一种可缠绕电线的折叠式无人机的制作方法

本发明属于无人机技术领域，尤其涉及一种可缠绕电线的折叠式无人机。

背景技术：

目前为了解决四旋翼无人机在运输中，四个机臂加螺旋桨占有的空间很大的问题，设计中机臂具有能够伸缩的伸缩臂，一定程度上减少了运输空间，增加了运输效率。但是在伸缩臂在伸缩腔中伸缩时，伸缩腔中的驱动电机的电线会发生松弛，以至于与伸缩臂在伸缩腔中伸缩发生空间干涉，甚至发生伸缩臂挤压电线的问题。

本发明设计一种可缠绕电线的折叠式无人机解决如上问题。

技术实现要素：

为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种可缠绕电线的折叠式无人机，它是采用以下技术方案来实现的。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“下”、“上”等指示方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或者位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

一种可缠绕电线的折叠式无人机，其特征在于：它包括安装有两个机臂的机身，且两个机臂对称于机身分布；每个机臂中对称分布有能够提供升力的两个动力组件，机身具有能够驱动动力组件工作的所需部件；机臂具有主机臂和两侧能够在主机臂对称分布的伸缩腔中伸缩的伸缩臂，动力组件安装在相应伸缩臂远离机身一端的上侧；主机臂具有中心腔的一端安装在机身上；主机臂腔体内中心通过腔壁上固定安装的固定柱固定安装有缠绕盘，驱动动力组件的电线通过机身、中心腔，中间绕过缠绕盘进入伸缩腔与相应动力组件连接。

同主机臂上的两个伸缩臂上分别安装有第一齿条和第二齿条，固定柱上安装有协调齿轮，协调齿轮位于腔壁和缠绕盘之间，第一齿条与第二齿条均与协调齿轮啮合，且两个啮合点相对；第一齿条和第二齿条的设计保证了两个伸缩臂缩入运动同时发生，进一步地保证两侧的第一电线与第二电线同时变松，使得缠绕机构能够同时将第一电线和第二电线缠绕在缠绕盘上。

在伸缩臂缩入伸缩腔过程中，通过同主机臂的两个伸缩臂中的一个上所安装的第三齿条驱动缠绕机构，使缠绕机构将因伸缩臂缩入伸缩腔时变松弛的电线缠绕在缠绕盘上，保证伸缩臂运动顺利进行。缠绕盘固定不转，第一电线和第二电线被旋转的缠绕机构缠绕到缠绕盘上。

作为本技术的进一步改进，上述缠绕机构包括第一滑轮、第一滑轮轴、第二滑轮、第二滑轮轴、轴套、缠绕轴、缠绕驱动齿、调节臂，其中轴套安装在主机臂腔体内壁上，且与安装有固定柱的腔壁相对，缠绕轴通过轴承安装在轴套上，缠绕驱动齿固定安装在缠绕轴上，调节臂安装在缠绕驱动齿端面上，调节臂两端其中一端通过第一滑轮轴安装有第一滑轮，另一端通过第二滑轮轴安装有第二滑轮；第三齿条与缠绕驱动齿啮合。

作为本技术的进一步改进，上述主机臂两侧的伸缩腔内部结构相同，对于其中任意一个伸缩腔，伸缩腔内部对称地开有两个未贯通主机臂侧端面的导槽，相应的伸缩臂一端对称地安装有两个导块，两个导块与相应的两个导槽滑动配合。导块与导槽的配合能够保证伸缩臂在伸缩腔中稳定滑动同时不会脱离伸缩腔体。

作为本技术的进一步改进，上述导块与导槽具有摩擦阻力，这样的设计使得伸缩臂与主机臂之间的运动具有一定的阻力，保证了伸缩臂在主机臂的缩入运动需要一定的力量，防止了在飞行过程中伸缩臂因姿态调整而自动进入到伸缩腔中，引起飞行失控。

