机架及多旋翼无人机的制作方法

本实用新型涉及一种机架及多旋翼无人机，属于无人机技术领域。

背景技术：

随着科技和经济的发展，在消费领域和商业领域中，无人机越来越受到喜爱，其应用的场景呈现多样化的趋势。多旋翼无人机由于其操控简单、性能可靠占据了较大的市场份额。现有的多旋翼无人机一般包括：中心架、以中心架为圆心呈放射状分布的多个机臂、以及安装在机臂上的动力组件。工作时，通过动力组件中螺旋桨的转动为多旋翼无人机提供拉伸力，从而带动多旋翼无人机爬升、悬停或者俯冲等。但是，现有的这种多旋翼无人机的机臂是直接固定在中心架上的，从而导致了多旋翼无人机的占用的体积比较大，不利于存储或运输。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的上述或其他潜在问题，本实用新型实施例提供一种机架及多旋翼无人机。

根据本实用新型的一些实施例，提供一种机架，包括：三角形机臂和中心架；所述三角形机臂包括：第一臂、第二臂以及伸缩臂；所述第一臂与第二臂以及伸缩臂铰接，所述第二臂与伸缩臂铰接，所述第一臂、第二臂和伸缩臂之间围成一个封闭的三角形；所述第一臂、第二臂和伸缩臂的其中一个铰接点与所述中心架铰接；当所述伸缩臂从伸展状态运动到回缩状态时，所述三角形机臂朝向靠近所述中心架的方向折叠。

如上所述的机架，其中，所述第一臂的长度小于所述第二臂。

如上所述的机架，其中，当所述伸缩臂处于伸展状态时，所述三角形机臂为锐角三角形、直角三角形或者钝角三角形。

如上所述的机架，其中，所述第一臂、第二臂和伸缩臂位于同一平面内。

如上所述的机架，其中，所述第一臂、第二臂和伸缩臂中任意两者位于同一平面内，另外一者与所述平面邻接设置。

如上所述的机架，其中，所述第一臂、第二臂和伸缩臂分设为三层。

如上所述的机架，其中，所述三角形机臂上安装有动力组件。

如上所述的机架，其中，所述第一臂与中心架铰接，所述第二臂上安装所述动力组件。

如上所述的机架，其中，所述动力组件安装在所述第二臂的端部。

如上所述的机架，其中，所述动力组件安装在所述第二臂与第一臂和伸缩臂的铰接点之间。

如上所述的机架，其中，所述第一臂和伸缩臂与所述第一臂的铰接点位于第二臂的两个端部之间。

如上所述的机架，其中，所述动力组件包括：电机以及螺旋桨，所述螺旋桨与电机的输出轴传动连接，所述电机固定在所述三角形机臂上。

如上所述的机架，其中，所述动力组件包括：两个电机、两个螺旋桨以及电机连接座；所述电机连接座穿设在所述三角形机臂上，所述两个电机分别固定在所述电机连接座的两端；所述两个螺旋桨分别与两个电机的输出轴传动连接。

如上所述的机架，其中，所述动力组件为两个或者两个以上。

如上所述的机架，其中，所述三角形机臂与所述中心架的铰接点位于所述中心架的轴线上，或者，所述三角形机臂与所述中心架的铰接点与所述中心架的轴线间隔一定距离。

如上所述的机架，其中，所述轴线为纵轴线或者横轴线。

如上所述的机架，其中，所述机架包括两个所述三角形机臂。

如上所述的机架，其中，两个所述三角形机臂关于所述中心架的轴线对称或者非对称。

如上所述的机架，其中，所述轴线为纵轴线或者横轴线。

如上所述的机架，其中，所述第一臂和伸缩臂铰接形成的顶点与所述中心架铰接。

如上所述的机架，其中，所述第二臂平行于所述中心架的纵轴线。

如上所述的机架，其中，当所述伸缩臂处于伸展状态时，所述第二臂与所述伸缩臂之间的夹角为锐角、直角或者钝角。

如上所述的机架，其中，所述第一臂、第二臂以及伸缩臂通过转轴铰接在一起。

根据本实用新型的一些实施例，提供一种多旋翼无人机，包括上述机架以及脚架；所述脚架安装在所述中心架的底部。

根据本实用新型实施例的技术方案，通过推动三角形机臂中的伸缩臂，使之回缩，就可以使三角形机臂往中心架方向折叠，减少了机架的体积，方便了多旋翼无人机的存储或者运输；通过拉动伸缩臂，使其伸长，就可以将三角形机臂展开，多旋翼无人机即可正常工作。

