一種自平衡防撞飛行器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種自平衡防撞飛行器，包括內飛行器、防護罩以及多軸平衡裝置，所述內飛行器通過所述多軸平衡裝置設置在所述防護罩內；所述多軸平衡裝置包括一平衡軸以及一平衡環(huán)，所述平衡軸的兩端分別通過第一鉸接組件鉸接到所述平衡環(huán)上使所述平衡環(huán)可以相對于所述平衡軸在第一旋轉軸旋轉，所述平衡環(huán)通過第二鉸接組件鉸接到所述防護罩上使所述平衡環(huán)可以相對于所述防護罩在第二旋轉軸旋轉，所述第一旋轉軸與所述第二旋轉軸正交；所述內飛行器設置在所述平衡軸的中心位置，所述內飛行器的重心設置于所述平衡軸的中心點下方并與垂直旋轉軸重合，所述垂直旋轉軸與所述第一旋轉軸、第二旋轉軸正交。該自平衡防撞飛行器穩(wěn)定性好。
【專利說明】
一種自平衡防撞飛行器
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及無人機技術領域，更具體的說，涉及一種自平衡防撞飛行器。
【背景技術】
[0002]目前，多旋翼無人機發(fā)展非常迅速，為了保證飛行安全，大都采用各種避障技術，也就是不讓飛行器與障礙物接觸的方式。
[0003]在保護飛行器的防撞中，最常見的一種是在槳葉周圍增加一個防護圈，這種方式僅能對槳葉有一定的保護作用，而不能保護飛行器的其他部分，更不能有效的保障碰撞后的飛行器的有效飛行。
[0004]另一種比較好的防撞結構如申請?zhí)枮?01480024468.2的中國專利申請，其公開一種垂直起降飛行器，包括內框架，平衡環(huán)系統(tǒng)和外框架，內框架包括推進系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，推進系統(tǒng)產生升力，控制系統(tǒng)控制所述內框架的方位，平衡環(huán)系統(tǒng)用至少兩個旋轉軸將內框架連接到外框架，使得外框架具有獨立于內框架旋轉的自由度，內框架具有一個與各旋轉軸均大致重合的質心。從而實現(xiàn)減少通過與外部物體接觸所引起的干擾的系統(tǒng)，允許飛行器與障礙物碰撞，同時大部分時間保持在穩(wěn)定方位中。這種結構由于“內框架具有一個與各旋轉軸均大致重合的質心”，使得飛行器處于一種隨遇平衡狀態(tài)(即飛行器不能始終保持水平狀態(tài))，而不是穩(wěn)定平衡狀態(tài)，這種飛行器的機動性與靈活性比較好，但穩(wěn)定性相對就比較差，碰撞時會由于外框架內的飛行器發(fā)生偏轉而導致飛行的穩(wěn)定性能受到很大影響，不太適合狹窄空間的搜索飛行。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種穩(wěn)定性好、且能保持內飛行器穩(wěn)定平衡狀態(tài)的自平衡防撞飛行器。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的:一種自平衡防撞飛行器，包括內飛行器、防護罩以及多軸平衡裝置，所述內飛行器通過所述多軸平衡裝置設置在所述防護罩內；
[0007]所述多軸平衡裝置包括一平衡軸以及一平衡環(huán)，所述平衡軸的兩端分別通過第一鉸接組件鉸接到所述平衡環(huán)上使所述平衡環(huán)可以相對于所述平衡軸在第一旋轉軸旋轉，所述平衡環(huán)通過第二鉸接組件鉸接到所述防護罩上使所述平衡環(huán)可以相對于所述防護罩在第二旋轉軸旋轉，所述第一旋轉軸與所述平衡軸的軸線重合，所述第二旋轉軸與所述平衡環(huán)與所述防護罩的鉸接點的連線重合，所述第一旋轉軸與所述第二旋轉軸正交，所述平衡環(huán)相對于所述平衡軸的旋轉方向與所述平衡環(huán)相對于所述防護罩的旋轉方向正交；
