包括改进的框架的遥控多旋翼飞行器的制作方法

本发明涉及一种包括改进的框架的遥控多旋翼飞行器，特别地，涉及一种在飞行中能够提升并携带包括视频采集装置(例如，固定或运动图像传感器)的移动设备(例如，智能手机或平板电脑)的飞行器，从而使得这种视频采集装置能够从根据现有技术(例如“自拍杆”或类似物)的支架难以到达的位置采集图像(例如，摄影肖像，也称为“自拍照”)。

众所周知，多旋翼飞行器(例如，双旋翼机、三旋翼机、四旋翼机、六旋翼机等)本质上是不稳定的，因此需要电动机的速度的恒定调节，以保持由飞行员所设定(人工的或自动的)的方位。速度控制通常是由合适的控制器(例如比例、积分和微分控制器-也称为pid)实现的，该控制器以独特的方式作用于飞行器的旋转的三个轴线中的每一个(也称为翻滚轴线、俯仰轴线和偏航轴线)，从而使沿这些轴线的角转速保持在尽可能接近飞行员所期望的值。

电动机转速的这种连续的调节会不可避免地导致飞行器的震荡和/或沿其框架传播的振动。这样的震荡和/或振动使得图像采集变得困难，这是因为在某些曝光条件下，由视频采集装置采集的照片和/或视频可能会受到微模糊和/或滚动快门效应(也称为“果冻效应”)的影响。

当前在本领域中已知几种用于减少多旋翼飞行器中的微模糊和/或滚动快门效应的技术；特别地，通过将视频采集装置安装在能够吸收振动的支架(例如，位于基于硅酮的凝胶上的支架)上能够部分地减弱这种效应。该解决方案允许吸收主要由电动机产生的应力(khz量级)引起的框架的振动，但不能补偿飞行器的通常频率较低(即小于100hz)的震荡，该震荡是由外部噪声(例如风)引起的。用于减少飞行器的震荡的一种解决方案包括使用伺服辅助万向节支架(也称为“云台”)，当飞行器处于例如由风所引起的震荡时，该支架能够校正采集装置的方位。然而，该解决方案不适用于小型飞行器，这是因为这些伺服辅助万向节支架包括至少三个伺服电动机(每个轴线一个)，因此对于小型飞行器而言过于笨重。此外，对于一般公众而言，这些类型的飞行器还必须符合法规，在某些国家，该法规限制了允许起飞的重量，例如少于200-250克。因此，如果要遵守法规中规定的重量限制，通常就不可能使用伺服辅助万向节支架。

本发明旨在通过提供一种如所附权利要求1所述的遥控多旋翼飞行器的框架来解决这些和其他问题。

本发明的基本思想是创建和使用一种用于多旋翼飞行器的框架，该框架包括：中心部分，移动设备能够耦接到该中心部分；以及第一外围部分和第二外围部分，该第一外围部分和第二外围部分分别耦接到所述中心部分的两个不同端部，其中，至少一个电动机能够耦接到所述外围部分中的每一个，并且其中，所述外围部分不是共面的，即在不同的平面中展开。

因此，与根据现有技术的多旋翼飞行器相比，移动设备的视频采集装置被安置在更靠近飞行器的质心，其中视频采集设备(例如，图1所示的摄像机c)必须安置在沿框架边缘的位置处，即远离飞行器的质心(在图1中标记为cm)。实际上，在图1的多旋翼飞行器的情况下，摄像机c将对俯仰运动特别敏感，这是因为摄像机c的位置远离质心将导致飞行器沿俯仰轴线的自由震荡，该震荡具有足够的振幅使得在特定的大气条件和曝光条件下拍摄照片和/或视频时产生问题，所述特定的大气条件和曝光条件例如是当有风且光线不足时，即，当飞行器趋于震荡以补偿风的作用，且需要增加曝光时间以便在弱光条件下获得适当的曝光时。