附图说明

通过参照附图的以下详细描述，本实用新型实施例的上述和其他目的、特征和优点将变得更容易理解。在附图中，将以示例以及非限制性的方式对本实用新型的多个实施例进行说明，其中：

图1为本实用新型实施例提供的多旋翼无人机的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的机架的结构示意图；

图3为图2的正视图；

图4为图2中三角形机臂折叠时受力图；

图5为图2中的三角形机臂折叠以后的示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种动力组件的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的另一种动力组件的结构示意图。

图中：

100、多旋翼无人机； 110、中心架；

111、飞行控制器； 120、脚架；

130、三角形机臂； 131、第一臂；

133、第二臂； 135、伸缩臂；

150、动力组件； 151、电机；

153、螺旋桨； 155、电机安装座；

157、连接轴； 300、云台；

500、相机； 700、遥控器。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1为本实施例提供的多旋翼无人机的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的多旋翼无人机100包括机架以及脚架120。其中，机架包括中心架110以及安装在中心架110上可向中心架110方向折叠的三角形机臂130。脚架120安装在中心架110的底部，从而当多旋翼无人机100降落到地面时，可以通过脚架120的支撑使机架远离地面，避免机架与地面的磕碰，提高多旋翼无人机100安全性和使用寿命。可选地，为了避免多旋翼无人机100飞行过程中脚架120与树枝或者建筑物等磕碰，可以将脚架120可折叠地安装在中心架110的底部，从而在起飞以后可以将脚架收回，而在降落过程中将脚架120伸出。

中心架110一般可以设计成任意形状的盒体或者框架式结构，例如在一些实施例中可以将中心架110设计成矩形或者类似矩形的盒体。中心架110内安装有飞行控制器111，该飞行控制器111可以包括处理器和存储器。其中，存储器存储有控制指令，该控制指令用于控制多旋翼无人机100上的运动部件、传感部件或者这二者的工作状态。处理器则可以用于对获取到的传感部件的传感信息进行处理，根据处理结果读取存储器中的控制指令并生成运动部件可识别的控制信号，以控制运动部件执行预设的动作。当然，处理器也可以接收遥控器700发来的遥控信息，并对该遥控信息进行处理以生成控制信息，从而控制运动部件执行相应的动作，或者，控制传感部件对环境信息、多旋翼无人机的工作信息等进行感测。在本实施例中，遥控器是独立于中心架的部件，其与飞行控制器之间无线连接，从而可以由操作人员在地面对无人机进行远距离操控。

中心架110的底部或者顶部可以安装云台300，从而在不同的应用场景中就能够在云台300上安装不同的装置以扩展多旋翼无人机100的功能。例如，当使用该多旋翼无人机100进行航拍时，可以在云台300上搭载相机500以进行拍照、录像等。又例如，当使用该多旋翼无人机100进行遥感观测时，可以在云台300上搭载红外传感器或者夜视成像仪等遥感设备。再例如，当该多旋翼无人机100用于农业生产时，可以在云台300上搭载播撒机以进行播种、施肥或者喷洒农药等。还例如，当使用该多旋翼无人机100辅助悬索桥建设时，可以将先导索的一端固定在云台上，通过无人机对先导索的牵引以便在悬索桥的主缆之下架设平行于主缆的线形临时施工便道，以方便桥梁施工人员的施工。