[0008]所述內飛行器設置在所述平衡軸的中心位置，所述內飛行器的重心設置于所述平衡軸的中心點下方并與垂直旋轉軸重合，所述垂直旋轉軸與所述第一旋轉軸、第二旋轉軸正交。
[0009]優(yōu)選的，所述防護罩為由多個連接桿以及多個連接件相互連接而成球形的網狀結構。
[0010]優(yōu)選的，所述網狀結構的網孔呈正多邊形結構設置。
[0011]優(yōu)選的，所述網狀結構的網孔為正五邊形和/或正六邊形結構設置，所述連接件包括具有三個連接部的第一連接件以及具有四個連接部的第二連接件，其中兩個中心對稱的正五邊形結構的網孔通過所述第二連接件將所述連接桿連接而成，所述第二鉸接組件設置在所述兩個中心對稱的正五邊形結構的網孔內，所述第二鉸接組件通過連接桿連接到所述第二連接件上。
[0012]優(yōu)選的，所述連接桿為碳纖維材料。
[0013]優(yōu)選的，所述平衡環(huán)包括第一半圓環(huán)和第二半圓環(huán)，所述第一半圓環(huán)和所述第二半圓環(huán)通過所述第一鉸接組件連接固定。
[0014]優(yōu)選的，所述第一鉸接組件包括相互垂直設置的平衡軸連接部以及平衡環(huán)連接部，所述平衡軸連接部通過螺釘鉸接到所述平衡環(huán)連接部，所述平衡軸連接部與所述平衡軸連接固定，所述平衡環(huán)連接部分別與所述第一半圓環(huán)、第二半圓環(huán)連接固定。
[0015]優(yōu)選的，所述平衡環(huán)連接部的兩端分別設置有連接凹槽，所述第一半圓環(huán)、第二半圓環(huán)的端部分別插入所述連接凹槽內并通過螺絲固定。
[0016]優(yōu)選的，所述平衡軸的中心區(qū)域設置有一工字形支架用于固定所述內飛行器。
[0017]優(yōu)選的，所述內飛行器為四軸飛行器，所述四軸飛行器包括:碳纖維底板、電機、槳葉、電子調速器、控制單元、電子設備倉、天線、攝像頭以及電池，所述碳纖維底板包括中心板以及一體設置在中心板四周的四個延伸的飛行軸，所述電機以及所述槳葉設置在所述飛行軸的末端;所述控制單元設置在所述碳纖維底板的中心板的上側面，所述電子設備倉、天線、攝像頭以及電池均設置在所述中心板的下側面;所述內飛行器通過所述碳纖維底板固定到所述平衡軸上。
[0018]本發(fā)明帶來的益處是:通過多軸平衡裝置的平衡軸和平衡環(huán)使得內飛行器可獨立于防護罩自由的旋轉，且由于內飛行器的重心設置于所述平衡軸的中心點下方并與垂直旋轉軸重合，使得自平衡防撞飛行器在碰撞或受其它因素影像時能夠保持內飛行器的始終平衡狀態(tài)，這樣使得自平衡防撞飛行器在碰撞后能夠保持較為穩(wěn)定的繼續(xù)飛行狀態(tài)。因此，本發(fā)明所述的自平衡防撞飛行器在與障礙物碰撞時能有效的保護自平衡防撞飛行器的穩(wěn)定飛行，從而實現(xiàn)不僅是自平衡防撞飛行器不受損壞，而且還能保證自平衡防撞飛行器的安全飛行，不受碰撞惡劣影響，繼續(xù)保證自平衡防撞飛行器的有效飛行。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明飛行器的自平衡防撞飛行器的結構示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明飛行器的多軸平衡裝置的結構示意圖；
[0021 ]圖3為本發(fā)明飛行器的防護罩的結構示意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明飛行器的內飛行器的結構示意圖。
