CN106379515A - 可伸缩桨臂组件及无人机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无人机及可伸缩桨臂组件。一种无人机包括机身及可伸缩桨臂组件。可伸缩桨臂组件设于机身的外侧。可伸缩桨臂组件包括第一桨臂、第二桨臂、齿轮以及齿条。第一桨臂与齿轮固定连接，第二桨臂与齿条固定连接。齿轮与齿条啮合，当齿轮转动时，通过齿条使第二桨臂相对于第一桨臂伸缩。上述无人机可以根据使用需求，调配桨臂的长度，匹配不同规格的螺旋桨，以形成不同的力效以满足不同的应用需求。

Description

可伸缩桨臂组件及无人机

技术领域

本发明涉及无人机领域，特别是一种可伸缩桨臂组件及无人机。

背景技术

目前，无人机的桨臂多数是固定的，导致无人机的体积大、便携性差。并且，在实际运行时，无人机的桨叶为固定规格尺寸，则桨叶的桨距是不可调整的。当需要重载运行时或者对续航要求较高时，则会由于桨叶规格不够而造成运行功耗过大，影响无人机的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桨臂能够伸缩，可以根据需求调整桨距的可伸缩桨臂组件及无人机。

一种可伸缩桨臂组件，包括第一桨臂、第二桨臂、齿轮123以及齿条124，所述第一桨臂与所述齿轮123固定连接，所述第二桨臂与所述齿条124固定连接；

所述齿轮123与所述齿条124啮合，当所述齿轮123转动时，通过所述齿条124使所述第二桨臂相对于所述第一桨臂伸缩。

在其中一实施方式中，所述第一桨臂及所述第二桨臂均为中空结构，所述齿轮123固定于所述第一桨臂内侧，所述齿条124固定于所述第二桨臂内侧，所述第一桨臂与所述第二桨臂嵌套设置。

在其中一实施方式中，还包括驱动电机19，所述驱动电机19的转动部分与所述齿轮123固定连接，所述驱动电机19的固定部分与所述第一桨臂固定连接。

在其中一实施方式中，所述第二桨臂靠近所述第一桨臂的一端开设有避让槽125，所述避让槽125用于防止所述第二桨臂与所述驱动电机碰撞。

在其中一实施方式中，所述驱动电机的个数为至少一个。

在其中一实施方式中，还包括卷线机构18，所述卷线机构18用于收容动力电机16与下述任一设备之间的导线：

第一PCB板，第一电源；

其中，所述动力电机16用于驱动螺旋桨17的转动。

在其中一实施方式中，所述卷线机构18固定设于所述第一桨臂内侧或所述第二桨臂内侧。

在其中一实施方式中，当所述驱动电机19固定设于伸缩桨臂122内时，所述卷线机构18还用于收容驱动电机19与下述任一设备之间的导线：

第二PCB板，第二电源。

在其中一实施方式中，所述第一桨臂为固定桨臂121，所述固定桨臂121与机身11固定连接；

所述第二桨臂为伸缩桨臂122，所述伸缩桨臂122与用于驱动螺旋桨17转动的动力电机16连接。

在其中一实施方式中，所述第二桨臂为固定桨臂121，所述固定桨臂121与机身11固定连接；

所述第一桨臂为伸缩桨臂122，所述伸缩桨臂122与用于驱动螺旋桨17转动的动力电机16连接。

一种无人机，包括机身11及上述可伸缩桨臂组件，所述可伸缩桨臂组件设于所述机身11的外侧。

在上述可伸缩桨臂组件中，固定桨臂与伸缩桨臂通过齿轮齿条进行驱动连接，通过转动齿轮，使齿条在齿轮的驱动下运动。因此，齿轮正转和反转，齿条相对前进或后退，从而带动伸缩桨臂与固定桨臂之间相互靠近或远离。因此，上述可伸缩桨臂组件的桨臂长度可以通过齿轮齿条进行调节。

当可伸缩桨臂组件张开时，可增大位于多个伸缩桨臂顶端的螺旋桨的分布距离，进而可为无人机匹配不同规格的螺旋桨，以形成不同的力效以满足不同的应用需求。当搭配大尺寸螺旋桨时，可提高螺旋桨的力效，进而提高无人机的整机效率，增加无人机的续航时间。

当可伸缩桨臂组件缩回时，无人机的体积减小，并且该无人机适用于负重较低情形。此时无人机的桨臂可以搭配小尺寸的螺旋桨，可以提高无人机的灵活性。并且，当需要对无人机进行携带或存放的时候，使可伸缩桨臂组件收缩，便于无人机的放置与携带。