在本实施例中，由于安装在中心架110上的三角形机臂130可以朝向中心架110的方向折叠，从而在多旋翼无人机100需要存储或者运输时，可以减小该多旋翼无人机100占用的体积，方便其存储或者运输。

需要说明的是，虽然图1中示出的是在中心架110的左右两侧分别设置一个可折叠的三角形机臂130，但是，本实施例不限于此。例如，在一些实施例中，两个三角形机臂130也可以安装在中心架110的前端和后端，或者其他任意合适的位置。同样的，可折叠的三角形机臂130的数量也不限于两个，例如可以是一个或者多个。当中心架110设置一个可折叠的三角形机臂130时，为了提高拉伸力以及多旋翼无人机的平衡性，可以再另外安装一个或者多个不可折叠的三角形机臂130，当然，也可以另外再安装一个或者多个可折叠、不可折叠的直线形、四边形或者其他形状的机臂。当中心架110设置多个可折叠的三角形机臂130时，这些三角形机臂130可以沿中心架110的周向均匀布置。

图2为本实施例提供的机架的结构示意图；图3为图2的正视图。如图2和图3所示，可折叠的三角形机臂130的一个顶点与中心架110铰接，该三角形机臂130包括铰接在一起并形成有三角形的第一臂131、第二臂133和伸缩臂135。

具体的，第一臂131、第二臂133和伸缩臂135为刚性臂，例如，可以是金属材料经冲压而成，或者也可以是塑料材料经过模塑而成。第一臂131与第二臂133和伸缩臂135铰接，第二臂133和伸缩臂135铰接，从而在第一臂131、第二臂133和伸缩臂135之间形成一个封闭的三角形。第一臂131、第二臂133和伸缩臂135可以通过连接轴157或者其他合适的结构铰接在一起。例如，分别在第一臂131、第二臂133和伸缩臂135的端部开设转轴孔，然后将三个转轴分别穿过三者端部的转轴孔即可将三者铰接在一起。当然，在实际设置中，也可以是在端部以内的合适位置开设转轴孔来实现三者的铰接。以下没有特殊说明的话，均以三者在端部铰接为例对技术方案的内容予以描述。

第一臂131、第二臂133可以是空心或者实心的结构。例如，这二者可以是能够提供适宜的刚度和强度碳纤维管，该碳纤维管的横截面可以是圆形、椭圆形或者其他合适的形状。伸缩臂135可以是套接在一起的两个或者两个以上的套筒。当然，也可以采用其他伸缩结构形式，例如，伸缩臂135包括偶数个支臂，每两个支臂为一组，这两个支臂在中间部分铰接在一起，相邻两组伸缩结构的支臂的端部铰接在一起，从而形成可伸缩的结构。

在本实施例中，由于三角形机臂130是铰接形成的，并且其中的伸缩臂135可以伸长或者缩短，从而可以通过调节伸缩臂135的长度来调整第一臂131、第二臂133以及伸缩臂135所围成的三角形的形状，进而调整三角形机臂130的形状，实现折叠三角形机臂130的目的。也就是说，本实施例的机架，当伸缩臂135从伸展状态运动到回缩状态时，三角形机臂130就能够朝向靠近中心架110的方向折叠。

在图2和图3中，位于左侧的三角形机臂130的第一臂131和伸缩臂135的右端与中心架110铰接，第一臂131的左端、伸缩臂135的左端分别与第二臂133的前端和后端铰接。位于右侧的三角形机臂130的第一臂131和伸缩臂135的右端与中心架110铰接，第一臂131的右端、伸缩臂135的右端分别与第二臂133的前端和后端铰接。可以理解的是，第一臂131和伸缩臂135与第二臂133的铰接位置也可以位于第二臂133的两个端部之间，并且，第一臂131和伸缩臂135也不限于端部与第二臂133铰接，也可以是在相距端部一定距离的位置的地方与第二臂133铰接。

