CN110816846A - 一种可实现垂直起飞的固定翼无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可实现垂直起飞的固定翼无人机，包括固定翼无人机本体、垂直起飞驱动机构和可自动脱离牵引机构，所述固定翼无人机本体包含一体化设置的机身和一对机翼，所述机身的上表面于所述机翼之间以及机翼的后侧分别设置有第一限位槽和第二限位槽；所述可自动脱离牵引机构包含固定装置于机身上的第一限位槽内的电磁铁，可自动脱离牵引机构还包含有铰接到所述垂直起飞驱动机构的方形盒体底部的牵拉杆，所述牵拉杆未铰接到方形盒体的一端向下铰接有铁质固定板。本发明既能够实现平稳高效的垂直起飞，且能够确保固定翼无人机在常规飞行过程中不会因自身结构的改变而受到任何的阻碍和干扰，并能够实现垂直起飞与常规飞行的无痕衔接。
Description
技术领域
本发明涉及无人机垂直升降技术领域，具体是指一种可实现垂直起飞的固定翼无人机。
背景技术
多旋翼无人机与固定翼无人机在日常生活中已经非常多见，经常用于航空拍摄、地面测绘、救灾勘查等场合。但在使用过程中发现多旋翼无人机在飞行时间上非常的短，且飞行速度较慢，不适合大范围的勘查与飞行，而固定翼无人机虽然解决了飞行续航时间短的问题。传统的固定翼无人机在使用过程中，需要借助跑道进行起飞，一些用于航拍的小型固定翼无人机在使用时，常因为没有合适的跑道而需要通过人工进行手抛或采用发射架设备对无人机进行发射。人工手抛过程中，就算抛射人员具有足够的经验，也经常发生抛射角度不到位而导致无人机坠损的事故发生。而采用发射架设备对无人机进行发射，需要增设配备发射架设备，一来成本过高，二来发射架设备的体积大、重量沉，一些无人机的使用场合较为偏远，甚至是地处山区，体积大、重量沉的发射架设备的携带无疑大幅增加了作业人员的劳动强度。
为此，许多厂家开始进入具有垂直起飞功能的固定翼无人机的研发。现有的具有垂直起飞功能的无人机主要有两种，一种是增设有垂直升降翼，通过在固定翼无人机的机身上垂直增设驱动马达，然后于驱动马达的输出轴上水平装置螺旋桨，在水平装置的螺旋桨的驱动下，带动固定翼无人机实现垂直升降。这样的固定翼无人机虽然实现了垂直升降，但是在常规飞行时，垂直设置的驱动马达和水平装置的螺旋桨会给固定翼无人机造成比较大的重量负担，而且会形成较大的阻力，使用效果很低，难以得到推广。为了解决该问题，部分厂家试图将垂直设置的驱动马达和水平设置的螺旋桨做成可收纳，但这无疑极大程度上提升了产品构造的复杂程度，而且容易导致固定翼无人机失去原有的平衡状态，更加难以实现。还有一种是将固定翼无人机的驱动马达和螺旋桨做成可翻折，垂直起飞时，驱动马达和螺旋桨上翻，螺旋桨成水平状态向上，从而实现垂直起飞，完成垂直起飞后，在通过翻转机构将驱动马达和螺旋桨下翻，实现常规飞行。这样的固定翼无人机在驱动马达和螺旋桨的翻转过程中，容易造成机身不稳定，导致飞行失衡，最主要的是整个翻转机构以及翻转驱动机构，还有定位机构的设置更是极大的增加了固定翼无人机的结构复杂程度，大幅增加了设备的制造成本，而且在构造复杂程度大幅提升的情况下，固定翼无人机的飞行难以长期保持稳定，使用寿命难以得到保证。
因此，研发一款既能够实现平稳高效的垂直起飞，且能够确保完成垂直起飞后的固定翼无人机在常规飞行过程中不会因自身结构的改变而受到任何的阻碍和干扰，且结构简易，能够确保飞行效果和使用寿命，并能够实现垂直起飞与常规飞行的无痕衔接的可实现垂直起飞的固定翼无人机是本发明的研发目的。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明在于提供一种可实现垂直起飞的固定翼无人机，该可实现垂直起飞的固定翼无人机能够有效解决上述现有技术存在的问题。
本发明的技术方案是：