附图说明

图1为本实施方式的无人机的立体结构示意图；

图2为根据图1所示的无人机的机身与固定桨臂的结构示意图；

图3为根据图1所示的无人机的齿轮与齿条的结构示意图；

图4为根据图1所示的无人机的伸缩桨臂的结构示意图；

图5为根据图1所示的无人机的伸缩桨臂与固定桨臂的组合示意图；

图6为根据图2所示的无人机的卷线机构的结构示意图。

附图标记说明如下：10、无人机；11、机身；12、可伸缩桨臂组件；121、固定桨臂；122、伸缩桨臂；123、齿轮；124、齿条；125、避让槽；13、电源；15、起落架；16、动力电机；17、螺旋桨；18、卷线机构；19、驱动电机；20、导线。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本实施方式的可伸缩桨臂组件12可以适用于其他飞行设备中，具体在本发明中，以无人机为例进行说明，其他不再赘述。

请参阅图1，本发明提供一种无人机10包括机身11及设于机身11外侧的可伸缩桨臂组件12。可伸缩桨臂组件12可以为一个或多个，当为多个时，多个可伸缩桨臂组件12均匀分布于机身11的四周。

机身11用于承载可伸缩桨臂组件12。机身11为一盒状结构。具体在本实施方式中，机身11为正方形盒体。可伸缩桨臂组件12为四个，分别设于机身11的四个顶角处。可以理解的是，机身11也可以为长方形盒体、圆形盒体、椭圆形盒体等规则或不规则的形状，本发明实施例不作限定。

无人机10还设有电源13及PCB板(图中未示出)。具体地，电源13用于为无人机10提供电力支持。电源13设于机身11的外侧，便于电源13的拆卸。可以理解，电源13可以为锂电池或太阳能电池等。PCB板固定设有机身11内。PCB板与电源13电连接。

可以理解，电源13及PCB板的位置并不限定于设于机身11上，电源13及PCB板的位置还可以根据设计需要设置于无人机的其他位置，例如，电源13可以设于机身11内，或者，电源13及PCB板设于可伸缩桨臂组件内。

并且，无人机10可以包括多个电源13或多个PCB板。多个电源13或多个PCB板可以方便设计，便于布局，避免布线复杂。

机身11的外侧还设有起落架15，用于支撑无人机10的起落。起落架15为U形结构。起落架15的两自由端与机身11固定连接，起落架15的中部用于与地面抵接，以使起落架15能够稳定支撑机身11。可以理解的是，起落架15除了可以为如图1所示的U形结构外，也可以是T形、三角形等结构，本发明实施例不作限定。

可伸缩桨臂组件12包括第一桨臂、第二桨臂、齿轮以及齿条。第一桨臂与齿轮固定连接，第二桨臂与齿条固定连接。齿轮与齿条啮合，当齿轮转动时，通过齿条使第二桨臂相对于第一桨臂伸缩。

可以理解，将可伸缩桨臂组件12安装在机身11上的时候，第一桨臂或第二桨臂的一端可以与机身11固定连接。现说明，与机身11固定连接的桨臂为固定桨臂，另一个桨臂为伸缩桨臂。

具体在本实施方式中，第一桨臂与机身11固定连接，则第一桨臂为固定桨臂121。第二桨臂为伸缩桨臂122。伸缩桨臂122与用于驱动螺旋桨17转动的动力电机16连接。

固定桨臂121的一端固定设于机身11上。可以理解，固定桨臂121与机身11可以为一体注塑成型。固定桨臂121为中空结构。具体在本实施方式中，固定桨臂121为方管状，且固定桨臂121的腔体与机身11腔体相互连通。

