可折叠遥控无人机的制作方法

本实用新型涉及无人机领域，其为本领域技术人员已知的“无人机”。更确切地说，本实用新型涉及例如可由单个用户通过背包运输的无人机。

背景技术：

遥控无人机，以下称为无人机，包括一刚性构件，其上安装有多个电机，通常是四个电机，特别用于在无人机垂直起飞后使无人机飞行。无人机还包括管理模块，该管理模块附接到无人机的刚性构件上并设置为接收无线指令以根据接收到的指令来控制电机。因此，用户可以通过使用如遥控器或电话来控制飞行中的无人机。已知的，无人机还可包括固定在无人机的刚性构件上并且在功能上与管理模块相连接的记录设备(摄像机等)。已知的，该管理模块还包括电池，用于为无人机的电机和设备供电。

为了使用户能够轻松地将无人机运送到需要使用的地点，已知的做法是制造小型无人机。但是，如果无人机的尺寸太小，则其稳定性会降低。已知的一种可折叠无人机，其可从具有较小尺寸的存储状态转换至具有较大尺寸的运行状态。例如，无人机的刚性构件包括若干铰接臂，这些铰接臂依靠铰链来限制无人机在存储状态时的尺寸。在实践中，无人机的电机固定到铰接臂的末端，并在存储状态下朝向无人机的中心折叠。

这种可折叠无人机具有诸多缺点。实际上，铰接臂很脆弱，易在撞击下受损。此外，铰链易于磨损，从而使铰接臂在伸展位置时变形。这种变形是不利的，因为它影响电机轴的定位和定向，这样会损害无人机在飞行中的性能(例如稳定性等)。

顺便提及，专利申请WO2014207732描述了一种具有可充气结构的无人机，但该无人机是不可折叠的。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于通过提供一种制造简单、无人驾驶、遥控、抗冲击、易于运输的飞机来弥补上述缺陷。

为此目的，本发明涉及一种可折叠遥控无人机，其包括至少两个适于使飞机飞行的电机以及至少一个用于支撑所述电机的支撑结构。

本发明的显著之处在于，所述的支撑结构是柔性且可充气的，从而允许所述的支撑结构从存储状态折叠至操作状态。

通过本发明，飞机可根据实际需求进行折叠，因为一旦支撑结构被放气，其便可根据不同且变化的角度具有多个折叠点。因此，在存储状态，飞机可以储存在不同的容器类型中，特别是存储在常规背包中。有利地，所述的支撑结构能够覆盖所有电机以便在运输期间对其进行保护，从而延长其使用寿命。此外，可充气支撑结构具有较强的抗冲击能力且能够漂浮在水面上。

优选地，支撑结构包括多个充气分支，每一充气分支与至少一个电机固接。因此，所述分支确保各电机适当地隔开，从而增加了飞机在使用时的范围。此外，这种充气分支允许更大的纵向折叠自由度。优选地，每个分支轴向延伸。

优选地，每个电机固定到充气分支的末端，以使其在操作状态下的范围最大化，从而提高其稳定性。

更优选地，当每个充气分支轴向延伸时，每个电机固定到支撑结构的充气分支的上表面或下表面上。换句话说，电机并不沿着所述分支的轴线延伸。由于分支的轴向末端可充气，其能够有利于承受冲击，从而增加飞机的寿命。

优选地，充气分支设置为星形，使得电机均匀地分布在飞机周围。

在优选实施例中，飞机包括通过多个基本电缆连接到电机的管理模块。管理模块用于控制所述电机。优选地，管理模块包括供电电池。

优选地，管理模块包括固定到支撑结构的刚性构件，以实现各充气分支间的精确定位。优选地，所述刚性构件设置为星形。

优选地，支撑结构包括充气内壳和保护外壳。因此，在外壳的保护下，内壳可自由地变形。优选地，内壳可延伸，而外壳不可延伸。因此，处于操作状态的支撑结构的尺寸由外壳限定。外壳是飞机的结构元件，并传递由电机产生的机械应力。

