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1. WO2020134136 - UNMANNED AERIAL VEHICLE

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说明书

发明名称 0001   0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065  

权利要求书

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

附图

1   2   3   4   5   6   7   8  

说明书

发明名称 : 一种无人飞行器

[0001]
【相关申请交叉引用】
[0002]
本申请要求于2018年12月29日申请的、申请号为201811639118.3、申请名称为“一种无人飞行器”的中国专利申请的优先权,其全部内容通过引用结合在本申请中。

【技术领域】

[0003]
本发明涉及无人飞行器领域,尤其涉及一种无人飞行器。

【背景技术】

[0004]
无人驾驶飞机,简称无人飞行器(UAV),是一种处在迅速发展中的新概念装备,其具有机动灵活、反应快速、无人驾驶、操作要求低的优点。
[0005]
通常,无人飞行器根据升力类型可分为固定翼无人飞行器和旋翼无人飞行器,两者相比,其中固定翼无人飞行器需要在地面助跑加速才能起飞,对场地要求比较高,而旋翼无人飞行器不能够满足长时间续航飞行的要求。
[0006]
【发明内容】
[0007]
为了解决上述技术问题,本发明实施例提供一种即能够竖直起降,又能够满足长时间续航飞行的无人飞行器。
[0008]
为了解决上述技术问题,本发明实施例提供以下技术方案:
[0009]
提供一种无人飞行器,包括:机身,所述机身具有机头和机尾;机翼,与所述机身相连;倾转旋翼组件,所述倾转旋翼组件安装于所述机翼,所述倾转旋翼组件可相对于所述机身旋转至第一位置或第二位置;以及旋翼组件,所述旋翼组件设于所述机头和/或机尾;当所述无人飞行器垂直起降时,所述倾转旋翼组件旋转至所述第一位置,由所述倾转旋翼组件和所述旋翼组件共同为所述无人飞行器的飞行提供升力;当所述无人飞行器续航飞行时,所述倾转旋翼组件旋转至所述第二位置,仅由所述倾转旋翼组件为所述无人飞行器提供续航飞行的推力。
[0010]
在一些实施例中,所述无人飞行器还包括倾转电机,所述机翼包括机翼主体和可相对于所述机翼主体旋转的翼尖,所述倾转电机设于所述翼尖并与所述机翼主体相连,所述倾转旋翼组件安装于所述翼尖,所述倾转电机驱动所述翼尖带动所述倾转旋翼组件相对于所述机身旋转至所述第一位置和所述第二位置。
[0011]
在一些实施例中,所述机翼主体与所述翼尖两者中的一个设置有转轴,所述机翼主体与所述翼尖两者中的另一个设置有轴孔,所述转轴安装于所述轴孔,使得所述翼尖可相对于所述机翼主体转动。
[0012]
在一些实施例中,所述轴孔设于所述翼尖,所述转轴设于所述机翼主体;所述转轴的一端安装于所述轴孔,所述转轴的另一端嵌入所述机翼主体。
[0013]
在一些实施例中,所述倾转电机安装于所述翼尖内,所述倾转电机的转子与所述转轴相连。
[0014]
在一些实施例中,所述转轴设置有安装孔,所述倾转电机的转子安装于所述安装孔。
[0015]
在一些实施例中,所述倾转电机为伺服电机。
[0016]
在一些实施例中,所述旋翼组件包括设于所述机头的第一旋翼组件。
[0017]
在一些实施例中,所述旋翼组件还包括设于所述机尾的第二旋翼组件。
[0018]
在一些实施例中,所述机翼与所述机身转动连接,所述机翼带动所述倾转旋翼组件相对于所述机身旋转至所述第一位置或第二位置。
[0019]
与现有技术相比较,在本发明实施例的无人飞行器,包括:机身,所述机身具有机头和机尾;机翼,与所述机身相连;倾转旋翼组件,所述倾转旋翼组件安装于所述机翼,所述倾转旋翼组件可相对于所述机身旋转至第一位置或第二位置;以及旋翼组件,所述旋翼组件设于所述机头和/或机尾;当所述无人飞行器垂直起降时,所述倾转旋翼组件旋转至所述第一位置,由所述倾转旋翼组件和所述旋翼组件共同为所述无人飞行器的飞行提供升力;当所述无人飞行器续航飞行时,所述倾转旋翼组件旋转至所述第二位置,仅由所述倾转旋翼组件为所述无人飞行器提供续航飞行的推力。通过旋翼组件和倾转旋翼组件,实现了所述无人飞行器可以垂直起降,并且续航能力较强。