一种可实现垂直起飞的固定翼无人机，包括固定翼无人机本体、垂直起飞驱动机构和可自动脱离牵引机构，所述固定翼无人机本体包含一体化设置的机身和设置于所述机身左右两侧的一对机翼，所述机翼的前侧以及机身的前部分别水平固定装置有相应的水平驱动马达，所述水平驱动马达的输出轴分别固定装置有纵向螺旋桨，所述机身的上表面于所述机翼之间以及机翼的后侧分别设置有第一限位槽和第二限位槽，所述第二限位槽内置装置有相应的固定翼无人机用蓄电池，所述水平驱动马达分别通过相应的固定翼无人机用电控制器连接到所述固定翼无人机用蓄电池上；所述垂直起飞驱动机构包含方形盒体，所述方形盒体的四个边角处顶部分别向外倾斜固接有相应的机臂，所述机臂未固接到方向盒体的一端分别固定装置有相应的竖直驱动马达，所述竖直驱动马达的输出轴上分别固定连接有相应的水平螺旋桨，所述方向盒体内固定装置有相应的旋翼无人机用蓄电池，所述竖直驱动马达分别通过相应的旋翼无人机用电控制器连接到所述旋翼无人机用蓄电池上；所述可自动脱离牵引机构包含固定装置于第一限位槽内的电磁铁，所述电磁铁通过所述固定翼无人机用电控制器连接到所述固定翼无人机用蓄电池上，所述可自动脱离牵引机构还包含有铰接到所述方形盒体底部的牵拉杆，所述牵拉杆未铰接到方形盒体的一端向下铰接有一形状和所述电磁铁相配合的铁质固定板；所述电磁铁的前端成一体化向上固接有一相应的凸沿，所述凸沿的内侧设置有限位孔，所述限位孔内分别固定装置有相应的压缩弹簧，所述铁质固定板吸附连接于所述电磁铁后，所述压缩弹簧成压缩状态装置于所述铁质固定板和限位孔的底部之间。
所述机身的上表面于所述第一限位槽和第二限位槽之间装置有一相应的光电感应器，所述方形盒体的底部中间位置上设置有一相应的标识涂层，所述光电感应器连接到所述固定翼无人机用电控制器。
所述水平螺旋桨均位于所述机身和机翼形成的空间的上方。
所述机翼下平面与水平面之间有3°～10°上翻角。
所述第二限位槽的开口向处通过螺丝连接方式覆盖装置有一相应的盖板。
本发明的优点：
1)本发明在传统固定翼无人机本体的基础上，增加了垂直起飞驱动机构，并通过可自动脱离牵引机构的介入，有效实现固定翼无人机本体与垂直起飞驱动机构之间的可脱离连接。垂直起飞前，通过固定翼无人机用电控制器控制可自动脱离牵引机构的电磁铁与固定翼无人机用蓄电池之间实现导通，然后将可自动脱离牵引机构的铁质固定板吸附装配到电磁铁上；垂直起飞过程中，通过旋翼无人机用电控制器控制竖直驱动马达启动，通过竖直驱动马达输出轴端的水平螺旋桨的转动带动垂直起飞驱动机构向上飞行，如现有的旋翼无人一样；在垂直起飞驱动机构向上飞行的过程中，牵拉带动固定翼无人机本体向上起飞，并于固定翼无人机本体被动向上起飞的至一定高度后，通过固定翼无人机用电控制器控制水平驱动马达启动，通过水平驱动马达输出端的纵向螺旋桨的转动实现固定翼无人机本体的常规水平飞行；并在固定翼无人机本体的常规水平飞行至一定速度时，通过固定翼无人机用电控制器控制电磁铁断电，使固定翼无人机本体与垂直起飞驱动机构形成分离，确保固定翼无人机本体在已经具备足够飞行高度和飞行速度的前提下，直接进入常规飞行。既能够实现平稳高效的垂直起飞，且能够实现垂直起飞与常规飞行的无痕衔接，并能够确保完成垂直起飞后的固定翼无人机在常规飞行过程中不会因自身结构的改变而受到任何的阻碍和干扰，实现结构简易，能够确保飞行效果和使用寿命的优点。
2)本发明的电磁铁前端成一体化向上固接有一相应的凸沿，凸沿的内侧设置有限位孔，限位孔内分别固定装置有相应的压缩弹簧，铁质固定板吸附连接于所述电磁铁后，压缩弹簧成压缩状态装置于铁质固定板和限位孔的底部之间。当电磁铁断电后，压缩弹簧恢复形状，并产生足够的弹力，既能够有效确保垂直起飞驱动机构与固定翼无人机本体之间脱离到位，且能够在固定翼无人机本体在具备足够飞行速度的情况下，进一步推动固定翼无人机本体加速前行，有效进一步确保垂直起飞与常规飞行的无痕衔接，进一步确保固定翼无人机本体稳定进入常规飞行状态。
