本实用新型涉及一种用于防止无人机撞击的无人机保护结构，尤其涉及一种球形的无人机保护结构及具有该保护结构的无人机系统。
背景技术：
近年来我国的民用无人飞行器出现井喷式发展，广泛应用于娱乐、影视、测绘、安全等领域。由于多旋翼无人飞行器具有飞行灵活、操作相对简单、可原地悬停等特点，备受公安、消防等领域的青睐，已经越来越多的应用于大型灭火、 抢险救援现场的侦查、监控、指挥等工作。
但由于多旋翼无人机的螺旋桨高速旋转，容易与外界擦碰而极易导致失控、坠机甚至伤人，尤其是在面临的环境较为复杂的情况下，如对隧道、坑道、楼体、地下建筑物内部进行侦察时，无人机很难进入，即使进入极易受到撞击而坠机。如何提高无人机在上述复杂环境下的生存能力、适应能力，是当今扩大无人机应用领域，更有效更可靠地使用无人机的重要课题。
因此，实有必要提供一种新的无人机保护结构以及具有该无人机保护结构的无人机系统，以解决上述问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型的实施方式提供了一种旨在解决上述难题的具有防撞击能力的球形的无人机保护结构及具有该无人机保护结构的无人机系统。
为解决上述问题，本实用新型提供一种无人机保护结构，包括三轴转动机构和固定在所述三轴转动机构上的保护外框，所述三轴转动结构包括与所述保护外框相连的转动轴、与无人机相连的机身固定轴以及带动所述机身固定轴与所述转动轴相对转动的滚动机构，所述滚动机构包括位于所述三轴转动机构中央、两侧分别与转动轴相连的环状导轨、与所述机身固定轴相连接的滚轮固定机构以及固定在所述滚轮固定机构上用于使所述机身固定轴与所述环状导轨相对运动的滚轮。
优选的，所述滚轮固定机构包括分别设置在所述机身固定轴两端的两滚轮毂以及固定在所述滚轮毂上的滚轮轴，所述滚轮设置在所述滚轮轴上。
优选的，所述传动轴远离所述环状导轨的一侧设置有轴承，所述保护外框通过所述轴承与所述转动轴连接并带动所述转动轴沿轴向转动。
优选的，所述转动轴远离所述环状导轨的端部设置有用于限制所述轴承沿径向移动的卡簧。
优选的，所述转动轴远离所述环状导轨的端部设置有向内凹陷的卡簧槽，所述卡簧固定在所述卡簧槽内，所述卡簧抵接在所述轴承远离所述环状导轨的一侧表面。
优选的，所述环状导轨包括沿所述转动轴方向对称的两个半圆形的环状结构。
优选的，所述环状结构包括环状主体部和自所述环状主体部弯折延伸的固定部，所述固定部上设置有凹陷的固定槽，两所述固定部相抵接在一起，两所述固定槽之间夹紧固定所述转动轴。
优选的，所述保护外框为球形结构。
优选的，所述保护外框为足球形结构。
为解决上述问题，本实用新型还提供一种无人机系统，其包括无人机和如上所述的无人机保护结构。
本实用新型的无人机保护结构和无人机系统，采用三轴转动机构在无人机上设置用于保护无人机的球形的保护外框，通过三轴转动机构可以保证无人机在保护外框内部自由转动而不受限制，能在飞行器飞行过程中保护高速旋转的螺旋桨，避免其直接与障碍物碰撞，导致螺旋桨受损、飞行器坠落；此外，即使飞行器坠落地面，球形的保护外框也能通过滚动吸收碰撞能量，最大限度地保护飞行器关键元器件，解决了无人机受到撞击易坠毁的难题。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1 是本实用新型无人机系统的结构示意图；
图2 是本实用新型无人机系统中的无人机结构示意图；
图3是本实用新型无人机保护结构的三轴转动机构的组装结构示意图；
图4是本实用新型无人机保护结构的三轴转动机构的分解结构示意图；
图5是本实用新型无人机保护结构的三轴转动机构的使用状态图；
图6是本实用新型无人机保护结构的卡簧、轴承与转动轴的组装结构示意图；
图7是本实用新型无人机保护结构的保护外框的结构示意图；
图8是本实用新型无人机系统的另一种实施方式的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式的无人机作进一步地描述。
实施例一
如图1所示，本实用新型实施方式的无人机系统包括无人机和设置在无人机上的无人机保护结构。
如图2所示，本实用新型的无人机为四旋翼无人机，具体包括机身4固定在机身4上的螺旋桨1、电机2、机臂3、照明灯6、摄影装置7和至少一个信号灯。其中电机2在通电过程中驱动螺旋桨4转动使无人机实现飞行目的，如上所述的，本实施方式的无人机为四旋翼无人机，即共有四个螺旋桨1，分别设置在机身4的四角处，固定在机身4延伸出的机臂3上，对应的电机2共有四个，分别驱动相应的螺旋桨1转动，分别位于相对应的机臂3上。优选的，四个机臂3及四个螺旋桨1呈中心对称设置，其对称中心为无人机的重心，这样，可以保证无人机飞行过程的稳定。机身4内包括多个功能组件，如飞行控制器、接收机、图传电台、天线等，用于实现无人机的多种附加功能。信号灯在本实施方式中，共有两个，分别为红色信号灯5和绿色信号灯8，分别用于发出不同信号，起到不同的警示作用。当然，这仅是一种较优的实施方式，在可选择的其他实施方式中，也可以具有多个不同的信号灯，或具备一个可以发出不同颜色信号的可变色信号灯，也是可以实施的。摄影装置7在本实施方式中为双光相机，摄影装置可以内置在机身4内，也可以以悬挂的方式外置在机身4外侧，当然，也可为其他种类的摄影装置，均包含在本实施方式的范围内。在可选择的其他实施方式中，无人机也可以为其他种类的无人机，也是可以达到本实用新型目的的。
