CN117382941A - 一种单旋翼无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单旋翼无人机，属于无人机技术领域，包括绕竖直中心轴环形分布形成灯笼形结构的至少两个连接架体、与灯笼形结构顶端环形面可转动安装的上电机盘及与灯笼形结构底部形成的环形面可转动安装的导流环；至少两个所述连接架体顶端固定有与上电机盘转动的外盘环，底端固定有转环架，所述上电机盘包括有与外盘环转动连接的内盘环。本发明中，采用了导流环替代副翼构造，通过气流产生偏转及侧向推力，使单旋翼飞行器达到平衡飞行的效果；又由于采用了可拆装的漂浮板结构，将扇叶翻转90°后作为水平的动力源，以适用于水面的使用。

Description

一种单旋翼无人机

技术领域

本发明属于飞行器技术领域，具体为一种单旋翼无人机。

背景技术

单旋翼无人机作为一种稳定性较高且飞行效率较高的飞行器，一方面由于单旋翼无人机采用单一旋翼进行升降，相比多旋翼无人机，在飞行过程中受外界干扰较小，具有较高的稳定性，同时，单旋翼无人机的重心较低，运动时较不易抖动；另一方面，由于单旋翼无人机只需要一个旋翼产生升力，相比多旋翼无人机的多个电机，其功率和电量消耗较少，因此拥有较长的续航时间，飞行效率也更高，因此其载重能力也相对较强，可以进行大负载、大尺寸的物品运输。

然而由于单独的单旋翼无人机会由于旋翼的转动造成自旋，不能保持飞行姿态的稳定以及难以进行快速准确的水平转向及移动，需要在侧向添加副翼辅助变向和抵消自旋，使得单旋翼无人机小型化之后，飞行效率反而不如多旋翼（如四旋翼及六旋翼）无人机，但另一方面，多旋翼无人机自身由于多旋翼分布的特点，在极限小型化过程中会受到多个旋翼以及旋翼自身体积的限制，因此在旋翼和电机微型化达到极限时，单旋翼飞行器小型化过程中优势更加明显，可以做到更加微型化，以适用于各种复杂环境中进行使用。

然后现有的大型单旋翼飞行器，一般还需要搭载一个副翼，且副翼与主翼之间的长度越长，则副翼的效率越高，然而这种构造会影响到微型化的效果，因此需要一种只有单一旋翼的单旋翼无人机构造，以应用于单旋翼无人机的微型化应用。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决单旋翼飞行器在微型化过程中，副翼安装于远离主翼的位置这一构造会影响无人机的微型化的技术问题，且无人机适用领域较小的缺陷，提供一种单旋翼无人机。

本发明采用的技术方案如下：

一种单旋翼无人机，包括绕竖直中心轴环形分布形成灯笼形结构的至少两个连接架体、与灯笼形结构顶端环形面可转动安装的上电机盘及与灯笼形结构底部形成的环形面可转动安装的导流环；

至少两个所述连接架体顶端固定有与上电机盘转动的外盘环，底端固定有转环架，所述上电机盘包括有与外盘环转动连接的内盘环，还包括：

驱动器，驱动器包括有与内盘环固定的第二电机及第二电机输出端安装的扇叶；

万向环，万向环包括有由连接板互相连接的同心圆环外环与内环，所述外环与转环架内侧凹陷处转动连接；

所述导流环包括有与内环转动连接的环形架及环形架内等距排列的多个栅格条。

其中，所述转环架外侧弧形面安装有第三电机，所述第三电机输出端贯穿转环架的延伸端安装有齿辊，所述齿辊与外环内壁贴合。

其中，所述导流环还包括有环形架外侧环形面分别向两侧延伸出的两个支撑轴，两个所述支撑轴共轴设置，所述内环上固定有第四电机，两个支撑轴中的一个支撑轴与第四电机输出端固定，另一个支撑轴与内环插接转动。

其中，所述万向环还包括有设置于连接板下方的限位盘，所述限位盘与外环及内环之间间隙处设置有滚轮架，所述滚轮架上转动有触点滚轮，所述触点滚轮一侧与限位盘贴合，另一侧与内环或外环抵接，所述限位盘与滚轮架固定，所述限位盘通过螺栓与转环架可拆卸安装；

