一种三桨涵道式倾转双模飞行无人机的制作方法

文档序号:15524900发布日期:2018-09-25 20:24阅读:182来源:国知局

本实用新型涉及无人机驱动技术领域,具体为一种三桨涵道式倾转双模飞行无人机。



背景技术:

现有的垂直起降固定翼无人机绝大多数是H型的,在机体上安装有多个螺旋桨,其中四桨负责垂直起降,两桨或者一桨负责水平飞行,垂直起降和水平飞行分别控制。而且在现有技术中,负责垂直起降功能的螺旋桨全部裸露在机体外部,垂直起降无人机主要依靠发动机做水平飞行的动力输出。

在上述这种控制方式下,无人机的驱动复杂,而且将负责垂直起降功能的螺旋桨全部裸露在机体外部,在无人机水平飞行的时候带来了额外的飞行阻力,提高了飞行成本,而且无人机的气动效率比较低,缩短了航时,降低了产品的续航能力。在上述技术方案中,为了克服续航能力小的问题,在驱动上采用相互独立的方式,也就是说在垂直起降驱动上,采用独立的电机来驱动,使用发动机做水平飞行的动力输出来增大续航时间,虽在一定程度上解决了航时短的问题,但是发动机的维护麻烦且费用高,无形中增大了无人机的维护成本。



技术实现要素:

为了克服现有技术方案的不足,本实用新型提供一种三桨涵道式倾转双模飞行无人机,整体上成本低,气动效率高,载荷能力强,使用方便灵活,后期维护费用低,能有效的解决背景技术提出的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种三桨涵道式倾转双模飞行无人机,包括无人机机身,在无人机机身的两端通过连接卡扣安装有机翼,所述无人机机身的头部通过控位旋转臂安装有俯仰滚转两方向伺服驱动电机,在无人机机身的背部设有两个用于驱动无人机升降的百叶窗涵道。

作为本实用新型一种优选的技术方案,所述控位旋转臂包括旋转底座,所述旋转底座内部固定安装有旋转电机,所述旋转电机通过次级控位旋转轴连接有旋转盘,所述旋转电机通过多级连接端口与导线集合电缆条连接,所述旋转盘上固定安装有多方向螺旋桨,所述多方向螺旋桨的末端通过主驱动轴与俯仰滚转两方向伺服驱动电机连接,所述俯仰滚转两方向伺服驱动电机固定安装在旋转底座上。

作为本实用新型一种优选的技术方案,所述旋转底座顶部和正面均固定安装有旋转限位块,两块所述的旋转限位块相互垂直,且在两块旋转限位块之间通过齿型拨片连接。

作为本实用新型一种优选的技术方案,每个所述百叶窗涵道内部均固定安装有碳纤维悬梁,所述碳纤维悬梁上固定安装有升降驱动电机,所述碳纤维悬梁内部为中空结构,且在碳纤维悬梁内部设有导线集合电缆条,所述无人机机身头部设有嵌入槽,所述嵌入槽内部也安装有导线集合电缆条,在导线集合电缆条的末端均固定安装有若干个相互并联的多级连接端口,所述控位旋转臂安装在嵌入槽的顶端。

作为本实用新型一种优选的技术方案,所述百叶窗涵道包括机身涵道和百叶窗,所述百叶窗安装在机身涵道的顶部和底部,所述百叶窗的侧面均固定安装有偏位导向杆,所述偏位导向杆通过横轴安装有百叶窗叶,所述百叶窗叶展开方向沿着无人机机身的流线方向展开。

作为本实用新型一种优选的技术方案,所述偏位导向杆的末端固定安装有导向齿轮,所述导向齿轮通过导向旋转轴连接有偏向环,所述偏向环固定安装在机身涵道的内壁内部。

作为本实用新型一种优选的技术方案,所述升降驱动电机固定安装有升降螺旋桨,所述升降螺旋桨上表面呈圆弧状,且升降螺旋桨的直径小于机身涵道的直径,所述升降螺旋桨的上表面与百叶窗叶的距离大于百叶窗叶的最大宽度。

作为本实用新型一种优选的技术方案,所述升降驱动电机和俯仰滚转两方向伺服驱动电机均通过相互并列的多级连接端口与导线集合电缆条连接,且所有的导线集合电缆条末端均连接有控制系统,所述导线集合电缆条和控制系统均通过设在无人机机身内部的蓄电池仓供电。

