一种旋翼姿态可调的折叠载人飞行器的制作方法

本实用新型属于载人飞行器领域，具体来说，涉及的是一种旋翼姿态可调的折叠载人飞行器。

背景技术：

目前，国内外飞行器的产业正在蓬勃发展，大到大型的载人客机、大型的运输机、大型的载人直升机，小到如今各种各样的四旋翼无人机以及单人飞行器。

尽管飞机已经为人类提供了多年的空中交通便利，但对于短途的旅行而言，若能够乘坐单人飞行器在城市的低空“飞来飞去”，依旧是人们长久以来的梦想。单人飞行器基本上是由飞行爱好者在使用，尚未作为交通工具普及推广。

如今的单人飞行器主要有三种类型：一是具有直升机外形的超轻型飞机，二是采用涡喷发动机作为动力的单人涡喷飞行器，三是飞行背包。对于具有直升机外形的单人飞行器来说，目前最小的是加拿大制造的蚊子直升机，这种直升机飞行器主要依靠其顶部巨大的旋翼旋转带动气流向下移动，使其产生的拉力大于重力，旋翼体型较大不方便平时出行使用，并且起飞时需要找一块空地，虽然不需要专门的飞行驾照但是对于大多数人而言操作相对较为复杂，另外其造价昂贵不适合大众使用。对于单人涡喷飞行器和飞行背包来说，它们都需要通过遥控器或者操作杆来控制飞行，虽然功能强大但是对于普通人来说其价格昂贵且控制平衡难度高也难以普及。

技术实现要素：

为解决上述不足，本实用新型提供了一种旋翼姿态可调的折叠载人飞行器，其体型大小可根据需求调整，且飞行器平衡能力好，飞行更加平稳。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：一种旋翼姿态可调的折叠载人飞行器，包括：底盘，其作为飞行器主体的支撑，底盘上设置有载人部件和为飞行器提供动力的电池；机架组件，包括机架本体和八个机臂，所述机架本体设置于底盘的内部，机架本体外周设置有在水平面内环绕机架本体均匀排布的八个长条形连接臂，每个机臂的一端均对应安装在连接臂内，共同形成米字结构，相邻两机臂之间的夹角为45°，且机臂可沿连接臂长度方向移动以调整两者的共同长度；旋翼组件，共有八个，均安装于机臂的末端，每个旋翼组件由独立的动力机构控制，实现旋翼在不同方位上旋转；减震装置，其安装于底盘下部，在飞行器降落时可自动打开进行缓冲减震。

进一步地，所述机架本体中心处设置有柱形转轴，所述转轴由步进电机驱动，转轴外围设置有一圈球形钢珠；所述转轴上方固定连接有一圆形转盘，转盘下表面置于球形钢珠上，转盘上开设有八个与连接臂位置相对应的弧形通孔，弧形通孔以转盘为中心顺时针排布；每个机臂上靠近连接臂的一端固定有柱形卡位柱，卡位柱穿过弧形通孔，且卡位柱直径与弧形通孔的宽度相适配，转盘旋转时卡位柱在弧形通孔的作用力下带动机臂在连接臂内做直线移动。

进一步地，所述机臂上设置有用于紧固机臂的夹紧装置，其包括开设于机臂上表面的弧形凹槽、套设于机臂凹槽外圈的环形外壳、与弧形凹槽表面相适配的弧形垫片、设置于弧形垫片上方的手柄；所述弧形凹槽沿机臂长度方向设置，且弧形凹槽长度大于弧形通孔的长度；所述环形外壳与底盘固定，机臂可在环形外壳内直线移动；所述弧形垫片与弧形凹槽滑动连接，弧形垫片两端各固定一立柱；所述手柄位于两立柱中间，手柄下端设置一横向的圆柱体，所述圆柱体和两立柱之间通过一横向的圆柱杆将三者贯穿连接，所述圆柱杆与环形外壳固定连接，手柄下端的圆柱体与圆柱杆呈偏心设置，手柄下压使圆柱体贴紧弧形垫片以实现机臂的紧固。