所述转环架上下两端均向内延伸有限位挡板，所述限位挡板分别设置于外环上下两侧。

其中，所述连接架体包括有上支架及与转环架固定安装的下支腿，所述上支架与下支腿固定连接。

其中，所述上电机盘包括有内盘环上方固定的上盘环、内盘环外侧环形面向两侧延伸并与外盘环形成贯穿转动的转动轴及固定于上支架上的第一电机，所述第一电机输出端与转动轴固定；

所述上电机盘还包括有内盘环弧形外侧壁固定的第二磁触杆、上盘环上固定的第一磁触杆及与第一磁触杆和第二磁触杆均配合卡接的电磁锁，所述第一磁触杆与第二磁触杆共面设置，且第一磁触杆与第二磁触杆的重合平面与第一电机输出端的转动轴垂直。

其中，所述灯笼形结构下方还设置有与下支腿卡接的可拆式浮板，所述可拆式浮板包括有呈扇形设置的漂浮板及漂浮板径向两端设置的搭接式卡槽，多个所述漂浮板之间的搭接式卡槽互相插接形成圆环形结构。

其中，所述漂浮板上开设有配合下支腿插接的支撑卡槽，所述支撑卡槽内插接有与下支腿抵接的销板，所述漂浮板上贯穿有销钉，所述销钉贯穿销板。

其中，所述下支腿远离销板的一侧设置有卡扣，所述卡扣分别与漂浮板上下两侧面抵接，所述下支腿靠近销板的一侧设置有配合销板插接的凹口。

其中，所述内盘环上固定有控制器，所述控制器包括有与内盘环上固定的控制电路板及控制电路板上固定的控制架。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，采用了导流环替代副翼构造，将可360°旋转的导流环置于扇叶下方出风口处，将扇叶转动过程中产生的向下气流作为导流环的进气***，再通过导流环上栅格条的设置，通过气流产生偏转及侧向推力，使单旋翼飞行器达到平衡飞行的效果。

2、本发明中，采用了扇叶与导流环靠近设置，通过上支架进行保护的笼式结构，使整体装置中扇叶的部分在飞行过程中，各个方向上均可通过上支架进行遮挡防护，避免高速转动的扇叶与外部障碍物产生碰撞造成损毁。

3、本发明中，采用了可拆装的漂浮板结构，由于导流环上栅格条的导流结构，以及驱动器处的可转动结构，可通过漂浮板将整体装置漂浮于水面上，通过栅格条的导流效果作为控制在水面上移动的舵体结构，再通过驱动器的转动效果，将扇叶翻转90°后作为水平的动力源，以适用于水面的使用。

附图说明

图1为本发明的主体结构示意简图；

图2为本发明中内部结构示意图一；

图3为本发明中内部结构示意图二；

图4为本发明中内部结构示意图三；

图5为本发明中内部结构示意图四；

图6为本发明中内部结构示意图五；

图7为本发明中主体结构示意简图方向上的竖直剖面图；

图8为本发明中内部结构示意图一方向上的90°折面剖面图；

图9为本发明中内部结构示意图二方向上的90°折面剖面图；

图10为本发明中内部结构示意图四方向上的倾斜剖面图；

图11为本发明中内部结构示意图五方向上的竖直剖面图；

图12为本发明图9中A处放大结构示意图；

图13为本发明图10中B处放大结构示意图。

图中标记：

1、连接架体；11、上支架；12、第一电机；13、下支腿；14、卡扣；

2、上电机盘；21、内盘环；22、上盘环；23、第一磁触杆；24、外盘环；25、第二磁触杆；26、电磁锁；

3、控制器；31、控制架；32、控制电路板；

4、驱动器；41、第二电机；42、扇叶；

5、导流环；51、栅格条；52、环形架；53、支撑轴；

6、可拆式浮板；61、漂浮板；62、销钉；63、转环架；64、第三电机；65、支撑卡槽；66、销板；67、搭接式卡槽；68、限位挡板；69、齿辊；

7、万向环；71、外环；72、内环；73、连接板；74、触点滚轮；75、限位盘；76、滚轮架；77、第四电机。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一，参照图1-图13，一种单旋翼无人机，包括绕竖直中心轴环形分布形成灯笼形结构的至少两个连接架体1、与灯笼形结构顶端环形面可转动安装的上电机盘2及与灯笼形结构底部形成的环形面可转动安装的导流环5；