作为本实用新型一种优选的技术方案,所述控制系统包括RX主控板和驱动模块,所述RX主控板上设有USB数据接口,且RX主控板通过驱动模块与导线集合电缆条逐级连接。

作为本实用新型一种优选的技术方案,所述多级连接端口上连接有升降驱动电机的导线集合电缆条与连接有旋转电机的导线集合电缆条耦合连接。

与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:本实用新型提供的无人机通过连接卡扣拆装固定翼既可以实现一机两用的功能,仅用一个多方向螺旋桨和两个升降螺旋桨就实现了垂直起降功能的固定翼和多轴双模式飞行,机头位置的俯仰滚转两方向伺服驱动电机能够跟随多方向螺旋桨倾转,实现多方向的驱动,而整个机身采用百叶窗涵道方式,将两个升降螺旋桨隐藏其中,设计巧妙,整体上成本低,气动效率高,载荷能力强,使用方便灵活,后期维护费用低。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图;

图2为本实用新型水平飞行时结构示意图;

图3为本实用新型多轴模式结构示意图;

图4为本实用新型的控位旋转臂结构示意图;

图5为本实用新型的百叶窗涵道结构示意图;

图6为本实用新型的控制系统结构示意图;。

图中:1-无人机机身;2-控位旋转臂;3-百叶窗涵道;4-导线集合电缆条;5-控制系统;

101-连接卡扣;102-机翼;103-嵌入槽;

201-俯仰滚转两方向伺服驱动电机;202-旋转底座;203-旋转电机;204-次级控位旋转轴;205-旋转盘;206-多方向螺旋桨;207-主驱动轴;208-旋转限位块;209-齿型拨片;

301-碳纤维悬梁;302-升降驱动电机;303-机身涵道;304-百叶窗;305-偏位导向杆;306-横轴;307-百叶窗叶;308-导向齿轮;309-导向旋转轴;310-偏向环;311-升降螺旋桨;

401-多级连接端口;

501-RX主控板;502-驱动模块;503-USB数据接口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。

实施例:

如图1至图6所示,本实用新型提供了一种三桨涵道式倾转双模飞行无人机,包括无人机机身1,无人机机身1表面呈流线状,呈流线状的无人机机身1能够减少空气阻力,并且在空气力学的条件下促使无人机能够更好的浮在空中,减少能耗,在无人机机身1的两端通过连接卡扣101安装有多轴模式转换的机翼102,无人机机身1的头部通过控位旋转臂2安装有用于驱动上升和水平移动的俯仰滚转两方向伺服驱动电机201,在无人机机身1的背部设有两个用于驱动无人机升降的百叶窗涵道3。

每个百叶窗涵道3内部均固定安装有碳纤维悬梁301,碳纤维悬梁301上固定安装有升降驱动电机302,采用碳纤维悬梁301具有质轻、强度大的优点,能够满足作为无人机的使用需求。

碳纤维悬梁301内部为中空结构,且在碳纤维悬梁301内部设有导线集合电缆条4,将用来导电和传输数据信号的线缆全部隐藏起来,一方面能够提高线缆的安全保护,另一方面还可以减少线缆暴露在外使得飞行阻力降低,无人机机身1头部设有嵌入槽103,嵌入槽103内部也安装有导线集合电缆条4,在导线集合电缆条4的末端均固定安装有若干个相互并联的多级连接端口401,通过相互并联的多级连接端口401使得各个结构能够独立的运行,互不干扰,控位旋转臂2安装在嵌入槽103的顶端,接触效果更好,能够减少暴露在无人机机身1的部分。

控位旋转臂2包括旋转底座202,旋转底座202内部固定安装有旋转电机203,旋转电机203通过次级控位旋转轴204连接有旋转盘205,通过旋转电机203驱动次级控位旋转轴204,进而驱动旋转盘205按照设定的轨迹进行转动,从而具备了调整的能力,旋转电机203通过多级连接端口401与导线集合电缆条4连接,能够直接根据电缆传输的信号以及动力电力来实现直接的调节。

旋转盘205上固定安装有多方向螺旋桨206,多方向螺旋桨206的末端通过主驱动轴207与俯仰滚转两方向伺服驱动电机201连接,俯仰滚转两方向伺服驱动电机201固定安装在旋转盘205另一侧,通过将俯仰滚转两方向伺服驱动电机201固定安装在旋转盘205的侧面,使其具备成为一体化结构的能力,同时,还可以根据方位的变化也能够尽可能的减少辅助设备提供平稳的动力,旋转底座202顶部和正面均固定安装有旋转限位块208,两块的旋转限位块208相互垂直,相互垂直的旋转限位块208能够使得旋转盘205在一定的范围内转动,防止出现转动不足或者转动过度的现象,且在两块旋转限位块208之间通过齿型拨片209连接,加设的齿型拨片209能够使得旋转盘205转动的更加平稳,避免了在调节过程的卡位和突变等现象。

百叶窗涵道3包括机身涵道303和百叶窗304,百叶窗304分别安装在机身涵道303的顶部和底部,百叶窗304的作用在于提供必要的遮蔽,这是由于在本实用新型中,升降功能并不是维持无人机运行的必要条件,具体为,当无人机通过升降作用升至合适的高度后,能够依靠自身运行的水平动力保持悬浮状态,换句话就是能够依靠流体动力使得无人机浮在空中,在这个阶段,无人机要想在水平面上移动,只需要提供水平方向的动力就可以了。

