一種便攜式可折疊球形無(wú)人機(jī)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種便攜式可折疊球形無(wú)人機(jī)。該無(wú)人機(jī)針對(duì)傳統(tǒng)的多旋翼無(wú)人機(jī)不可折疊、占用空間較大等問(wèn)題，提出了一種便攜可折疊球形無(wú)人機(jī)方案。該無(wú)人機(jī)分為兩種狀態(tài)，分別為折疊狀態(tài)和展開(kāi)狀態(tài)，并且兩種狀態(tài)之間可以相互轉(zhuǎn)換。本發(fā)明采用的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：獨(dú)特的可折疊球形設(shè)計(jì)，使得無(wú)人機(jī)引入了一些藝術(shù)元素，該無(wú)人機(jī)具有一定的藝術(shù)觀賞性；小巧的自鎖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證無(wú)人機(jī)飛行時(shí)機(jī)臂與機(jī)身位置相對(duì)固定的基礎(chǔ)上，還使無(wú)人機(jī)不添加額外質(zhì)量；采用獨(dú)特的折疊結(jié)構(gòu)及球形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，極大的提高了無(wú)人機(jī)的便攜性，便于用戶(hù)外出攜帶及單兵攜帶；展開(kāi)狀態(tài)時(shí)無(wú)人機(jī)呈四旋翼模式，飛行平穩(wěn)，操作簡(jiǎn)單。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種便攜式可折疊球形無(wú)人機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及航空系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種便攜式可折疊球形無(wú)人機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)人機(jī)被廣泛的應(yīng)用于航拍測(cè)繪、影視拍攝、敵情勘測(cè)、災(zāi)情檢測(cè)、電力巡檢等領(lǐng)域，是飛行器家族當(dāng)中的佼佼者。尤其多旋翼無(wú)人機(jī)是一種結(jié)構(gòu)新穎、性能優(yōu)越的垂直起降飛行器，具有操作簡(jiǎn)單、攜帶負(fù)載能力強(qiáng)的特點(diǎn)，具有極其重要的軍用及民用價(jià)值。
[0003]但傳統(tǒng)的多旋翼無(wú)人機(jī)在停放狀態(tài)時(shí)旋翼直接暴露在外，懸臂較長(zhǎng)，不可折疊，占用空間較大，需要專(zhuān)門(mén)的收納盒，不便于攜帶；飛行狀態(tài)時(shí)高速旋轉(zhuǎn)的旋翼直接暴露在外，無(wú)人機(jī)發(fā)生意外時(shí)旋翼易受損，有時(shí)高速旋轉(zhuǎn)的旋翼還會(huì)對(duì)人員造成人身傷害。針對(duì)以上不可折疊、占用空間較大的問(wèn)題，現(xiàn)有的多旋翼無(wú)人機(jī)雖然也有可折疊的設(shè)計(jì)元素，但折疊狀態(tài)，四旋翼無(wú)人機(jī)的占用空間依舊很大，并且折疊機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，容易發(fā)生機(jī)械故障。針對(duì)無(wú)人機(jī)飛行狀態(tài)高速旋轉(zhuǎn)的旋翼直接暴露在外的問(wèn)題，現(xiàn)有的四旋翼無(wú)人機(jī)在每個(gè)旋翼上加裝槳罩，但槳罩的可拆卸性較差，而且增加了無(wú)人機(jī)的部件數(shù)量。雖然有的多旋翼無(wú)人機(jī)安裝了一體化不可拆卸的槳罩，但是這使得該無(wú)人機(jī)的可折疊性能大大下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)【背景技術(shù)】中所涉及到的缺陷，提供一種便攜式可折疊球形無(wú)人機(jī)。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案:
一種便攜式可折疊球形無(wú)人機(jī)，包含機(jī)身、三至八個(gè)機(jī)臂、與機(jī)臂數(shù)量相同的旋轉(zhuǎn)限位模塊、控制模塊、電源模塊、信號(hào)接收模塊、陀螺儀模塊和氣壓定高模塊；
所述機(jī)身為空心球體，其表面設(shè)有若干用于安裝機(jī)臂的空缺；
