CN104608923B - 一种蜂窝式六旋翼运输飞行器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蜂窝式六旋翼运输飞行器，包括主体蜂窝单元、复翼以及连接于主体蜂窝单元下方的负载支撑和释放平台；所述主体蜂窝单元和复翼均为正六边形的蜂窝壳状结构，该结构模块化，在飞行器出现故障时可快速的更换故障的蜂窝单元即可继续使用。同时该结构减轻了飞行器的使用材料的质量，有利于提高了飞行器的强度；所述复翼包括六个旋翼蜂窝单元；所述六个旋翼蜂窝单元均匀分布在主体蜂窝单元的四周，每个旋翼蜂窝单元均与主体蜂窝单元相连，相邻蜂窝单元之间拼接固定连接易拆卸；所述负载支撑和释放平台通过一个舵机控制其承载与释放。本发明模块化，方便拆卸，运输占用空间小，自适应性夹持负载，操作简单。
Description
技术领域
本发明涉及飞行器领域，特别涉及一种蜂窝式六旋翼运输飞行器。
背景技术
旋翼类飞行器具有垂直起降和悬停功能,在军事领域有着重要的地位,在地震自然灾害的救助,危险地况的搜索、或者空中航拍等领域也展示出巨大应用潜力,受到广泛关注。
当前的旋翼类的飞行器大部分都是采用十字形或X形的四轴飞行器。六旋翼飞行器能在空中姿态保持不变的条件下改变运动方向。也同样可以在运动方向不变的情况下改变它的姿态，还可以姿态和运动方向同时进行改变。实现对运动和姿态两方面的解耦。由于现有的飞行器的支撑臂与主机体通过防滑螺栓连接成了一个整体，导致六旋翼飞行器的几何尺寸大，不便于运输。
市场上现有的六旋翼飞行器的结构主要由六个支撑臂与一块支撑板组成。六个支撑臂围绕支撑板均匀的分布。这种飞行器结构简单，使用范围广。然而这种结构的飞行器在出现故障时，维修周期长且不便。如飞行器的失稳或操作不当，与地面的撞击时所产生的应力往往集中在单个或两个支撑臂上，由于支撑臂式的六旋翼飞行器在结构上布置一些缓冲装置不方便，所以许多当前的飞行器都没有坠落缓冲的结构。整个支撑臂在冲击的一瞬间容易折断。不少的企业选择将整个支撑臂使用一些高强度的材料来达到抗摔的目的，从而导致了制造成本的上升。由于支撑臂和支撑板的连接大部分都是采用防滑螺栓，用户维修时需要携带必要的工具，连接件，将其各个部件拆卸，更换。整个维修过程繁琐，给用户带来不便。
发明内容
本发明提供了一种蜂窝式六旋翼运输飞行器，其目的在于为了克服上述现有技术中存在的六轴多旋翼飞行器的故障出现难维修、不易拆卸、结构强度低、运输货物规格单一的问题，通过模块化的蜂窝结构，使得飞行器易拆卸，强度高，维修容易互换。
一种蜂窝式六旋翼运输飞行器，包括主体蜂窝单元、复翼以及连接于主体蜂窝单元下方的负载支撑和释放平台；
所述主体蜂窝单元和复翼均为正六边形边的蜂窝壳状结构；
所述主体蜂窝单元中间设置有飞行控制单元；
所述复翼包括六个旋翼蜂窝单元，每个旋翼蜂窝单元上均设置有螺旋桨和无刷电机，所述螺旋桨由无刷电机驱动；所述六个旋翼蜂窝单元均匀分布在主体蜂窝单元的四周，每个旋翼蜂窝单元均与主体蜂窝单元相连，相邻旋翼蜂窝单元之间拼接固定连接；
所述负载支撑和释放平台包括一对支撑臂和夹持机构，所述支撑臂与主体蜂窝单元铰接，所述两个支撑臂之间的铰接处通过传动齿轮相互啮合，所述传动齿轮连接有驱动部件；所述夹持机构设置在支撑臂内侧。
所述飞行控制单元安装在飞行控制支撑板上，所述飞行控制支撑板通过尼龙螺柱安装在主体蜂窝单元上。
蜂窝壳状结构不仅可以减轻机身的重量，而且可以将硅胶线安放在机身内部。