本实用新型的无人机保护结构包括三轴转动机构和固定在三轴转动机构上的保护外框。优选的，保护外框为球形保护外框。参照图3至图5所示，三轴转动机构包括与保护外框相连的转动轴10、与无人机相连的机身固定轴12以及带动机身固定轴12与转动轴11相对转动的滚动机构。滚动机构在本实施方式中包括位于三轴转动机构中央、且两侧分别与转动轴10相连的环状导轨11、与机身固定轴12相连接的滚轮固定机构以及固定在滚轮固定机构上用于使机身固定轴12与环状导轨11相对运动的滚轮15。转动轴10远离环状导轨11的一侧设置有用于与保护外框相连的轴承16。
其中环状导轨11为圆形结构，其沿直径方向的两侧边分别与转动轴10相接，两转动轴10相对环状导轨11的圆心对称设置，两转动轴10的长度相同，其连线经过环状导轨11的圆心位置。优选的，在本实施方式中，环状导轨11包括沿转动轴10方向对称的两个半圆形的环状结构，均包括半圆形的环状主体部和自环状主体部弯折延伸的固定部，两固定部上均设置有凹陷的固定槽，两固定部相抵接在一起，两固定槽之间夹紧固定转动轴10，从而实现转动轴10与环状导轨11的固定，当然，以上仅为一种较优实施方式，在可选择的其他实施方式中，也可以为其他的固定方式。
滚轮固定机构包括分别设置在机身固定轴12两端的两滚轮毂14以及固定在滚轮毂14上的滚轮轴13，滚轮设置在所述滚轮轴上，通过滚轮15和固定机构，使得机身固定轴12可以在环状导轨11内部绕环状导轨的中心滑动。具体的，滚轮轴13可以为尼龙螺钉。
参照图5所示，当应用于无人机系统时，机身固定轴12倍固定在机身4上，即机身固定轴12可以带动无人机在保护外框内部滑动；与此同时，转动轴10带动轴承16转动，进一步带动保护外框沿转动轴的轴心旋转，从而使得无人机相对无人机保护机构可以自由移动而不受限制，能在飞行器飞行过程中保护高速旋转的螺旋桨1，避免其直接与障碍物碰撞，导致螺旋桨受损、飞行器坠落；此外，即使飞行器坠落地面，球形的保护外框也能通过滚动吸收碰撞能量，最大限度地保护飞行器关键元器件，解决了无人机受到撞击易坠毁的难题。
参照图6所示，进一步的，本实施方式中，转动轴10远离环状导轨11一侧的端部设置有用于限制轴承16沿径向移动的卡簧9。转动轴10远离环状导轨11的端部上设置有向内凹陷的卡簧槽101，卡簧9固定在卡簧槽101内，安装完成后，由于受到保护外框的张力，卡簧9抵接在轴承16远离环状导轨11的一侧表面。卡簧9上设置有卡簧孔91，用于实现卡簧9的装配。在安装卡簧9时，需用到卡簧钳，通过卡簧钳的尖嘴插入卡簧孔91，将卡簧9张开，卡入卡簧槽101，完成装配，从而防止轴承16从两端转动轴脱落，对轴承16进行限位。
参照图7所示，本实施方式的保护外框为球形结构，包括与轴承16固定的轴承座，以及自轴承座延伸而出的等间隔设置的多个辐条，该辐条为8-12根直径为2mm～3mm的玻璃纤维空心管，进一步的，还设置有连接多个辐条的横向加强肋，其可以采用2mm～3mm的玻璃纤维空心管制成，也可以采用其他材料制成。辐条与横向加强肋的交叉处，通过一个工程塑料制成的十字管扣19固定连接，具体可以采用涂胶的方式来防止玻璃纤维在十字管口内移动；优选的，在保护外框的赤道位置设置一个用碳纤维材料制作的横向加强肋，来加强整个保护外框的结构强度。
此外，无人机保护结构为增加润滑，可以在环状导轨内滴入适当的润滑剂或润滑油进行润滑，整个三轴转动机构通过轴承以及卡簧与球形的保护外框连接，这样保护外框可以自由的转动，而不影响无人机的飞行。无人机在飞行过程中，进行姿态调整，也不会受到保护外框的干扰。
实施例二
参照图8所示，为本实用新型另一种实施方式，本实施方式与第一种实施方式大致相同，区别仅在于，在本实施方式中，保护外框为一种足球形结构，这种结构可以在实施方式一的基础上，进一步减轻冲击，并能够最大程度地保证保护外框的稳定性。
本实用新型的无人机保护结构和无人机保护系统，采用三轴转动机构在无人机上设置用于保护无人机的球形的保护外框，通过三轴转动机构可以保证无人机在保护外框内部自由转动而不受限制，能在飞行器飞行过程中保护高速旋转的螺旋桨，避免其直接与障碍物碰撞，导致螺旋桨受损、飞行器坠落；此外，即使飞行器坠落地面，球形的保护外框也能通过滚动吸收碰撞能量，最大限度地保护飞行器关键元器件，解决了无人机受到撞击易坠毁的难题。
在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。