所述機(jī)臂包含殼體、轉(zhuǎn)軸、空心杯電機(jī)和旋翼，其中，殼體呈弧面，空心杯電機(jī)設(shè)置在殼體的弧面內(nèi)，旋翼的轉(zhuǎn)軸與空心杯電機(jī)的輸出軸固連;所述殼體設(shè)置在機(jī)身用于安裝機(jī)臂的空缺內(nèi)，一端通過(guò)所述轉(zhuǎn)軸與機(jī)身鉸接，使得殼體能夠相對(duì)機(jī)身繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)；
所述旋轉(zhuǎn)限位模塊與所述機(jī)臂一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，用于在其對(duì)應(yīng)機(jī)臂的殼體相對(duì)機(jī)身的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為預(yù)設(shè)的角度閾值時(shí)進(jìn)行或解除轉(zhuǎn)軸的雙向鎖定；
所述無(wú)人機(jī)處于折疊狀態(tài)時(shí)，各個(gè)機(jī)臂的殼體與所述機(jī)身表面的空缺相貼合，組成球體；
所述無(wú)人機(jī)處于展開(kāi)狀態(tài)時(shí)，各個(gè)機(jī)臂的旋轉(zhuǎn)限位模塊對(duì)其轉(zhuǎn)軸進(jìn)行雙向鎖定，使得各個(gè)機(jī)臂的旋翼均處于水平狀態(tài)；
所述控制模塊分別電源模塊、信號(hào)接收模塊、陀螺儀模塊、氣壓定高模塊、以及各個(gè)機(jī)臂的空心杯電機(jī)電氣相連，其中，所述信號(hào)接收模塊、陀螺儀模塊、氣壓定高模塊均設(shè)置在所述機(jī)身內(nèi)；所述信號(hào)接收模塊用于接收遙控器的命令并將其傳遞給所述控制模塊;所述陀螺儀模塊用于測(cè)量無(wú)人機(jī)相對(duì)與地面的姿態(tài)、加速度及角速度并將其傳遞給所述控制模塊;所述氣壓定高模塊用于測(cè)量飛行器的高度并將其傳遞給所述控制模塊;所述控制模塊用于根據(jù)信號(hào)接收模塊、陀螺儀模塊、氣壓定高模塊的輸入控制各個(gè)機(jī)臂的空心杯電機(jī)工作。
[0006]作為本發(fā)明一種便攜式可折疊球形無(wú)人機(jī)進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述旋轉(zhuǎn)限位模塊包含自鎖軸和限定塊，其中，自鎖軸設(shè)置在機(jī)身上，與旋轉(zhuǎn)限位模塊對(duì)應(yīng)機(jī)臂的轉(zhuǎn)軸平行，用于在旋轉(zhuǎn)限位模塊對(duì)應(yīng)機(jī)臂的殼體相對(duì)機(jī)身的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為預(yù)設(shè)的角度閾值時(shí)、對(duì)轉(zhuǎn)軸在機(jī)臂的閉合方向進(jìn)行鎖定;所述限定塊設(shè)置在機(jī)身上，用于在旋轉(zhuǎn)限位模塊對(duì)應(yīng)機(jī)臂的殼體相對(duì)機(jī)身的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為預(yù)設(shè)的角度閾值時(shí)頂住機(jī)臂殼體的外壁，對(duì)轉(zhuǎn)軸在機(jī)臂的展開(kāi)方向進(jìn)行鎖定。
[0007]作為本發(fā)明一種便攜式可折疊球形無(wú)人機(jī)進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述旋轉(zhuǎn)限位模塊包含棘輪和限位塊，其中，所述棘輪設(shè)置在旋轉(zhuǎn)限位模塊對(duì)應(yīng)機(jī)臂與機(jī)身的連接處，使得機(jī)臂只能單向轉(zhuǎn)動(dòng);所述限定塊設(shè)置在機(jī)身上，用于在旋轉(zhuǎn)限位模塊對(duì)應(yīng)機(jī)臂的殼體相對(duì)機(jī)身的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為預(yù)設(shè)的角度閾值時(shí)頂住機(jī)臂殼體的外壁，對(duì)轉(zhuǎn)軸在機(jī)臂的展開(kāi)方向進(jìn)行鎖定。
[0008]作為本發(fā)明一種便攜式可折疊球形無(wú)人機(jī)進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述電源模塊采用3.7伏可充電鋰電池。