其中，上电机盘2用于安装扇叶42后，在旋转时提供整体装置飞行时的升力，再通过导流环5内的栅格条51的设置，一方面通过扇叶42处的产生的气流进行引导，以避免扇叶42转动时整体装置产生自旋，另一方面可通过导流环5的转动，使气流产生侧向推力带动整体装置产生侧向平移，以用于对整体装置的侧向移动进行驱动；

至少两个连接架体1顶端固定有与上电机盘2转动的外盘环24，底端固定有转环架63，上电机盘2包括有与外盘环24转动连接的内盘环21，

其中，外盘环24的设置，用于使连接架体1与上电机盘2之间形成连接，同时外盘环24呈半圆环形结构，使内盘环21在转动时通过外盘环24的开口处进行转动，避免外盘环24阻碍内盘环21处的转动；

还包括：

驱动器4，驱动器4包括有与内盘环21固定的第二电机41及第二电机41输出端安装的扇叶42；其中，驱动器4中的第二电机41带动扇叶42的转动，以用于对整体装置提供升力以及对下方的导流环5提供定向气流；

万向环7，万向环7包括有由连接板73互相连接的同心圆环外环71与内环72，外环71与转环架63内侧凹陷处转动连接；其中，转环架63上下两侧设置的限位挡板68，可用于将外环71卡在转环架63内侧，使外环71带动导流环5整体在转环架63内侧进行转动；

导流环5包括有与内环72转动连接的环形架52及环形架52内等距排列的多个栅格条51，其中，栅格条51与内环72外缘形成的平面互相垂直，使得当环形架52外缘平面与扇叶42中心轴垂直时，栅格条51对扇叶42产生的气流不产生侧向推动效果；当环形架52外缘平面与扇叶42中心轴倾斜设置时，扇叶42产生的气流经过环形架52上倾斜的栅格条51时，对栅格条51产生侧向的推力，使得整体装置产生侧向移动以及避免扇叶42的转动造成的整体装置的自旋。

转环架63外侧弧形面安装有第三电机64，第三电机64输出端贯穿转环架63的延伸端安装有齿辊69，齿辊69与外环71内壁贴合；导流环5还包括有环形架52外侧环形面分别向两侧延伸出的两个支撑轴53，两个支撑轴53共轴设置，内环72上固定有第四电机77，两个支撑轴53中的一个支撑轴53与第四电机77输出端固定，另一个支撑轴53与内环72插接转动；

首先，第三电机64用于驱动齿辊69转动，使得齿辊69带动外环71在转环架63内侧进行水平方向上的旋转，从而带动导流环5在转环架63内侧整体转动，进而通过扇叶42产生的向下的气流减少扇叶42旋转时造成的装置整体自旋；

其次，导流环5外侧的两个支撑轴53共轴设置，使的两个支撑轴53可带动导流环5整体绕内环72进行转动，再通过第四电机77 的转动，可带动导流环5绕支撑轴53进行转动，以用于调节导流环5与水平方向之间的夹角，从而通过栅格条51对扇叶42产生的气流进行引导流过，从而对整体装置产生侧向的推力并减少扇叶42旋转时造成的装置整体自旋问题；

最后，将漂浮板61安装于下支腿13上，并通过漂浮板61漂浮于水面上时，可通过第三电机64及第四电机77的设置，带动导流环5产生倾斜并转动，从而将导流环5上的栅格条51下半区域浸没于水中，当整体装置在水面位移时，通过栅格条51进行方向的控制。

万向环7还包括有设置于连接板73下方的限位盘75，限位盘75与外环71及内环72之间间隙处设置有滚轮架76，滚轮架76上转动有触点滚轮74，触点滚轮74一侧与限位盘75贴合，另一侧与内环72或外环71抵接，限位盘75与滚轮架76固定，限位盘75通过螺栓与转环架63可拆卸安装；转环架63上下两端均向内延伸有限位挡板68，限位挡板68分别设置于外环71上下两侧；

其中，内环72与外环71均通过触点滚轮74与限位盘75相接触，以用于支撑内环72及外环71在转环架63内侧进行旋转，同时在内环72及外环71在限位盘75上方转动的过程中，保持内环72与外环71的触点处互相独立，以用于在外环71转动的过程中对第四电机77进行通讯和供电。