百叶窗304的侧面均固定安装有偏位导向杆305,偏位导向杆305通过横轴306安装有百叶窗叶307,将百叶窗叶307形成一个整体,便于整体上控制百叶窗叶307的开关和闭合,百叶窗叶307展开方向沿着无人机机身1的流线方向展开,能够尽可能的减少百叶窗叶307对无人机的阻力影响,顺着流线方向的安装,能够大大减少流体阻力,使得百叶窗304具备与无人机一致的流体方向,偏位导向杆305的末端固定安装有导向齿轮308,导向齿轮308通过导向旋转轴309连接有偏向环310,当位于机身涵道303内部的升降电机302运行时,通过螺旋桨产生的风力将百叶窗叶307吹开,在吹开之后产生向上的升力,而当升到适当的高度后,升降电机302停止工作,由于没有足够的动力,百叶窗叶307将会自动关闭,减少水平运行的空气阻力。

而设在其中的偏向环310可以起到临时卡位的作用,也就是当由于流体动力将百叶窗叶307吹开后就会被卡位,而且在这个时候,即使由于外力的影响也不会使得百叶窗叶307关闭,从而可以有效的防止由于百叶窗叶307的影响导致升降动力受损。偏向环310固定安装在机身涵道303的内壁内部,将偏向环310内嵌在机身涵道303内壁,减少本身不必要的安装空间,不影响百叶窗涵道3本身主体功能的使用。综上所述,百叶窗304的工作方式是被动式的。

升降驱动电机302顶部固定安装有升降螺旋桨311,升降螺旋桨311上表面呈圆弧状,且升降螺旋桨311的直径小于机身涵道303的直径,升降螺旋桨311的上表面与百叶窗叶307的距离大于百叶窗叶307的最大宽度。

升降驱动电机302和俯仰滚转两方向伺服驱动电机201均通过相互并列的多级连接端口401与导线集合电缆条4连接,且所有的导线集合电缆条401末端均连接有控制系统5,导线集合电缆条401和控制系统5均通过设在无人机机身1内部的蓄电池仓6供电。

控制系统5包括RX主控板501和驱动模块502,RX主控板501上设有USB数据接口503,且RX主控板501通过驱动模块502与导线集合电缆条4逐级连接。

多级连接端口401上连接有升降驱动电机302的导线集合电缆条4与连接有旋转电机203的导线集合电缆条4耦合连接,耦合连接的作用在于升降驱动电机302一旦停止工作后,俯仰滚转两方向伺服驱动电机201持续工作,而旋转电机203需要立即启动,使得原本提供升降动力的俯仰滚转两方向伺服驱动电机201转向提供水平移动的推力,相反,当升降驱动电机302启动时,俯仰滚转两方向伺服驱动电机201和旋转电机203能够立即响应。

另外的,在本实用新型中,还需要进一步说明无人机的工作模式:

1)垂直起降模式

如图1所示,当无人机做垂直起降动作时,百叶窗涵道3的百叶窗304自动打开,多方向螺旋桨206和升降螺旋桨311同时垂直向上,同时工作;当无人机做水平飞行动作时,机头位置处的多方向螺旋桨206在旋转电机203的驱动下逐渐向前倾转,加速,当倾转角度达到90°,机头位置处多方向螺旋桨206向前时,无人机即像固定翼一样进行飞行,此时另外两个升降螺旋桨311无需工作,百叶窗涵道3上百叶窗304关闭,用多方向螺旋桨206和升降螺旋桨311的三桨相比市面上现有的用六桨或者五桨实现垂直起降飞行,一方面节省了成本,同时减少了无人机的自身重量,与此同时也就增大了无人机的载荷能力,另一方面,相比用发动机做水平飞行的动力输出的无人机来讲,使用维护成本低。

2)多轴飞行模式

如图3所示,将本实用新型的无人机机身1上的机翼102通过连接卡扣101去掉,此款无人机就变成了多轴无人机模式,能够达到一机多用的作用。

综上,本实用新型的主要特点在于:

(1)本实用新型提供的无人机通过连接卡扣拆装固定翼既可以实现一机两用的功能,仅用一个多方向螺旋桨和两个升降螺旋桨就实现了垂直起降功能的固定翼和多轴双模式飞行;

(2)机头位置的俯仰滚转两方向伺服驱动电机能够跟随多方向螺旋桨倾转,实现多方向的驱动,而整个机身采用百叶窗涵道方式,将两个升降螺旋桨隐藏其中,设计巧妙;

(3)整体上成本低,气动效率高,载荷能力强,使用方便灵活,后期维护费用低。

对于本领域技术人员而言,显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

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