一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器的制作方法

本发明涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器。

背景技术：

旋翼飞行器具有机动性和灵活性强的特点，但由于需要维持飞行状态，其运动效率并不高。同时，旋翼对于系统稳定性要求极高，容易在碰撞和落地发生损坏，现有的脚架和保护圈不能提供全方位的保护，旋翼飞行器落地撞击后易倾倒造成二次损坏。

中国发明专利，公开号：CN105539037A，公开日：2016年5月4日，公开了一种能在地面滚动的陆空四旋翼无人飞行器，属于四旋翼无人飞行器技术领域，包括四旋翼机构、柔性球壳机构、及控制系统，四旋翼机构与柔性球壳机构之间通过转轴和轴承耦合连接，四旋翼机构由碳纤维加工而成，柔性球壳机构由聚甲醛材料加工而成，轴承为塑料轴承，四旋翼机构由基座、长轴、短轴、安装架、驱动电机和旋翼构成，基座内部设有控制系统，柔性球壳机构由两固定座和多条弧形柔性杆组成，弧形柔性杆的中心处设有滚动环，弧形柔性杆穿插在滚动环内，控制系统包括蓄电池、控制组件和传感器系统。该发明应用范围广，四旋翼无人飞行器不仅可以任意飞行，而且可以实现在地面上滚动和自由行走，还可以防止高空摔落后损坏。其不足之处在于，单轴系统不能满足旋翼无人机多自由度的移动，导致地面的运动轨迹难以控制。

中国发明专利，公开号：CN 105539037A，公开日：2016年5月4日，公开了一种多旋翼无人飞行器保护装置包括中心架、半球保护壳、支撑单元和球形保护壳；所述半球保护壳固定在中心支架上端，所述球形保护壳固定在所述中心支架下端，所述中心支架上圆周均布四组所述支撑单元；所述支撑单元包括支撑机构、外支架和支架螺母，所述支撑机构内端与所述中心支架固定连接，所述支撑机构的两个外端分别通过键和支架螺母与一个外支架固定连接。该发明可有效地保护飞行器，提高了多旋翼无人飞行器的使用寿命，间接的节省了成本。其不足之处在于，球壳不具有较好的移动能力，增加负重的同时没有带来新的效益。

技术实现要素：

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术的旋翼飞行器容易在碰撞和落地发生损坏的问题，本发明提供了一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器。它通过飞行器与球形保护架的组合使得飞行器可以在地面滚动，并可以在发生碰撞和落地时减少损坏。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器，包括旋翼飞行器和球形支架机构；所述旋翼飞行器位于球形支架机构内，还包括直杆，其中，旋翼飞行器包括飞行控制系统和电源系统，飞行控制系统包括旋翼机架和主控系统，主控系统位于旋翼机架的中心，电源系统位于主控系统下方，直杆穿过旋翼飞行器的机身位于球形支架机构中心，直杆的两端位于球形支架机构上。

优选地，球形支架机构包括圆导轨，直杆的两端分别设有一个滑轮或滚动轴承，对应的滑轮或滚动轴承嵌入圆导轨内。

优选地，所述的直杆穿过旋翼飞行器的机身，旋翼飞行器位于直杆的中点上，旋翼飞行器可在直杆上旋转。

优选地，球形支架机构还包括圆环，圆环与圆导轨共轴，圆环和圆导轨与轴垂直，均匀分布形成球形支架机构。

优选地，主控系统包括惯性导航单元和处理器，处理器与惯性导航单元连接。

优选地，球形支架机构为碳纤球体支架。

一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器的安装方法，包括以下步骤：

A、根据以上所述的一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器；

B、主控系统中的惯性导航单元和处理器连接后，将旋翼机架、主控系统和电源系统组装在一起构成旋翼飞行器；

C、直杆穿过旋翼飞行器，旋翼飞行器位于直杆的中点，可在直杆上旋转，在直杆的两端安装滑轮；

D、将直杆上的滑轮或滚动轴承嵌入到圆导轨内，将圆环和圆导轨固定在一起形成球形支架机构。

一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器的控制方法，包括以下步骤：

A、根据以上所述的一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器的安装方法构建以上所述的一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器；

B、电源系统为旋翼飞行器供电，处理器根据主控系统中的惯性导航单元采集的姿态信息控制旋翼飞行器飞行；

C、旋翼飞行器可绕直杆转动，飞行时，前后倾斜不受到直杆的制约，可以产生前后推动力，完成前进和后退；

旋翼飞行器左右倾斜带动直杆沿圆导轨转动，也可以产生侧向推动力，完成左右移动；

D、旋翼飞行器落地滚动时的动力来自于旋翼机架的旋翼倾斜提供的水平方向的分力；旋翼飞行器前后倾斜时，球形支架机构在地面摩擦力作用下绕直杆转动，完成前后运动；旋翼飞行器左右倾斜时，带动直杆两端的滑轮沿圆导轨转动，侧向推动球形支架机构左右运动；