连接架体1包括有上支架11及与转环架63固定安装的下支腿13，上支架11与下支腿13固定连接；上电机盘2包括有内盘环21上方固定的上盘环22、内盘环21外侧环形面向两侧延伸并与外盘环24形成贯穿转动的转动轴及固定于上支架11上的第一电机12，第一电机12输出端与转动轴固定；上电机盘2还包括有内盘环21弧形外侧壁固定的第二磁触杆25、上盘环22上固定的第一磁触杆23及与第一磁触杆23和第二磁触杆25均配合卡接的电磁锁26，第一磁触杆23与第二磁触杆25共面设置，且第一磁触杆23与第二磁触杆25的重合平面与第一电机12输出端的转动轴垂直；

其中，连接架体1设置有绕外环71中心轴环形等距分布的四个下支腿13及四个下支腿13中的三个下支腿13上方固定的上支架11，下支腿13与上支架11之间的连接处与转环架63相卡接，三个上支架11顶端均与外盘环24固定，使得三个上支架11互相垂直分布于外环71中心轴外侧；

当整体装置正常飞行时，通过电磁锁26与第二磁触杆25之间的锁定，以及外盘环24通过第一电机12输出端的转动轴与上支架11之间的插接转动，使内盘环21与外盘环24之间形成固定，此时使得驱动器4中的第二电机41输出轴与外环71中心轴重合，第二电机41带动扇叶42的转动产生竖直方向上的升力，从而进行正常的飞行；

当整体装置通过可拆式浮板6进行漂浮时，通过电磁锁26解除与第二磁触杆25之间的锁定，再通过第一电机12带动内盘环21与外盘环24之间产生转动，直至第一磁触杆23处与电磁锁26产生接触，此时可再通过电磁锁26将第一磁触杆23进行磁吸固定，从而实现第一电机12带动驱动器4整体偏转90°的效果；

当驱动器4受到控制并偏转90°后锁定时，驱动器4中第二电机41带动扇叶42转动时，扇叶42转动产生水平方向上的推力，通过漂浮板61的浮力以及导流环5处提供的导流转向效果，可实现控制整体装置漂浮于水面上并进行定向移动。

实施例二，参照图1-图13，灯笼形结构下方还设置有与下支腿13卡接的可拆式浮板6，可拆式浮板6包括有呈扇形设置的漂浮板61及漂浮板61径向两端设置的搭接式卡槽67，多个漂浮板61之间的搭接式卡槽67互相插接形成圆环形结构;

其中，当整体装置预定状况下不进行漂浮作用的使用时，可将可拆式浮板6从整体装置中取出，以减少整体装置飞行使用时的机身重量及可拆式浮板6产生的风阻；多个可拆式浮板6互相首尾插接，并形成圆环形结构，使得各个可拆式浮板6之间互相支撑锁紧，减少单个可拆式浮板6与下支腿13之间的连接处，因为受到振动影响轻易产生晃动掉落的可能性；

漂浮板61上开设有配合下支腿13插接的支撑卡槽65，支撑卡槽65内插接有与下支腿13抵接的销板66，漂浮板61上贯穿有销钉62，销钉62贯穿销板66;

下支腿13远离销板66的一侧设置有卡扣14，卡扣14分别与漂浮板61上下两侧面抵接，下支腿13靠近销板66的一侧设置有配合销板66插接的凹口;

其中，可拆式浮板6在安装时，先将漂浮板61上的支撑卡槽65对齐下支腿13，使下支腿13***支撑卡槽65内部，再将下支腿13上的卡扣14与支撑卡槽65边沿处卡紧，之后将销板66从支撑卡槽65贯穿漂浮板61弧面上的开口处***支撑卡槽65内，直至销板66移动到下支腿13上的凹口处并进行插接，此时漂浮板61与销板66上配合销钉62的孔对齐重合，最后将销钉62***对齐后的孔中，使销板66被卡在漂浮板61中，从而使得漂浮板61与下支腿13完成一体固定，避免漂浮板61安装于下支腿13上后，在整体装置飞行/漂浮时产生晃动影响正常使用；

内盘环21上固定有控制器3，控制器3包括有与内盘环21上固定的控制电路板32及控制电路板32上固定的控制架31；其中，控制架31与控制电路板32之间的间隙处还安装有驱动整体装置中多个电机转动的电池，再通过控制电路板32上的飞控电路与遥控电路进行遥控飞行/漂浮。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单旋翼无人机，其特征在于，包括绕竖直中心轴环形分布形成灯笼形结构的至少两个连接架体（1）、与灯笼形结构顶端环形面可转动安装的上电机盘（2）及与灯笼形结构底部形成的环形面可转动安装的导流环（5）；