作为本技术的进一步改进，上述缠绕盘具有第一缠绕槽和第二缠绕槽，且第二缠绕槽宽于第一缠绕槽；主机臂上两端的伸缩臂上的两个动力组件分别通过第一电线和第二电线与机身连接；主机臂安装有轴套一侧的腔壁上通过滑轮轴安装有第三滑轮、第四滑轮、第五滑轮、第六滑轮、上下滑轮；第一电线依次通过第三滑轮、第四滑轮的导向经第一缠绕槽绕在缠绕盘上，并通过上下滑轮的上滑轮引导进入中心腔中，并与机身电气系统连接；第二电线依次通过第六滑轮、第五滑轮的导向经第二缠绕槽绕在缠绕盘上，并通过上下滑轮的下滑轮引导进入中心腔中，并与机身电气系统连接；第三滑轮、第四滑轮、第五滑轮、第六滑轮和上下滑轮主要对第一电线和第二电线起到引导作用，便于第一电线和第二电线经过缠绕盘与机身连接。

在第一电线和第二电线不与第一滑轮和第二滑轮发生相互作用时，上述第四滑轮和缠绕盘之间的第一电线与第五滑轮与缠绕盘之间的第二电线相互平行且与伸缩臂平行。

第一电线与第二电线绕向相同；绕向相同的设计保证第一电线和第二电线使用同一转向的第一滑轮和第二滑轮施压达到缠绕在缠绕盘上的目的。

作为本技术的进一步改进，上述第一滑轮滑槽与第一缠绕槽相对，第二滑轮滑槽与第二缠绕槽相对；调节臂在第三齿条驱动缠绕驱动齿旋转下，第一滑轮对第四滑轮和缠绕盘之间的第一电线施压，第二滑轮对第五滑轮与缠绕盘之间的第二电线施压，在伸缩臂完全伸出时，调节臂指向与中心腔中心线相同，且第二滑轮靠近中心腔。平行的设计一下使得第一滑轮和第二滑轮对相应的电线施压过程中，能够在第四滑轮和缠绕盘之间或者第五滑轮与缠绕盘之间引起电线在缠绕盘适当的位置缠绕；同时结合调节臂的位置设定保证了在伸缩臂完全伸出时在第四滑轮和缠绕盘之间的第一电线与第五滑轮与缠绕盘之间的第二电线处于拉直状态，这样设计相对于电线没有被拉直减少了电线因伸缩臂缩入发生松弛度，同时保证了第一电线和第二电线长度最小。

作为本技术的进一步改进，上述第二滑轮滑槽与第二缠绕槽一边相对；第二电线经过第二滑轮从第二缠绕槽靠近调节臂方向一侧进入缠绕盘，从第二缠绕槽远离调节臂一侧出去缠绕盘，之后绕于上下滑轮下滑轮。第二电线与较宽的第二缠绕槽的设计一下防止在第二电线出去缠绕盘位置处，出来缠绕盘的第二电线不会与进入缠绕盘的第二电线位于同一平面，发生干涉，即第二滑轮将第二电线缠绕在缠绕盘第二缠绕槽靠近调节臂方向一侧。

作为本技术的进一步改进，安装有固定柱一侧的主机臂内腔腔壁上还安装有两个u型导轨，第一齿条与第二齿条分别在两个u型导轨中滑动。u型导轨设计保证第一齿条和第二齿条运动过程中运行的刚度。

作为本技术的进一步改进，上述动力组件包括桨叶、无刷电机、电机安装座，安装有桨叶的无刷电机通过电机安装座安装在伸缩臂上。电机通过电线与机身的飞控系统连接。

作为本技术的进一步改进，装有第三滑轮和第六滑轮的滑轮轴位于两个伸缩腔的中心面上。保证从缠绕盘绕过的电线能够从伸缩腔中间经过与电机连接，保证了在伸缩臂缩入过程中不会与电线干涉挤压。

本发明的工作流程为：在伸缩臂完全伸出伸缩腔时，如图，在伸缩臂完全伸出时，调节臂指向与中心腔中心线相同，且第二滑轮靠近中心腔。第一电线和第二电线在各个滑轮和缠绕盘作用下处于拉直状态，当手动将伸缩臂缩入伸缩腔时，使用两只手将伸缩臂向中间按压，伸缩臂因为第一齿条和第二齿条作用以相同的速度进入伸缩腔中，过程中，电机与相应缠绕盘上的间距减小，在第三齿条驱动调节臂旋转下，第一滑轮和第二滑轮对多余的第一电线和第二电线施压将第一电线和第二电线缠绕在缠绕盘上，缠绕同时缠绕盘与机身之间的第一电线和第二电线一直处于拉直状态。当伸缩臂从缩入状态拉开过程中，在第三齿条经过缠绕驱动齿驱动调节臂摆动，将缠绕盘上的第一电线和第二电线放出来，满足电机随着伸缩臂伸出对电线边长的需要。本发明的设计保证运输中机臂所占空间变小同时，保证内部电线不会因为机臂的缩入而被挤压，具有结构简单，实现容易的技术效果。