支撑平台的在负载的状态下其与货物的接触点的位置与舵机的旋转轴中心在竖直方向上处于一条直线上(或直线附近)，这样由货物产生的阻力矩接近于零从而实现自锁的功能。
所述旋翼蜂窝单元与主体蜂窝单元的连接面处设有凸起面，所述主体蜂窝单元的六个侧面均开设有向中心凹陷的卡槽，所述凸起面与所述卡槽卡合连接。
通过将飞行器进行模块化设计和拼接，实现了飞行器的更换方便，拆卸简单的功效。
所述旋翼蜂窝单元与主体蜂窝单元连接处通过大导程螺栓固定，所述大导程螺栓穿过主体蜂窝单元紧固在旋翼蜂窝单元上开设的不完整的螺纹孔中，所述不完整的螺纹孔是指螺纹孔两侧面为平面凹槽。
大导程螺栓的采用单线螺纹，根据飞行器的规格大小，旋翼蜂窝单元机身的高度，保证螺纹的的圈数在5-8圈的范围内，则导程为机身高度/(5～8)。
安装时可以将大导程的螺栓之间***到不完整螺纹孔中，只需要相对于不完整螺纹孔旋转一个较小的角度就可以将大导程的螺栓进行拧紧。拆卸时也只需要旋转约四分之一圈就可以将大导程螺栓从不完全的螺纹孔中拔出。通过这种方式也加快了其拆卸的效率。
所述相邻旋翼蜂窝单元之间的连接面，其中，一个侧面设置有滑槽，另一个侧面设置有与滑槽匹配的凸起部。
所述旋翼蜂窝单元表面设置有卡勾，通过卡扣扣合在卡勾上，连接固定相邻旋翼蜂窝单元。
将卡扣中心距较长的孔对应的***到两相邻旋翼蜂窝单元的卡勾中，然后旋转90度就可以卡住其旋翼蜂窝单元的位置，从而起到了固定的作用。
所述夹持机构两侧上设置有片弹簧，所述片弹簧的两端通过L型连接杆与固定在支撑臂上的伸缩杆相连。
每个支撑臂上至少包括一套伸缩杆，每套伸缩杆包括两根，分别平行设置在支撑臂的两侧；所述伸缩杆的两侧连接有支撑杆。
在支撑臂两侧分别设置有前脚支撑杆和后脚支撑杆，前脚支撑杆和后脚支撑杆随伸缩杆运动，片弹簧两端随前后脚支撑杆之间的距离发生变化，从而改变片弹簧的曲度，调节片弹簧在凹槽的长度以便达到对不同负载盒子合适的夹紧力，从而适用于各种不同类型大小的货物。
夹持机构上两侧都设有片弹簧，当夹持货物时，片弹簧就会变形并与货物负载盒子的外形轮廓紧密的接触。
所述驱动部件为舵机，舵机固定在舵机安装座上，所述舵机安装座固定在主体蜂窝单元下方。
所述两个支撑臂之间的传动齿轮为不完全齿轮，其中，一个不完全齿轮与所述舵机的转轴相连，另一个不完全齿轮通过L型齿轮支撑轴固定在所述主体蜂窝单元下方。
所述旋翼蜂窝单元外侧均设有弹性材料层。
在飞行器失稳是坠地时，起到缓冲的作用。
所述主体蜂窝单元和旋翼蜂窝单上至少开设有三个均匀分布的通孔。
进一步减轻飞行器的重量。
有益效果
本发明提供了一种蜂窝式六旋翼运输飞行器，包括主体蜂窝单元、复翼以及连接于主体蜂窝单元下方的负载支撑和释放平台；所述主体蜂窝单元和复翼均为正六边形边的蜂窝壳状结构，该结构有利于提高了飞行器的强度，同时因为壳状而减轻了飞行器的使用材料的重量；；所述复翼包括六个旋翼蜂窝单元，每个旋翼蜂窝单元上均设置有螺旋桨和无刷电机，所述螺旋桨由无刷电机驱动；所述六个旋翼蜂窝单元均匀分布在主体蜂窝单元的周围，每个旋翼蜂窝单元均与主体蜂窝单元相连，相邻旋翼蜂窝单元之间固定连接采用一些易拆卸的连接件如卡扣，卡勾等。方便用户的拆卸；旋翼蜂窝单元的周围所布置的弹性材料也同样起到了弹性缓冲的作用，减小了价格高昂的主体蜂窝单元受损的风险；由于旋翼单元都是完全相同的，厂家可直接销售单个旋翼蜂窝单元，用户可多购买旋翼蜂窝单元备用，在户外试飞时当某个旋翼蜂窝单元的损坏，可直接更换该旋翼蜂窝单元。大大缩短维修时间，实现简单高效的更换。在一些重要场合的航模飞行过程中，可有效应对突发事件的发生。所述负载支撑和释放平台包括一对支撑臂和夹持机构，所述支撑臂与主体蜂窝单元铰接，所述两个支撑臂之间通过传动齿轮相互啮合，所述传动齿轮连接有驱动部件，通过一个驱动部件即可实现两轴联动，完成负载的支撑或释放的过程；所述夹持机构设置在支撑臂内侧，该机构可夹持一定范围内不同规格大小的负载货物。