[0023]其中:100、防護罩；101、第一連接件；102、第二連接件；103、連接桿；104、軸套；200、多軸平衡裝置;201、平衡軸;202、平衡軸連接部;203、平衡環(huán);204、平衡環(huán)連接部;205、軸端;206、螺釘;207、螺釘孔;208、工字形支架;300、內飛行器;301、碳纖維底板;302、電機；303、槳葉；304、電子調速器;305、控制單元;306、電子設備倉；307、遙控接收天線；308、電池;309、圖傳天線;310、攝像頭。
【具體實施方式】
[0024]下面描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本領域普通技術人員將能夠根據下文所述用本領域的相關技術加以實現(xiàn)，并能更加明白本發(fā)明的創(chuàng)新之處和帶來的益處。
[0025]如圖1-4所示為基于本發(fā)明提供的一個自平衡防撞飛行器的具體實施例，其包括內飛行器300、防護罩100以及多軸平衡裝置200，所述內飛行器300通過所述多軸平衡裝置200設置在所述防護罩100內；所述多軸平衡裝置200包括一平衡軸201以及一平衡環(huán)203，所述平衡軸201的兩端分別通過第一鉸接組件鉸接到所述平衡環(huán)203上使所述平衡環(huán)203可以相對于所述平衡軸201在第一旋轉軸旋轉(即平衡環(huán)相對于平衡軸旋轉的旋轉軸)，所述平衡環(huán)203通過第二鉸接組件鉸接到所述防護罩100上使所述平衡環(huán)203可以相對于所述防護罩100在第二旋轉軸旋轉(即平衡環(huán)相對于防護罩旋轉的旋轉軸)，所述第一旋轉軸與所述平衡軸201的軸線重合，所述第二旋轉軸與所述平衡環(huán)203與所述防護罩100的鉸接點的連線重合(即平衡環(huán)203相對于其與所述防護罩100的兩個連接點旋轉)，所述第一旋轉軸與所述第二旋轉軸正交，所述平衡軸201相對于所述平衡環(huán)203的旋轉方向與所述平衡環(huán)203相對于所述防護罩100的旋轉方向正交;所述內飛行器300設置在所述平衡軸201的中心位置，所述內飛行器300的重心設置于所述平衡軸201的中心點下方并與垂直旋轉軸重合，所述垂直旋轉軸與所述第一旋轉軸、第二旋轉軸正交。通過多軸平衡裝置200的平衡軸201和平衡環(huán)203使得內飛行器300可獨立于防護罩100自由的旋轉，且由于內飛行器300的重心設置于所述平衡軸201的中心點下方并與垂直旋轉軸重合，使得自平衡防撞飛行器在碰撞或受其它因素影像時能夠保持內飛行器的始終平衡狀態(tài)，這樣使得自平衡防撞飛行器在碰撞后能夠保持較為穩(wěn)定的繼續(xù)飛行狀態(tài)。因此，本發(fā)明所述的自平衡防撞飛行器在與障礙物碰撞時能有效的保護自平衡防撞飛行器的穩(wěn)定飛行，從而實現(xiàn)不僅是自平衡防撞飛行器不受損壞，而且還能保證自平衡防撞飛行器的安全飛行，不受碰撞惡劣影響，繼續(xù)保證自平衡防撞飛行器的有效飛行。
[0026]在本實施例中，所述多軸平衡裝置至少為平衡軸201和平衡環(huán)203組成的二軸平衡裝置，也可以再在平衡環(huán)203上增設一第二平衡環(huán)與之旋轉軸正交形成三軸平衡裝置，再將該第二平衡環(huán)鉸接固定到所述保護罩上實現(xiàn)內飛行器300的多軸平衡。