【附图说明】

[0020]
一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明,这些示例性说明并不构成对实施例的限定,附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件,除非有特别申明,附图中的图不构成比例限制。
[0021]
图1为本发明其中一实施例提供的一种无人飞行器的立体图,其中无人飞行器处于持续飞行状态;
[0022]
图2为图1所示的无人飞行器另一种状态下的立体图,其中无人飞行器处于垂直起降状态;
[0023]
图3为图1所示的无人飞行器的主视图;
[0024]
图4为图1所示无人飞行器的俯视图;
[0025]
图5为图4所示的无人飞行器的A-A剖视图;
[0026]
图6为图5所示的无人飞行器的B处的局部放大图;
[0027]
图7为图2所示的无人飞行器的另一种实现方式的立体图;
[0028]
图8为图2所示的无人飞行器的又一种实现方式的立体图。

【具体实施方式】

[0029]
为了便于理解本发明,下面结合附图和具体实施方式,对本发明进行更详细的说明。需要说明的是,当元件被表述“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0030]
除非另有定义,本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0031]
请参阅图1至图5,为本发明其中一实施例提供的一种无人飞行器100,所述无人飞行器100包括机身10,机翼20,倾转旋翼组件30,倾转电机40以及旋翼组件。所述机翼20设置于所述机身10两侧,所述倾转旋翼组件30安装于所述机翼20,所述旋翼组件安装于所述机身10,所述倾转旋翼组件30 可相对于所述机身10倾转至第一位置或第二位置,所述倾转电机40用于直接驱动所述倾转旋翼组件30相对于所述机身10倾转至所述第一位置或者所述第二位置。
[0032]
所述无人飞行器100具有两种状态,分别为垂直起降状态和持续飞行状态。
[0033]
当所述无人飞行器垂直起降时,所述倾转旋翼组件旋转至所述第一位置,由所述倾转旋翼组件30和所述旋翼组件共同为所述无人飞行器100的飞行提供升力。所述倾转旋翼组件30提供的推力大致垂直于地面,当所述倾转旋翼组件30提供的推力大于所述无人飞行器100的重力时,所述倾转旋翼组件30提供的推力可驱使所述无人飞行器100上升,反之,当所述倾转旋翼组件30提供的推力小于所述无人飞行器100的重力时,所述倾转旋翼组件30提供的推力可驱使所述无人飞行器100下降。
[0034]
当所述无人飞行器100上升至预设的飞行高度时,所述无人飞行器100可续航飞行。所述倾转旋翼组件30相对于所述机身10倾转至所述第二位置,仅由所述倾转旋翼组件30为所述无人飞行器100提供续航飞行的推力。具体地,所述倾转旋翼组件30提供的推力驱使所述无人飞行器100前进,所述机翼20越过空气,会在所述机翼20的上下翼面产生压差,从而所述机翼20上会产生驱使所述无人飞行器100浮空的升力,并且所述倾转旋翼组件30提供推力所消耗的能量远小于所述倾转旋翼组件30提供升力所消耗的能量,因此,相比较于可以垂直起降的旋翼无人机,所述无人飞行器100在续航飞行能力更强。
[0035]
另外,通过所述倾转电机40直接驱动所述倾转旋翼组件30相对于所述机身10转动,由于所述倾转电机40与所述倾转旋翼组件30之间不存在传动机构,避免了所述倾转电机40在驱动所述倾转旋翼组件30倾转的过程中使用传动机构而带来的摩擦,间接减少了所述倾转电机40驱动所述倾转旋翼组件30产生的能量损耗,进一步提高了所述无人飞行器100的续航能力。
[0036]
所述无人飞行器100具有横滚轴x、俯仰轴y以及航向轴z,所述横滚轴x、所述俯仰轴y以及所述航向轴z三者中两两相互垂直,其中,所述横滚轴 x、所述俯仰轴y以及所述航向轴z三者均为本发明方便描述而定义的虚拟直线。所述无人飞行器100在垂直起降时,所述无人飞行器100基本沿所述航向轴z起降,所述无人飞行器100在续航飞行时,所述无人飞行器100基本沿所述横滚轴x飞行。
[0037]
