装置及部件相匹配，结构简单，组合方便，通用性好，制造成本低，维护容易。四，附图说明图1：三大模块装置通过统一的接口连接到碳纤杆装置上。图2：动力模块装置的爆炸图。图3：动力模块装置的下外壳锁紧碳纤杆装置示意图。图4：动力模块装置的整体形状。图5：动力模块装置的上外壳。图6：动力模块装置上外壳和电机紧固的示意图。图7：动力模块装置上外壳和电机紧固后。图8：动力模块装置上外壳内部空腔。图9：动力模块装置上外壳的上下外壳紧固螺栓槽和上下外壳紧固螺栓孔示意图。图10：动力模块装置下外壳整体图，并示意开关固定口。图11：动力模块装置下外壳的上下外壳紧固螺栓孔，动力-下外壳-上端面，动力-下外壳-上下外壳紧固螺栓槽，“动力-下外壳-空腔，充电插头口”示意图。图12：动力模块装置下外壳的“上下外壳紧固螺栓孔”，“动力-下外壳-上下外壳紧固螺栓槽”示意图。图13：动力模块装置下外壳的碳纤杆固定孔，碳纤杆锁紧开口示意图。图14：动力模块装置下外壳的碳纤杆锁紧孔，六棱柱形阶梯示意图。图15：圆柱形阶梯容纳螺栓帽示意图。图16：六棱柱形阶梯容纳螺母示意图。图17：动力模块上外壳和电机扣合的示意图。图18：充电插头嵌入下外壳中示意图。图中序号，符号，代号所代表的意义如下：0-1:动力模块装置0-2：连接模块装置0-3：伺服模块装置0-4：碳纤杆装置1：桨叶2：电机3：上外壳4：下外壳5：电调6：电池7：开关8：充电插头9：碳纤杆锁紧螺栓10：电机紧固螺栓11：上下外壳紧固螺栓12：动力模块-上外壳-上端面13：电机固定孔14：动力模块-上外壳-下端面15：动力模块-上外壳-空腔16：动力模块-上外壳-上下外壳紧固螺栓槽17：上下外壳紧固螺栓孔18：动力模块-下外壳-上端面19：动力模块-下外壳-上下外壳紧固螺栓槽20：动力模块-下外壳-空腔21：开关固定口22:充电插头口23：碳纤杆固定孔24：碳纤杆锁紧孔25：碳纤杆锁紧开口26：六棱柱形阶梯27：圆柱形阶梯五，具体实施方式如图2所示，该”动力模块装置(0-1)”由以下几部分组成：桨叶(1)，电机(2)，上外壳(3)，下外壳(4)，电调(5)，电池(6)，开关(7)，充电插口(8)，一根“碳纤杆锁紧螺栓(9)”(用于锁紧穿插在“碳纤杆固定孔(23)”中的”碳纤杆装置(0-4)”)，四根“电机紧固螺栓(10)”(用于紧固“电机(2)”和“上外壳(3)”)，四根“上下外壳紧固螺栓(11)”(用于紧固的“上外壳(3)”和“下外壳(4)”)。该”动力模块装置(0-1)”各组成部分之间的相互关系是：1、该“桨叶(1)”与“电机(2)”紧固，将“电机(2)”转动转化为“桨叶(1)”转动，进而产生拉力。2、该“电机(2)”与“上外壳(3)”通过“电机紧固螺栓(10)”紧固。3、该“上外壳(3)”与“下外壳(4)”通过“上下外壳紧固螺栓(11)”紧固。4、如图3所示，该“下外壳(4)”上有用于穿插”碳纤杆装置(0-4)”的“碳纤杆固定孔(23)”；5、该“电机(2)”通过3相电线连接至“电调(5)”，该“电调(5)”通过2相电线连接“电池(6)”，该“开关(7)”串联在其中的1相电线上，该“充电插口(8)”并联在这两项相电线上。这样的线路连接，实现了如下功能：A，断开“开关(7)”，能从“充电插口(8)”对”动力模块装置(0-1)”进行充电；B，合上“开关(7)”，能从“充电插口(8)”接入其他电源，用于拓展”动力模块装置(0-1)”的“电池(6)”的电池容量。