优选地，直杆的两端分别设有一个滑轮或滚动轴承，对应的滑轮或滚动轴承嵌入圆导轨内。

优选地，所述的圆环和圆导轨均由两个半球组成，两个半球可拆卸式连接。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器，旋翼飞行器的飞行控制系统中的主控对旋翼飞行器的飞行起控制和驱动作用，电源系统为飞行控制系统提供电能，电源系统可采用锂电池供电或其他种类电池均可以，直杆穿过旋翼飞行器的机身将旋翼飞行器固定在球形支架机构中心，球形支架机构位于旋翼飞行器的外部，对旋翼飞行器起到固定、支撑和保护的作用，在旋翼飞行器落地后，依靠球形支架机构的球形结构能够在地面上滚动，且旋翼飞行器落地时，避免旋翼飞行器直接发生碰撞落地，减少损坏；

(2)本发明的一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器，圆导轨在前后和左右两个自由度滚动，直杆两端的滑轮在圆导轨内滑动，直杆上的旋翼飞行器在圆导轨内部保持平衡，受到直杆的支撑作用，保持前后和左右两个自由度滚动；

(3)本发明的一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器，所述的直杆穿过旋翼飞行器的机身，旋翼飞行器位于直杆的中点上，旋翼飞行器可在直杆上旋转，直杆中点上的旋翼飞行器可以保持平衡，便于控制；

(4)本发明的一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器，球形支架机构还包括圆环，圆环与圆导轨共轴，圆环和圆导轨与轴垂直，均匀分布形成球形支架机构，多个圆环和圆导轨共轴形成球形支架机构，球形支架机构对旋翼飞行器起保护支撑作用，便于旋翼飞行器带动球形支架机构在地面做前后、左右的全向滚动；

(5)本发明的一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器，主控系统包括惯性导航单元和处理器，处理器与惯性导航单元连接，处理器根据惯性导航单元采集的姿态信息控制飞行姿态，控制旋翼飞行器飞行；

(6)本发明的一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器，球形支架机构为碳纤球体支架，球形支架机构的轻质坚硬的碳纤材料满足保护机身的同时，不会大幅增加重量，能够在保护同时提供更好的移动能力，满足节能的需要，保证续航能力，且能够有效抵挡与落地时与地面间的撞击；

(7)本发明的一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器的安装方法，所述的圆环和圆导轨均由两个半球组成，两个半球可拆卸式连接，所述球形支架机构可拆卸成两个半球，通过螺丝连接，满足旋翼飞行器拆卸的置入与取出；

(8)本发明的一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器的控制方法，旋翼飞行器可绕直杆转动，飞行时，前后倾斜不受到直杆的制约，可以产生前后推动力，完成前进和后退；旋翼飞行器左右倾斜带动直杆沿圆导轨转动，也可以产生侧向推动力，完成左右移动；球壳机构提供保护的同时并不影响飞行器运动能力，旋翼飞行器可以带动球形支架机构在地面做前后、左右的全向滚动。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明的俯视结构示意图；

图3是本发明的主视结构示意图；

图4是本发明的滑轮导轨结合部局部放大图。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。

一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器，包括旋翼飞行器2和球形支架机构；所述旋翼飞行器2位于球形支架机构1内，还包括直杆3，其中，旋翼飞行器2包括飞行控制系统和电源系统，飞行控制系统包括旋翼机架21和主控系统，主控系统位于旋翼机架21的中心，电源系统位于主控系统下方，直杆3穿过旋翼飞行器2的机身位于球形支架机构1中心，直杆3的两端位于球形支架机构1上。

旋翼飞行器2的飞行控制系统中的主控对旋翼飞行器2的飞行起控制和驱动作用，电源系统为飞行控制系统提供电能，电源系统可采用锂电池供电或其他种类电池均可以，直杆3穿过旋翼飞行器2的机身将旋翼飞行器2固定在球形支架机构1中心，球形支架机构1位于旋翼飞行器2的外部，对旋翼飞行器2起到固定、支撑和保护的作用，在旋翼飞行器2落地后，依靠球形支架机构1的球形结构能够在地面上滚动，且旋翼飞行器2落地时，避免旋翼飞行器2直接发生碰撞落地，减少损坏。

球形支架机构1包括圆导轨11，直杆3的两端分别设有一个滑轮31或滚动轴承，对应的滑轮31或滚动轴承嵌入圆导轨11内。

圆导轨11在前后和左右两个自由度滚动，直杆3两端的滑轮31在圆导轨11内滑动，直杆3上的旋翼飞行器2在圆导轨11内部保持平衡，受到直杆3的支撑作用，保持前后和左右两个自由度滚动。