[0027]在本實施例中，所述內飛行器300為四軸飛行器，當然，內飛行器300還可以為其它的多軸飛行器，其它的多軸飛行器也可以適用于本發(fā)明。所述四軸飛行器包括:碳纖維底板301、電機302、槳葉303、電子調速器304、控制單元305、電子設備倉306、天線(遙控接收天線307和圖傳天線309)、攝像頭310以及電池308，所述碳纖維底板301包括中心板以及一體設置在中心板四周的四個延伸的飛行軸，所述電機302以及所述槳葉303設置在所述飛行軸的末端；所述控制單元305設置在所述碳纖維底板301的中心板的上側面，所述電子設備倉306、天線、攝像頭310以及電池308均設置在所述中心板的下側面;所述內飛行器300通過所述碳纖維底板301固定到所述平衡軸201上。這樣，由于大部分的較重的組件都設置在碳纖維底板301的下側面，且碳纖維底板301與平衡軸201連接，從而可以保證內飛行器300的重心處于平衡軸201的下方(在水平狀態(tài)時)。從而在飛行時，保證內飛行器300能夠始終保持水平或及時的調整到水平狀態(tài)。另外，碳纖維底板301由于采用碳纖維材料，很大程度上減小了內飛行器300的總體重量，可以減小飛行重量從而提高飛行的時間。
[0028]在本實施例中，所述防護罩100為由多個連接桿103以及多個連接件相互連接而成球形的網狀結構。網狀結構可以在多個方位保護到內飛行器300的安全，且具有良好的力學性能，強度更好。本實施例中，所述網狀結構的網孔呈正多邊形結構設置。優(yōu)選的，所述網狀結構的網孔為正五邊形和/或正六邊形結構設置(即可以是正六邊形與正五邊形的組合，也可以是正五邊形)，所述連接件包括具有三個連接部的第一連接件1I以及具有四個連接部的第二連接件102，所述連接桿103與所述第一連接件101以及第二連接件102上的連接部連接，其中有兩個中心對稱的正五邊形結構的網孔通過所述第二連接件102將所述連接桿103連接而成，所述第二鉸接組件設置在所述兩個中心對稱的正五邊形結構的網孔內，所述第二鉸接組件通過連接桿連接到所述第二連接件上。
[0029]在本實施例中，所述連接桿采用碳纖維材料，這樣可以很大程度上減小防護罩100
的重量。
[0030]在本實施例中，如圖2所示，多軸平衡裝置200的平衡環(huán)包括第一半圓環(huán)和第二半圓環(huán)，所述第一半圓環(huán)和所述第二半圓環(huán)通過所述第一鉸接組件連接固定，這樣的結構使得平衡環(huán)更便于進行組裝和加工。
[0031]本實施例中，所述第一鉸接組件包括相互垂直設置的平衡軸連接部202以及平衡環(huán)連接部204，所述平衡軸連接部202通過螺釘206鉸接到所述平衡環(huán)連接部204，所述平衡軸連接部202與所述平衡軸201連接固定，所述平衡環(huán)連接部204分別與所述第一半圓環(huán)、第二半圓環(huán)連接固定(圖中未示出)。所述第二鉸接組件包括固定在所述防護罩100上的軸套104以及軸端205，軸套104與軸端205通過螺釘206鉸接。
[0032]所述平衡環(huán)連接部204的兩端分別設置有連接凹槽，所述第一半圓環(huán)、第二半圓環(huán)的端部分別插入所述連接凹槽內并通過螺絲固定。這樣的連接結構能夠盡可能的保持組裝精度，使得平衡環(huán)相對于平衡軸的旋轉軸基本與所述平衡軸的軸線重合。
[0033]在本實施例中，所述平衡軸201的中心區(qū)域設置有一工字形支架208用于固定所述內飛行器300，內飛行器300的碳纖維底板301通過螺釘孔207進行固定。
[0034]本發(fā)明中，對于垂直、正交等結構的表述，比如下述的表述:“所述第一旋轉軸與所述平衡軸的軸線重合，所述第二旋轉軸與所述平衡環(huán)與所述防護罩的鉸接點的連線重合，所述第一旋轉軸與所述第二旋轉軸正交，所述平衡軸相對于所述平衡環(huán)的旋轉方向與所述平衡環(huán)相對于所述防護罩的旋轉方向正交”。這類表述不應當視為絕對的“垂直”、“正交”或“重合”。這些結構將受到加工精度、環(huán)境狀態(tài)等因素的影響而可能存在較小的誤差。