[0009]作為本發(fā)明一種便攜式可折疊球形無(wú)人機(jī)進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述機(jī)臂殼體遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)軸的一端設(shè)有紐扣磁鐵，所述機(jī)身上設(shè)有若干個(gè)用于折疊時(shí)與各個(gè)機(jī)臂紐扣磁鐵一一對(duì)應(yīng)相配合的紐扣磁鐵。
[0010]作為本發(fā)明一種便攜式可折疊球形無(wú)人機(jī)進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述機(jī)臂的殼體內(nèi)還設(shè)有兩端均與殼體內(nèi)壁固連的支撐桿，以防止無(wú)人機(jī)在展開(kāi)狀態(tài)時(shí)旋翼的升力造成殼體變形。
[0011]作為本發(fā)明一種便攜式可折疊球形無(wú)人機(jī)進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述支撐桿采用碳纖維制成。
[0012]作為本發(fā)明一種便攜式可折疊球形無(wú)人機(jī)進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述機(jī)臂的個(gè)數(shù)優(yōu)先米用四個(gè)。
[0013]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
1.獨(dú)特的可折疊球形設(shè)計(jì)，使得無(wú)人機(jī)引入了一些藝術(shù)元素，該無(wú)人機(jī)具有一定的藝術(shù)觀賞性；
2.小巧的自鎖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，保證無(wú)人機(jī)飛行時(shí)機(jī)臂與機(jī)身位置相對(duì)固定的基礎(chǔ)上，還使無(wú)人機(jī)不添加額外質(zhì)量。
[0014]3.采用獨(dú)特的折疊結(jié)構(gòu)及球形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，極大的提高了無(wú)人機(jī)的便攜性；
4.展開(kāi)狀態(tài)無(wú)人機(jī)呈四旋翼模式，飛行平穩(wěn)，操作簡(jiǎn)單，便于用戶(hù)外出攜帶，及單兵作戰(zhàn)使用。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明展開(kāi)狀態(tài)時(shí)的側(cè)視圖；
圖2是本發(fā)明展開(kāi)狀態(tài)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明折疊狀態(tài)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)限位模塊的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明機(jī)身的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是本發(fā)明機(jī)臂的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中，1-控制模塊，2-電源模塊，3-機(jī)身，4-空心杯電機(jī)，5-機(jī)臂，6_旋翼，7_紐扣磁鐵，8-自鎖軸，9-限定塊，10-轉(zhuǎn)軸，11-機(jī)臂與機(jī)身連接孔，12-支撐桿，13-電機(jī)安裝孔，14-支撐桿安裝孔。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
如圖1和圖2所示，本發(fā)明公開(kāi)了一種便攜式可折疊球形無(wú)人機(jī)，包含機(jī)身、三至八個(gè)機(jī)臂、與機(jī)臂數(shù)量相同的旋轉(zhuǎn)限位模塊、控制模塊、電源模塊、信號(hào)接收模塊、陀螺儀模塊和氣壓定高模塊；
所述機(jī)身為空心球體，其表面設(shè)有若干用于安裝機(jī)臂的空缺；
所述機(jī)臂包含殼體、轉(zhuǎn)軸、空心杯電機(jī)和旋翼，其中，殼體呈弧面，空心杯電機(jī)設(shè)置在殼體的弧面內(nèi)，旋翼的轉(zhuǎn)軸與空心杯電機(jī)的輸出軸固連;所述殼體設(shè)置在機(jī)身用于安裝機(jī)臂的空缺內(nèi)，一端通過(guò)所述轉(zhuǎn)軸與機(jī)身鉸接，使得殼體能夠相對(duì)機(jī)身繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)；