所述的直杆3穿过旋翼飞行器2的机身，旋翼飞行器2位于直杆3的中点上，旋翼飞行器2可在直杆3上旋转，直杆3中点上的旋翼飞行器2可以保持平衡，便于控制。

球形支架机构1还包括圆环12，圆环12与圆导轨11共轴，圆环12和圆导轨11与轴垂直，均匀分布形成球形支架机构1。圆环12的数量为3个及以上，当圆环12的数量为3、4、5、6或7等其他数值时(根据平滑运动的需要进行选择)，球形支架机构1的运动效果更好。

多个圆环12和圆导轨11共轴形成球形支架机构1，球形支架机构1对旋翼飞行器2起保护支撑作用，便于旋翼飞行器2带动球形支架机构1在地面做前后、左右的全向滚动。

主控系统包括惯性导航单元和处理器，处理器与惯性导航单元连接，处理器根据惯性导航单元采集的姿态信息控制飞行姿态，控制旋翼飞行器2飞行。

球形支架机构1为碳纤球体支架，球形支架机构1的轻质坚硬的碳纤材料满足保护机身的同时，不会大幅增加重量，保证续航能力，且能够有效抵挡落地时与地面间的撞击。

一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器的安装方法，包括以下步骤：

A、根据以上所述的一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器；

B、主控系统中的惯性导航单元和处理器连接后，将旋翼机架21、主控系统和电源系统组装在一起构成旋翼飞行器2；

C、直杆3穿过旋翼飞行器2，旋翼飞行器2位于直杆3的中点，可在直杆3上旋转，在直杆3的两端安装滑轮31；

D、将直杆3上的滑轮31或滚动轴承嵌入到圆导轨11内，将圆环12和圆导轨11固定在一起形成球形支架机构1。

圆环12的数量为3个及以上，当圆环12的数量为3、4、5、6或7等其他数值时(根据平滑运动的需要进行选择)，球形支架机构1的运动效果更好。

一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器的控制方法，包括以下步骤：

A、根据以上所述的一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器的安装方法构建以上所述的一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器；

B、电源系统为旋翼飞行器2供电，处理器根据主控系统中的惯性导航单元采集的姿态信息控制旋翼飞行器2飞行；

C、旋翼飞行器2可绕直杆3转动，飞行时，前后倾斜不受到直杆3的制约，可以产生前后推动力，完成前进和后退；

旋翼飞行器2左右倾斜带动直杆3沿圆导轨11转动，也可以产生侧向推动力，完成左右移动；球壳机构提供保护的同时并不影响飞行器运动能力，旋翼飞行器2可以带动球形支架机构1在地面做前后、左右的全向滚动。

D、旋翼飞行器2落地滚动时的动力来自于旋翼机架21的旋翼倾斜提供的水平方向的分力；旋翼飞行器2前后倾斜时，球形支架机构1在地面摩擦力作用下绕直杆3转动，完成前后运动；旋翼飞行器2左右倾斜时，带动直杆3两端的滑轮31沿圆导轨11转动，侧向推动球形支架机构1左右运动；

直杆3的两端分别设有一个滑轮31或滚动轴承，对应的滑轮31或滚动轴承嵌入圆导轨11内，所述的圆环12和圆导轨11均由两个半球组成，两个半球可拆卸式连接。

所述球形支架机构1可拆卸成两个半球，通过螺丝连接，满足旋翼飞行器2拆卸的置入与取出。

实施例1

结合图1-4，一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器，包括旋翼飞行器2和球形支架机构1；所述旋翼飞行器2位于球形支架机构1内，还包括直杆3，其中，旋翼飞行器2包括飞行控制系统和电源系统，飞行控制系统包括旋翼机架21和主控系统，主控系统位于旋翼机架21的中心，电源系统位于主控系统下方，直杆3穿过旋翼飞行器2的机身位于球形支架机构1中心，直杆3的两端位于球形支架机构1上。

旋翼飞行器2的飞行控制系统中的主控对旋翼飞行器2的飞行起控制和驱动作用，电源系统为飞行控制系统提供电能，电源系统可采用锂电池供电或其他种类电池均可以，直杆3穿过旋翼飞行器2的机身将旋翼飞行器2固定在球形支架机构1中心，球形支架机构1位于旋翼飞行器2的外部，对旋翼飞行器2起到固定、支撑和保护的作用，在旋翼飞行器2落地后，依靠球形支架机构1的球形结构能够在地面上滚动，且旋翼飞行器2落地时，避免旋翼飞行器2直接发生碰撞落地，减少损坏。