本发明中机身采用现有技术，内部包括飞行所需用常规传感器和飞控系统。

相对于传统的无人机技术，本发明为了解决四旋翼无人机在运输中，四个机臂加螺旋桨占有的空间很大的问题，设计中机臂具有能够伸缩的伸缩臂，一定程度上减少了运输空间，增加了运输效率。同时本发明中通过设计的缠绕盘，在伸缩臂缩入伸缩腔过程中，通过同主机臂的两个伸缩臂中的一个上所安装的第三齿条驱动缠绕机构，使缠绕机构将因伸缩臂缩入伸缩腔时变松弛的电线缠绕在缠绕盘上，保证伸缩臂运动顺利进行。即在保证运输中机臂所占空间变小同时，保证内部电线不会因为机臂的缩入而被挤压，具有结构简单，实现容易的技术效果。

附图说明

图1是整体部件分布示意图。

图2是整体部件透视图。

图3是机臂结构示意图。

图4是机臂结构透视图。

图5是机臂俯视透视图。

图6是机臂结构剖视图。

图7是机臂内部电线布线示意图。

图8是第三齿条及导块安装示意图。

图9是伸缩臂结构示意图。

图10是主机臂结构示意图。

图11是缠绕机构结构示意图。

图12是缠绕盘结构示意图。

图13是第一电线和第二电线布线示意图。

图14是第一电线和第二电线布线放大图。

图15是第一电线和第二电线布线俯视图。

图16是第一电线布线示意图。

图17是第一电线缠绕示意图。

图18是第二电线布线示意图1.

图19是第二电线布线示意图2。

图20是第二电线缠绕示意图。

图21是第一齿条与第二齿条安装示意图。

图22是第一齿条与第二齿条安装放大示意图。

图中标号名称：1、机臂；2、动力组件；3、机身；5、伸缩臂；7、第一齿条；8、第二齿条；9、第三齿条；10、第一电线；11、调节臂；12、导槽；13、u型导轨；14、协调齿轮；15、桨叶；16、无刷电机；17、电机安装座；18、固定柱；19、缠绕盘；20、轴套；21、缠绕轴；22、滑轮轴；24、伸缩腔；25、中心腔；26、缠绕驱动齿；27、第一滑轮；28、第一滑轮轴；29、第二滑轮；30、第二滑轮轴；31、第一缠绕槽；32、第二缠绕槽；33、第二电线；34、第三滑轮；35、第四滑轮；36、第五滑轮；37、第六滑轮；38、上下滑轮；39、导块；40、主机臂；41、缠绕机构。

具体实施方式

如图1、2所示，它包括安装有两个机臂1的机身3，且两个机臂1对称于机身3分布；如图3、4所示，每个机臂1中对称分布有能够提供升力的两个动力组件2，机身3具有能够驱动动力组件2工作的所需部件；如图4、5所示，机臂1具有主机臂40和两侧能够在主机臂40对称分布的伸缩腔24中伸缩的伸缩臂5，动力组件2安装在相应伸缩臂5远离机身3一端的上侧；如图2、6所示，主机臂40具有中心腔25的一端安装在机身3上；如图4、7、10所示，主机臂40腔体内中心通过腔壁上固定安装的固定柱18固定安装有缠绕盘19，如图6所示，驱动动力组件2的电线通过机身3、中心腔25，中间绕过缠绕盘19进入伸缩腔24与相应动力组件2连接。

如图21、22所示，同主机臂40上的两个伸缩臂5上分别安装有第一齿条7和第二齿条8，固定柱18上安装有协调齿轮14，协调齿轮14位于腔壁和缠绕盘19之间，第一齿条7与第二齿条8均与协调齿轮14啮合，且两个啮合点相对；第一齿条7和第二齿条8的设计保证了两个伸缩臂5缩入运动同时发生，进一步地保证两侧的第一电线10与第二电线33同时变松，使得缠绕机构41能够同时将第一电线10和第二电线33缠绕在缠绕盘19上。