所述旋轉(zhuǎn)限位模塊與所述機(jī)臂一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，用于在其對(duì)應(yīng)機(jī)臂的殼體相對(duì)機(jī)身的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為預(yù)設(shè)的角度閾值時(shí)進(jìn)行或解除轉(zhuǎn)軸的雙向鎖定；
所述無(wú)人機(jī)處于折疊狀態(tài)時(shí)，各個(gè)機(jī)臂的殼體與所述機(jī)身表面的空缺相貼合，組成球體；
所述無(wú)人機(jī)處于展開(kāi)狀態(tài)時(shí)，各個(gè)機(jī)臂的旋轉(zhuǎn)限位模塊對(duì)其轉(zhuǎn)軸進(jìn)行雙向鎖定，使得各個(gè)機(jī)臂的旋翼均處于水平狀態(tài)；
所述控制模塊分別電源模塊、信號(hào)接收模塊、陀螺儀模塊、氣壓定高模塊、以及各個(gè)機(jī)臂的空心杯電機(jī)電氣相連，其中，所述信號(hào)接收模塊、陀螺儀模塊、氣壓定高模塊均設(shè)置在所述機(jī)身內(nèi)；所述信號(hào)接收模塊用于接收遙控器的命令并將其傳遞給所述控制模塊;所述陀螺儀模塊用于測(cè)量無(wú)人機(jī)相對(duì)于地面的姿態(tài)、加速度及角速度并將其傳遞給所述控制模塊;所述氣壓定高模塊用于測(cè)量飛行器的高度并將其傳遞給所述控制模塊;所述控制模塊用于根據(jù)信號(hào)接收模塊、陀螺儀模塊、氣壓定高模塊的輸入控制各個(gè)機(jī)臂的空心杯電機(jī)工作。
[0018]旋轉(zhuǎn)限位模塊可以采用自鎖軸和限定塊，其中，自鎖軸設(shè)置在機(jī)身上，與旋轉(zhuǎn)限位模塊對(duì)應(yīng)機(jī)臂的轉(zhuǎn)軸平行，用于在旋轉(zhuǎn)限位模塊對(duì)應(yīng)機(jī)臂的殼體相對(duì)機(jī)身的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為預(yù)設(shè)的角度閾值時(shí)、對(duì)轉(zhuǎn)軸在機(jī)臂的閉合方向進(jìn)行鎖定;所述限定塊設(shè)置在機(jī)身上，用于在旋轉(zhuǎn)限位模塊對(duì)應(yīng)機(jī)臂的殼體相對(duì)機(jī)身的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為預(yù)設(shè)的角度閾值時(shí)頂住機(jī)臂殼體的外壁，對(duì)轉(zhuǎn)軸在機(jī)臂的展開(kāi)方向進(jìn)行鎖定。
[0019]旋轉(zhuǎn)限位模塊也可以采用棘輪和限位塊，其中，所述棘輪設(shè)置在旋轉(zhuǎn)限位模塊對(duì)應(yīng)機(jī)臂與機(jī)身的連接處，使得機(jī)臂只能單向轉(zhuǎn)動(dòng);所述限定塊設(shè)置在機(jī)身上，用于在旋轉(zhuǎn)限位模塊對(duì)應(yīng)機(jī)臂的殼體相對(duì)機(jī)身的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為預(yù)設(shè)的角度閾值時(shí)頂住機(jī)臂殼體的外壁，對(duì)轉(zhuǎn)軸在機(jī)臂的展開(kāi)方向進(jìn)行鎖定。
[0020]所述電源模塊采用3.7伏可充電鋰電池。
[0021]所述機(jī)臂殼體遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)軸的一端設(shè)有紐扣磁鐵，所述機(jī)身上設(shè)有若干個(gè)用于折疊時(shí)與各個(gè)機(jī)臂紐扣磁鐵一一對(duì)應(yīng)相配合的紐扣磁鐵。
[0022]所述機(jī)臂的殼體內(nèi)還設(shè)有兩端均與殼體內(nèi)壁固連的支撐桿，以防止無(wú)人機(jī)在展開(kāi)狀態(tài)時(shí)旋翼的升力造成殼體變形。
[0023]所述支撐桿采用碳纖維制成。
[0024]所述機(jī)臂的個(gè)數(shù)優(yōu)先采用四個(gè)。
[0025]下面就以機(jī)臂為四個(gè)的四旋翼便攜式可折疊球形無(wú)人機(jī)為例子進(jìn)行說(shuō)明:
四個(gè)機(jī)臂分別通過(guò)直徑I.2mm的轉(zhuǎn)軸與球形機(jī)身連接，四個(gè)機(jī)臂上各安裝一個(gè)空心杯電機(jī)，空心杯電機(jī)與機(jī)臂電機(jī)座孔呈過(guò)盈配合連接，四個(gè)旋翼分別安裝在空心杯電機(jī)的輸出軸上，四根自鎖軸分別通過(guò)球形機(jī)身的限位孔穿入機(jī)身，自鎖軸與轉(zhuǎn)軸在同一個(gè)水平面，并且二者平行，自鎖軸相對(duì)于轉(zhuǎn)軸向機(jī)身內(nèi)部偏置一定距離，該距離視無(wú)人機(jī)的具體尺寸而定。
[0026]球形機(jī)身為一個(gè)壁厚2mm的球殼切除流線型旋翼保護(hù)罩的部分，保證了無(wú)人機(jī)在折疊狀態(tài)整體為一個(gè)球形，并且球形機(jī)身在無(wú)人機(jī)展開(kāi)狀態(tài)整體位于無(wú)人機(jī)的下部，使無(wú)人機(jī)重心靠下，有利于無(wú)人機(jī)飛行平穩(wěn)，在無(wú)人機(jī)降落時(shí)起到保護(hù)旋翼的作用。
[0027]機(jī)臂由流線型旋翼保護(hù)罩及直徑為3mm的圓柱形碳纖維支撐桿組成，旋翼保護(hù)罩起保護(hù)旋翼的作用，防止意外發(fā)生時(shí)旋翼受損。流線型旋翼保護(hù)罩是以球形為基礎(chǔ)通過(guò)曲面造型裁剪得到，并且對(duì)得到的曲面造型進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化鏤空處理，盡量減輕旋翼防護(hù)罩的質(zhì)量。
[0028]圓柱形碳纖維支撐桿具有質(zhì)量輕，強(qiáng)度高的特點(diǎn)，防止無(wú)人機(jī)在展開(kāi)狀態(tài)時(shí)旋翼的升力引起機(jī)臂的變形。
[0029]空心杯電機(jī)及旋翼分別為無(wú)人機(jī)的動(dòng)力及升力裝置，為無(wú)人機(jī)飛行提供動(dòng)力及升力，自鎖鋼絲應(yīng)用凸輪自鎖原理和球形機(jī)身的限位結(jié)構(gòu)共同作用，保持無(wú)人機(jī)在展開(kāi)狀態(tài)時(shí)整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，使無(wú)人機(jī)的機(jī)臂不會(huì)因?yàn)樽陨碇亓靶硇D(zhuǎn)引入的擾動(dòng)而隨意活動(dòng)，進(jìn)而保證無(wú)人機(jī)飛行的可靠性。
[0030]接收模塊用來(lái)接收遙控器的控制信號(hào)，陀螺儀及氣壓定高模塊共同作用，控制模塊通過(guò)調(diào)節(jié)PID參數(shù)使無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)更加平穩(wěn)?？招谋姍C(jī)接口與空心杯電機(jī)的控制線連接。電源接口外接3.7伏鋰電池，用來(lái)給系統(tǒng)供電。
[0031]如圖3所示，為無(wú)人機(jī)的折疊存放狀態(tài)，采用手動(dòng)方式分別將飛行器的四個(gè)機(jī)臂繞著機(jī)臂與機(jī)身的鋼絲連接軸向下旋轉(zhuǎn)，直至機(jī)臂與機(jī)身完全融合，此時(shí)飛行器整體呈球形。(該無(wú)人機(jī)為了提高便攜性，整體尺寸較小，折疊存放狀態(tài)球形直徑較小，不宜采用其他驅(qū)動(dòng)方式，且采用其他方式機(jī)械結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，容易發(fā)生機(jī)械故障，但如果是尺寸較大類(lèi)似于本專(zhuān)利涉及的可折疊球形設(shè)計(jì)可以使用其他方式驅(qū)動(dòng))。
[0032]無(wú)人機(jī)的機(jī)臂進(jìn)行折疊的具體過(guò)程如下:
首先，首先解除機(jī)臂與機(jī)身的自鎖狀態(tài)，使得機(jī)臂相對(duì)于機(jī)身可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，然后向下翻轉(zhuǎn)機(jī)臂，當(dāng)機(jī)臂轉(zhuǎn)到與機(jī)身下部的限位結(jié)構(gòu)完全貼合時(shí)，旋翼及空心杯電機(jī)藏于機(jī)身內(nèi)腔，無(wú)人機(jī)整體呈球形。由于機(jī)臂下方安裝的紐扣磁鐵與機(jī)身上的紐扣磁鐵之間的磁力作用，機(jī)臂等部件與球形機(jī)身相對(duì)固定，用來(lái)保證無(wú)人機(jī)不會(huì)在攜帶過(guò)程中由于外界干擾而引起機(jī)臂與機(jī)身相對(duì)活動(dòng)，使無(wú)人機(jī)保持球形狀態(tài)，進(jìn)一步便于用戶(hù)攜帶。