伸缩桨臂122设于固定桨臂121远离机身11的一端。伸缩桨臂122为中空结构，且固定桨臂121与伸缩桨臂122嵌套设置。即，伸缩桨臂122的一端套设于固定桨臂121的外侧，或，固定桨臂121的一端套设于伸缩桨臂122的外侧。且伸缩桨臂122的腔体与固定桨臂121腔体相互连通。伸缩桨臂122与固定桨臂121的形状和尺寸大小相匹配，伸缩桨臂122相对于固定桨臂121可滑动。具体在本实施方式中，伸缩桨臂122为方管状。在伸缩桨臂122与固定桨臂121之间设有滑轨，伸缩桨臂122与固定桨臂121通过滑轨配合滑动连接。滑轨可以便于伸缩桨臂122与固定桨臂121之间滑行。可以理解，滑轨可以为凹槽或凸筋。伸缩桨臂122远离固定桨臂121的一端设有动力电机16及螺旋桨17。动力电机16与电源13电连接。动力电机16及螺旋桨17均位于伸缩桨臂122的外侧，动力电机16与螺旋桨17驱动连接。螺旋桨17可拆卸设于伸缩桨臂122的外侧。螺旋桨17包括多个，分别为多个不同型号大小的螺旋桨17，以分别配合不同长短的可伸缩桨臂组件12使用需求。可以理解的是，固定桨臂121和伸缩桨臂122的形状还可以为圆管状、锥状等，在此不作限定。

动力电机16带动螺旋桨17转动，螺旋桨17带动无人机10行动。可以理解，动力电机16与电源13及PCB板电连接，电源13为动力电机16提供电力支撑。可以理解，电源13包括第一电源。PCB板包括第一PCB板。动力电机16与第一电源及第一PCB板电连接。

请参阅图2及图3，伸缩桨臂122与固定桨臂121通过齿轮123和齿条124驱动连接。转动齿轮123，齿条124沿齿轮123运动，使伸缩桨臂122相对于固定桨臂121伸缩。本实施方式的无人机10还包括驱动电机19。驱动电机19的转动部分与齿轮123固定连接，驱动电机19的固定部分与第一桨臂固定连接。驱动电机19的转动部分可以为转轴或转子，驱动电机19的固定部分可以为电机底座或定子。并且，驱动电机19与PCB板电连接。当电源13对PCB板供电时，驱动电机19收到一个脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号，驱动电机19正向转动或反向转动，通过齿轮123与齿条124的啮合，可以控制伸缩桨臂122张开或收拢。具体地，电源13还包括第二电源，PCB板还包括第二PCB板，则驱动电机19与第二电源及第二PCB板电连接。可以理解，第一电源与第二电源可以为同一电源，也可以为不同电源，第一PCB板与第二PCB板可以为同一PCB板，也可以为不同的PCB板。

具体在本实施方式中，齿轮123固定设于固定桨臂121内，驱动电机19也固定设置于固定桨臂121内。驱动电机19与齿轮123有效利用固定桨臂121内的空间，避免占用机身11的空间，便于机身11的内部布置。请参阅图3至图5，齿条124的一端与齿轮123啮合，齿条124的另一端与伸缩桨臂122的内侧壁固定连接。并且，齿条124与齿轮123啮合的一端能够从伸缩桨臂122内伸出。

可以理解，齿条124可以通过螺钉或粘接等方式实现与伸缩桨臂122的内侧壁固定连接。具体在本实施方式中，伸缩桨臂122为注塑成型，则齿条124在伸缩桨臂122注塑成型的时候，注塑嵌入于伸缩桨臂122的内侧壁上。齿条124通过上述方式与伸缩桨臂122固定连接，操作简单便捷，不仅可以保证齿条124与伸缩桨臂122连接的稳定性，也可以避免由于螺钉连接需要在伸缩桨臂122开设螺孔，对无人机10的可伸缩桨臂组件12造成损坏。

当齿轮123转动的时候，齿条124与齿轮123啮合的一端沿着齿轮123运动，则带动齿条124的另一端伸缩。由于齿条124的另一端与伸缩桨臂122固定连接，则齿条124带动伸缩桨臂122随齿条124的另一端伸缩。

并且，驱动电机19可以为至少一个。

在一实施方式中，驱动电机19可以为一个或两个。当驱动电机19为一个的时候，驱动电机19可以设置于机身11内部，如位于机身11的中央位置。驱动电机19的驱动轴上设有四个齿轮123，每个齿轮123分别与一个齿条124驱动连接，每个齿条124驱动一个伸缩桨臂122伸缩运动。由于四个齿轮123相互罗列重叠设置，则四个齿条124在空间上需要相互错位，以避免齿条124之间相互干涉。由于使用一个驱动电机19，则保证四个齿轮123的转速一致，使每个伸缩桨臂122相对于固定桨臂121的伸缩距离能够保持一致，保证多个可伸缩桨臂组件12的长度保持相同，方便可伸缩桨臂组件12的伸缩调节。避免多个可伸缩桨臂组件12的长度不同，影响无人机10的飞行。

