一种多旋翼无人机设计方法与流程

本发明涉及一种多旋翼无人机的设计方法，尤其是一种便携式、模块化、可扩展的3d打印的设计方法。

技术背景

3d打印技术是一种以数字模型文件为基础，运用熔融沉积成型、光固化成型、激光烧结成型等工艺，将工程塑料、光敏树脂、橡胶类材料、金属材料和陶瓷材料等以打印的方式来设计构造物体的技术。目前，熔融沉积成型3d打印技术已经能够打印熔丝线材、fdm陶瓷材料、木塑复合材料、fdm支撑材料等。其中abs塑料具有优良的综合性能，有极好的冲击强度、尺寸稳定性好、电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性，成型加工和机械加工较好；peek材料性能极好，是最新采用的一种材料，它的耐高温性、耐腐蚀性、耐水解性、自润滑性、易加工性和阻燃性等特性使其在航空航天、汽车工业、电子电器和医疗机械等领域受到广泛的应用，并可代替金属和陶瓷等传统材料。

无人机是指利用无线电遥控设备或程序控制装置操纵的不载人飞行器。多旋翼无人机是无人机的一种，与载人飞机相比，它具有体积小、造价低、使用方便、对空间环境要求低、生存能力较强等优点。最近几年，一些微小型无人机的机架结构已经逐步采用3d打印技术来实现量产。

但是，目前的无人机存在不能快速量产和组装，各部件之间的利用率不高，经济效益较低的问题。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种便携式、模块化、可扩展3d打印的多旋翼无人机的设计方法，能解决无人机的制造工艺问题，使无人机能快速量产，快速组装，并提高各部件的利用率，由此达到提高经济效益的目的。

本发明是通过这样的技术方案实现的：一种多旋翼无人机的设计方法，该多旋翼无人机包括一个中控盒组件和六个动力盒合组件，中控盒组件和动力盒的组件分别采用六边体结构，中控盒组件在中间，在中控盒组件的六个侧面上分别设计有一个连接块，在中控盒组件的每个侧面上插接连接有一个动力盒组件，而每两个挨着的动力盒组件之间插接连接，6个动力盒组件结构相同；动力盒组件包括动力盒主体、电机座、旋翼、螺帽，在与中控盒组件连接的侧面上设计有插接用的连接片，在与该侧面相邻的两个侧面上，一个侧面设计有用于与临接的另一个中控盒组件的连接片插接用的连接块，而另一个侧面上设计有用于与临接的另一个中控盒组件的连接块插接用的连接片；所述中控盒组件包括飞控板、接收机、飞控组件基座、电池、中控盒主体、连接块，所述动力盒组件的动力盒主体、连接块和连接片以及中控盒组件的飞控组件基座、中控盒主体、连接块采用3d打印而成；所述飞控组件基座由三根较细的承力条组成，用于安装飞控板和接收机；所述动力盒组件的底部采用一宽一窄两根承力条，宽的为主承力条，将电调安装在主承力条上，未安装连接片或连接面的三个侧面采用镂空结构。所述设计方法包括如下步骤：

用计算机三维绘图软件按照设计要求和尺寸绘制中控盒组件和动力盒组件的结构形状，并存储为stl模型文件。

打印实体部件，将所述模型文件拷入到熔融沉积成型3d打印机的存储芯片中，并装好abs或peek打印材料，启动打印设备，将三维模型打印成实体部件。

部件修型开孔，按照设计要求，用工具设备对打印的中控盒组件和动力盒组件进行修型、抛光和开孔。

安装中控盒组件的附件及设备，将预置好的飞控板、接收机用胶固定在飞控组件基座上；接好飞控板和接收机的线缆，并用扎带固定；将电池组用魔术贴粘贴在飞控组件基座的另一侧，再用魔术束带固定牢靠；将电池电源线插接在盒上的分线板上；分线板胶接固定在中控盒内部，沿承力条布线到连接块，并通过调压器为飞控板供电。