进一步地，旋翼组件包括一个v形支撑架、一个卡位球、一个旋翼和两个电机，所述v形支撑架的两个支撑面上各贯穿设置一转向轴，两转向轴相互垂直，位于v形支撑架外侧的转向轴端部均固定连接一齿轮，转向轴的另一端均固定一v形连接件，两v形连接件呈相对角布置，所述卡位球位于两v形连接件之间，卡位球和两个v形连接件均通过固定轴连接，固定轴一端固定于卡位球上的安装孔内，固定轴的另一端固定于v形连接件上远离转向轴的一端，所述卡位球的顶部固定安装有旋翼；所述转向轴与v形支撑架的连接处、卡位球与固定轴的连接处均设有间隙，所述两个电机分别控制两个齿轮旋转，然后通过转轴带动卡位球进行转向，以实现旋翼不同方位上的旋转。

进一步地，所述v形支撑架和v形连接件的v形夹角均为直角，所述旋翼外周安装有防护网。

进一步地，所述减震装置设置于底盘下部的空腔内，减震装置包括两个垂直悬空设置的丝杆、分别与两个丝杆固定连接的两个步进电机、安装于其中一个丝杆两端的一对弹性减震部件、安装于另一个丝杆端部的移动伸缩挡板；所述丝杆上设置有滑块，滑块在步进电机的驱动下可沿丝杆移动；所述减震部件通过卡轴铰接在底盘上，减震部件的自由端和与之对应的滑块之间通过钢丝绳相连，随着滑块的移动牵引钢丝绳，从而在钢丝绳的带动下打开或收起减震部件；所述移动伸缩挡板的自由端和与之对应的滑块固定连接，所述减震部件收起后，移动伸缩挡板完全覆盖空腔的开口。

进一步地，所述减震部件包括固定于支撑板上的三组减震器，减震器为依次固定连接的阻尼器、弹簧和弹簧底板，所述阻尼器端部与支撑板固定，支撑板与卡轴固定，所述钢丝绳一端固定于弹簧底板上，减震装置打开后，弹簧位于阻尼器的下方。

进一步地，所述电池包括常用电池和备用电池，电池总数为偶数并以飞行质心为中心处对称设置。

进一步地，所述载人部件为充气沙发，充气沙发的外围设有一个圆形弹性充气球环。

进一步地，所述底盘的底部四角设置有用于支撑飞行器的液压装置。

进一步地，前后左右四个方向上的v形支撑架处分别设置有一降落伞。

进一步地，所述v形支撑架与机臂末端通过螺栓、螺母固定连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

其一，本实用新型的飞行器采用8旋翼方式，每个旋翼分别位于正八边形的8个顶点，且分别进行独立控制，每个旋翼既可以作为动力旋翼又可以作为转向旋翼。旋翼组件的卡位球可以进行四个方向的转动，因此使旋翼在不同的水平面进行旋转，实现了飞行姿态可调，故有更多的飞行选择方式。这样利用旋翼转向改变来实现飞行器的前进、后退、左转、右转，不再利用旋翼的转速差来调整方向，故而在前进后退、转向时，飞行器自身依然是保持水平平衡的，飞行器平衡能力好，飞行更加平稳。

其二，本实用新型的机架组件采用可折叠式结构，能够根据实际需要调整机臂的伸出长度，机臂折叠后的飞行器体型较小，对于飞行场地的适应性更强，适用于不同环境条件下的飞行，有利于作为交通工具进行普及推广。

其三，本实用新型的减震装置采用弹簧和阻尼器结合的两级减震结构，能最大限度的减少飞行器降落时的刚性作用力。

其四，座椅采用充气式沙发，使用户的舒适感更佳，且设置有弹性充气球环，在不可避免的突发状况发生时，充气球环能够与充气式沙发共同组成应急安全装置；另外，前后左右四个方向上的旋翼组件的v形支撑架处设置有降落伞，发生突发情况时自动弹开保障人身安全。

其五，旋翼与机架之间采用螺栓相连，不使用时可以拆卸，减少占地空间。

其六，底盘的底部四角设置有用于支撑飞行器的液压装置，飞行器降落完毕后，便于通过液压杆将飞行器撑起。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为电池箱结构示意图；