6、该“电调(5)”和“电池(6)”贴合，装入“上外壳(3)”和“下外壳(4)”的各自的空腔内，即“动力模块-上外壳-空腔(15)”和“动力模块-下外壳-空腔(20)”。“上外壳(3)”和“下外壳(4)”合上后，两者的空腔共同形成了大空腔，这个大空腔正好容纳贴合在一起的“电调(5)”和“电池(6)”。7、如图18所示，该“充电插口(8)”嵌入“下外壳(4)”中，“充电插口(8)”刚好从“下外壳(4)”表面露出。8、该“电调(5)”引出的信号线通过“下外壳(4)”上的一个小孔引出“下外壳(4)”以外。9、该“电池(6)”，“电调(5)”和“电机(2)”之间的逻辑关系如下：“电调(5)”通过外露的信号线获得信号，从“电池(6)”获得电能，将电能输出给“电机(2)”。10、该”动力模块装置(0-1)”整体为椭球形，如图4所示，有较好的空气动力性能。该”动力模块装置(0-1)”装配好后外观，如图4。该”动力模块装置(0-1)”的作用是：产生受控制的空气拉力，即：通过对其外露的一根信号线的控制，从自身电池(6)获得电能，产生受控制的空气拉力。该”动力模块装置(0-1)”各个组成部分的形状构造是：1，桨叶(1)：使用市面上已有的产品；可选用碳纤维材质，规格为：1045。2，电机(2)：使用市面上已有的产品，品牌为“飓风”，型号为：无刷电机，2216，KV1100。3，电调(5)：使用市面上已有的产品，品牌为“好盈”，型号为：天行者系列，30A。4，电池(6)：使用市面上已有的产品，品牌为“狮子”，型号为：1200mah，25c。5，开关(7)：使用市面上已有的产品，型号为：KCD1-105圆型翘板开关，6A/250V黑色2脚2档。6，充电插口(8)：使用市面上已有的产品，型号为：T型，PA66材料，80A。7，碳纤杆锁紧螺栓(9)：使用市面上已有的产品，型号为：M3，16mm。8，电机紧固螺栓(10)：使用市面上已有的产品，型号为：M3，8mm。9，上下外壳紧固螺栓(11)：使用市面上已有的产品，型号为：M3，16mm。10，上外壳(3)(如图5所示)：自主设计，3D打印成型。其组成、相互关系及形状构造如下:该“上外壳(3)”的组成如下：它是由动力模块-上外壳-上端面(12)、电机固定孔(13)、动力模块-上外壳-下端面(14)、动力模块-上外壳-空腔(15)、动力模块-上外壳-上下外壳紧固螺栓槽(16)和上下外壳紧固螺栓孔(17)组成。该“上外壳(3)”各组成部分之间的相互关系如下:(1)如图6所示，“动力模块-上外壳-上端面(12)”为“上外壳(3)”的上表面，上有四个“电机固定孔(13)”，用于固定“电机(2)”。如图7所示，固定后“电机(2)”与“动力模块-上外壳-上端面(12)”贴合。(2)如图8所示，“动力模块-上外壳-下端面(14)”为“上外壳(3)”的下表面，中间开口，在“上外壳(3)”内部形成“动力模块-上外壳-空腔(15)”，与“下外壳(4)”扣合后形成的大空腔(如图17所示)，用于容纳：“电调(5)”，“电池(6)”和连接它们的电线。(3)如图6所示，“动力模块-上外壳-上下外壳紧固螺栓槽(16)”和“上下外壳紧固螺栓孔(17)”位于“上外壳(3)”侧表面，靠近“动力模块-上外壳-下端面(14)”的地方，用于将“上下外壳紧固螺栓(11)”穿插进去，与”动力模块装置(0-1)”的“下外壳(4)”紧固扣合(如图17所示)。该“上外壳(3)”的形状构造如下：(1)该“上外壳(3)”整体外形为半个椭球体，产生良好的气动性能和较好的工业美感(如图5所示)。