此外，在根据现有技术的多旋翼飞行器(如图1所示的多旋翼飞行器)中，其目的是采集视频和/或图像，例如摄影肖像，将视频采集装置远离质心安置对确保其视野将不会被转子和/或框架的部件(例如臂或其他部件)所遮挡也是必要的。

本发明的另外的有利特征将在所附权利要求中阐明。

通过以下以非限制性示例的方式提供的附图中所示的本发明的实施例的描述，本发明的这些特征以及其他优点将变得更加明显，其中：

图1是根据现有技术的多旋翼飞行器的透视图；

图2是用于根据本发明的多旋翼飞行器的框架的一种可能的实施例的透视图，移动设备耦接到该框架；

图3-6是从不同的角度观察的图2的框架的透视图。

本说明书中对“实施例”的任何引用都将表明包含在本发明的至少一个实施例中的特定的配置、结构或特征。因此，在本说明书的不同部分中可能存在的短语“在一个实施例中”和其他类似的短语不一定都与同一实施例相关。此外，在认为合适的情况下，可以在一个或更多个实施例中组合任何特定的配置、结构或特征。因此，以下引用仅出于简化的目的而使用，并不限制各种实施例的保护范围或保护程度。

参照图2至图6，一种遥控多旋翼飞行器，其包括根据本发明的框架1；所述框架1包括以下部分：

-中心部分11，其包括耦接装置(附图中未示出)，该耦接装置适于实现移动设备2与所述框架1之间的耦接；

-(第一)上部外围部分12，至少一个电动机、优选地具有相似特性并且被配置为沿相反的旋转方向转动的两个电动机能够耦接到所述上部外围部分；

-(第二)下部外围部分13，至少一个电动机、优选地与能够耦接到上部外围部分的那些电动机相似并且被配置为沿相反的旋转方向转动的两个电动机能够耦接到所述下部外围部分。

上部外围部分12耦接到中心部分11的第一端部111，而下部外围部分13耦接到中心部分11的第二端部112(优选地与第一端部111相反)；因此，外围部分12、13中的每一个都耦接到所述中心部分11的端部111、112中的一个，其中所述端部111、112彼此不同。此外，所述外围部分12、13不是共面的，即，上部外围部分12在与下部外围部分13所展开的平面不同的平面中展开；更详细地，这样的平面优选地彼此平行，但是相对于参考平面位于不同的高度。

框架1的部分11、12、13的这种特定布置允许中心部分11容纳包括位于合适的位置(即基本上垂直或者具有向下或向上的10到30的六十进制度的角)的视频采集装置21(例如摄像机)的移动设备(例如，如已知的形状与平行六面体非常相似的智能手机、平板电脑等)，以利用所述视频采集装置21来采集飞行中的图像；实际上，所述视频采集装置21包括透镜，如已知的该透镜通过形成在所述终端的正面或背面，即终端2的两个最大的面中的一个的孔观看。

还必须指出，该特定形状允许将飞行器(包括所述框架1)的质心保持在框架的中心部分11附近，并且因此也保持在设备2的视频采集装置21附近，从而减小了所述视频采集装置21在飞行中所经受的振动/震荡的幅度。

包括在中心部分11中的耦接装置可以包括与移动设备2的形状兼容的外壳；和/或一个或更多个磁体，所述一个或更多个磁体适用于保持移动设备2耦接到所述中心部分11；和/或双粘合剂凝胶层(优选为基于硅酮的凝胶)，其在一侧附接到部分111并且另一侧附接到移动设备的表面中的一个；和/或类似物。必须指出的是，当本文所述的包括框架1的飞行器在运行时，使用凝胶层的解决方案还有助于减少到达移动设备2的振动量，并因此减少到达视频采集装置21的振动量。

