一种可升旋式微型折叠的无人飞行装置

1.本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种可升旋式微型折叠的无人飞行装置。


背景技术：

2.随着时代的发展,无人飞行器越来越被广泛的应用在军事、民用、以及科学研究等多个领域,同时其本身也向着高效、多功能化方面发展。而多旋翼无人机是近年新兴的一种可垂直起降飞行器, 具备结构简单、操作简便、机动性强、适用性广等特点, 广泛应用与农林植保、电力巡线、地质测绘、快递运输、消防救援、灾情勘探等行业领域。同时微型无人飞行器在现代军事和民用方面应用的巨大优势，得到了世界各国的极大关注和高度重视，成为当今先进国家竞相研究的科技前沿课题。
3.目前的多旋翼无人机,多数是固定式机架，在实际使用过程中,这种机架具有非常鲜明的优、缺点。优点是机架结构简单，制造方便。而缺陷也同样十分明显，极大浪费了运输，存储空间。另外随着现代化军事的发展，无人机在战场中起到越来大的作用，在复杂多变的战场环境下传统无人机很难满足携带方便、快速起飞、轻型可靠的要求。因此很有必要研究一种可旋升式微型折叠无人飞行装置。在保证无人机使用要求的前提下，采用机架折叠式设计，保证其优良的性能以及更好的发挥其体积优势，且适应多种使用环境。