安装动力盒组件的附件及设备，将选配好的电机和旋翼组装，并用螺栓固定在电机座。

该无人机的设计具有能快速量产，快速组装，各部件的利用率高等特点。

附图说明

图1:3d打印多旋翼无人机组装示意图；

图2:3d打印多旋翼无人机分解示意图；

图3:动力盒组件示意图；

图4:中控盒组件示意图；

图5:动力盒组件分解示意图；

图6:中控盒组件分解示意图。

其中：1-螺帽，2-旋翼，3-电机座，4-动力盒主体，5-连接块，6-连接片，7-飞控板，8-接收机，9-飞控组件基座，10-电池，11-中控盒主体。

具体实施方式

如图1、2、3、4所示，该便携式、模块化、可扩展3d打印多旋翼无人机包括1个中控盒组件和6个动力盒合组件。中控盒组件和动力盒的组件分别采用六边体结构，从正面看为六边形形状，中控盒组件在中间，在中控盒组件的每个侧面上插接连接有一个动力盒组件，而每两个挨着的动力盒之间插接连接。

如图5所示，6个动力盒组件结构完全相同，动力盒组件包括动力盒主体4、电机座3、旋翼2、螺帽1，在与中控盒组件连接的侧面上设计有插接用的连接片，在该侧面挨着的两个侧面上，一个侧面设计有用于与临接的另一个中控盒组件的连接片6插接用的连接块5，而另一个侧面上设计有用于与临接的另一个中控盒组件的连接块5插接用的连接片6。

如图6所示，中控盒组件包括飞控板7、接收机8、飞控组件基座9、电池10、中控盒主体11、连接块5。飞控组件基座9由三根较细的承力条组成，用于安装飞控板7和接收机8。中控盒组件的六个侧面上分别设计有一个连接块5，用于和六个动力盒组件的连接片6进行插接并固定六个动力盒组件。

另外，动力盒组件的底部采用一宽一窄两根承力条，其中宽的承力条为主承力条，主要承受由旋翼产生升力的反作用力，且将电调安装在主承力条上，辅承力条起稳定作用。动力盒组件的六个侧面对旋翼和电机起保护作用，防止在触地时撞击地面，未安装连接片或连接面的三个侧面采用镂空结构，减少了机身重量和改善了气动布局。

另外，动力盒组件的动力盒主体4、连接块5和连接片6是由3d打印而成，电机座3、旋翼2和螺帽1由后期组装。中控盒组件的飞控组件基座9、中控盒主体11、连接块5是3d打印而成，飞控板7、接收机8和电池10由后期安装。

中控盒组件和动力盒组件、动力盒组件与动力盒组件之间都采用插接结构，能快速安装。连接块5内部有蝴蝶扣组件，当与连接片插接上可以伸出两个扣将连接片卡住，由此达到稳定的机架结构。

6个动力盒组件环绕在中控盒组件的周围，同时提供升力可使无人机起飞和降落，改变各个动力盒组件的动力可以控制无人机不同的飞行姿态(悬停、前飞、后飞、左右转向)。无人机只需打印机打印6个动力盒和1个中控盒，机体结构就完成了，将电机和桨组装在动力盒内，将飞控板和接收机装进中控盒就完成了各部件的生产。

另外，该无人机的具体设计方法是：首先计算机三维绘图软件按照设计要求和尺寸绘制中控盒和动力盒的结构形状，并存储为stl文件。

打印实体部件。将中控盒和动力盒模型文件拷入到熔融沉积成型3d打印机的存储芯片中，装好abs或peek打印材料，启动打印设备，将三维模型打印成实体部件。

部件修型开孔。按照设计要求，用电磨机、打磨机、砂纸、小电钻等工具设备等对打印的中控盒组件和动力盒组件进行修型、抛光和开孔。

安装中控盒组件的附件及设备。将预置好的飞控板、接收机等设备用3m胶固定在飞控组件基座上；接好飞控板和接收机的线缆，并用扎带固定；将电池组用魔术贴粘贴在飞控组件基座的另一侧，再用魔术束带固定牢靠；将电池电源线插接在盒上的分线板上；分线板胶接固定在中控盒组件内部，沿承力条布线到连接块，并通过调压器为飞控板供电。

安装动力盒组件的附件及设备。将选配好的电机和旋翼组装，并用螺栓固定在电机座上，电机座采用螺接方式固定在动力盒组件中心位置的主承力条上；将电调用3m胶固定在主承力条上，并用扎带固定好与电机连接的三根电源线。

组装3d打印无人机。将6个动力盒与1个中控盒连接在一起的过程，动力盒组件上的三个侧面上分别设计有连接块或连接片，中控盒的六个侧面上都有连接块。连接块和连接片通过插接方式连接在一起。

该无人机的设计具有能快速量产，快速组装，各部件的利用率高等特点。