[0035]以上內容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。
【主權項】
1.一種自平衡防撞飛行器，其特征在于，所述自平衡防撞飛行器包括內飛行器、防護罩以及多軸平衡裝置，所述內飛行器通過所述多軸平衡裝置設置在所述防護罩內； 所述多軸平衡裝置包括一平衡軸以及一平衡環(huán)，所述平衡軸的兩端分別通過第一鉸接組件鉸接到所述平衡環(huán)上使所述平衡環(huán)可以相對于所述平衡軸在第一旋轉軸旋轉，所述平衡環(huán)通過第二鉸接組件鉸接到所述防護罩上使所述平衡環(huán)可以相對于所述防護罩在第二旋轉軸旋轉，所述第一旋轉軸與所述平衡軸的軸線重合，所述第二旋轉軸與所述平衡環(huán)與所述防護罩的鉸接點的連線重合，所述第一旋轉軸與所述第二旋轉軸正交，所述平衡環(huán)相對于所述平衡軸的旋轉方向與所述平衡環(huán)相對于所述防護罩的旋轉方向正交； 所述內飛行器設置在所述平衡軸的中心位置，所述內飛行器的重心設置于所述平衡軸的中心點下方并與垂直旋轉軸重合，所述垂直旋轉軸與所述第一旋轉軸、第二旋轉軸正交。2.如權利要求1所述的自平衡防撞飛行器，其特征在于，所述防護罩為由多個連接桿以及多個連接件相互連接而成球形的網狀結構。3.如權利要求2所述的自平衡防撞飛行器，其特征在于，所述網狀結構的網孔呈正多邊形結構設置。4.如權利要求3所述的自平衡防撞飛行器，其特征在于，所述網狀結構的網孔為正五邊形和/或正六邊形結構設置，所述連接件包括具有三個連接部的第一連接件以及具有四個連接部的第二連接件，其中兩個中心對稱的正五邊形結構的網孔通過所述第二連接件將所述連接桿連接而成，所述第二鉸接組件設置在所述兩個中心對稱的正五邊形結構的網孔內，所述第二鉸接組件通過連接桿連接到所述第二連接件上。5.如權利要求3所述的自平衡防撞飛行器，其特征在于，所述連接桿為碳纖維材料。6.如權利要求1所述的自平衡防撞飛行器，其特征在于，所述平衡環(huán)包括第一半圓環(huán)和第二半圓環(huán)，所述第一半圓環(huán)和所述第二半圓環(huán)通過所述第一鉸接組件連接固定。7.如權利要求6所述的自平衡防撞飛行器，其特征在于，所述第一鉸接組件包括相互垂直設置的平衡軸連接部以及平衡環(huán)連接部，所述平衡軸連接部通過螺釘鉸接到所述平衡環(huán)連接部，所述平衡軸連接部與所述平衡軸連接固定，所述平衡環(huán)連接部分別與所述第一半圓環(huán)、第二半圓環(huán)連接固定。8.如權利要求7所述的自平衡防撞飛行器，其特征在于，所述平衡環(huán)連接部的兩端分別設置有連接凹槽，所述第一半圓環(huán)、第二半圓環(huán)的端部分別插入所述連接凹槽內并通過螺絲固定。9.如權利要求1所述的自平衡防撞飛行器，其特征在于，所述平衡軸的中心區(qū)域設置有一工字形支架用于固定所述內飛行器。10.如權利要求1所述的自平衡防撞飛行器，其特征在于，所述內飛行器為四軸飛行器，所述四軸飛行器包括:碳纖維底板、電機、槳葉、電子調速器、控制單元、電子設備倉、天線、攝像頭以及電池，所述碳纖維底板包括中心板以及一體設置在中心板四周的四個延伸的飛行軸，所述電機以及所述槳葉設置在所述飛行軸的末端;其中，所述控制單元設置在所述碳纖維底板的中心板的上側面，所述電子設備倉、天線、攝像頭以及電池均設置在所述中心板的下側面;所述內飛行器通過所述碳纖維底板固定到所述平衡軸上。
【文檔編號】B64D45/00GK105857628SQ201610221904
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月11日
【發(fā)明人】吳警余, 韓連平
【申請人】北京智鷹科技有限公司