飞控减震装置和无人机的制作方法

本发明涉及无人机技术领域，具体而言，涉及一种飞控减震装置和无人机。

背景技术：

随着科学技术的进步和国民经济的发展，无人机的发展已经成为当下的热门话题，使用越来越广泛。但目前无人机还处于初步发展阶段，还有很多需要优化和改进的地方。飞控系统是无人机的核心控制装置，相当于无人机的大脑。

现有技术中，对于无人机飞控系统采用的固定装置为刚性固定，确保飞控系统在无人机做任何翻滚动作过程中均能与固定装置保持相对静止，能够对飞控系统起到良好的保护和固定作用，但是由于飞控系统中包含大量的信息处理模块，会实时处理大量的信息数据，在无人机高速飞行和翻滚过程中会产生不同频率的不规则震动，并通过固定装置传递到飞控系统，从而会对飞控系统造成影响甚至损坏，导致无人机执行任务时会产生偏差甚至坠毁。

有鉴于此，设计制造出一种飞控减震装置，能够实现对飞控盒的固定，又能起到减震作用，为无人机飞控系统提供稳定可靠的工作环境，是目前无人机技术领域中急需改善的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种飞控减震装置，既能实现对无人机飞控系统进行固定，同时，又能起到良好的减震作用，为无人机飞控系统提供稳定可靠的工作环境，从而减少因飞控系统工作环境不良导致的事故，该飞控减震装置对于无人机的可靠飞行起着非常重要的作用，适用范围广。

本发明的目的还在于提供一种无人机，包括机体和上述的飞控减震装置，对飞控系统起到了良好的减震防护作用，该无人机安全性和可靠性得到大大提升。

本发明改善其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。

本发明提供的一种飞控减震装置，用于飞控盒，所述飞控减震装置包括减震板、第一支柱、第二支柱和非牛顿流体缓冲层，所述第一支柱的一端与所述减震板连接，所述第一支柱的另一端与所述飞控盒连接。所述第二支柱的一端与所述飞控盒连接，所述第二支柱的另一端与所述非牛顿流体缓冲层连接。所述第一支柱和所述第二支柱分别设于所述飞控盒的两侧。

进一步地，所述第一支柱和所述第二支柱均为弹性件。

进一步地，所述第一支柱为第一弹簧，所述第二支柱为第二弹簧。所述第一弹簧和所述第二弹簧的数量分别为四个。

进一步地，所述非牛顿流体缓冲层包括非牛顿流体和用于容置所述非牛顿流体的容置盒，所述第二支柱与所述容置盒的底壁固定连接。

进一步地，所述第二支柱完全浸没于所述非牛顿流体中，所述飞控盒的一部分浸没于所述非牛顿流体中。

进一步地，所述非牛顿流体采用胀塑性流体，所述胀塑性流体的粘度随着剪切速率的增大而增大。

进一步地，所述第一支柱和所述第二支柱均采用非牛顿流体柱，所述非牛顿流体柱包括锁定夹板、缓冲带和非牛顿流体层，所述非牛顿流体层的两端连接所述缓冲带，所述缓冲带远离所述非牛顿流体层的一侧与所述锁定夹板连接。

进一步地，所述非牛顿流体柱还包括防水夹板和弹性垫，所述防水夹板设于所述非牛顿流体层和所述缓冲带之间，所述弹性垫固定连接在所述锁定夹板远离所述缓冲带的一侧。

进一步地，所述弹性垫为双面泡沫胶垫。

本发明提供的一种无人机，所述无人机包括机体、飞控盒和上述的飞控减震装置，所述飞控减震装置安装在所述机体上，所述飞控减震装置与所述飞控盒固定连接。

本发明提供的飞控减震装置和无人机具有以下几个方面的有益效果：

本发明提供的飞控减震装置，包括减震板、第一支柱、第二支柱和非牛顿流体缓冲层，第一支柱和第二支柱分别设于飞控盒的两侧，能对飞控盒起到固定和缓冲的作用。第一支柱的一端与减震板连接，另一端与飞控盒连接。第二支柱的一端与飞控盒连接，另一端与非牛顿流体缓冲层连接。由于采用了非牛顿流体缓冲层，能够较好地吸收外界传递的能量，最大限度地吸收冲击动能，从而可以有效的保护飞控盒不受损坏，起到减震防护作用。该飞控减震装置能够对飞控盒起到良好的减震作用，避免无人机在翻滚过程中对飞控盒造成的损坏，运行更加安全可靠。

本发明提供的无人机，包括机体、飞控盒和上述的飞控减震装置，飞控减震装置安装在机体上，飞控减震装置与飞控盒固定连接。该无人机设有非牛顿流体缓冲层，并将第一支柱和第二支柱用于固定飞控盒，既能实现对飞控盒的可靠固定，又能起到减震作用，为无人机飞控系统提供稳定可靠的工作环境，从而减少因飞控系统工作环境不良导致的事故，对于无人机的可靠飞行起着非常重要的作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的飞控减震装置的整体结构示意图；