所述机身10大致呈梭形,所述机身10具有机头11和机尾10,所述机身10的机头11与机尾12均位于所述横滚轴x上。
[0038]
所述机身10内包括由MCU等电子元器件组成的控制电路组件,该控制电路组件包括多个控制模块,如,用于控制无人飞行器100飞行姿态的飞控控制模块、用于导航无人飞行器100的北斗模块、以及用于处理相关机载设备所获取的环境信息的数据处理模块等。
[0039]
所述机翼20的延伸方向平行于所述俯仰轴y,所述机翼20包括翼根210、机翼主体211以及翼尖212。所述翼根210、所述机翼主体211以及所述翼尖212均位于所述俯仰轴y上,并且所述翼根210与所述机身10相连。
[0040]
所述翼尖212安装有所述旋翼组件30。
[0041]
在本实施例中,所述翼根212与所述机身10固定连接,例如,所述翼根212与所述机身10一体成型,又例如,所述翼根212与所述机身10通过焊接或者铆接的方式相连接,所述翼尖212与所述机翼主体211转动连接,所述倾转电机40用于直接驱动所述翼尖212绕所述俯仰轴y相对于所述机身10旋转。
[0042]
在一些其他的实施例中,请参阅图7,所述翼根212与所述机身10转动连接,例如,所述翼根212与所述机身10通过轴与孔相连接,所述倾转电机40用于直接驱动整个所述机翼20绕所述俯仰轴y相对于所述机身10旋转。
[0043]
值得说明的是,一方面,所述倾转电机40直接驱动整个所述机翼20旋转,在所述无人飞行器100垂直起降的过程中,由于整个所述机翼20的翼面(上翼面或者下翼面)基本是平行于所述无人飞行器的起降方向,因此,所述机翼20的产生的阻力小,所述倾转旋翼组件30消耗的能量小;另一方面,所述倾转电机40直接驱动所述翼尖212绕所述俯仰轴y旋转,所述翼尖212的重量远小于整个所述机翼20的重量,因此所述翼尖212的惯性小,所述倾转电机40驱动所述翼尖212的精度更高。
[0044]
可以理解的是,根据实际情况,所述机翼20可部分相对于所述机身10转动,也可整个相对于所述机身20转动。只要所述机翼20与所述机身10转动连接,所述机翼带动所述倾转旋翼组件30相对于所述机身10旋转至所述第一位置或第二位置即可。
[0045]
请一并参阅图6,所述机翼主体211设置有沿所述俯仰轴y设置的转轴214,所述翼尖212设置有沿所述俯仰轴y设置的轴孔215,所述转轴214与所述轴孔215相连接,使得所述翼尖212可绕所述俯仰轴y相对于所述机翼主体211旋转。可以理解的是,根据实际情况,所述转轴214和所述轴孔215的位置可以互换,也即所述转轴215设置于所述翼尖212上,同时,所述轴孔215设置于所述机翼主体211上,因此,只要所述翼尖212与所述机翼主体211两者中的一个设置有所述转轴214,另一个设置有所述轴孔215即可。
[0046]
在本实施例中,所述转轴215的一端与所述轴孔214相连接,所述转轴215的另一端嵌设于所述机翼主体211。
[0047]
在一些其他的实施例中,所述转轴214与所述机翼主体211一体成型。
[0048]
所述转轴214为中空结构,所述转轴214内部用于走线,所述转轴214设置有安装孔2140,所述安装孔2140用于与所述倾转电机40相连。
[0049]
所述倾转电机40为伺服电机,所述倾转电机安装于所述翼尖212内,所述倾转电机的转子安装于所述安装孔2140。
[0050]
所述倾转旋翼组件30的数量为两个,每个所述倾转旋翼组件30安装于一个相应的所述机翼20的翼尖212,通过在两个所述机翼20的翼尖212均设置有所述倾转旋翼组件30,可使得所述无人飞行器100升降或者飞行保持平稳。
[0051]
所述旋翼组件安装于所述机身10的机头11和/或机尾12。
[0052]
所述旋翼组件包括第一旋翼组件50和第二旋翼组件60,所述第一旋翼组件50和所述第二旋翼组件60均安装于所述机身10,所述第一旋翼组件50和所述第二旋翼组件60均用于提供升力。
[0053]
所述第一旋翼组件50靠近所述机身10的机尾12,所述第二旋翼组件60靠近所述机身10的机头11。通过设置所述第一旋翼组件50和所述第二旋翼组件60,可以使得所述无人飞行器100垂直起降时,所述无人飞行器100在沿着所述横滚轴x的两侧的升力平稳。
[0054]