在伸缩臂5缩入伸缩腔24过程中，通过同主机臂40的两个伸缩臂5中的一个上所安装的第三齿条9驱动缠绕机构41，使缠绕机构41将因伸缩臂5缩入伸缩腔24时变松弛的电线缠绕在缠绕盘19上，保证伸缩臂5运动顺利进行。缠绕盘19固定不转，第一电线10和第二电线33被旋转的缠绕机构41缠绕到缠绕盘19上。

如图11所示，上述缠绕机构41包括第一滑轮27、第一滑轮轴28、第二滑轮29、第二滑轮轴30、轴套20、缠绕轴21、缠绕驱动齿26、调节臂11，其中轴套20安装在主机臂40腔体内壁上，且与安装有固定柱18的腔壁相对，缠绕轴21通过轴承安装在轴套20上，缠绕驱动齿26固定安装在缠绕轴21上，调节臂11安装在缠绕驱动齿26端面上，调节臂11两端其中一端通过第一滑轮轴28安装有第一滑轮27，另一端通过第二滑轮轴30安装有第二滑轮29；如图8、9所示，第三齿条9与缠绕驱动齿26啮合。

如图8、9、10所示，上述主机臂40两侧的伸缩腔24内部结构相同，对于其中任意一个伸缩腔24，伸缩腔24内部对称地开有两个未贯通主机臂40侧端面的导槽12，相应的伸缩臂5一端对称地安装有两个导块39，两个导块39与相应的两个导槽12滑动配合。导块39与导槽12的配合能够保证伸缩臂5在伸缩腔24中稳定滑动同时不会脱离伸缩腔24体。

上述导块39与导槽12具有摩擦阻力，这样的设计使得伸缩臂5与主机臂40之间的运动具有一定的阻力，保证了伸缩臂5在主机臂40的缩入运动需要一定的力量，防止了在飞行过程中伸缩臂5因姿态调整而自动进入到伸缩腔24中，引起飞行失控。

如图12所示，上述缠绕盘19具有第一缠绕槽31和第二缠绕槽32，且第二缠绕槽32宽于第一缠绕槽31；主机臂40上两端的伸缩臂5上的两个动力组件2分别通过第一电线10和第二电线33与机身3连接；如图6、10所示，主机臂40安装有轴套20一侧的腔壁上通过滑轮轴22安装有第三滑轮34、第四滑轮35、第五滑轮36、第六滑轮37、上下滑轮38；如图13、14、15、16所示，第一电线10依次通过第三滑轮34、第四滑轮35的导向经第一缠绕槽31绕在缠绕盘19上，并通过上下滑轮38的上滑轮引导进入中心腔25中，并与机身3电气系统连接；如图13、14、15、18、19所示，第二电线33依次通过第六滑轮37、第五滑轮36的导向经第二缠绕槽32绕在缠绕盘19上，并通过上下滑轮38的下滑轮引导进入中心腔25中，并与机身3电气系统连接；第三滑轮34、第四滑轮35、第五滑轮36、第六滑轮37和上下滑轮38主要对第一电线10和第二电线33起到引导作用，便于第一电线10和第二电线33经过缠绕盘19与机身3连接。

如图15所示，在第一电线10和第二电线33不与第一滑轮27和第二滑轮29发生相互作用时，上述第四滑轮35和缠绕盘19之间的第一电线10与第五滑轮36与缠绕盘19之间的第二电线33相互平行且与伸缩臂5平行。

如图15所示，第一电线10与第二电线33绕向相同；绕向相同的设计保证第一电线10和第二电线33使用同一转向的第一滑轮27和第二滑轮29施压达到缠绕在缠绕盘19上的目的。