3)本发明的机身上表面于第一限位槽和第二限位槽之间装置有一相应的光电感应器，方形盒体的底部中间位置上设置有一相应的标识涂层，光电感应器连接到固定翼无人机用电控制器。当固定翼无人机本体的常规水平飞行至光电感应器感应到标识涂层时，光电感应器将电信号传输至固定翼无人机用电控制器，固定翼无人机用电控制器在收到光电感应器传输过来的电信号后，控制电磁铁断电，保证固定翼无人机本体在脱离垂直起飞驱动机构时已经具备足够的飞行速度，切实实现垂直起飞与常规飞行的无痕衔接，有效进一步确保固定翼无人机本体进入常规飞行时的机身稳定。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的使用状态图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，现将实施例结合附图对本发明的结构作进一步详细描述：
参考图1-2，一种可实现垂直起飞的固定翼无人机，包括固定翼无人机本体1、垂直起飞驱动机构2和可自动脱离牵引机构3，所述固定翼无人机本体1包含一体化设置的机身101和设置于所述机身101左右两侧的一对机翼102，所述机翼102的前侧以及机身101的前部分别水平固定装置有相应的水平驱动马达4，所述水平驱动马达4的输出轴分别固定装置有纵向螺旋桨5，所述机身101的上表面于所述机翼102之间以及机翼102的后侧分别设置有第一限位槽和第二限位槽，所述第二限位槽内置装置有相应的固定翼无人机用蓄电池6，所述水平驱动马达4分别通过相应的固定翼无人机用电控制器7连接到所述固定翼无人机用蓄电池6上；所述垂直起飞驱动机构2包含方形盒体201，所述方形盒体201的四个边角处顶部分别向外倾斜固接有相应的机臂202，所述机臂202未固接到方向盒体201的一端分别固定装置有相应的竖直驱动马达8，所述竖直驱动马达8的输出轴上分别固定连接有相应的水平螺旋桨9，所述方向盒体201内固定装置有相应的旋翼无人机用蓄电池10，所述竖直驱动马达8分别通过相应的旋翼无人机用电控制器11连接到所述旋翼无人机用蓄电池10上；所述可自动脱离牵引机构3包含固定装置于第一限位槽内的电磁铁301，所述电磁铁301通过所述固定翼无人机用电控制器7连接到所述固定翼无人机用蓄电池6上，所述可自动脱离牵引机构3还包含有铰接到所述方形盒体201底部的牵拉杆302，所述牵拉杆302未铰接到方形盒体201的一端向下铰接有一形状和所述电磁铁301相配合的铁质固定板303；所述电磁铁301的前端成一体化向上固接有一相应的凸沿14，所述凸沿14的内侧设置有限位孔，所述限位孔内分别固定装置有相应的压缩弹簧15，所述铁质固定板303吸附连接于所述电磁铁301后，所述压缩弹簧15成压缩状态装置于所述铁质固定板303和限位孔的底部之间。
所述机身101的上表面于所述第一限位槽和第二限位槽之间装置有一相应的光电感应器12，所述方形盒体201的底部中间位置上设置有一相应的标识涂层13，所述光电感应器12连接到所述固定翼无人机用电控制器7。
所述水平螺旋桨9均位于所述机身101和机翼102形成的空间的上方。
所述机翼102下平面与水平面之间有8°上翻角。
所述第二限位槽的开口向处通过螺丝连接方式覆盖装置有一相应的盖板16。
本发明的起飞控制过程如下：
1)垂直起飞前，通过固定翼无人机用电控制器7控制可自动脱离牵引机构3的电磁铁301与固定翼无人机用蓄电池6之间实现导通，然后将可自动脱离牵引机构3的铁质固定板303吸附装配到电磁铁301上，使压缩弹簧15成压缩状态装置于所述铁质固定板303和限位孔的底部之间；
2)垂直起飞过程中，通过旋翼无人机用电控制器11控制竖直驱动马达8启动，通过竖直驱动马达8输出轴端的水平螺旋桨9的转动带动垂直起飞驱动机构3向上飞行，如现有的旋翼无人一样；
3)在垂直起飞驱动机构3向上飞行的过程中，牵拉带动固定翼无人机本体1向上起飞，并于固定翼无人机本体1被动向上起飞的至一定高度后，通过固定翼无人机用电控制器7控制水平驱动马达4启动，通过水平驱动马达4输出端的纵向螺旋桨5的转动实现固定翼无人机本体1的常规水平飞行；