(2)该“动力模块-上外壳-上端面(12)”平整。(3)该“动力模块-上外壳-下端面(14)”平整，中间开口。(4)该“动力模块-上外壳-空腔(15)”为长方体形状，在“动力模块-上外壳-下端面(14)”开口。(5)该“动力模块-上外壳-上下外壳紧固螺栓槽(16)”为圆柱形槽，侧表面为槽口。(6)该“上下外壳紧固螺栓孔(17)”为圆孔，直径3mm。(如图9所示)。(7)该“电机固定孔(13)”为圆孔，直径3mm。11，下外壳(4)(如图10所示)：自主设计，3D打印成型，其组成、相互关系及形状构造如下:该“下外壳(4)”的组成如下：它是由上下外壳紧固螺栓孔(17)、动力模块-下外壳-上端面(18)、动力模块-下外壳-上下外壳紧固螺栓槽(19)、动力模块-下外壳-空腔(20)、开关固定口(21)、充电插头口(22)、碳纤杆固定孔(23)、碳纤杆锁紧孔(24)、碳纤杆锁紧开口(25)、六棱柱形阶梯(26)和圆柱形阶梯(27)组成。该“下外壳(4)”各组成部分之间的相互关系:(1)如图11所示，该“动力模块-下外壳-上端面(18)”开口，内部为“动力模块-下外壳-空腔(20)”，与“上外壳(3)”扣合后形成更大的空腔(如图17所示)，用于容纳“电调(5)”、“电池(6)”和连接它们的电线。(2)“下外壳(4)”上部有“动力模块-下外壳-上下外壳紧固螺栓槽(19)”(如图11所示)，用于将“上下外壳紧固螺栓(11)”穿插进去，使得”动力模块装置(0-1)”的“下外壳(4)”与“上外壳(3)”紧固扣合(附图17)，同时该“动力模块-下外壳-上下外壳紧固螺栓槽(19)”为正六边形，可限制螺母位置，便于装配。(3)如图13所示，该“下外壳(4)”的中间偏上部分，有“碳纤杆固定孔(23)”，用于穿插“碳纤杆装置(0-4)”，该“碳纤杆固定孔(23)”的内径与”碳纤杆装置(0-4)”外径相同。该“碳纤杆固定孔(23)”上部有“碳纤杆固定开口(25)”(如图13)，使得“碳纤杆固定孔(23)”有一定的弹性形变能力，使得“碳纤杆固定孔(23)”的内径可以产生一定的弹性变化；(4)如图14所示，“碳纤杆锁紧孔(24)”用于穿入“碳纤杆锁紧螺栓(9)”(如图15所示)。如图15所示，该“碳纤杆锁紧孔(24)”一侧为“圆柱形阶梯(27)”，用于容纳“碳纤杆锁紧螺栓(9)”的螺栓帽，使得“碳纤杆锁紧螺栓(9)”不外露，不影响整体的气动性能和工业美感。如图16所示，该“碳纤杆锁紧孔(24)”另一侧为“六棱柱形阶梯(26)”，用于容纳与“碳纤杆紧固螺栓(9)”旋合的螺母，使得螺母不会外露，不影响整体的气动性能和工业美感，并且有固定螺母，不让其转动，方便旋紧“碳纤杆锁紧螺栓(9)”的作用。(5)该“下外壳(4)”侧面的中部有“开关固定口(21)”，如图10所示。(6)该“下外壳(4)”与“开关固定口(21)”相对的一面上有“充电插头口(22)”，通过胶水固定“充电插口(8)”，如图11所示。该“下外壳(4)”的形状构造是：(1)该“下外壳(4)”整体外形为半个椭球体，产生良好的气动性能和较好的工业美感(如图10所示)。(2)该“动力模块-下外壳-上端面(18)”平整，中间开口。(3)该“动力模块-下外壳-空腔(20)”为长方体形状，这个空腔的开口在“动力模块-下外壳-上端面(18)”上。(4)该“动力模块-下外壳-上下外壳紧固螺栓槽(19)”为六棱柱形槽，侧表面为槽口。(5)该“充电插头口(22)”是阶梯型。(6)该“开关固定口(21)”是圆形，与开关(7)形状相同。