优选地，外壳具有圆形横截面，以将充气内壳的应力均匀地分布到外壳的内表面上。

优选地，支撑结构包括至少一根基本电缆，该基本电缆设置在充气内壳和保护外壳之间。这种设置使得支撑结构能够与电气连接一同被折叠。

优选地，每个充气分支包括供进入所述充气分支内部的开口装置。因此，用户可以轻易地接近电机装配位置，这有利于维护。优选地，开口装置允许进入保护外壳的内部。同样，优选地，开口装置允许进入可充气内壳的内部。

优选地，开口装置位于电机装配位置附近，优选地位于充气分支末端的位置处。优选地，当分支轴向延伸时，开口装置位于充气分支的轴向末端的位置处。

优选地，每个充气分支包括用于附接电机的刚性构件。因此，电机以可靠且精确的方式固定到附接构件，该附接构件即使在存储状态也能保持刚性。附接构件确保电机轴在操作状态下平行。

优选地，所述附接构件固定至保护外壳。换句话说，该附接构件用作外壳上电机的定位接口，以保证精确定位。优选地，附接构件安装在保护外壳的壳体中，特别是安装在护套中。更优选地，附接构件固定到外壳的上表面或下表面上。更优选地，附接构件为弯曲状，以在操作状态下与充气分支的外表面形状相配合。

在优选实施例中，飞机仅包括四个电机，以实现性能和紧凑性之间的折衷。

附图说明

通过阅读仅作为示例提供的以下描述并参考附图，将最好地理解本发明，其中：

图1和图2是本发明实施例中处于操作状态的遥控无人机的示意图；

图3A、图3B分别是从下方和从上方观察处于存储状态的如图1和图2所示的飞机的示意图；

图4A和图4B分别是处于存储状态和操作状态时，飞机结构分支的中部的剖面图；

图5是装备有电机的分支末端示意图；以及

图6和图7是将电机附接到分支一端的示意图和剖面图。

必须注意的是，附图提供了本发明的详细视图以说明其实施例，当然，所述附图在必要时更好地定义本发明。

具体实施方式

参考图1和图2，本发明的一个实施例示出了遥控无人机1。在下文中，为清楚和简洁起见，遥控无人机1被命名为无人机1。

无人机1包括支撑结构2，其上安装有四个电机3和用于控制所述电机3的管理模块4。无人机1是四旋翼直升机。

如图1和图2所示出，支撑结构2在水平面上延伸并呈星形设置，所述支撑结构包括四个分支21。但是，当然可有不同数量的分支。在该示例中，各个分支21彼此成90°角度隔开，以便形成对称结构。

优选地，每个分支21具有圆柱形横截面，其直径范围为30mm至70mm。此外，每个分支21的长度范围为30cm至70cm。当然，这些尺寸可基于无人机1的尺寸而改变。

如图4A和图4B所示，支撑结构2包括充气内壳5，也称为气囊，以及保护外壳6，该充气壳5安装在保护壳6内。保护外壳6是无人机1的结构元件，并且传递由电机3产生的机械应力。

支撑结构2的分支21也可以在充气内壳5放气时折叠，这减小了支撑结构2的尺寸，并因此减小了无人机1的尺寸。特别地，与仅能够沿一个轴折叠的刚性臂上的铰链不同，柔性结构为无人机1提供了更大折叠自由度，如图3A和图3B所示出，这显著地限制了其尺寸。有利地，分支21可卷成圈，这使得各电机3间能够最佳定位并在运输期间保护电机。

在该示例中，充气内壳5由聚氨酯制成并且具有80μm的壁厚。当然，充气内壳5可具有不同的特性。例如，充气内壳5可以由乳胶制成。

充气内壳5可通过阀门充气和放气，该阀门较佳地设置在其中一个可充气臂21的位置处，以便保持易于接近。优选地，充气内壳5适于充气至140MPa(1.4巴)至160MPa(1.6巴)之间的压力。