图3为充气沙发结构示意图；

图4为机架组件中机架本体、连接臂、机臂和转轴的结构示意图；

图5为机架组件中转盘与机臂的配合关系示意图；

图6为夹紧装置结构示意图；

图7为旋翼组件结构示意图；

图8为减震装置结构示意图；

图9为减震装置使用状态结构示意图；

图10为本实用新型中降落伞和充气球环打开状态结构示意图；

图11为本实用新型中降落伞打开状态结构示意图。

其中：1-底盘，2-载人部件，3-机架组件，4-旋翼组件，5-电池，6-充气球环，7-减震装置，8-液压装置，9-降落伞；

21-卡位部；

31-机架本体，32-机臂，33-连接臂，34-球形钢珠，35-转轴，36-卡位柱，37-转盘；38-弧形通孔；

391-弧形凹槽，392-环形外壳，393-弧形垫片，394-立柱，395-手柄，396-圆柱体，397-圆柱杆；

41-v形支撑架，42-转轴，43-v形连接件，44-卡位球，45-固定轴，46-齿轮；

51-电池箱，52-卡槽；

71-丝杆，72-滑块，73-卡轴，74-钢丝绳，75-移动伸缩挡板，76-支撑板，77-阻尼器，78-弹簧，79-弹簧底板。

具体实施方式

以下，参照附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型包含但不限于以下实施例。

如图1所示，一种旋翼姿态可调的折叠载人飞行器，该飞行器包括底盘1、机架组件3、旋翼组件4和减震装置7。

图1至图3所示，底盘1作为飞行器主体的支撑，底盘1上设置有载人部件2和为飞行器提供动力的电池5。载人部件2优选为充气沙发，也可为机舱。电池5包括常用电池和备用电池，电池5总数为偶数并以飞行质心为中心处对称设置。电池5安装于电池箱51内部，且电池箱51一侧设置有凹槽52，充气沙发的底部设置有与凹槽52相互适配的卡位部21，卡位部21卡进凹槽52内，使充气沙发安装于电池箱51的上方。电池箱51与充气沙发共同的高度，使人坐下后，膝盖以下可以保持自然状态，提高舒适感。靠近载人部件2设置有飞行器的控制系统，用于操控飞行器的起降和飞行。所述充气沙发和电池箱的外围设置有一个圆形弹性充气球环6，在不可避免的突发状况发生时，充气球环6和充气沙发共同组成缓冲装置保障人的安全。

如图4、图5所示，机架组件3包括机架本体31和八个机臂32，所述机架本体31设置于底盘1的内部，机架本体31外周设置有在水平面内环绕机架本体31均匀排布的八个长条形连接臂33，每个机臂32的一端均对应安装在连接臂33内，机臂32和连接臂33连接共同形成米字结构，相邻两机臂32之间的夹角为45°，且机臂32可沿连接臂33长度方向移动以调整两者的共同长度。

作为优选，机架本体31镶嵌于底盘1中间，机架本体31也可以和底盘1一体设置。所述机架本体31中心处设置有柱形转轴35，所述转轴35由步进电机驱动，步进电机由步进电机驱动器进行控制。转轴35外围设置有一圈球形钢珠34；所述转轴35上方固定连接有一圆形转盘37，转盘37下表面置于球形钢珠34上，球形钢珠34可以支撑转盘37的重量，使得转盘37的重量不直接施加在转轴35上，又能减小转盘35转动的摩擦力。转盘35上开设有八个与连接臂位置相对应的弧形通孔38，弧形通孔38以转盘35为中心顺时针排布；每个机臂32上靠近连接臂33的一端固定有柱形卡位柱36，卡位柱36穿过弧形通孔38，且卡位柱36直径与弧形通孔38的宽度相适配，转盘37旋转时卡位柱36在弧形通孔38的作用力下带动机臂32在连接臂33内做直线移动，从而调整机臂32的伸出长度，以改变飞行器的体型大小。

所述连接臂33为长方体，其内部为与机臂32适配的空心圆柱状，连接臂33的上部为敞口设计，机臂32置于连接臂33内，且机臂32和连接臂33之间留有间隙，使卡位柱36在连接臂33的敞口处直线移动。通过卡位柱36在弧形通孔38的不同位置来改变机臂32的伸出长度。