附图说明
图1是本发明所述飞行器的等轴侧视图；
图2是本发明所述飞行器的结构正视图；
图3是本发明所述飞行器的旋翼蜂窝单元之间连接结构示意图；
图4是本发明所述主体蜂窝单元与旋翼蜂窝单元的卡扣连接示意图；
图5是图4标注为A所在位置的局部放大示意图，其中，(a)为俯视图，(b)为正视图；
图6是大导程螺栓结构与安装示意图，其中，(a)是主体蜂窝单元与旋翼蜂窝单元的内螺纹示意图，(b)是大导程螺栓的结构示意图；
图7是本发明所述的负载支撑平台的结构等轴侧视图；
图8是本发明所述的负载支撑平台的结构俯视示意图；
图9是本发明所述的负载支撑平台的负载盒子结构图；
图10为本发明所述伸缩杆的结构示意图；
标号说明：1-弹性材料层，2-十字形电机安装座，3-ATG正反桨，4-无刷电机，5-桨座，6-尼龙螺柱，7-飞行控制单元，8-飞行控制支撑板，9-卡扣，10-卡勾，11-旋翼蜂窝单元，12-主体蜂窝单元，13-L型齿轮轴，14-不完全齿轮支撑臂，15-舵机，16-负载货物盒子，17-舵机安装座，18-防滑螺栓，19-大导程螺栓，20-片弹簧，21-第一伸缩杆，22-第二伸缩杆，23-前脚支撑杆，24-后脚支撑杆，25-凸起面，26-卡槽，27-凸起部，28-滑槽，29-L型连接杆。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
如图1和图2所示，一种蜂窝式六旋翼运输飞行器，包括主体蜂窝单元12、复翼以及连接于主体蜂窝单元下方的负载支撑和释放平台；
所述主体蜂窝单元12和复翼均为正六边形边的蜂窝壳状结构；
所述主体蜂窝单元12中间设置有飞行控制单元7，还包括飞行器必备的气压计、接收机、动力电池和六组电子调速器；
所述复翼包括六个旋翼蜂窝单元11，每个旋翼蜂窝单元上均设置有螺旋桨和无刷电机4，所述螺旋桨由无刷电机4驱动；所述六个旋翼蜂窝单元均匀分布在主体蜂窝单元的四周，每个旋翼蜂窝单元均与主体蜂窝单元相连，相邻旋翼蜂窝单元之间拼接固定连接；
所述螺旋桨为ATG正反桨3通过桨座5安装在无刷电机上；
所述无刷电机4安装在十字形电机安装座2上；
在无刷电机4与电调的连接处采用香蕉头的形式进行连接，可方便插拔，调试等操作。
所述负载支撑和释放平台包括一对支撑臂和夹持机构，所述支撑臂与主体蜂窝单元铰接，所述两个支撑臂之间通过一对传动齿轮相互啮合，所述传动齿轮连接有驱动部件；所述夹持机构设置在支撑臂内侧。
所述飞行控制单元固定在飞行控制支撑板8上，所述飞行控制支撑板通过尼龙螺柱6安装在主体蜂窝单元上。
蜂窝壳状结构不仅可以减轻机身的重量，而且可以将硅胶线安放在机身内部。
支撑平台的在负载的状态下其与负载货物盒子16的接触点的位置与舵机15的旋转轴中心在竖直方向上处于一条直线上(或直线附近)，这样由货物产生的阻力矩接近于零从而实现自锁的功能。
如图4所示，所述旋翼蜂窝单元与主体蜂窝单元的连接面处设有凸起面，所述主体蜂窝单元的六个侧面均开设有向中心凹陷的卡槽，所述凸起面25与所述卡槽26卡合连接。
通过将飞行器进行模块化设计和拼接，实现了飞行器的更换方便，拆卸简单的功效。
如图6所示，所述旋翼蜂窝单元与主体蜂窝单元连接处通过大导程螺栓19固定，所述大导程螺栓穿过主体蜂窝单元紧固在旋翼蜂窝单元上开设的不完整的螺纹孔中，所述不完整的螺纹孔是指螺纹孔两侧面为平面凹槽。