框架1的部分11-13优选地由复合材料(例如碳纤维或玻璃纤维)或金属或塑性材料制成。

中心部分11可以优选地具有平行六面体形状，其最大面是足够大的以允许所述移动设备2的耦接，而所述中心部分11的厚度可以优选地为1mm至3mm。

如已经描述，上部外围部分12优选地具有平面展开；同样，所述上部外围部分12可以优选地包括以下部件：

-上部主体部件121，其具有平行六面体的或梯形的形状或具有弯曲轮廓的形状，其被牢固地约束到中心部分11并且优选地垂直于中心部分；

-优选地以对称的方式从上部主体部件121延伸的成对的上部臂122、123，其中，所述上部臂中的每一个包括用于至少一个电动机(未在附图中显示)的上部壳体1221、1231，所述至少一个电动机优选为11xx或13xx类型或类似物。

此外，正像中心部分11一样，上部外围部分12也优选地具有的厚度为1mm至3mm。

下部外围部分13的形状优选地与上部外围部分12的形状类似；实际上，下部外围部分13也优选地可以包括以下部件：

-下部主体部件131，其具有平行六面体的或梯形的形状或具有弯曲轮廓的形状，其被牢固地约束到中心部分11并且优选地垂直于中心部分；

-优选地以对称的方式从下部主体部件131延伸的成对的下部臂132、133，其中，所述臂中的每一个包括用于至少一个电动机的下部壳体1321、1331，所述至少一个电动机的类型与在上部外围部分12中使用的电动机类似。

此外，下部外围部分13也优选地具有的厚度为1mm至3mm。

如上所述，框架1的部分11-13可以优选地由碳纤维材料或金属材料制成。

当框架1由碳纤维制成时，部分11-13中的每一个都能够通过将具有合适厚度的碳纤维面板切割成形(例如，借助数控铣削机)而形成，该厚度优选地为1mm至3mm；然后这些部分能够通过使用例如铝制接头(例如l型接头)的紧固装置将彼此耦接，该紧固装置通过螺钉和螺纹座或螺母将保持框架1的不同部分11-13耦接在一起。

替代地，框架1也能够由多个碳纤维片制成，所述多个碳纤维片与在足够的温度下加热足够时间后加工处理的树脂、优选为环氧树脂一起适当地定向和安置在模具中。换句话说，部分11-13因此被一体制成，从而减轻了框架1的重量。有利地，用于保持包括所述框架1的飞行器飞行的电动机将因此需要更少的动力，从而降低了所述电动机的转速。这还将减少由电动机所产生的振动，从而减小了飞行中、特别是图像(无论是照片或视频)的采集期间影响移动设备1的所述视频采集装置21的振动/震荡的幅度。

当框架1由金属材料制成时，也是在这种情况下，部分11-13也能够分开制造(例如，通过切割适当厚度的金属板)，或者能够一体制成(例如，通过压制)。在后一种情况下，其优点将与对碳纤维所描述的优点相同，即减少了飞行器重量，从而减小所述视频采集装置21在飞行中经受的振动/震荡的幅度。

本领域技术人员将能够在不脱离本发明的指导的情况下以与本文所述不同的方式来制造框架1(例如，通过生产由诸如聚甲基丙烯酸甲酯的塑性材料制成的空心框架部分)。

综上所述，飞行器可以包括电子设备(所谓的航空电子设备)，该电子设备进而可以包括用于控制电动机速度的速度控制器、用于控制所述飞行器配平的飞行控制器、用于给所述电动机和/或所述电子设备等供电的电池；这种电子设备通过约束装置(例如，螺钉和/或螺栓、双粘合剂胶带等)耦接到(框架1的)更靠近能够放置视频采集装置21的位置的外围部分12、13中的一个。在附图中，该部分是上部外围部分12，这是因为手机所具有的视频采集装置21安置于手机上部。然而，如果移动设备2的视频采集装置21位于底部附近，则可以将所述设备耦接到下部外围部分13，例如，因为耦接到框架1的移动设备具有与附图中所示的视频采集装置的不同布置，或者因为在颠倒安装所述移动设备是方便的特定情况下(例如，当制作创意视频时)。