如图15、17、20所示，上述第一滑轮27滑槽与第一缠绕槽31相对，第二滑轮29滑槽与第二缠绕槽32相对；调节臂11在第三齿条9驱动缠绕驱动齿26旋转下，第一滑轮27对第四滑轮35和缠绕盘19之间的第一电线10施压，第二滑轮29对第五滑轮36与缠绕盘19之间的第二电线33施压，在伸缩臂5完全伸出时，调节臂11指向与中心腔25中心线相同，且第二滑轮29靠近中心腔25。平行的设计一下使得第一滑轮27和第二滑轮29对相应的电线施压过程中，能够在第四滑轮35和缠绕盘19之间或者第五滑轮36与缠绕盘19之间引起电线在缠绕盘19适当的位置缠绕；同时结合调节臂11的位置设定保证了在伸缩臂5完全伸出时在第四滑轮35和缠绕盘19之间的第一电线10与第五滑轮36与缠绕盘19之间的第二电线33处于拉直状态，这样设计相对于电线没有被拉直减少了电线因伸缩臂5缩入发生松弛度，同时保证了第一电线10和第二电线33长度最小。

如图18、19所示，上述第二滑轮29滑槽与第二缠绕槽32一边相对；第二电线33经过第二滑轮29从第二缠绕槽32靠近调节臂11方向一侧进入缠绕盘19，从第二缠绕槽32远离调节臂11一侧出去缠绕盘19，之后绕于上下滑轮38下滑轮。第二电线33与较宽的第二缠绕槽32的设计一下防止在第二电线33出去缠绕盘19位置处，出来缠绕盘19的第二电线33不会与进入缠绕盘19的第二电线33位于同一平面，发生干涉，即第二滑轮29将第二电线33缠绕在缠绕盘19第二缠绕槽32靠近调节臂11方向一侧。

如图22所示，安装有固定柱18一侧的主机臂40内腔腔壁上还安装有两个u型导轨13，第一齿条7与第二齿条8分别在两个u型导轨13中滑动。u型导轨13设计保证第一齿条7和第二齿条8运动过程中运行的刚度。

如图9所示，上述动力组件2包括桨叶15、无刷电机16、电机安装座17，安装有桨叶15的无刷电机16通过电机安装座17安装在伸缩臂5上。电机通过电线与机身3的飞控系统连接。

如图10所示，装有第三滑轮34和第六滑轮37的滑轮轴22位于两个伸缩腔24的中心面上。保证从缠绕盘19绕过的电线能够从伸缩腔24中间经过与电机连接，保证了在伸缩臂5缩入过程中不会与电线干涉挤压。

本发明的工作流程为：在伸缩臂5完全伸出伸缩腔24时，如图6所示，在伸缩臂5完全伸出时，调节臂11指向与中心腔25中心线相同，且第二滑轮29靠近中心腔25。第一电线10和第二电线33在各个滑轮和缠绕盘19作用下处于拉直状态，当手动将伸缩臂5缩入伸缩腔24时，使用两只手将伸缩臂5向中间按压，伸缩臂5因为第一齿条7和第二齿条8作用以相同的速度进入伸缩腔24中，过程中，电机与相应缠绕盘19上的间距减小，在第三齿条9驱动调节臂11旋转下，如图17、20所示，第一滑轮27和第二滑轮29对多余的第一电线10和第二电线33施压将第一电线10和第二电线33缠绕在缠绕盘19上，缠绕同时缠绕盘19与机身3之间的第一电线10和第二电线33一直处于拉直状态。当伸缩臂5从缩入状态拉开过程中，在第三齿条9经过缠绕驱动齿26驱动调节臂11摆动，将缠绕盘19上的第一电线10和第二电线33放出来，满足电机随着伸缩臂5伸出对电线边长的需要。本发明的设计保证运输中机臂1所占空间变小同时，保证内部电线不会因为机臂1的缩入而被挤压，具有结构简单，实现容易的技术效果。

本发明中机身3采用现有技术，内部包括飞行所需用常规传感器和飞控系统。

相对于传统的无人机技术，本发明为了解决四旋翼无人机在运输中，四个机臂1加螺旋桨占有的空间很大的问题，设计中机臂1具有能够伸缩的伸缩臂5，一定程度上减少了运输空间，增加了运输效率。同时本发明中通过设计的缠绕盘19，在伸缩臂5缩入伸缩腔24过程中，通过同主机臂40的两个伸缩臂5中的一个上所安装的第三齿条9驱动缠绕机构41，使缠绕机构41将因伸缩臂5缩入伸缩腔24时变松弛的电线缠绕在缠绕盘19上，保证伸缩臂5运动顺利进行。即在保证运输中机臂1所占空间变小同时，保证内部电线不会因为机臂1的缩入而被挤压，具有结构简单，实现容易的技术效果。