[0033]如圖2所示，為無(wú)人機(jī)的展開(kāi)狀態(tài)。展開(kāi)狀態(tài)飛行器呈四旋翼狀態(tài)，飛行十分平穩(wěn)，工作過(guò)程如下，采用手動(dòng)方式將折疊存放狀態(tài)的無(wú)人機(jī)的四個(gè)懸轉(zhuǎn)臂向上翻轉(zhuǎn)直至旋翼中心軸孔的軸線與無(wú)人機(jī)機(jī)身中心線平行。
[0034]無(wú)人機(jī)的機(jī)臂進(jìn)行展開(kāi)的具體過(guò)程如下:
首先克服紐扣定位磁鐵的吸合力，解除機(jī)臂與機(jī)身的磁力約束，使得機(jī)臂與機(jī)身之間可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，然后向上翻轉(zhuǎn)機(jī)臂，在機(jī)臂旋轉(zhuǎn)至旋翼中心軸孔的軸線與無(wú)人機(jī)機(jī)身中心線平行時(shí)，旋轉(zhuǎn)限位模塊對(duì)轉(zhuǎn)軸進(jìn)行雙向鎖定，保證飛行器在飛行狀態(tài)時(shí)機(jī)臂與機(jī)身的相對(duì)位置的固定，進(jìn)而保證飛行的可靠性。
[0035]無(wú)人機(jī)接上3.7V電源，無(wú)人機(jī)遙控與無(wú)人機(jī)控制模塊通信對(duì)碼后，就可以操控?zé)o人機(jī)進(jìn)行飛行。
[0036]圖4為旋轉(zhuǎn)限位模塊的一種結(jié)構(gòu)示意圖，包含自鎖軸和限定塊，該結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了機(jī)臂與機(jī)身之間固定鎖死的功能，保證了無(wú)人機(jī)飛行的可靠性，具體工作原理如下:
在機(jī)臂向上旋轉(zhuǎn)至旋翼中心軸孔的軸線與無(wú)人機(jī)機(jī)身中心線快要平行時(shí)，此時(shí)機(jī)臂下部與自鎖軸接觸，在手的外力(該力比機(jī)臂的重力及旋翼旋轉(zhuǎn)的干擾力都大)作用下繼續(xù)向上翻轉(zhuǎn)機(jī)臂，機(jī)臂擠壓自鎖鋼絲使自鎖鋼絲發(fā)生彈性形變，當(dāng)機(jī)臂旋轉(zhuǎn)至旋翼中心孔的軸線與無(wú)人機(jī)機(jī)身中心線平行時(shí)，機(jī)臂與機(jī)身的限位塊接觸。機(jī)臂不能繼續(xù)向上翻轉(zhuǎn)，同時(shí)機(jī)臂越過(guò)自鎖鋼絲，自鎖鋼絲彈性形變消失，恢復(fù)原來(lái)形狀且正好與機(jī)臂上部接觸，機(jī)臂被卡死，完成自鎖限位功能。
[0037]如果需要進(jìn)行解鎖，在手的外力(該力比機(jī)臂的重力及旋翼旋轉(zhuǎn)的干擾里都大)作用下，機(jī)臂上部與自鎖軸發(fā)生擠壓作用，使得自鎖軸發(fā)生彈性形變，當(dāng)機(jī)臂下部越過(guò)自鎖軸時(shí)，自鎖軸彈性形變消失，此時(shí)自鎖限位狀態(tài)解除。
[0038]旋轉(zhuǎn)限位模塊采用棘輪和限位塊時(shí)，因?yàn)榧喲b置單向齒及棘爪的共同作用使得該轉(zhuǎn)軸只能單向轉(zhuǎn)動(dòng)，所以機(jī)臂只能單向轉(zhuǎn)動(dòng)，防止無(wú)人機(jī)在展開(kāi)狀態(tài)時(shí)，由于機(jī)臂重力及外界干擾的作用而使得機(jī)臂向下旋轉(zhuǎn);并且在限定塊的作用下，使得機(jī)臂向上翻轉(zhuǎn)至指定閾值時(shí)停止翻轉(zhuǎn);需要解除自鎖限位狀態(tài)時(shí)，只需將棘輪裝置處的棘爪(通過(guò)扭簧及轉(zhuǎn)軸連接在機(jī)身上)向上翻轉(zhuǎn)使其脫離單向齒，此時(shí)機(jī)臂便可以自由向下翻轉(zhuǎn)，自鎖限位狀態(tài)解除。在機(jī)臂旋轉(zhuǎn)至于機(jī)身完全融合，無(wú)人機(jī)整體呈球形時(shí)，松開(kāi)棘爪，由于扭簧的作用棘爪恢復(fù)和單向齒的接觸狀態(tài)，棘爪緊緊貼合在單向齒上，此時(shí)機(jī)臂只能進(jìn)行單向轉(zhuǎn)動(dòng)，使得無(wú)人機(jī)在折疊狀態(tài)也完成自鎖，無(wú)需在機(jī)臂及機(jī)身上額外安裝紐扣磁鐵來(lái)完成折疊狀態(tài)下的自鎖限位功能。
[0039]如圖5所示，為球形機(jī)身的結(jié)構(gòu)圖。球形機(jī)身為一個(gè)壁厚2mm的球殼切除流線型旋翼保護(hù)罩的部分，保證了無(wú)人機(jī)在折疊狀態(tài)整體為一個(gè)球形，并且球形機(jī)身在無(wú)人機(jī)展開(kāi)狀態(tài)整體位于無(wú)人機(jī)的下部，使無(wú)人機(jī)重心靠下，有利于無(wú)人機(jī)飛行平穩(wěn)，在無(wú)人機(jī)降落時(shí)起到保護(hù)旋翼的作用。