电子设备与距放置视频采集装置21的位置的距离不远的(框架1的)外围部分12、13的耦接使飞行器的质心移近视频采集装置21。这有利地减小了当所述飞行器飞行时所述视频采集装置21所经受的震荡/振动。

在特别有利的变型中，能够通过利用已经包含在移动设备2中的硬件来部分地或全部地获得上述电子设备。例如，电池可以是移动设备2中的电池，和/或航空电子设备所需的计算能力可以由包含在移动设备2中的微处理器提供。在这种情况下，能够通过连接到移动设备2的输出连接器并且连接到框架1中容纳的线束的合适的插入式连接器，建立飞行器的电动机与移动设备2的机载电子设备之间的电连接。这有利地防止了飞行器使用移动设备2以外的专用电池和/或航空电子设备导致的重量增加。并且，用于控制飞行器的飞行所必需的陀螺仪和加速度计可以是已经包含在移动设备2中的陀螺仪和加速度计，从而有利地减少了飞行器的重量。换句话说，移动设备2包括用于向所述飞行器供电的电池，和/或所述移动设备被配置为例如通过根据包括在所述移动设备2中的加速度计和/或陀螺仪的输出生成适当的控制信号(发送到电动机或电动机的速度控制器)来控制所述飞行器的飞行。这确保了重量的减轻，从而使得由电动机产生的振动较小，从而减小了在飞行期间影响所述移动设备2的所述视频采集装置21的振动/震荡的幅度。

作为上述的替代或与之组合，飞行器可以包括气球，即，当其中填充有气体(例如，氦气或热空气)时，产生向上推力(也称为阿基米德推力)的容器。以这种方式，能够有利地减小电动机的转速(尤其是在水平飞行中)，因此还减小了在飞行中由所述电动机产生的振动以及移动设备2的所述视频采集装置21所经受的振动/震荡的幅度。

此外，气球优选地被配置为使得其产生的向上的力的模量的值优选地小于或等于由飞行器的质量产生的重力的模量的值，以防止电动机故障事件中的飞行器不受控制的上升。

更详细地，上部外围部分12(或下部外围部分13)可以包括钩挂装置(附图中未示出)，例如，优选地通过线或类似物能够将气球钩挂到钩挂装置上的挂钩或成对的槽。

作为上述的替代或与之组合，飞行器可以包括火箭，优选为由化学发动机推进的火箭，所述火箭耦接到框架1，优选地耦接到与能够安置移动设备2的表面相反的中心部分11的表面。所述火箭安置为使得当其处于运行状态时，其将产生向上的力，即升力。以此方式，有利的是，能够减小电动机的转速，并因此减小由所述电动机产生的振动，从而减小在飞行期间影响移动设备2的所述视频采集装置21的振动/震荡的幅度。

如在使用气球的情况下，由火箭产生的力的模量的值优选地小于或等于飞行器所承受的重力的模量的值，以防止电动机故障事件中的飞行器不受控制的上升。

更详细地，中心部分11，优选地与能够安置移动设备2的表面相反的中心部分11的表面，可以包括所述火箭能够布置在其中的壳体，所述壳体优选为空腔，火箭的一部分、优选为上部分能够插入所述空腔中，使得所述火箭的燃烧腔室和喷嘴将被有利地保持在所述空腔的外部，因此，防止了(在火箭运行时)框架1和例如移动设备2、电子设备等的与框架耦接的所有元件受热。此外，火箭所耦接的表面可以涂覆有耐热材料(也称为绝热体)，以防止框架1被运行中的火箭过度加热，最重要的是防止移动设备2被运行中的火箭过度加热。

当然，到目前为止所描述的示例可以进行许多变型。

尽管该说明书解决了本发明的一些可能的变型，但是对于本领域技术人员显而易见的是，其他实施例也可以被实施，其中，一些元件可以用其他的技术上等效的元件所代替。因此，本发明不限于在此描述的示例性示例，因为在不背离如所附权利要求书所述的基本发明思想的情况下，可以对等效部件和元件进行许多修改、改进或替换。