当需要折叠图2和图3中的三角形机臂130时，如图4所示，可以通过向第二臂133施加一个往中心架110方向的推力来实现。以左侧的三角形机臂130为例：当第二臂133受到向右的推力时，与第二臂133端部铰接的第一臂131的左端以及伸缩臂135的左端会都向右侧转动，使得第一臂131和伸缩臂135之间的夹角逐渐增大。在转动过程中，由于第二臂133的长度是固定的，因此，伸缩臂135会收缩以缓冲施加到三角形机臂130上的推力，三者所围成的三角形形状会随着收缩臂的收缩而变化，从而逐渐的使第二臂133靠近中心架110。同理，右侧的三角形机臂130中的第二臂133在向左的推力作用下也会使整个右侧的三角形机臂130靠近中心架110。图5示出了当左侧和右侧的三角形机臂130都完全折叠后的状态示意图。如图5所示，此时的三角形机臂130的第一臂131、第二臂133和伸缩臂135均位于中心架110的下方，且上下重叠在一起。应当能够理解，本实施例并不限于三角形机臂130在折叠后三条臂上下重叠在一起，也可以是这三者折叠以后虽然相互靠近，但三者仍然还是围成有一个三角形。

此外，虽然图3和图4示出了折叠后的第二臂133、第一臂131和伸缩臂135位于中心架110的下方，但在其他实施例中，三者也可以位于中心架110的上方、或者贴近中心架110的侧壁。例如，以图3左侧的三角形机臂130为例，其折叠以后可以贴靠在中心架110的左侧壁上。

当需要展开三角形机臂130时，只需要对第二臂133施加相反的作用力即可，也即拉动第二臂133远离中心架110。

进一步，为了保证多旋翼无人机100工作时，已经展开的伸缩臂135不会在空气的压力下回缩，可以在伸缩臂135上设置相应的锁紧机构以便在伸缩臂135伸长之后将其锁定，从而避免其长度变化。在具体设计时，锁紧机构可以是能够实现锁紧的任意结构形式，例如可以通过锁扣的方式实现伸缩臂135展开后的锁紧，或者也可以通过固定销和销孔的方式来实现伸缩臂135展开后的锁紧等，或者还可以通过螺栓顶紧的方式来实现伸缩臂135展开后的锁紧。

当三角形机臂130展开时(也即伸缩臂135处于伸展状态时)，从三角形机臂130所形成的三角形来看：该三角形可以是锐角三角形、钝角三角形、或者钝角三角形。例如，以图2和图3的三角形机臂130为例，其第二臂133与伸缩臂135之间的夹角可以是锐角、直角或者钝角。通过选择不同三角形的形状可以使无人机具有不同的外观形状，同时也可以调整动力组件150的位置，提供多旋翼无人机在不同应用场景或者不同载重下合适的飞行效率。

从三角形机臂130所形成的平面与水平面之间的关系来看：三角形机臂130所形成的平面可以是与水平面之间平行，也可以是倾斜于水平面设置，也即与水平面之间存在夹角。例如，在某些实施例中，可以将图2中的第二臂133平行于水平面设置，而将第一臂131和伸缩臂135倾斜于水平面设置，例如，斜向上方设置。通过将三角形机臂130倾斜设置，降低机身的高度，以此降低多旋翼无人机100的重心，可以在某些应用场景中提高多旋翼无人机100的稳定性。

从三角形机臂130中各个臂在三维空间的位置关系来看：在一些实施例中，第一臂131、第二臂133和伸缩臂135可以位于同一层，此时第一臂131、第二臂133和伸缩臂135同时位于一个平面内，这个平面可以是平行于水平面或者倾斜于水平面。在另一些实施例中，第一臂131、第二臂133和伸缩臂135可以分布在两层，此时第一臂131、第二臂133以及伸缩臂135中的任意两者位于同一个平面内，而另一者与该平面邻接设置(也即另一者位于该平面以外)。例如，图1至图3中的第一臂131和伸缩臂135位于同一个平面内，而第二臂133位于该平面下方，从而使得这三者为两层式结构。在其他一些实施例中，第一臂131、第二臂133以及伸缩臂135分设为三层。例如，当三角形机臂130所形成的平面平行于水平面时，则第一臂131、第二臂133以及伸缩臂135在垂直平面内间隔设置，从而使得这三者在垂直平面内分别位于三层。再例如，可以将图2所示的倾斜于水平面的三角形机臂130的第一臂131或者伸缩臂135往上或者往下移动一段距离，以使第一臂131、第二臂133和伸缩臂135为三层式结构。