4)并在固定翼无人机本体1常规水平飞行至光电感应器感12应到标识涂层13时，光电感应器12将电信号传输至固定翼无人机用电控制器7，固定翼无人机用电控制器7在收到光电感应器12传输过来的电信号后，控制电磁铁301断电，使固定翼无人机本体1与垂直起飞驱动机构3形成分离，确保固定翼无人机本体1在已经具备足够飞行高度和飞行速度的前提下，直接进入常规飞行；
5)当电磁铁301断电后，压缩弹簧15恢复形状，并产生足够的弹力，既能够有效确保垂直起飞驱动机构3与固定翼无人机本体1之间脱离到位，且能够在固定翼无人机本体1在具备足够飞行速度的情况下，进一步推动固定翼无人机本体1加速前行，有效进一步确保垂直起飞与常规飞行的无痕衔接，进一步确保固定翼无人机本体稳定进入常规飞行状态。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种可实现垂直起飞的固定翼无人机，包括固定翼无人机本体(1)、垂直起飞驱动机构(2)和可自动脱离牵引机构(3)，其特征在于：
所述固定翼无人机本体(1)包含一体化设置的机身(101)和设置于所述机身(101)左右两侧的一对机翼(102)，所述机翼(102)的前侧以及机身(101)的前部分别水平固定装置有相应的水平驱动马达(4)，所述水平驱动马达(4)的输出轴分别固定装置有纵向螺旋桨(5)，所述机身(101)的上表面于所述机翼(102)之间以及机翼(102)的后侧分别设置有第一限位槽和第二限位槽，所述第二限位槽内置装置有相应的固定翼无人机用蓄电池(6)，所述水平驱动马达(4)分别通过相应的固定翼无人机用电控制器(7)连接到所述固定翼无人机用蓄电池(6)上；
所述垂直起飞驱动机构(2)包含方形盒体(201)，所述方形盒体(201)的四个边角处顶部分别向外倾斜固接有相应的机臂(202)，所述机臂(202)未固接到方向盒体(201)的一端分别固定装置有相应的竖直驱动马达(8)，所述竖直驱动马达(8)的输出轴上分别固定连接有相应的水平螺旋桨(9)，所述方向盒体(201)内固定装置有相应的旋翼无人机用蓄电池(10)，所述竖直驱动马达(8)分别通过相应的旋翼无人机用电控制器(11)连接到所述旋翼无人机用蓄电池(10)上；
所述可自动脱离牵引机构(3)包含固定装置于第一限位槽内的电磁铁(301)，所述电磁铁(301)通过所述固定翼无人机用电控制器(7)连接到所述固定翼无人机用蓄电池(6)上，所述可自动脱离牵引机构(3)还包含有铰接到所述方形盒体(201)底部的牵拉杆(302)，所述牵拉杆(302)未铰接到方形盒体(201)的一端向下铰接有一形状和所述电磁铁(301)相配合的铁质固定板(303)；
所述电磁铁(301)的前端成一体化向上固接有一相应的凸沿(14)，所述凸沿(14)的内侧设置有限位孔，所述限位孔内分别固定装置有相应的压缩弹簧(15)，所述铁质固定板(303)吸附连接于所述电磁铁(301)后，所述压缩弹簧(15)成压缩状态装置于所述铁质固定板(303)和限位孔的底部之间。
2.根据权利要求1所述的一种可实现垂直起飞的固定翼无人机，其特征在于：所述机身(101)的上表面于所述第一限位槽和第二限位槽之间装置有一相应的光电感应器(12)，所述方形盒体(201)的底部中间位置上设置有一相应的标识涂层(13)，所述光电感应器(12)连接到所述固定翼无人机用电控制器(7)。
3.根据权利要求1所述的一种可实现垂直起飞的固定翼无人机，其特征在于：所述水平螺旋桨(9)均位于所述机身(101)和机翼(102)形成的空间的上方。
4.根据权利要求1所述的一种可实现垂直起飞的固定翼无人机，其特征在于：所述机翼(102)下平面与水平面之间有3°～10°上翻角。
5.根据权利要求1所述的一种可实现垂直起飞的固定翼无人机，其特征在于：所述第二限位槽的开口向处通过螺丝连接方式覆盖装置有一相应的盖板(16)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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