当驱动电机19为两个的时候，每个驱动电机19上设有两个齿轮123。每个驱动电机19驱动相邻或相对的两个伸缩桨臂122伸缩。同样，由于两个齿轮123相互罗列重叠设置，则两个齿条124在空间上需要相互错位，以避免齿条124之间相互干涉。

在一实施方式中，驱动电机19可以为四个，四个驱动电机19分别驱动一个齿轮123。每个齿轮123对应一个齿条124，则每个可伸缩桨臂组件12独立使用一个驱动电机19进行伸缩调整。四个驱动电机19同时收到一个PWM信号，驱动电机19正向转动或反向转动，通过齿轮123与齿条124的啮合，可以同时控制四个伸缩桨臂122张开或收拢。四个驱动电机19的转速相同，保证四个伸缩桨臂122的伸缩距离相等，使可伸缩桨臂组件12的长度相同。

请参阅图4，伸缩桨臂122靠近固定桨臂121的一端的底部开设有避让槽125，当伸缩桨臂122收缩时，伸缩桨臂122与驱动电机19的底座碰撞。避让槽125用于防止伸缩桨臂122与驱动电机19碰撞。避让槽125的形状与驱动电机19的形状大小相适配。当伸缩桨臂122靠近固定桨臂121的一端收缩运动到固定桨臂121内的时候，如图5所示，驱动电机19收容于避让槽125内，避免伸缩桨臂122与驱动电机19之间发生干涉。

可以理解，当齿条124的长度足够长，并且驱动电机19的安装位置距离伸缩桨臂122足够远时，固定桨臂121与伸缩桨臂122无需重叠，即可满足可伸缩桨臂组件的臂长的调节，则避让槽125可以省略。

请参阅图2及图5，具体在本实施方式中，本实施方式的无人机10还包括卷线机构18。卷线机构18固定设于固定桨臂121内。动力电机16的导线20通过卷线机构18与第一电源及第一PCB板电连接，卷线机构18用于收放动力电机16与第一电源之间的导线或动力电机16与第一PCB板之间的导线20。

具体地，请参阅图6，卷线机构18包括壳体、卷轴及扭簧。导线20的一端与第一PCB板或第一电源电连接，另一端与动力电机16电连接。导线20缠绕在卷轴上。卷轴上设有凹槽，导线20收容于凹槽内，以方便导线20缠绕。扭簧的一个扭臂与壳体固定连接，另一端与卷轴固定连接。当齿轮123正向转动的时候，伸缩桨臂122远离固定桨臂121的时候，对导线20有拉力，导线20被拉长，卷轴转动，扭簧发生形变。当齿轮123反向转动的时候，伸缩桨臂122靠近固定桨臂121的时候，导线20松开，扭簧恢复弹性形变，则卷轴回转，将导线20重新缠绕在卷轴上。卷线机构18可以及时导线20进行收放，避免导线20发生卷绕，影响伸缩桨臂122的运动。

可以理解，在其他实施方式中，第二桨臂与机身11固定连接，则第二桨臂为固定桨臂121，第一桨臂为伸缩桨臂122。伸缩桨臂122与用于驱动螺旋桨17转动的动力电机16连接。即，齿轮123固定设于伸缩桨臂122内，齿条124的一端与齿轮123啮合，齿条124的另一端与固定桨臂121的内侧壁固定连接。

同样，驱动电机19固定设于伸缩桨臂122内，以驱动齿轮123。当驱动电机19驱动齿轮123转动的时候，齿条124与齿轮123啮合的一端随着齿轮123运动，则带动齿条124的另一端伸缩。由于齿条124的另一端与固定桨臂121固定连接，则齿条124带动伸缩桨臂122靠近或远离固定桨臂121。

在其他实施方式中，当驱动电机19固定设于伸缩桨臂122内的时候，固定桨臂121靠近伸缩桨臂122的一端的底部开设有避让槽。避让槽用于防止固定桨臂121与驱动电机碰撞。因此，伸缩桨臂122开设的避让槽同样可以避免固定桨臂121与驱动电机之间发生干涉。当齿条124的长度足够长，并且驱动电机19的安装位置距离固定桨臂121足够远时，固定桨臂121与伸缩桨臂122无需重叠，即可满足可伸缩桨臂组件12的臂长的调节，则避让槽可以省略。可以理解，卷线机构18还可以固定设于伸缩桨臂122的内部。由于驱动电机19位于伸缩桨臂122内，驱动电机19通过卷线机构18与第二电源及第二PCB板电连接。则卷线机构18还可以用于收放驱动电机19与第二电源之间的导线或驱动电机19与第二PCB板之间的导线20。则卷线机构18设有两个卷轴，则卷线机构18分别对动力电机16及驱动电机19的导线20进行收放。