至少两个所述连接架体（1）顶端固定有与上电机盘（2）转动的外盘环（24），底端固定有转环架（63），所述上电机盘（2）包括有与外盘环（24）转动连接的内盘环（21），还包括：

驱动器（4），驱动器（4）包括有与内盘环（21）固定的第二电机（41）及第二电机（41）输出端安装的扇叶（42）；

万向环（7），万向环（7）包括有由连接板（73）互相连接的同心圆环外环（71）与内环（72），所述外环（71）与转环架（63）内侧凹陷处转动连接；

所述导流环（5）包括有与内环（72）转动连接的环形架（52）及环形架（52）内等距排列的多个栅格条（51）。

2.如权利要求1所述的一种单旋翼无人机，其特征在于：所述转环架（63）外侧弧形面安装有第三电机（64），所述第三电机（64）输出端贯穿转环架（63）的延伸端安装有齿辊（69），所述齿辊（69）与外环（71）内壁贴合。

3.如权利要求2所述的一种单旋翼无人机，其特征在于：所述导流环（5）还包括有环形架（52）外侧环形面分别向两侧延伸出的两个支撑轴（53），两个所述支撑轴（53）共轴设置，所述内环（72）上固定有第四电机（77），两个支撑轴（53）中的一个支撑轴（53）与第四电机（77）输出端固定，另一个支撑轴（53）与内环（72）插接转动。

4.如权利要求3所述的一种单旋翼无人机，其特征在于：所述万向环（7）还包括有设置于连接板（73）下方的限位盘（75），所述限位盘（75）与外环（71）及内环（72）之间间隙处设置有滚轮架（76），所述滚轮架（76）上转动有触点滚轮（74），所述触点滚轮（74）一侧与限位盘（75）贴合，另一侧与内环（72）或外环（71）抵接，所述限位盘（75）与滚轮架（76）固定，所述限位盘（75）通过螺栓与转环架（63）可拆卸安装；

所述转环架（63）上下两端均向内延伸有限位挡板（68），所述限位挡板（68）分别设置于外环（71）上下两侧。

5.如权利要求4所述的一种单旋翼无人机，其特征在于：所述连接架体（1）包括有上支架（11）及与转环架（63）固定安装的下支腿（13），所述上支架（11）与下支腿（13）固定连接。

6.如权利要求5所述的一种单旋翼无人机，其特征在于：所述上电机盘（2）包括有内盘环（21）上方固定的上盘环（22）、内盘环（21）外侧环形面向两侧延伸并与外盘环（24）形成贯穿转动的转动轴及固定于上支架（11）上的第一电机（12），所述第一电机（12）输出端与转动轴固定；

所述上电机盘（2）还包括有内盘环（21）弧形外侧壁固定的第二磁触杆（25）、上盘环（22）上固定的第一磁触杆（23）及与第一磁触杆（23）和第二磁触杆（25）均配合卡接的电磁锁（26），所述第一磁触杆（23）与第二磁触杆（25）共面设置，且第一磁触杆（23）与第二磁触杆（25）的重合平面与第一电机（12）输出端的转动轴垂直。

7.如权利要求6所述的一种单旋翼无人机，其特征在于：所述灯笼形结构下方还设置有与下支腿（13）卡接的可拆式浮板（6），所述可拆式浮板（6）包括有呈扇形设置的漂浮板（61）及漂浮板（61）径向两端设置的搭接式卡槽（67），多个所述漂浮板（61）之间的搭接式卡槽（67）互相插接形成圆环形结构。

8.如权利要求7所述的一种单旋翼无人机，其特征在于：所述漂浮板（61）上开设有配合下支腿（13）插接的支撑卡槽（65），所述支撑卡槽（65）内插接有与下支腿（13）抵接的销板（66），所述漂浮板（61）上贯穿有销钉（62），所述销钉（62）贯穿销板（66）。

9.如权利要求8所述的一种单旋翼无人机，其特征在于：所述下支腿（13）远离销板（66）的一侧设置有卡扣（14），所述卡扣（14）分别与漂浮板（61）上下两侧面抵接，所述下支腿（13）靠近销板（66）的一侧设置有配合销板（66）插接的凹口。

10.如权利要求1-9任意一项所述的一种单旋翼无人机，其特征在于：所述内盘环（21）上固定有控制器（3），所述控制器（3）包括有与内盘环（21）上固定的控制电路板（32）及控制电路板（32）上固定的控制架（31）。