一种大载重多旋翼无人机的制作方法

本实用新型涉及一种多旋翼无人机，特别是涉及一种大载重多旋翼无人机。属于无人机技术领域。

背景技术：

目前，随着无人机研发技术逐渐成熟，制造成本大幅降低，无人机在各个领域得到了广泛应用，除军事用途外，还包括农业植保、电力巡检、警用执法、地质勘探、环境监测、森林防火以及影视航拍等民用领域，民用领域主要分为工业级应用与消费级应用。而现有技术的工业级多旋翼无人机，由于存在结构性缺陷，大多数的工业级多旋翼无人机的载重都不超过5kg，虽然通过多集成、大质量的挂载，其载重量能够超过5kg，但需要配套相应的飞行平台，而现实中又缺泛合适的飞行平台，因此难以广泛推广应用。另外，现有的无人机还普遍存在以下技术问题：(1)飞行器的拉力不够，不能满足大载重的大拉力需求；(2)受可携带的电池数量限制及起飞重量的限制，航程和滞空时间不足，一般有效续航时间约20分钟，达不到理想的工作效；(3)载荷能力低，无法满足多集成挂载，尤其不适合大载重的飞行要求；(4)机体结构拼凑感强，强度不足，使用寿命短；(5)飞行安全系数低，平衡性差，起降不安全，不能应付大载重的突发情况。

技术实现要素：

本实用新型的目的，是为了解决现有无人机存在载荷能力低、无法满足多集成挂载、强度不足，使用寿命短、飞行安全系数低、平衡性差和起降不安全等问题，提供一种大载重多旋翼无人机。具有载荷能力强、可满足多集成挂载、强度大，使用寿命长、飞行安全系数高、平衡性好和起降安全等突出的实质性特点和显著技术进步。

本实用新型的目的可以通过采取以下技术方案实现：

一种大载重多旋翼无人机，包括机体、动力系统、飞控系统、供电系统和起落架，其结构特点在于：机体由机舱和六个支臂构成，支臂与机舱通过螺纹部件连接，构成易装拆结构；在机舱底部设有螺杆结构、用于连接挂载平台，以挂载多集成、大质量载荷设备,形成多挂载大载重结构；动力系统包括六组驱动结构，所述六组驱动结构对应设置在六个支臂中、形成各支臂独立的驱动结构；所述驱动结构各由电调的电机和螺旋桨构成；各驱动结构分别与飞控系统电连接，以通过电调控制电机和螺旋桨运动，形成大载重多旋翼驱动结构；飞控系统集成于机舱内底部，包括gps天线、信号接收器、主控器、imu传感器和电源管理器，其控制输出端与动力系统和起落架连接，形成整体控制结构；供电系统集成到机舱内部，包括锂电池和分电板，为动力系统和飞控系统供电。

本实用新型的目的可以通过采取以下技术方案实现：

进一步地，机舱和六个支臂采用碳纤维一体成型，最大可承重25kg，起落架由碳纤维管构成，强度可支撑30kg。

进一步地，飞控系统包括主控器、电源管理器、imu传感器、gps天线、led指标灯和信号接收器；电源管理器将分电板提供的高压电转换稳压的低压电源，为主控器提供工作电压；gps天线接收到的卫星信号，通过imu传感器转换飞行姿态信息，提供给主控器；led指标灯直接连接主控器，显示飞控系统的工作状态；信号接收器直接与主控器连接，再通过无线传输方式与地面站或遥控器建立通讯关系。

进一步地，机舱及机臂由模压一体成型，由至少三层3k碳纤维布模压构成。

进一步地，电调固定在机舱的骨架上，控制输入端与主控器连接、电源输入端与分电板连接，由主控器提供控制信号，由分电板提供供电电压；电调的输出端通过硅胶线连接上机臂的拔插端子公头，再通过拔插方式与下机臂的拔插端子母头连接，拔插端子母头通过硅胶线与电机连接，螺旋桨通过桨夹与四颗螺钉固定安装在电机上。