技术实现要素：

4.为了克服传统无人机很难满足携带方便、快速起飞、轻型可靠的缺点，要解决的技术问题为：提供一种采用机架折叠式设计，保证其优良的性能以及更好的发挥其体积优势，且适应多种使用环境的可升旋式微型折叠的无人飞行装置。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可升旋式微型折叠的无人飞行装置，包括有无人机主体和可升降式起飞台主体，其特征在于：所述无人机主体包括折叠式机架，所述折叠式机架包括机架中心支撑板二，所述机架中心支撑板二上设有折叠机构，所述折叠机构包括若干弹簧合页铰链，所述弹簧合页铰链一侧与机架中心支撑板二连接，所述弹簧合页铰链另一侧连接有机臂，所述机臂末端设有无刷电机，所述无刷电机上安装有螺旋桨，所述可升降式起飞台主体内部设有丝杆传动机构优选的，所述机架中心支撑板二上还设有飞行控制器和电子调速器，用于控制该无人飞行装置的运动。
6.优选的，所述机架中心支撑板二上设有动力电池仓，所述动力电池仓位于所述飞行控制器和电子调速器一侧，可对所述飞行控制器和电子调速器进行一定的保护。
7.优选的，所述机架中心支撑板二上还安装有摄像组件，所述摄像组件包括摄像头和图像传输设备，所述图像传输设备安装在机架中心支撑板二一侧，所述摄像头安装在图像传输设备上。
8.优选的，所述机架中心支撑板二上还设有投掷装置，所述投掷装置由第二无刷电机以及机架中心支撑板一组成，机架中心支撑板一安装在机架中心支撑板二上部，机架中
心支撑板一上安装有若干第二无刷电机，电子调速器还会控制第二无刷电机，能对已装备的武器进行投掷，实现对目标物的打击。
9.优选的，所述机架中心支撑板一上具有两块弧形板，其中一块弧形板后侧被封闭，两块弧形板与机架中心支撑板一之间形成的空间用于放置投掷武器。
10.优选的，所述可升降式起飞台主体为中空状的圆筒，顶部为开口，所述可升降式起飞台主体内部设有多个不同高度的安装空间，用于对其它零件的安装。
11.优选的，所述可升降式起飞台主体内部还设有控制模块，用于远程控制丝杆传动机构的工作。
12.优选的，所述丝杆传动机构包括丝杆螺母座、丝杆和驱动电机，可升降式起飞台主体内安装有丝杆螺母座，所述丝杆螺母座中部设有丝杆，可升降式起飞台主体内部一侧设有驱动电机，驱动电机的输出轴与丝杆螺母座之间设有传动组件。
13.优选的，所述丝杆顶部设有无人机放置台，所述无人机放置台底部两侧设有直杆，直杆能相对所述可升降式起飞台主体进行移动。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：在机架机构上，在不影响机身强度的前提下，采用弹簧铰链结构实现无人机的折叠功能，满足了多旋翼无人机方便携带，可折叠的功能需求。在起飞方式上，通过研究多旋翼无人机的起飞流程，设计出升降式结构起飞装置，在保护待起飞状态下的无人机的同时，还可满足无人机快速起飞执行任务的需求。同时，本无人飞行器还添加了投掷装置，可以通过携带弹药装备机载武器系统，弹药在电机的旋转带动下能从储存仓中实现投放，由此对目标物进行精准的打击。
附图说明
15.图1为本发明的折叠式微型无人机主体结构示意图；图2为本发明的折叠式微型无人机主体结构仰视图；图3为本发明的可升降式起飞台主体的内部结构图；图4为本发明的装置待起飞状态整体结构图；图5为本发明的装置起飞状态整体结构图；图6为本发明的动力系统控制原理图；图7为本发明的pid控制框图。
16.图中：1、无人机主体；2、可升降式起飞台主体；3、折叠式机架；4、投掷装置；5、折叠机构；6、机臂；7、无刷电机；8、螺旋桨；9、飞行控制器；10、摄像组件；11、动力电池仓；12、丝杆传动机构；13、控制模块；14、弹簧合页铰链；15、摄像头；16、图像传输设备；17、丝杆螺母座；18、丝杆；19、驱动电机；20、电子调速器；21、机架中心支撑板一；22、机架中心支撑板二。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.请参阅图1-7，本发明提供以下技术方案：一种可升旋式微型折叠的无人飞行装
置，包括无人机主体1和可升降式起飞台主体2，可升降式起飞台主体2为中空状的圆筒，顶部为开口，无人机主体1包括折叠式机架3，折叠式机架3包括机架中心支撑板二22，机架中心支撑板二22上设有折叠机构5，折叠机构5包括四个弹簧合页铰链14，弹簧合页铰链14一端与机架中心支撑板二22连接，另一端连接有机臂6，机臂6远离弹簧合页铰链14的一端固接有无刷电机7，无刷电机7的输出轴上安装有螺旋桨8，机架中心支撑板二22下部还设有动力电池仓11、飞行控制器9和电子调速器20，飞行控制器9和电子调速器20位于动力电池仓11内侧，使得动力电池仓11可对飞行控制器9和电子调速器20进行一定的保护，飞行控制器9和电子调速器20可用于控制无人飞行装置的运动，可升降式起飞台主体2为圆筒状，内部中空，且设有多个不同高度的安装空间，用于安装其它零件，可升降式起飞台主体2内部设有丝杆传动机构12，丝杆传动机构12包括丝杆螺母座17、丝杆18以及驱动电机19，丝杆螺母座17安装在可升降式起飞台主体2中部，丝杆螺母座17中部通过螺纹设有丝杆18，可升降式起飞台主体2内部前侧设有驱动电机19，驱动电机19的输出轴与丝杆螺母座17的螺母之间设有传动机构，例如链轮与链条，丝杆18顶部设有无人机放置台，无人机放置台底部两侧连接有直杆，可相对于可升降式起飞台主体2内部上下滑动，无人机放置台上部可用于放置无人机主体1。