保护外壳6优选地由具有有限延展性的材料制成，以减小充气内壳5在充气时膨胀。优选地，其弹性系数(杨氏系数)约为80GPa。换句话说，保护外壳6能够在使用时限定支撑结构2的最终尺寸。优选地，保护壳6由耐冲击和耐切割的材料制成，例如为商业名称已知的DACRON材料。

参考图4A和图4B，支撑结构2还包括设置在可充气壳5和保护壳6之间的多个基本电缆7，以将电机3连接到管理模块4。有利地，基本电缆7是柔性的，使得其可以与分支21折叠。在该示例中，支撑结构2的中心固定有管理模块4，并通过所述基本电缆7连接到所述分支21的末端。在该示例中，每个基本电缆7包括安装在硅套管中的多个金属绞线，但是显然可以是不同的。

在该实施例中，参考图6，保护外壳可以在支撑结构2的每个分支21的轴向端部打开，特别是，用于接近安装在一分支21末端的电机3。优选地，保护壳6可以包括开口装置22，该开口装置可以用钩环扣系统或拉链开合系统进行关闭。当然，也可以使用可拆卸罩或柔性盖来填充壳体5、6之间的间隙。

在该示例中，无人机1的四个电机3是相同的，并且优选地，本领域技术人员已知为“无刷”电机。每个电机3包括螺旋桨30，在操作状态下该螺旋桨在支撑结构2上方延伸。然而，螺旋桨30显然可以在支撑结构2下方延伸。在该示例中，每个螺旋桨30的直径范围介于5cm到80cm之间，显然该直径特别是基于无人机1的尺寸可以是不同的。

每个电机3通过基本电缆7连接到管理模块4，以给电机3供电并调节螺旋桨30的转速。

参考图5至图7，每个电机3借助于附接构件8固定到支撑结构2，该附接构件用于以实际、快速和准确的方式相对于支撑结构2来定位电机3。此处每个电机3固定到支撑结构2的上表面，但是显然可以将其固定到其下表面。因此，充气分支21的轴向端部设置为承受冲击而不会对所述电机3造成损坏。

附接构件8由刚性或塑料材料或复合材料制成。优选地，附接构件8沿其宽度弯曲，以便在操作状态中与充气分支21的形状相配合。因此可以精确地调整切定位。

在该示例中，附接构件8包括多个开口80，以允许连接零件(螺钉和类似零件)通过并将电机3固定到附接构件8和保护外壳6上。附接构件8还包括用于供电机3的轴线通过的中心开口81。在安装操作期间，这种中心开口81有利于将电机3定位在附接构件8中心处。

在该实施例中，基本电缆7独立地连接到附接构件8，特别是连接到附接构件的外部。在一个实施例(未示出)中，附接构件8还包括用于使至少一根基本电缆7从充气分支21的内部通向外部的开口，以便直接连接到电机3上。在该示例中，开口80是圆形的。

有利地，每个充气分支21包括固定到外壳6的护套9，该护套用于容纳附接构件8，以确保附接构件稳定和精确定位。在该示例中，护套9通过在支撑结构2的上部位置处将一独立部件固定到外壳6的外表面而形成。优选地，该独立部件通过缝合固定。参考图6，护套9具有横向开口90，在安装时，该横向开口与附接构件8的横向开口80对齐，以便在通过分支21的内部开口80、90插入、拧紧螺钉之后将电机3、护套9和附接构件8进行固定。

优选地，至少一些开口90是椭圆形的，以便在安装电机3时允许错位。该附接模式使得电机3可准确且不费力地安装在充气分支21上，特别用于调节切向定位。因此，当无人机处于操作状态时，能够确保电机3的所有轴都平行。使其飞行能力最佳。