进一步地，电机为大功率高能效电机，其导线通过银线绕制，使电流快速在银线表面通过。电流过流更大响应更快，同时降低铜损，有效降低电机温度。

进一步地，电调的信号输入端连接正弦波驱动信号，以输入无杂波驱动电流，形成foc正弦波驱动，能有效降低自身发热，智能算法使得电机控制更高效、精准、稳定。

进一步地，螺旋桨采用泡沫中空结构，以有效减轻重量、提高桨叶的工作效率。

本实用新型具有如下突出的实质性特点和有益效果：

1、本实用新型的机体由机舱和六个支臂构成，支臂与机舱通过螺纹部件连接，构成易装拆结构；在机舱底部设有螺杆结构、用于连接挂载平台，以挂载多集成、大质量载荷设备,形成多挂载大载重结构；动力系统包括六组驱动结构，所述六组驱动结构对应设置在六个支臂中、形成各支臂独立的驱动结构；所述驱动结构各由电调的电机和螺旋桨构成；各驱动结构分别与飞控系统电连接，以通过电调控制电机和螺旋桨运动，形成大载重多旋翼驱动结构；因此能够解决现有无人机存在载荷能力低、无法满足多集成挂载、强度不足，使用寿命短、飞行安全系数低、平衡性差和起降不安全等问题，具有载荷能力强、可满足多集成挂载、强度大，使用寿命长、飞行安全系数高、平衡性好和起降安全等突出的实质性特点和显著技术进步。

3、本实用新型由于飞控系统集成于机舱内底部，包括gps天线、信号接收器、主控器、imu传感器和电源管理器，其控制输出端与动力系统和起落架连接，形成整体控制结构，因此能够解决现有无人机存在飞行安全系数低、平衡性差和起降不安全等问题，具有飞行安全系数高、平衡性好和起降安全等突出的实质性特点和显著技术进步。

3、本实用新型通过强化身结构，定制大功率电调、电机、螺旋桨等动力系统模块，通过调整六轴的平衡稳定性达到高载荷长航时的优化。具有如下实质性效果：高效能、大拉力，最大拉力从普遍的5kg提升到7.3kg；从常规的30分钟提升到超过60分钟，进一步提高作业效率；载重能力达到10kg，足以满足多集成、大质量挂载的需求；机体一体成型，轻量化、强度高，进一步降低起飞重量的情况下，加大载荷能力，以及延长设备使用寿命；超过50％的动力冗余，有效保障飞行安全性与稳定性。

附图说明

图1是本实用新型具体实施例1的整机结构示意图。

图2是本实用新型具体实施例1的整机爆炸示意图。

图3是本实用新型具体实施例1的机舱爆炸示意图。

图4是本实用新型具体实施例1的机臂结构示意图。

图5是本实用新型具体实施例1的机臂爆炸示意图。

图6是本实用新型具体实施例1的持架结构示意图。

图7是本实用新型具体实施例1的持架爆炸示意图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

具体实施例1：

图中各部件名称对应附图标记如下：1-机舱，2-机臂，3-挂架平台，4-起落脚，101-机舱盖，102-gps天线，103-锂电池，104-机舱隔板，105-机舱骨架，106-信号接收器，107-电调，108-主控器，109-imu传感器，110-电源管理器，111-分电板，112-gps支架，113-gps支架固定环，114-信号接收器天线，115-拔插端子公头，116-led指标灯，117-上机臂，201-拔插端子母头，202-机臂螺纹锁，203-下机臂，204-电机，205-螺旋桨，206-桨夹，207-金属螺丝，301-碳管，302-碳板，303-金属管夹，304-塑胶管塞，305-不锈钢螺丝。

参照图1-图7，本实施例涉及的大载重多旋翼无人机，包括机体、动力系统、飞控系统、供电系统和起落架4，机体由机舱1和六个支臂2构成，支臂2与机舱1通过螺纹部件连接，构成易装拆结构；在机舱1底部设有螺杆结构、用于连接挂载平台，以挂载多集成、大质量载荷设备,形成多挂载大载重结构；动力系统包括六组驱动结构，所述六组驱动结构分别对应设置在六个支臂2中、形成各支臂独立的驱动结构；所述驱动结构各由电调107的电机204和螺旋桨205构成；各驱动结构分别与飞控系统电连接，以通过电调107控制电机204和螺旋桨205运动，形成大载重多旋翼驱动结构；飞控系统集成于机舱1内底部，包括gps天线102、信号接收器106、主控器108、imu传感器109和电源管理器110，其控制输出端与动力系统和起落架4连接，形成整体控制结构；供电系统集成到机舱1内部，包括锂电池103和分电板111，为动力系统和飞控系统供电。

本实施例中：

机舱1和六个支臂均采用碳纤维一体成型，最大可承重25kg，起落架4由碳纤维管构成，强度可支撑30kg。

飞控系统包括主控器108、电源管理器110、imu传感器109、gps天线102、led指标灯116和信号接收器106；电源管理器110将分电板11提供的高压电转换稳压的低压电源，为主控器108提供工作电压；gps天线102接收到的卫星信号，通过imu传感器109转换飞行姿态信息，提供给主控器108；led指标灯116直接连接主控器108，显示飞控系统的工作状态；信号接收器106直接与主控器108连接，再通过无线传输方式与地面站或遥控器建立通讯关系。