球形支架机构1包括圆导轨11，直杆3的两端分别设有一个滑轮31或滚动轴承，对应的滑轮31或滚动轴承嵌入圆导轨11内。

圆导轨11在前后和左右两个自由度滚动，直杆3两端的滑轮31在圆导轨11内滑动，直杆3上的旋翼飞行器2在圆导轨11内部保持平衡，受到直杆3的支撑作用，保持前后和左右两个自由度滚动。

所述的直杆3穿过旋翼飞行器2的机身，旋翼飞行器2位于直杆3的中点上，旋翼飞行器2可在直杆3上旋转，直杆3中点上的旋翼飞行器2可以保持平衡，便于控制。

球形支架机构1还包括圆环12，圆环12与圆导轨11共轴，圆环12和圆导轨11与轴垂直，均匀分布形成球形支架机构1。

多个圆环12和圆导轨11共轴形成球形支架机构1，球形支架机构1对旋翼飞行器2起保护支撑作用，便于旋翼飞行器2带动球形支架机构1在地面做前后、左右的全向滚动。

主控系统包括惯性导航单元和处理器，处理器与惯性导航单元连接，处理器根据惯性导航单元采集的姿态信息控制飞行姿态，控制旋翼飞行器2飞行。

球形支架机构1为碳纤球体支架，球形支架机构1的轻质坚硬的碳纤材料满足保护机身的同时，不会大幅增加重量，保证续航能力，且能够有效抵挡与落地时与地面间的撞击。

所述的滑轮31采用滚动轴承替代，所述的圆环12和圆导轨11均由两个半球组成，两个半球可拆卸式连接，所述球形支架机构1可拆卸成两个半球，通过螺丝连接，满足旋翼飞行器2拆卸的置入与取出。

旋翼飞行器2具有机动性和灵活性强的特点，但由于需要维持飞行状态，其运动效率并不高。本发明的球形支架机构1允许旋翼飞行器2在任务期间切换地面滚动状态，可以减少维持飞行状态巨大的能量消耗。同时，旋翼飞行器2的旋翼对于系统稳定性要求极高，容易在碰撞和落地发生损坏，现有的脚架和保护圈不能提供全方位的保护，落地撞击后易倾倒造成二次损坏；本发明的球形支架机构1能够将旋翼飞行器2与外界隔绝，保护其结构完整和功能正常，球形支架机构1可以在前后和左右两个自由度滚动，更易于对运动轨迹进行控制。

实施例2

本实施例的一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器的安装方法，包括以下步骤：

A、根据以上所述的一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器；

B、主控系统中的惯性导航单元和处理器连接后，将旋翼机架21、主控系统和电源系统组装在一起构成旋翼飞行器2；

C、直杆3穿过旋翼飞行器2，旋翼飞行器2位于直杆3的中点，可在直杆3上旋转，在直杆3的两端安装滑轮31；

D、将直杆3上的滑轮31或滚动轴承嵌入到圆导轨11内，将圆环12和圆导轨11固定在一起形成球形支架机构1。

实施例3

一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器的控制方法，包括以下步骤：

A、根据以上所述的一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器的安装方法构建以上所述的一种可在地面全向滚动的陆空两栖旋翼飞行器；

B、电源系统为旋翼飞行器2供电，处理器根据主控系统中的惯性导航单元采集的姿态信息控制旋翼飞行器2飞行；

C、旋翼飞行器2可绕直杆3转动，飞行时，前后倾斜不受到直杆3的制约，可以产生前后推动力，完成前进和后退；

旋翼飞行器2左右倾斜带动直杆3沿圆导轨11转动，也可以产生侧向推动力，完成左右移动；球壳机构提供保护的同时并不影响飞行器运动能力，旋翼飞行器2可以带动球形支架机构1在地面做前后、左右的全向滚动。

D、旋翼飞行器2落地滚动时的动力来自于旋翼机架21的旋翼倾斜提供的水平方向的分力；旋翼飞行器2前后倾斜时，球形支架机构1在地面摩擦力作用下绕直杆3转动，完成前后运动；旋翼飞行器2左右倾斜时，带动直杆3两端的滑轮31沿圆导轨11转动，侧向推动球形支架机构1左右运动；

所述的滑轮31采用滚动轴承替代，所述的圆环12和圆导轨11均由两个半球组成，两个半球可拆卸式连接，所述球形支架机构1可拆卸成两个半球，通过螺丝连接，满足旋翼飞行器2拆卸的置入与取出。

本发明所述的陆空两栖的旋翼飞行器2，通过旋翼飞行器2与球形保护架(即球形支架机构1)的组合使得旋翼飞行器2可以在地面滚动，并能够在发生碰撞落地时减少损坏。

如图1-3所示，本发明适用于普通商用飞行器，商用飞行器一般带有支架满足起降，商用飞行器安装进入球形支架机构1后可直接使用，十分方便。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。