每个附接构件8位于支撑结构2的分支21的外端，以确保电机3彼此间以最佳距离间隔。

优选地，管理模块4能够通过调节电机转速来控制电机3。如前所示，管理模块4通过多个基本电缆7连接到电机3。

在该示例中，管理模块4包括电池，例如锂电池，指向所述电机3的功率分配器以及电子飞行指令板和电信接收器，例如无线电类型。当然，管理模块4可以包括更多或更少的设备。

可选地，当无人机1适于跟随用户携带的目标(手表等)时，管理模块4可以包括GPS类型的定位芯片，其可以可选地耦合到Wi-Fi发射器接收器和电子指令板，以伺服无人机1的控制。

优选地，管理模块4包括刚性构件40，以确保无人机1的充气分支21的精确分离。在该示例中，刚性构件40为星形，该刚性构件固定到保护外壳6，特别是优选地通过钩环扣型的可拆卸附件，以使刚性构件保持压抵在支撑结构2上。因此，在充气期间，各分支21相对于彼此完美地定位。优选地，无人机1还包括减震装置(弹簧、弹性物质等)，以限制管理模块4相对于连接到无人机1的支撑结构2的刚性构件40的运动。

在该示例中，管理模块4还包括视频设备，该视频设备用来拍摄照片并进行记录，这些记录存储在内部存储器中。

在该实施例中，管理模块4位于刚性构件2下方，自然地它也可以设于刚性构件2上方。

现在向希望从山的一侧远程控制无人机1以拍照和记录视频的用户呈现本发明的实施例的示例。

在该示例中，无人机1通过用户的背包运输。为此目的，支撑结构2处于存储状态。内壳5放气，从而允许分支21沿多个点和多个角度折叠(图3A和图3B)。有利地，各电机3间易于定位，以便减小无人机1的尺寸。此外，基本电缆7可以在保护外壳6内自由折叠，同时受到该外壳的保护。有利地，如图3A和图3B所示，支撑结构2的充气分支21的保护外壳6可定位成覆盖电机3和管理模块4以在运输期间保护电机和管理模块。

因此，用户在山的一侧攀登时不会受到无人机1的阻碍。一旦就位，用户就展开支撑结构2的分支21以使其充气。在该示例中，用户使用连接到充气内壳5充气口的压缩空气筒，以便用空气将充气内壳填充。充气内壳5被充气以拉伸外壳6并使支撑结构2在操作状态下刚性化。一旦充气，电机3就被精确定位，使得其轴线彼此平行。如图4B所示出，基本电缆7被压抵在内壳5和外壳6上。因此，外壳6传递各种应力，以使电机3能够提升管理模块4。

然后启动无人机1的电机3以使无人机1飞行并捕获连续镜头。有利地，可充气式支撑结构2使得其可抵抗冲击。此外，有利地，支撑结构2还可使无人机1可以漂浮在水上并从水上起飞。

折叠无人机1时，只需对内壳5放气并以简单实用的方式折叠充气分支21，无人机1便可放回用户的背包中。

由于气筒的尺寸小和其实用性，该示例描述了使用气筒充气，但显然内壳5可以以不同的方式充气，例如使用手动泵。

当然，无人机1可以根据其携带的设备执行不同的任务(在用户进行体育活动时进行跟踪等)。此外，无人机1还可用于军事活动，特别是用于侦察任务。

如果在操作期间，其中一个电机3碰到障碍物，损坏的电机3易于更换。实际上，当支撑结构2放气时，用户只需打开与电机3固接的充气分支21的端部，以到达连接零件(螺钉)。用户可以将电机3从附接构件8和外壳6上松开以更换所述电机3。使用该附接构件8能够与保持柔性的保护外壳6形成刚性连接。

护套9中的附接构件8的组装可用于调节电机3的位置和切角，以确保电机3的轴线平行，这提高了无人机1的稳定性。

可以快速且实用的方式对电机3进行维护操作。