电机204为大功率高能效电机，其导线通过银线绕制，使电流快速在银线表面通过。电流过流更大响应更快，同时降低铜损，有效降低电机温度。

电调107的信号输入端连接正弦波驱动信号，以输入无杂波驱动电流，形成foc正弦波驱动，能有效降低自身发热，智能算法使得电机控制更高效、精准、稳定。

螺旋桨205采用泡沫中空结构，以有效减轻重量、提高桨叶的工作效率。

机舱1及机臂2由模压一体成型，由至少三层3k碳纤维布模压构成。

下面描述本实用新型的作用原理：

参照图1-图7，相对于四轴无人机，本实用新型通过增加二个机臂动力系统，能够有效分解无人机的整体质量；通过快速调整每个电机的动力输出，达到更精细化的姿态控制，从而保证无人机姿态的稳定性；通过加强电机的功率，调整螺旋桨的效率，增加动力电源，以加大无人机的载重能力，可使本实用新型所述无人机达到长航的效果；设置在无人机机舱底部用于连接挂载平台的螺杆结构，可以方便连接通用挂架、构成易装拆式连接结构；而通过装配不同结构的通用挂架，可以挂载多集成、大质量等载荷设备。

本实用新型通过采用碳纤维模压成型，具有质轻而高强度的特点。通过将常规的二层碳纤维布结构调整为三层纤维布结构，使整体强度增加1/3，机体最大承重能力高达25kg；另外模压一体成型工艺可以有效减少零件和紧固件数量，一方面可以降低机体重量，另一方面提高机体的连接强度，从而对机体结构强化有积极的作用。

通过将电调107固定在机舱1的骨架105上，控制输入端与主控器108连接、电源输入端与分电板111连接，由主控器108提供控制信号，由分电板111提供供电电压；电调107的输出端通过硅胶线连接上机臂的拔插端子公头115，再通过拔插方式与下机臂的拔插端子母头201连接，拔插端子母头201通过硅胶线与电机204连接，螺旋桨205通过桨夹206与四颗螺钉207固定安装在电机204上，具有结构简洁、安装及使用方便等特点。

电机204为大功率高能效电机，其导线通过银线绕制，使电流快速在银线表面通过，电流过流更大响应更快，同时降低铜损，有效降低电机温度；电调107采用foc正弦波驱动，驱动无杂波电流，有效降低自身发热，智能算法使得电机控制更高效、精准、稳定。具有响应快速、驱动力大和使用寿命长等特点。

螺旋桨205采用泡沫中空结构，有效减轻重量同时，提高桨叶的工作力效。

机体由一个机舱和六个支臂构成，均采用碳纤维一体成型，最大可承重25kg，支臂与机舱通过螺纹部件连接，可拆卸独立运输，减少机体运输体积，机舱底部设有用于连接挂载平台的螺杆，可通过装配不同的挂架，挂载多集成、大质量等载荷设备。起落架由碳纤维管构成，结构简单，强度可支撑30kg。

本实用新型涉及的大载重旋翼无人机，基于由常规四轴优化为六轴，通过机体结构优化，使用一体成型加工的工业级机壳，配合定制的大功率电调、电机、螺旋桨等动力系统模块，实现方案简单可靠，解决了工业级无人机载重低、航时短、安全系数低、使用寿命短等技术问题，使之可广泛应用于多集成设备的载荷飞行任务。

通用挂架3通过金属管夹303与机舱底部的螺杆连接，并通过螺丝锁死，安装结构简单，整体强度高。挂载平台可以适配市面上大部分载荷挂架，同时也可以通过装配不同的挂架，以挂载多集成、大质量等载荷设备。

动力系统工作原理：电调接收并分析来自主控制器的信号，然后通过直流电转换为特定脉冲交流电的方式来控制电机的转速，而电机是将电能转化为机械能的一种转换器，螺旋桨205是将电机转动功率转化为推进力或升力的装置。

供电系统直接电两块大容量锂电池串联组成，锂电池安装于机舱内，固定在机舱隔板上。通过硅胶导线连接分电板，为飞控系统及动力系统提供电源。

机舱底部设计有通用挂架3，由两条碳管301、四个金属管夹303、两块固定碳板302、不锈钢螺丝305以及塑胶管塞304组成。