[0040]如圖6所示，機(jī)臂由流線型旋翼保護(hù)罩及直徑為3mm的圓柱形碳纖維支撐桿組成，旋翼保護(hù)罩起保護(hù)旋翼的作用，防止意外發(fā)生時(shí)旋翼受損。流線型旋翼保護(hù)罩是以球形為基礎(chǔ)通過(guò)曲面造型裁剪得到，直徑1.2mm孔是機(jī)臂和機(jī)身連接的連接孔;3mm圓柱孔是機(jī)臂和碳纖維支撐桿的連接孔;直徑7_的孔是空心杯電機(jī)的安裝孔;并且對(duì)得到的曲面造型進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化鏤空處理，盡量減輕旋翼防護(hù)罩的質(zhì)量。圓柱形碳纖維支撐桿具有質(zhì)量輕，強(qiáng)度高的特點(diǎn)，防止無(wú)人機(jī)在展開(kāi)狀態(tài)時(shí)旋翼的升力引起機(jī)臂的變形。
[0041]本發(fā)明突破了傳統(tǒng)四旋翼無(wú)人機(jī)外形設(shè)計(jì)，采用新型的可折疊球形設(shè)計(jì)。無(wú)人機(jī)具有兩種狀態(tài):折疊存放狀態(tài)、展開(kāi)使用狀態(tài)。
[0042]由折疊狀態(tài)轉(zhuǎn)為飛行狀態(tài)時(shí)，只需四個(gè)機(jī)臂向上翻折，當(dāng)旋翼軸孔中心線與機(jī)身的中心軸平行時(shí)，機(jī)身上的限位結(jié)構(gòu)使得機(jī)臂不能繼續(xù)向上翻折，同時(shí)凸輪自鎖機(jī)構(gòu)進(jìn)入自鎖狀態(tài)，防止機(jī)臂在自身重力及外界干擾的影響下向下翻轉(zhuǎn)。
[0043]由飛行狀態(tài)轉(zhuǎn)換為折疊狀態(tài)時(shí)，只需將機(jī)臂向下翻轉(zhuǎn)，當(dāng)機(jī)臂與機(jī)身完全重合的時(shí)候，機(jī)臂與機(jī)身的限位結(jié)構(gòu)接觸，不能繼續(xù)向下翻轉(zhuǎn)，并且機(jī)臂上的圓形磁體與機(jī)身上的磁鐵吸合，防止在攜帶或存放過(guò)程中由于外界的干擾而造成機(jī)臂與機(jī)身相對(duì)活動(dòng)。
[0044]本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語(yǔ)應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過(guò)于正式的含義來(lái)解釋。
[0045]以上所述的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種便攜式可折疊球形無(wú)人機(jī)，其特征在于，包含機(jī)身、三至八個(gè)機(jī)臂、與機(jī)臂數(shù)量相同的旋轉(zhuǎn)限位模塊、控制模塊、電源模塊、信號(hào)接收模塊、陀螺儀模塊和氣壓定高模塊； 所述機(jī)身為空心球體，其表面設(shè)有若干用于安裝機(jī)臂的空缺； 所述機(jī)臂包含殼體、轉(zhuǎn)軸、空心杯電機(jī)和旋翼，其中，殼體呈弧面，空心杯電機(jī)設(shè)置在殼體的弧面內(nèi)，旋翼的轉(zhuǎn)軸與空心杯電機(jī)的輸出軸固連;所述殼體設(shè)置在機(jī)身用于安裝機(jī)臂的空缺內(nèi)，一端通過(guò)所述轉(zhuǎn)軸與機(jī)身鉸接，使得殼體能夠相對(duì)機(jī)身繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)； 所述旋轉(zhuǎn)限位模塊與所述機(jī)臂一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，用于在其對(duì)應(yīng)機(jī)臂的殼體相對(duì)機(jī)身的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為預(yù)設(shè)的角度閾值時(shí)進(jìn)行或解除轉(zhuǎn)軸的雙向鎖定； 所述無(wú)人機(jī)處于折疊狀態(tài)時(shí)，各個(gè)機(jī)臂的殼體與所述機(jī)身表面的空缺相貼合，組成球體； 所述無(wú)人機(jī)處于展開(kāi)狀態(tài)時(shí)，各個(gè)機(jī)臂的旋轉(zhuǎn)限位模塊對(duì)其轉(zhuǎn)軸進(jìn)行雙向鎖定，使得各個(gè)機(jī)臂的旋翼均處于水平狀態(tài)； 