举例来说，假设伸缩臂135为多个套筒套接在一起而成，并且伸缩臂135和第一臂131通过铰接轴与中心架110铰接在一起。则伸缩臂135的多个套筒可以在回缩到与铰接轴的直径相同或者基本一致，此时，可以将伸缩臂135和铰接轴近似的看成是一个点。

在一些实施例中，第二臂133的长度大于第一臂131的长度。此时，如果第一臂131、第二臂133和伸缩臂135位于同一层，也即，这三者位于同一个平面内时，第二臂133可以在推力的作用下推动第一臂131和伸缩臂135转动，从而导致第一臂131和伸缩臂135之间的夹角逐渐增大至180度，使得第二臂133与第一臂131贴靠在一起；如果第一臂131、第二臂133和伸缩臂135位于两层，例如，第一臂131和伸缩臂135位于同一个平面内，而第二臂133位于这个平面的下方时，第一臂131和伸缩臂135之间的夹角在第二臂133的推力下逐渐增大至180度，最终使得第二臂133叠置在第一臂131的下方。

在另一些实施例中，第二臂133的长度小于第一臂131的长度，当第二臂133推动第一臂131和伸缩臂135转动以使三角形机臂从展开状态变形到回缩状态时，第一臂131和伸缩臂135之间的夹角始终会小于180度，从而使得第一臂131、第二臂133和伸缩臂135仍然保持一个三角形的形状，只不过回缩状态的三角形与展开状态三角形在形状上存在一定的差异。可以理解，当第二臂133的长度小于第一臂131的长度时，三角形机臂在回缩状态依然保持三角形的情况不仅适用于第一臂131、第二臂133和伸缩臂135位于同一层，也适用于这三者位于两层或者三层时。

当然，考虑到成本和加工的因素，伸缩臂135在最大回缩状态时其长度可能大于铰接轴的直径，此时，只需要在配置第二臂133长度时适当考虑伸缩臂135最大回缩状态时的长度即可，也即，如果第二臂133需要与第一臂131贴靠或者叠置在一起，则第二臂133的长度应该大于第一臂131与伸缩臂135最大回缩状态时长度之和。

继续参考图1至图3，在三角形机臂130上安装有用于提供拉伸力的动力组件150。其中，动力组件150可以安装在三角形机臂130的第一臂131、第二臂133、伸缩臂135的其中一个或者多个上。以图2和图3为例，当第一臂131与中心架110铰接时，可以在第二臂133上安装一个或者多个动力组件150。一种可选地安装方式是将一个或者两个动力组件150安装在第二臂133的端部；另一种可选地安装方式是将一个、两个或者两个以上的动力组件150安装在第二臂133与其他两个臂的铰接点之间；第三种可选地安装方式是将一个、两个或者两个以上的动力组件150同时安装在第二臂133的端部、以及第二臂133与其他两个臂的铰接点之间。可以理解，第二臂133与第一臂131、第二臂133与伸缩臂135的铰接点可以位于第二臂133的两个端部，或者铰接点位于第二臂133的两个端部之间。

以下以图2和图3中将动力组件150安装在第二臂133上为例，介绍一些动力组件150的具体结构，应当理解，以下的动力组件150同样可以安装在第一臂131、伸缩臂135，或者同时安装在第一臂131、第二臂133、伸缩臂135的任意两者或者三者之上。

图6为本实用新型实施例提供的一种动力组件的结构示意图。如图6所示，在一些实施例中，动力组件150包括：电机151以及螺旋桨153。

具体的，电机151可以直接固定在第二臂133上，螺旋桨153与电机151的输出轴传动连接，控制电机151的电调安装在第二臂133或者中心架110内。例如，第二臂133为碳纤维管，在碳纤维管的端部设置有凹槽，电机151固定在该凹槽内；电调安装在碳纤维管或者中心架110内，并通过连接线与电机151通信连接。