图2为牛顿流体和胀塑性流体的剪切速率与剪切应力τ的关系图；

图3为本发明第二实施例提供的飞控减震装置的非牛顿流体柱的结构示意图；

图4为本发明第二实施例提供的飞控减震装置的防水夹板和锁定夹板的一种连接结构示意图；

图5为本发明第二实施例提供的飞控减震装置的防水夹板和锁定夹板的另一种连接结构示意图；

图6为本发明第三实施例提供的飞控减震装置的另一种整体结构示意图。

图标：100-飞控减震装置；101-飞控盒；110-减震板；111-第一减震板；113-第二减震板；120-第一支柱；130-第二支柱；140-非牛顿流体缓冲层；125-非牛顿流体柱；141-非牛顿流体层；143-防水夹板；145-缓冲带；147-锁定夹板；149-弹性垫；151-紧固螺栓；153-第一卡接部；155-第二卡接部；160-容置盒；161-底壁。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的“第一”、“第二”等，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

图1为本发明第一实施例提供的飞控减震装置100的整体结构示意图，请参照图1。

本实施例提供的一种飞控减震装置100，用于对飞控盒101起缓冲、减震及固定作用。飞控减震装置100包括减震板110、第一支柱120、第二支柱130和非牛顿流体缓冲层140，第一支柱120和第二支柱130分别设于飞控盒101的两侧。第一支柱120的一端与减震板110连接，第一支柱120的另一端与飞控盒101连接。第二支柱130的一端与飞控盒101连接，第二支柱130的另一端与非牛顿流体缓冲层140连接。

第一支柱120和第二支柱130均为弹性件。优选地，弹性件采用弹簧。第一支柱120为第一弹簧，第二支柱130为第二弹簧。当然，并不仅限于此，第一弹簧和第二弹簧也可以是其他弹性件。

本实施例中，第一弹簧和第二弹簧的数量分别为四个。四个第一弹簧均匀分布在飞控盒101的一侧，比如，分布在飞控盒101一侧的四个角部；四个第二弹簧均匀分布在飞控盒101的另一侧，比如，分布在飞控盒101另一侧的四个角部。第一弹簧和第二弹簧关于飞控盒101对称设置。非牛顿流体缓冲层140包括非牛顿流体和用于容置非牛顿流体的容置盒160，第二支柱130远离飞控盒101的一端与容置盒160的底壁161固定连接。第二支柱130完全浸没于非牛顿流体中，飞控盒101的一部分也浸没于非牛顿流体中。

需要说明的是，在一定温度下和较宽的剪切速率范围内，黏度值保持恒定的流体称为牛顿流体。在牛顿流体中，剪切应力与剪切速率是成线性关系的，即关系式为式中τ为剪切应力，单位为pa；为剪切变形速率，单位为s^-1；μ为流体动力粘性系数，即粘度。粘度单位为pa·s(帕秒)，粘度数值上等于单位速度梯度下流体所受的剪切力。自然界中许多流体是牛顿流体，如水、酒精等大多数纯液体、轻质油、低分子化合物溶液以及低速流动的气体等均为牛顿流体。

而非牛顿流体恰好相反，它是指不满足牛顿粘性实验定律的流体，即剪切应力与剪切速率之间不是线性关系的流体。其粘度会随剪切应力和剪切速率的变化而改变。非牛顿流体广泛存在于生活、生产和大自然之中。比如，聚乙烯、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、尼龙6、pvs、赛璐珞、涤纶、橡胶溶液、各种工程塑料、化纤的熔体、溶液等，都是非牛顿流体。再比如人身上血液、淋巴液、囊液等多种体液、食品工业中的番茄汁、淀粉液、蛋清等也都属于非牛顿流体。

根据剪切应力与剪切速率关系的不同可粗略将非牛顿流体分为两大类：第一类非牛顿流体的属性与时间或剪切持续时间无关；第二类非牛顿流体的应力与应变关系与剪切持续时间有关。其中，与时间无关的非牛顿流体又可分为宾汉流体、假塑性流体、胀塑性流体、屈服-假塑性流体及屈服-胀塑性流体。由于胀塑性流体具有粘性随剪切速度的增加而增加的特性，呈剪切变稠效应，流体表现“体积”略有膨胀，因此，在本申请中，非牛顿流体采用胀塑性流体，胀塑性流体的粘度随着剪切速率的增大而增大，胀塑性流体对物体进行防护减震的作用更加明显，效果更好。