如图6所示，所述机臂32上设置有用于紧固机臂32的夹紧装置。加紧装置包括开设于机臂32上表面的弧形凹槽391、套设于机臂32凹槽外圈的环形外壳392、与弧形凹槽391表面相适配的弧形垫片393以及设置于弧形垫片393上方的手柄395。

所述弧形凹槽391沿机臂32长度方向设置，且弧形凹槽391长度大于弧形通孔38的长度，保证机臂32在弧形通孔38长度范围内移动后，能够对机臂32进行紧固。所述环形外壳392与底盘1固定，机臂32可在环形外壳392内直线移动。所述弧形垫片393与弧形凹槽391滑动连接，弧形垫片393两端各固定一立柱394；所述手柄395位于两立柱394中间，手柄395下端设置一横向的圆柱体396，所述圆柱体396和两立柱394之间通过一横向的圆柱杆397将三者贯穿连接，所述圆柱杆397与环形外壳392固定连接。所述手柄395下端的圆柱体396与圆柱杆397呈偏心设置，当手柄395下压时，使圆柱体396贴紧弧形垫片393以实现对机臂32的紧固。

所述立柱394与横向的圆柱杆397留有间隙，弧形垫片393与弧形凹槽391之间也留有间隙，使得弧形垫片393能够沿弧形凹槽391来回移动。所述环形外壳392与飞行器的底盘1为一体设置，圆柱杆397镶嵌在环形外壳392上。

调整机臂的伸出长度时，与转轴35连接的步进电机转动从而带转盘37转动，此时转盘37与转轴35之间的球形钢珠34减少转盘37转动时与机架之间的摩擦力。转盘37的转动驱使卡位柱36的位置改变，从而改变机臂32伸出的长度，确定机臂32的伸出长度后，按下加紧装置的手柄395，手柄395下端的圆柱体396带动弧形垫片393往下压夹紧机臂32，使机臂32固定不后退；上抬手柄395，圆柱体396逆时针转动，从而带动弧形垫393上移远离机臂32，机臂32便可以进行伸缩移动。

如图7所示，旋翼组件4共有八个，均安装于机臂32的末端，每个旋翼组件4由独立的动力机构控制，可以实现旋翼在不同方位上旋转。

所述旋翼组件包括一个直角v形支撑架41、一个卡位球44、一个旋翼和两个电机。所述v形支撑架41的两个支撑面上各贯穿设置一转向轴42，两转向轴42相互垂直，位于v形支撑架外侧的转向轴42端部均固定连接一齿轮46，齿轮46由电机驱动。转向轴46的另一端均固定一直角v形连接件43，两v形连接件43呈相对角布置，所述卡位球44位于两v形连接件43之间。卡位球44和两个v形连接件43均通过固定轴45连接，固定轴45一端固定于卡位球上的安装孔内，固定轴45的另一端固定于v形连接件43上远离转向轴42的一端。所述卡位球44的顶部固定安装有旋翼。所述转向轴42与v形支撑架41的连接处、卡位球44与固定轴45的连接处均设有间隙。由于间隙的存在，所以当电机驱动齿轮46旋转时，能够通过转轴带动v形连接件43转动，从而带动卡位球44进行转向，以实现旋翼在不同方位上的旋转。

所述v形支撑架41和v形连接件43的v形夹角均为直角，所述旋翼外周安装有防护网。前后左右四个方向上的v形支撑架41处分别设置有一降落伞9。另外需要明确的是，所述v形支撑架41与机臂32末端通过螺栓、螺母固定连接，不使用时可以进行拆卸，减少占地空间。

工作时，转向轴42侧的步进电机转动，可以带动转向轴42进行两个方位的转动，转向轴42带动卡位球44旋转，从而调整旋翼的姿态，使得旋翼的旋转平面可调。

本实用新型中八个旋翼均采用独立控制，飞行过程中，十字方向上的四个旋翼为一组、x字方向上的四个旋翼为一组，八旋翼都可以进行四个方向的调整。当飞行器进行垂直方向起降时，八个旋翼共同做动力旋翼；当飞行器前进时，十字方向的旋翼可作为垂直方向的主动力，x字方向的四个旋翼的两个转向轴中的一个转向轴顺时针转动，产生的升力一部分协同十字方向旋翼作为垂直方向的主动力，另一部分作为前进的动力；当飞行器后退时，x字方向的四个旋翼的两个转向轴中的一个转向轴逆时针转动，原理同前进时的原理相同；当飞行器左转时，x字方向四个旋翼的前两个旋翼的一个转向轴逆时针转动，后两个旋翼的一个转向轴顺时针转动，一部分协同十字方向旋翼做垂直方向动力，一部分产生左转的动力；当飞行器右转时，原理同左转时原理相同，转轴的旋转方向相反即可。