在上述无人机10中，固定桨臂121与伸缩桨臂122通过齿轮123齿条124进行驱动连接，通过转动齿轮123，使齿条124在齿轮123的驱动下运动。因此，齿轮123正转和反转，齿条124相对前进或后退，从而带动伸缩桨臂122与固定桨臂121之间相互靠近或远离。因此，上述无人机10的桨臂长度可以通过齿轮123齿条124进行调节。

当可伸缩桨臂组件12张开时，可增大位于多个伸缩桨臂122顶端的螺旋桨17的分布距离，进而可为无人机10匹配不同规格的螺旋桨17，以形成不同的力效以满足不同的应用需求。当搭配大尺寸螺旋桨17时，可提高螺旋桨17的力效，进而提高无人机10的整机效率，增加无人机10的续航时间。

当可伸缩桨臂组件12缩回时，无人机10的体积减小，并且该无人机10适用于负重较低情形。此时无人机10的可伸缩桨臂组件12可以搭配小尺寸的螺旋桨17，可以提高无人机10的灵活性。并且，当需要对无人机10进行携带或存放的时候，使无人机10的可伸缩桨臂组件12收缩，便于无人机10的放置与携带。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种可伸缩桨臂组件，其特征在于，包括第一桨臂、第二桨臂、齿轮（123）以及齿条（124），所述第一桨臂与所述齿轮（123）固定连接，所述第二桨臂与所述齿条（124）固定连接；

所述齿轮（123）与所述齿条（124）啮合，当所述齿轮（123）转动时，通过所述齿条（124）使所述第二桨臂相对于所述第一桨臂伸缩。

2.根据权利要求1所述的可伸缩桨臂组件，其特征在于，所述第一桨臂及所述第二桨臂均为中空结构，所述齿轮（123）固定于所述第一桨臂内侧，所述齿条（124）固定于所述第二桨臂内侧，所述第一桨臂与所述第二桨臂嵌套设置。

3.根据权利要求1或2所述的可伸缩桨臂组件，其特征在于，还包括驱动电机（19），所述驱动电机（19）的转动部分与所述齿轮（123）固定连接，所述驱动电机（19）的固定部分与所述第一桨臂固定连接。

4.根据权利要求3所述的可伸缩桨臂组件，其特征在于，所述第二桨臂靠近所述第一桨臂的一端开设有避让槽（125），所述避让槽（125）用于防止所述第二桨臂与所述驱动电机碰撞。

5.根据权利要求3或4所述的可伸缩桨臂组件，其特征在于，所述驱动电机的个数为至少一个。

6.根据权利要求1-5任一项所述的可伸缩桨臂组件，其特征在于，还包括卷线机构（18），所述卷线机构（18）用于收容动力电机（16）与下述任一设备之间的导线：

第一PCB板，第一电源；

其中，所述动力电机（16）用于驱动螺旋桨（17）的转动。

7.根据权利要求6所述的可伸缩桨臂组件，其特征在于，所述卷线机构（18）固定设于所述第一桨臂内侧或所述第二桨臂内侧。

8.根据权利要求6或7所述的可伸缩桨臂组件，其特征在于，当驱动电机（19）固定设于所述第二桨臂内时，所述卷线机构（18）还用于***述驱动电机（19）与下述任一设备之间的导线：

第二PCB板，第二电源。

9.根据权利要求1-7任一项所述的可伸缩桨臂组件，其特征在于，所述第一桨臂为固定桨臂（121），所述固定桨臂（121）与机身（11）固定连接；

所述第二桨臂为伸缩桨臂（122），所述伸缩桨臂（122）与用于驱动螺旋桨（17）转动的动力电机（16）连接。

10.根据权利要求1-8任一项所述的可伸缩桨臂组件，其特征在于，所述第二桨臂为固定桨臂（121），所述固定桨臂（121）与机身（11）固定连接；

所述第一桨臂为伸缩桨臂（122），所述伸缩桨臂（122）与用于驱动螺旋桨（17）转动的动力电机（16）连接。

11.一种无人机，包括机身（11），其特征在于，还包括如权利要求1-10任一项所述的可伸缩桨臂组件，所述可伸缩桨臂组件设于所述机身（11）的外侧。