电机151也可以通过电机安装座155固定在第二臂133上，螺旋桨153与电机151的输出轴传动连接，控制电机151的电调安装在电机安装座155上、或者安装在第二臂133内、或者安装在中心架110内。可选地，将电调和电机安装座155集成在一起，从而可以减少连接线的长度，以便减少电调控制信号的传输时间，提高电机的控制效率；同时，还可以减少零部件的数量，降低机架的重量。进一步，电机安装座155可以设置为能够相对第二臂133转动，从而在使用的时候可以通过手动或者自动的方式来控制电机安装座155相对第二臂133转动，以改变螺旋桨153相对于地面的角度。基于上述，将动力组件150设置为可相对于第二臂133转动，从而可以在不同的爬升阶段、不同的风向、或者不同的工作环境时通过调整螺旋桨153的角度来获得合适的拉伸力。

安装在输出轴上的螺旋桨153可以面向地面或者背离地面，以适应不同用途或者不同应用场景的多旋翼无人机100。

图7为本实用新型实施例提供的另一种动力组件的结构示意图。如图7所示，在另一些实施例中，动力组件150包括：两个电机151、两个螺旋桨153、以及连接轴157。

具体的，连接轴157的两端分别固定一个电机151，两个电机151的输出轴分别与两个螺旋桨153传动连接。在第二臂133的端部开设有通孔，连接轴157穿过该通孔并与第二臂133固定。可选地，电机151通过电机安装座155固定在连接轴157的端部，电调集成在该电机安装座155上。通过连接轴157共轴的安装两个电机151和两个螺旋桨153，可以提高动力组件150的输出功率，提高由动力组件产生的拉伸力，从而提高无人机的飞行效率，使其能够搭载更多、或者更重的货物。

继续参考图2和图3，第一臂131、伸缩臂135与中心架110铰接的顶点可以位于中心架110的纵轴线的两侧，也即该铰接顶点与中心架110的纵轴线之间具有一定距离；或者，铰接的顶点也可以设置在纵轴线上。可选地，第二臂133可以平行于中心架110的纵轴线设置。应当理解，上述铰接的顶点与中心架110的纵轴线之间的位置关系同样适用于其与中心架110的横轴线之间。通过控制铰接顶点的位置，可以避让中心架110上设置的其他结构，例如脚架；同时也可以调整三角形机臂130折叠后的位置，提高折叠后的多旋翼无人机100在储存时的便捷性。

此外，三角形机臂130与中心架110的铰接顶点不限于第一臂131和伸缩臂135的铰接点，也可以是第一臂131和第二臂133的铰接点，或者还可以是第二臂133和伸缩臂135的铰接点，后两种情况只需要合理调整动力组件150的位置即可。

进一步，当如图2和图3一样设置有两个三角形机臂130时，这两个三角形机臂130可以对称设置在中心架110的纵轴线(图中箭头所示方向)两侧，或者也可以关于中心架110的纵轴线不对称。同理，两个三角形机臂130也可以对称或者不对称的设置在中心架110的横轴线两侧。通过将两个三角形机臂130关于中心架110的轴线(纵轴线或者横轴线)对称设置，可以提高多旋翼无人机100飞行时的平稳性；而通过将两个三角形机臂130不对称设置在中心架110的轴线(纵轴线或者横轴线)两侧，可以调整多旋翼无人机100的重心，提高多旋翼无人机100搭载不规整物品的能力。

最后，尽管已经在这些实施例的上下文中描述了与本技术的某些实施例相关联的优点，但是其他实施例也可以包括这样的优点，并且并非所有实施例都详细描述了本实用新型的所有优点，由实施例中的技术特征所客观带来的优点均应视为本实用新型区别于现有技术的优点，均属于本实用新型的保护范围。