两个所述倾转旋翼组件30、所述第一旋翼组件50以及所述第二旋翼组件60四者围成一个四边形,使得所述无人飞行器100在垂直起降时,所述无人飞行器100的四周均设置有升力的输出点,使得所述无人飞行器100升降平稳。
[0055]
可以理解的是,根据实际情况,所述第一旋翼组件50和所述第二旋翼组件60中的一个可以省略,由于所述机身10的机头11比机尾12更靠近所述机翼20,因此,优先省略位于所述机身10的机头11一侧的第二旋翼组件60。两个所述倾转旋翼组件30以及所述第一旋翼组件50三者呈三角形分布,基于三个不共线的点确定一个面的原则,通过设置两个所述倾转旋翼组件30以及所述第一旋翼组件50,可使得所述无人飞行器100在垂直起降的过程中,所述无人飞行器100的升力呈面形分布,所述无人飞行器100垂直起降更为平稳。
[0056]
所述无人飞行器100在具体使用时,具体如下:
[0057]
所述无人飞行器100垂直起降时,通过所述倾转电机40直接驱动所述翼尖212绕所述俯仰轴y相对于所述机身10旋转,所述倾转旋翼组件30随所述翼尖212绕所述俯仰轴y相对于所述机身10旋转,所述倾转旋翼组件30、所述第一旋翼组件50和所述第二旋翼组件60三者共同提供升力,驱使所述无人飞行器100沿所述航向轴z上升或者下降。
[0058]
在所述无人飞行器100上升到预设的飞行高度后,所述第一旋翼组件50和所二旋翼组件60两者继续提供升力,而所述倾转旋翼组件30逐渐绕所述俯仰轴y相对于所述机身10旋转。随着所述倾转旋翼组件30逐渐旋转,所述倾转旋翼组件30提供的升力逐渐变小,同时,所述倾转旋翼组件30提供的推力逐渐变大,所述无人飞行器100逐渐加速,直到所述倾转旋翼组件30只提供推力,并且所述无人飞行器100的飞行速度大于失速速度,此时,所述无人飞行器100处于续航飞行状态。
[0059]
当所述无人飞行器100处于续航飞行状态时,所述第一旋翼组件50和所述第二旋翼组件60可停止工作,所述倾转旋翼组件30提供推力,所述无人飞行器100飞行使所述机翼20越过空气,从而在所述机翼20上产生升力。
[0060]
所述倾转旋翼组件30、所述第一旋翼组件50以及所述第二旋翼组件60三者中的任意一个包括旋翼电机和螺旋桨,所述螺旋桨安装于所述旋翼电机的转子,所述旋翼电机用于驱动所述螺旋桨旋转,使得所述螺旋桨提供升力或者推力,例如,所述螺旋桨的旋转轴线基本平行于所述航向轴z,所述螺旋桨旋转提供升力,又例如,所述螺旋桨的旋转轴线基本平行于所述横滚轴x,所述螺旋桨旋转提供推力。
[0061]
当所述倾转旋翼组件30相对于所述机身10转至所述第一位置时,如图2所示,所述倾转旋翼组件30的螺旋桨位于所述机翼主体211的上翼面2110朝向的一侧,并且所述旋翼组件30的螺旋桨的旋转轴线平行于所述航向轴z。
[0062]
当所述倾转旋翼组件30相对于所述机身10转至所述第二位置时,如图4所示,所述倾转旋翼组件30的螺旋桨位于所述机翼主体211的前缘2111朝向的一侧,并且所述旋翼组件30的螺旋桨的旋转轴线平行于所述横滚轴x。
[0063]
与现有技术相比较,本发明实施例提供的一种无人飞行器100中,通过所述旋翼组件和所述倾转旋翼组件30可实现所述无人飞行器100的垂直起降和续航飞行。
[0064]
另外,通过所述倾转电机40直接驱动所述旋翼组件30旋转,避免了在所述倾转电机10与所述旋翼组件30之间使用传动机构而带来的摩擦,间接减少了所述倾转电机40驱动所述旋翼组件30产生的能量损耗,进一步提高了所述无人飞行器100的续航能力。
[0065]
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;在本发明的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,步骤可以以任意顺序实现,并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化,为了简明,它们没有在细节中提供;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征 进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