如图8、图9所示，在底盘1的下部设置有减震装置7，在飞行器降落时，减震装置7通过飞行器的控制系统控制其打开，对飞行器起到缓冲减震的作用。为便于展现减震装置的具体结构，图8为减震装置的倒置状态图。

所述减震装置7设置于底盘1下部的空腔内，减震装置7包括两个垂直悬空设置的丝杆71、分别与两个丝杆71固定连接的两个步进电机、安装于其中一个丝杆71两端的一对弹性减震部件、安装于另一个丝杆端部的移动伸缩挡板75。两个丝杆71互不影响，所述丝杆71上设置有滑块72，滑块72在步进电机的驱动下可沿丝杆71移动。所述减震部件通过卡轴73铰接在底盘1上，减震部件的自由端和与之对应的滑块72之间通过钢丝绳74相连，随着滑块72的移动牵引钢丝绳74，从而在钢丝绳74的带动下打开或收起减震部件，减震部件打开后，与底盘1的底面垂直，减震部件收起后，收纳于底盘1内部的空腔内。所述移动伸缩挡板75的自由端和与之对应的滑块72固定连接，所述减震部件收起后，移动伸缩挡板75能够完全覆盖空腔的开口。所述空腔开口的上部边沿处，与移动伸缩挡板75相对应的一侧上设置有一凹槽，当移动伸缩挡板75关闭时刚好卡在凹槽内，从而对空腔进行密封。

作为优选，减震部件包括固定于支撑板76上的三组减震器，减震器为依次固定连接的阻尼器77、弹簧78和弹簧底板79，所述阻尼器77端部与支撑板76固定，支撑板76与卡轴73固定，所述钢丝绳74一端固定于弹簧底板79上，减震装置打开后，弹簧78位于阻尼器77的下方。所述阻尼器内部装有高粘度液体.所述底盘1的底部四角还设置有用于支撑飞行器的液压装置8。

减震部件由阻尼器77和弹簧78共同组成，弹簧78用来直接消除与地面刚性接触的作用力，阻尼器78里装有高密度粘稠装置，通过阻尼器78移动端底部的小孔上下移动，用来抵消弹簧78没有抵消的作用力，保证飞行器平稳降落。

降落完毕后，底盘1底部四角的液压装置的液压杆将飞行器撑起，减震装置7收入底盘1底部空腔内，移动伸缩挡板75将空腔开口处关闭，起到保护减震装置的作用。减震装置7收起后液压杆收回初始状态。

如图10、图11所示，前后左右四个方向上的v形支撑架41处设置有降落伞9，降落伞9与弹性充气球环6一同组成应急安全装置。如果飞行过程中，任何一个旋翼出现故障，另外三个同作用的旋翼立即锁死，剩下四个旋翼不管此时状态如何，立即回复初始状态垂直下降，如果同时出现十字、x字两个方向的旋翼故障，所有电机锁死，降落伞9自动打开，同时充气球环弹开与充气沙发一同作为缓冲装置保护人的安全，降落伞可以保障飞行器损坏程度最小。

该飞行器的控制系统可以根据天气、风力等外在因素对旋翼的状态进行调整，使飞行器飞行更加平稳。面临危急情况时，配有的降落伞9及充气球环6，更大限度的减少飞行器损坏并保护用户的生命安全。配备的减震装置可以使飞行器降落时的刚性冲击力更小。本飞行器不仅体型大小可根据需求调整，而且飞行更加平稳、安全系数高，适宜作为交通工具推广使用。

另外本实用新型还可以结合其他设备应用于多种场合，实现多种功能，这里就不一一叙述。

以上实施例描述了本实用新型的主要特征、基本原理以及本实用新型的优点。本行业技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会根据实际情况有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本实用新型要求保护的范围内。