安装时可以将大导程的螺栓之间***到不完整螺纹孔中，只需要相对于不完整螺纹孔旋转一个较小的角度就可以将大导程的螺栓进行拧紧。拆卸时也只需要旋转约四分之一圈就可以将大导程螺栓从不完全的螺纹孔中拔出。通过这种方式也加快了其拆卸的效率。
如图3所示，所述相邻旋翼蜂窝单元之间的连接面，其中，一个侧面设置有滑槽，另一个侧面设置有与滑槽匹配的凸起部27。
安装时按照旋翼蜂窝单元的凹面(凸面)与其两边相邻的旋翼蜂窝单元的凸面(凹面)对应进行安装固定，即凸起部27安装至滑槽28中。
如图5所示，所述旋翼蜂窝单元表面设置有卡勾，通过卡扣9扣合在卡勾上，连接固定相邻旋翼蜂窝单元。
将卡扣中心距较长的孔对应的***到两相邻旋翼蜂窝单元的卡勾中，然后旋转90度就可以卡住其旋翼蜂窝单元的位置，从而起到了固定的作用。
为了防止剪切应力对大而导致卡扣被折断，所以每个旋翼蜂窝单元的机身都是由两个卡勾与相邻的旋翼蜂窝单元机身11的两个卡勾10相连接，因为每个旋翼蜂窝单元的机身顺逆时针方向都有一个旋翼蜂窝单元相连接，所以每个旋翼蜂窝单元设置4个卡勾。
所述夹持机构两侧上设置有片弹簧20，所述片弹簧20的两端通过L型连接杆29与固定在支撑臂上的伸缩杆相连。
所述L型连接杆随伸缩杆运动，片弹簧20两端L型连接杆之间的距离发生变化，从而改变片弹簧的曲度，以适用于各种不同类型大小的货物。
所述夹持机构两侧上设置有片弹簧，所述片弹簧的两端通过L型连接杆与固定在支撑臂上的伸缩杆相连。
每个支撑臂上至少包括一套伸缩杆，每套伸缩杆包括两根，分别平行设置在支撑臂的两侧；所述伸缩杆的外侧连接有支撑杆。
在支撑臂两侧分别设置有前脚支撑杆和后脚支撑杆，前脚支撑杆和后脚支撑杆随伸缩杆运动，片弹簧两端随前后脚支撑杆之间的距离发生变化，从而改变片弹簧的曲度，调节片弹簧在凹槽的长度以便达到对不同货物负载盒子合适的夹紧力，从而适用于各种不同类型大小的货物。
夹持机构上两侧都设有片弹簧，当夹持货物时，片弹簧就会变形并与货物负载盒子的外形轮廓紧密的接触。
所述驱动部件为舵机，舵机15固定在舵机安装座17上，所述舵机安装座通过防滑螺栓18固定在主体蜂窝单元下方。
所述两个支撑臂之间的传动齿轮为不完全齿轮，其中，一个不完全齿轮与所述舵机的转轴相连，另一个不完全齿轮通过L型齿轮支撑轴固定在所述主体蜂窝单元下方。
所述旋翼蜂窝单元外侧均设有弹性材料层1。
在飞行器失稳是坠地时，起到缓冲的作用。
所述主体蜂窝单元和旋翼蜂窝单上至少开设有三个均匀分布的通孔。
如图7和图8所示，舵机15通过舵机安装座与主体蜂窝单元连接固定。舵机15的输出轴接一个不完全齿轮。另一个不完全齿轮的支撑方式通过一个L型齿轮支撑轴13与主体蜂窝单元连接固定。第一伸缩杆21和第二伸缩杆22通过螺纹配合来连接在前脚支撑杆23和后脚支撑杆24上。
在L型连接杆上设置有片弹簧伸缩卡槽，片弹簧在L型连接杆之间的距离随伸缩杆的长度变化而变化，片弹簧可卷曲在伸缩卡槽中。
由图10所示伸缩杆为三节杆，其中，第二节杆与不完全齿轮支撑臂14固定在一起。第一节杆和第三节杆的两端为外螺纹，可以与前后脚架的支撑臂上的内螺纹配合，固定和第三节杆和第一节的外径超过第二节的外径尺寸要小于0.02mm。改变负载支撑与释放平台的尺寸只需要将伸缩杆沿轴向方向伸长即可。
飞行控制单元会接收从接收机上传来的遥控器的操作信号，通过控制舵机15的旋转角度，可实现负载平台的支撑臂的两轴联动。在空载飞行的情况下，可控制舵机的旋转使支撑臂与地面平行。在负载飞行的情况下，可控制舵机的旋转来通过调节负载支撑和释放平台的支撑臂的位置。从而控制负载平台是出于支撑负载状态还是释放负载的状态。