图2为牛顿流体和胀塑性流体的剪切速率与剪切应力τ的关系图。对于非牛顿流体，没有恒定的粘度概念，不同剪切速率下有不同的表现粘度，这是非牛顿流体的一大特点。如图2所示，图中直线表示牛顿流体，抛物线表示胀塑性流体，斜率表示粘度μ。牛顿流体的粘度μ保持恒定，不随剪切速率的变化而变化，胀塑性流体的粘度μ随着剪切速率的增大而增大。

请继续参照图1，具有剪切增稠现象的非牛顿流体，其胶体粒子一般处于致密充填状态，是糊状液体，作为分散介质的水充满在致密排列的粒子间隙中。当无人机处在低移速状态下时，飞控盒101对非牛顿流体的冲击荷载速率较小，此时非牛顿流体受到较小的剪切速率，由于水的滑动和流动作用，非牛顿流体表现出的粘性阻力较小，使得非牛顿流体表现出流动性，此时的飞控盒101主要由第一弹簧和第二弹簧起固定缓冲作用，第一弹簧和第二弹簧吸收了大部分能量。而当无人机在高移速状态下、起飞降落或是遇到冲击碰撞情况下，此时机体受到较大的冲击载荷作用，冲击载荷传递到飞控盒101，容置盒160内的非牛顿流体受到剪切速率极大的冲击载荷，处于致密排列的离子就会一下子被搅乱，成为多孔隙的疏松排列构造。这时由于原来的水分再也不能填满粒子之间的间隙，粒子与粒子之间没有水层的滑动作用，因而粘性阻力就会骤然增加，致使非牛顿流体本身变得坚固，具有粘弹性，可以将外界传递进来的能量最大限度地吸收，从而可以有效的保护飞控盒101不受损坏，起到减震防护作用。

第二实施例

图3为本发明第二实施例提供的飞控减震装置100的非牛顿流体柱125的结构示意图，请参照图3。

本实施例中，第一支柱120和第二支柱130均采用非牛顿流体柱125，第二支柱130也浸没于非牛顿流体缓冲层140。优选地，非牛顿流体柱125包括锁定夹板147、缓冲带145、防水夹板143、弹性垫149和非牛顿流体层141，非牛顿流体层141的两端分别连接防水夹板143，防水夹板143远离非牛顿流体层141的一侧连接缓冲带145，缓冲带145远离防水夹板143(即缓冲带145远离非牛顿流体层141)的一侧与锁定夹板147连接。弹性垫149固定连接在锁定夹板147远离缓冲带145的一侧。即，防水夹板143设于非牛顿流体层141和缓冲带145之间，缓冲带145夹设于防水夹板143与锁定夹板147之间。

弹性垫149的一面与锁定夹板147连接，弹性垫149的另一面与减震板110、飞控盒101或容置盒160的底壁161固定连接。作为优选，在本实施例中，弹性垫149为双面泡沫胶垫，质量轻，减震效果好。当然，并不仅限于此，弹性垫149还可以是其他材质的胶垫，比如橡胶垫等。

需要说明的是，非牛顿流体柱125的结构关于非牛顿流体层141为对称结构。以第一支柱120为例，第一支柱120的一端与减震板110连接，第一支柱120的另一端与飞控盒101连接。第一支柱120中，从非牛顿流体层141往减震板110的方向，依次为非牛顿流体层141、防水夹板143、缓冲带145、锁定夹板147、弹性垫149，弹性垫149与减震板110连接。从非牛顿流体层141往飞控盒101的方向，依次为非牛顿流体层141、防水夹板143、缓冲带145、锁定夹板147、弹性垫149，弹性垫149与飞控盒101连接。即非牛顿流体柱125的结构为两端对称设置，结构的层数、每层的厚度以及各层之间的连接方式等均一致。

可选地，非牛顿流体层141采用胀塑性流体。非牛顿流体层141与防水夹板143采用粘接或螺栓连接。弹性垫149与锁定夹板147采用粘接，弹性垫149与减震板110采用粘接，弹性垫149与容置盒160的底壁161采用粘接。

图4为本发明第二实施例提供的飞控减震装置100的防水夹板143和锁定夹板147的一种连接结构示意图，请参照图4。

具体地，防水夹板143上开设第一连接孔，锁定夹板147上开设第二连接孔，第一连接孔和第二连接孔的位置相对应，且贯通缓冲带145，将紧固螺栓151插入第一连接孔、第二连接孔，并套上拧紧螺母，实现固定连接。

图5为本发明第二实施例提供的飞控减震装置100的防水夹板143和锁定夹板147的另一种连接结构示意图，请参照图5。

或者，在防水夹板143上设置第一卡接部153，在锁定夹板147上设有第二卡接部155，第一卡接部153为凹槽，凹槽截面为等腰梯形；第二卡接部155为凸块，凸块的形状也为等腰梯形，凹槽和凸块采用过盈配合，实现可靠连接。