所述控制模塊分別電源模塊、信號(hào)接收模塊、陀螺儀模塊、氣壓定高模塊、以及各個(gè)機(jī)臂的空心杯電機(jī)電氣相連，其中，所述信號(hào)接收模塊、陀螺儀模塊、氣壓定高模塊均設(shè)置在所述機(jī)身內(nèi)；所述信號(hào)接收模塊用于接收遙控器的命令并將其傳遞給所述控制模塊;所述陀螺儀模塊用于測(cè)量無(wú)人機(jī)相對(duì)與地面的姿態(tài)、加速度及角速度并將其傳遞給所述控制模塊;所述氣壓定高模塊用于測(cè)量飛行器的高度并將其傳遞給所述控制模塊;所述控制模塊用于根據(jù)信號(hào)接收模塊、陀螺儀模塊、氣壓定高模塊的輸入控制各個(gè)機(jī)臂的空心杯電機(jī)工作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式可折疊球形無(wú)人機(jī)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)限位模塊包含自鎖軸和限定塊，其中，自鎖軸設(shè)置在機(jī)身上，與旋轉(zhuǎn)限位模塊對(duì)應(yīng)機(jī)臂的轉(zhuǎn)軸平行，用于在旋轉(zhuǎn)限位模塊對(duì)應(yīng)機(jī)臂的殼體相對(duì)機(jī)身的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為預(yù)設(shè)的角度閾值時(shí)、對(duì)轉(zhuǎn)軸在機(jī)臂的閉合方向進(jìn)行鎖定;所述限定塊設(shè)置在機(jī)身上，用于在旋轉(zhuǎn)限位模塊對(duì)應(yīng)機(jī)臂的殼體相對(duì)機(jī)身的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為預(yù)設(shè)的角度閾值時(shí)頂住機(jī)臂殼體的外壁，對(duì)轉(zhuǎn)軸在機(jī)臂的展開(kāi)方向進(jìn)行鎖定。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式可折疊球形無(wú)人機(jī)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)限位模塊包含棘輪和限位塊，其中，所述棘輪設(shè)置在旋轉(zhuǎn)限位模塊對(duì)應(yīng)機(jī)臂與機(jī)身的連接處，使得機(jī)臂只能單向轉(zhuǎn)動(dòng);所述限定塊設(shè)置在機(jī)身上，用于在旋轉(zhuǎn)限位模塊對(duì)應(yīng)機(jī)臂的殼體相對(duì)機(jī)身的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為預(yù)設(shè)的角度閾值時(shí)頂住機(jī)臂殼體的外壁，對(duì)轉(zhuǎn)軸在機(jī)臂的展開(kāi)方向進(jìn)行鎖定。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式可折疊球形無(wú)人機(jī)，其特征在于，所述電源模塊采用3.7伏可充電鋰電池。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式可折疊球形無(wú)人機(jī)，其特征在于，所述機(jī)臂殼體遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)軸的一端設(shè)有紐扣磁鐵，所述機(jī)身上設(shè)有若干個(gè)用于折疊時(shí)與各個(gè)機(jī)臂紐扣磁鐵一一對(duì)應(yīng)相配合的紐扣磁鐵。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式可折疊球形無(wú)人機(jī)，其特征在于，所述機(jī)臂的殼體內(nèi)還設(shè)有兩端均與殼體內(nèi)壁固連的支撐桿，以防止無(wú)人機(jī)在展開(kāi)狀態(tài)時(shí)旋翼的升力造成殼體變形。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的便攜式可折疊球形無(wú)人機(jī)，其特征在于，所述支撐桿采用碳纖維制成。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式可折疊球形無(wú)人機(jī)，其特征在于，所述機(jī)臂的個(gè)數(shù)優(yōu)先采用四個(gè)。
【文檔編號(hào)】B64C27/08GK106081084SQ201610542792
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年7月11日
【發(fā)明人】賈華宇, 李大偉, 崔海華, 周鑫
【申請(qǐng)人】南京航空航天大學(xué)