权利要求书

[权利要求 1]
一种无人飞行器,其特征在于,包括: 机身,所述机身具有机头和机尾; 机翼,与所述机身相连; 倾转旋翼组件,所述倾转旋翼组件安装于所述机翼,所述倾转旋翼组件可相对于所述机身旋转至第一位置或第二位置;以及 旋翼组件,所述旋翼组件设于所述机头和/或机尾; 当所述无人飞行器垂直起降时,所述倾转旋翼组件旋转至所述第一位置,由所述倾转旋翼组件和所述旋翼组件共同为所述无人飞行器的飞行提供升力; 当所述无人飞行器续航飞行时,所述倾转旋翼组件旋转至所述第二位置,仅由所述倾转旋翼组件为所述无人飞行器提供续航飞行的推力。
[权利要求 2]
根据权利要求1所述的无人飞行器,其特征在于,所述无人飞行器还包括倾转电机,所述机翼包括机翼主体和可相对于所述机翼主体旋转的翼尖,所述倾转电机设于所述翼尖并与所述机翼主体相连,所述倾转旋翼组件安装于所述翼尖,所述倾转电机驱动所述翼尖带动所述倾转旋翼组件相对于所述机身旋转至所述第一位置和所述第二位置。
[权利要求 3]
根据权利要求2所述的无人飞行器,其特征在于,所述机翼主体与所述翼尖两者中的一个设置有转轴,所述机翼主体与所述翼尖两者中的另一个设置有轴孔,所述转轴安装于所述轴孔,使得所述翼尖可相对于所述机翼主体转动。
[权利要求 4]
根据权利要求3所述的无人飞行器,其特征在于,所述轴孔设于所述翼尖,所述转轴设于所述机翼主体;所述转轴的一端安装于所述轴孔,所述转轴的另一端嵌入所述机翼主体。
[权利要求 5]
根据权利要求4所述的无人飞行器,其特征在于,所述倾转电机安装于所述翼尖内,所述倾转电机的转子与所述转轴相连。
[权利要求 6]
根据权利要求5所述的无人飞行器,其特征在于,所述转轴设置有安装孔,所述倾转电机的转子安装于所述安装孔。
[权利要求 7]
根据权利要求2-6中任一项所述的无人飞行器,其特征在于,所述倾 转电机为伺服电机。
[权利要求 8]
根据权利要求1-7中任一项所述的无人飞行器,其特征在于,所述旋翼组件包括设于所述机头的第一旋翼组件。
[权利要求 9]
根据权利要求1-8中任一项所述的无人飞行器,其特征在于,所述旋翼组件还包括设于所述机尾的第二旋翼组件。
[权利要求 10]
根据权利要求1-9中任一项所述的无人飞行器,其特征在于,所述机翼与所述机身转动连接,所述机翼带动所述倾转旋翼组件相对于所述机身旋转至所述第一位置或第二位置。

附图

[ 图 1]  
[ 图 2]  
[ 图 3]  
[ 图 4]  
[ 图 5]  
[ 图 6]  
[ 图 7]  
[ 图 8]