可选地，在其他实施例中，防水夹板143上设置第一卡钩，锁定夹板147上设有第二卡钩，第一卡钩的方向朝下，第二卡钩的方向朝上，第一卡钩与第二卡钩卡接，将锁定夹板147与防水夹板143固定连接，缓冲带145夹设于防水夹板143和锁定夹板147之间，起到良好的减震作用。

非牛顿流体柱125优选为圆柱体，减震板110为矩形板，非牛顿流体柱125的数量为八个，包括四个第一支柱120和四个第二支柱130；第一支柱120分别设于减震板110的四个角部，第二支柱130分别设于容置盒160的底壁161的四个角部。当然，并不仅限于此，非牛顿流体柱125的截面也可以是矩形、三角形、等腰梯形、正六边形等其他形状，减震板110的形状也可以为圆形板、椭圆形或三角形等其他形状，容置盒160的截面也可以是圆形板、椭圆形或三角形等其他任意形状，这里不作具体限定。

需要说明的是，本实施例中，未提及的其他部分内容，与第一实施例相同，这里不再赘述。

在其他实施例中，第一支柱120和第二支柱130也可以同时包括弹簧和非牛顿流体柱125，即在减震板110和飞控盒101之间同时设置弹簧和非牛顿流体柱125，在飞控盒101和容置盒160的底壁161之间同时设置弹簧和非牛顿流体柱125。弹簧的数量可以和非牛顿流体柱125的数量相同，也可以不相同。例如，第一支柱120包括四个第一弹簧和一个非牛顿流体柱125，四个第一弹簧设于飞控盒101一侧的四个角部，非牛顿流体柱125设于飞控盒101一侧的中部。第二支柱130包括四个第二弹簧和一个非牛顿流体柱125，四个第二弹簧设于飞控盒101另一侧的四个角部，非牛顿流体柱125设于飞控盒101另一侧的中部。弹簧和非牛顿流体柱125共同固定飞控盒101并起到缓冲作用。

第三实施例

图6为本发明第三实施例提供的飞控减震装置100的另一种整体结构示意图，请参照图6。

本实施例中提供的飞控减震装置100，用于飞控盒101，包括第一减震板111、第二减震板113、第一支柱120和第二支柱130，第一支柱120和第二支柱130采用非牛顿流体柱125，当然，也可以同时包括非牛顿流体柱125和弹簧。第一减震板111和第二减震板113相对设置，飞控盒101设于第一减震板111和第二减震板113之间，第一减震板111和第二减震板113对飞控盒101起到固定及减震作用。第一支柱120的两端分别连接第一减震板111和飞控盒101，第二支柱130的两端分别连接飞控盒101和第二减震板113。第一支柱120和第二支柱130同时固定飞控盒101，保证飞控盒101无论在无人机做任何翻滚动作过程中均能与非牛顿流体柱125保持相对静止，确保无人机执行任务的精准性，为无人机飞控系统提供稳定可靠的工作环境，从而减少因飞控系统工作环境不良导致的事故，对于无人机的可靠飞行起着非常重要的作用。

需要说明的是，本实施例中，未提及的其他部分内容，与第一实施例、第二实施例相同，这里不再赘述。文中提到的各种连接方式，在不冲突的情况下，可以相互组合或替换。各部件之间的连接均可适用，比如全部采用粘接，或者全部采用卡接、螺栓连接等。

本实施例提供的一种无人机，无人机包括机体、飞控盒101和上述的飞控减震装置100，飞控减震装置100安装在机体上，飞控减震装置100与飞控盒101固定连接。该无人机采用第一弹簧和第二弹簧固定飞控盒101，并通过非牛顿流体起到减震作用，为无人机飞控系统提供稳定可靠的工作环境，从而减少因飞控系统工作环境不良导致的事故，对于无人机的可靠飞行起着非常重要的作用。

综上所述，本发明提供的飞控减震装置100和无人机具有以下几个方面的有益效果：

本发明提供的飞控减震装置100，易于操作，成本低，能够确保飞控盒101在无人机做任何翻滚动作过程中均能与飞控减震装置100保持相对静止，对飞控盒101起到良好的保护和固定作用，为无人机的飞控系统提供稳定可靠的工作环境，使得无人机在执行任务时操作更精准，执行效率更高。

本发明提供的无人机，包括机体、飞控盒101和上述的飞控减震装置100，飞控减震装置100安装在机体上，飞控减震装置100与飞控盒101固定连接。该无人机采用第一弹簧和第二弹簧固定飞控盒101，并通过非牛顿流体起到减震作用，为无人机飞控系统提供稳定可靠的工作环境，从而减少因飞控系统工作环境不良导致的事故，对于无人机的可靠飞行起着非常重要的作用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改、组合和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。