如图9所示，飞行器为承载不同的尺寸规格的货物。只需将负载货物放到与其对应大小的盒子中。再将盒子的上盖推进槽内。调整飞行器的伸缩杆的伸缩量以及片弹簧的弯曲度可控制其对货物的夹紧力，防止其货物的因为抖动而脱落。
根据负载支撑平台所对负载盒子的作用力方向竖直向上，支撑平台的在有负载的状态下其与负载货物盒子16两边的接触点的位置与支撑臂的旋转轴中心在竖直方向上处于一条直线上(或直线附近)这样由负载产生的阻力矩接近于零从而实现自锁的功能。
Claims (10)
1.一种蜂窝式六旋翼运输飞行器，其特征在于，包括主体蜂窝单元、复翼以及连接于主体蜂窝单元下方的负载支撑和释放平台；
所述主体蜂窝单元和复翼均为正六边形边的蜂窝壳状结构；
所述主体蜂窝单元中间设置有飞行控制单元；
所述复翼包括六个旋翼蜂窝单元，每个旋翼蜂窝单元上均设置有螺旋桨和无刷电机，所述螺旋桨由无刷电机驱动；所述六个旋翼蜂窝单元均匀分布在主体蜂窝单元的四周，每个旋翼蜂窝单元均与主体蜂窝单元相连，相邻旋翼蜂窝单元之间拼接固定连接；
所述负载支撑和释放平台包括夹持机构和一对支撑臂，所述支撑臂与主体蜂窝单元铰接，两个支撑臂之间通过传动齿轮相互啮合，所述传动齿轮连接有驱动部件；所述夹持机构设置在支撑臂内侧。
2.根据权利要求1所述的一种蜂窝式六旋翼运输飞行器，其特征在于，所述旋翼蜂窝单元与主体蜂窝单元的连接面处设有凸起面(25)，所述主体蜂窝单元的六个侧面均开设有向中心凹陷的卡槽(26)，所述凸起面与所述卡槽(26)卡合连接。
3.根据权利要求2所述的一种蜂窝式六旋翼运输飞行器，其特征在于，所述旋翼蜂窝单元与主体蜂窝单元连接处通过大导程螺栓固定，所述大导程螺栓穿过主体蜂窝单元紧固在旋翼蜂窝单元上和主体蜂窝单元开设的不完整的螺纹孔中，所述不完整的螺纹孔是指螺纹孔两侧面为平面凹槽。
4.根据权利要求1所述的一种蜂窝式六旋翼运输飞行器，其特征在于，所述相邻旋翼蜂窝单元之间的连接面，其中，一个侧面设置有滑槽(28)，另一个侧面设置有与滑槽(28)匹配的凸起部(27)。
5.根据权利要求4所述的一种蜂窝式六旋翼运输飞行器，其特征在于，所述旋翼蜂窝单元的表面设置有卡勾，通过卡扣扣合在卡勾上，连接固定相邻旋翼蜂窝单元。
6.根据权利要求1所述的一种蜂窝式六旋翼运输飞行器，其特征在于，所述夹持机构两侧上设置有片弹簧，所述片弹簧的两端通过L型连接杆与固定在支撑臂上的伸缩杆相连。
7.根据权利要求1所述的一种蜂窝式六旋翼运输飞行器，其特征在于，所述驱动部件为舵机，舵机固定在舵机安装座上，所述舵机安装座固定在主体蜂窝单元下方。
8.根据权利要求7所述的一种蜂窝式六旋翼运输飞行器，其特征在于，所述两个支撑臂之间的传动齿轮为不完全齿轮，其中，一个不完全齿轮与所述舵机的转轴相连，另一个不完全齿轮通过L型齿轮支撑轴固定在所述主体蜂窝单元下方。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种蜂窝式六旋翼运输飞行器，其特征在于，所述旋翼蜂窝单元外侧均设有弹性材料层。
10.根据权利要求1-8任一项所述的一种蜂窝式六旋翼运输飞行器，其特征在于，所述主体蜂窝单元和旋翼蜂窝单上至少开设有三个均匀分布的通孔。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160511 Termination date: 20210131 |