19.具体的，可升降式起飞台主体2内部还设有控制模块13，用于远程控制丝杆传动机构12的工作。
20.具体的，机架中心支撑板二22上安装有摄像组件10，摄像组件10包括摄像头15和图像传输设备16，机架中心支撑板二22下部前侧安装有图像传输设备16，图像传输设备16前部安装有摄像头15，摄像头15可相对图像传输设备16进行旋转，图像传输设备16可将摄像头15拍下的图像传输至对应的图像接收设备上。
21.具体的，机架中心支撑板二22上部设有投掷装置4，投掷装置4包括两个第二无刷电机以及机架中心支撑板一21，机架中心支撑板二22上部安装有机架中心支撑板一21，机架中心支撑板一21上具有两块弧形板，后侧的弧形板后部由一块挡板封闭，弧形板与机架中心支撑板一21之间所形成的空间可用于放置投掷武器，第二无刷电机安装在机架中心支撑板一21上，第二无刷电机由电子调速器20控制，能对已装备的武器进行投掷，实现对目标物的打击。
22.通过采用上述技术方案，无人机的动力系统主要是靠四个电机带动螺旋桨旋转来实现的，飞行姿态的实现也是靠四个螺旋桨的工作配合。将飞行姿态的命令输入飞行控制器9，飞行控制器9便可以根据需求计算得出无人机的目标飞行姿态，同时根据飞行角度pid控制来控制四个电机工作，实现整体的动力控制。pid控制就是反馈系统会根据实际输出量与理想目标的误差进行调节，根据误差调节系统输入量，直到输出量达到理想值。p为比例环节，在pid控制里边发挥最重要的作用，用来增加系统响应速度，快速抵消干扰的影响。i为积分环节，主要用来消除稳态误差。d为微分环节，对于误差的变化频率比较敏感，主要用来增强系统稳定性，减小超调量等。
23.在待起飞状态时，无人机被折叠收放于可升降式起飞台主体2中，减小占用的体积，而可升降式起飞台主体2又可对无人机进行一定的保护，当需要进行起飞动作，可升降式起飞台主体2将无人机移出至外部后，弹簧合页铰链14迅速将机臂6打开，使得无人机可快速进行起飞。
24.本发明的工作原理及使用流程：在待起飞状态时，无人机被折叠收放于可升降式起飞台主体2中，此时弹簧合页铰链14处于形变状态，机臂6与可升降式起飞台主体2的内壁接触，机臂6上的无刷电机7与螺旋桨8朝向可升降式起飞台主体2内侧中部，在需要无人机起飞时，通过控制模块13远程控制驱动电机19工作，驱动电机19会通过传动机构带动丝杆螺母座17上的螺母进行旋转，由于螺母只能进行旋转，无法移动，螺母旋转会通过螺纹使得丝杆18向上移动，通过无人机放置台带动无人机向上移动，当无人机移出可升降式起飞台主体2后，弹簧合页铰链14回弹，带动机臂6处于水平状态，此时无刷电机7与螺旋桨8朝向正下方，随后通过飞行控制器9和电子调速器20对无人机的运行进行控制，同时可通过摄像头15将周围景物拍摄下来并通过图像传输设备16传输至使用者处，在需要对指定目标进行打击时，可通过第二无刷电机带动在先储存好的弹药进行移动，弹药到达指定位置后释放，完成投掷过程。
25.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种可升旋式微型折叠的无人飞行装置，包括有无人机主体(1)和可升降式起飞台主体(2)，其特征在于：所述无人机主体(1)包括折叠式机架(3)，所述折叠式机架(3)包括机架中心支撑板二(22)，所述机架中心支撑板二(22)上设有折叠机构(5)，所述折叠机构(5)包括若干弹簧合页铰链(14)，所述弹簧合页铰链(14)一侧与机架中心支撑板二(22)连接，所述弹簧合页铰链(14)另一侧连接有机臂(6)，所述机臂(6)末端设有无刷电机(7)，所述无刷电机(7)上安装有螺旋桨(8)，所述可升降式起飞台主体(2)内部设有丝杆传动机构(12)。2.根据权利要求1所述的一种可升旋式微型折叠的无人飞行装置，其特征在于：所述机架中心支撑板二(22)上还设有飞行控制器(9)和电子调速器(20)，用于控制该无人飞行装置的运动。3.根据权利要求2所述的一种可升旋式微型折叠的无人飞行装置，其特征在于：所述机架中心支撑板二(22)上设有动力电池仓(11)，所述动力电池仓(11)位于所述飞行控制器(9)和电子调速器(20)一侧，可对所述飞行控制器(9)和电子调速器(20)进行一定的保护。4.根据权利要求1所述的一种可升旋式微型折叠的无人飞行装置，其特征在于：所述机架中心支撑板二(22)上还安装有摄像组件(10)，所述摄像组件(10)包括摄像头(15)和图像传输设备(16)，所述图像传输设备(16)安装在机架中心支撑板二(22)一侧，所述摄像头(15)安装在图像传输设备(16)上。5.根据权利要求1所述的一种可升旋式微型折叠的无人飞行装置，其特征在于：所述机架中心支撑板二(22)上还设有投掷装置(4)，所述投掷装置(4)由第二无刷电机以及机架中心支撑板一(21)组成，机架中心支撑板一(21)安装在机架中心支撑板二(22)上部，机架中心支撑板一(21)上安装有若干第二无刷电机，电子调速器(20)还会控制第二无刷电机，能对已装备的武器进行投掷，实现对目标物的打击。6.根据权利要求5所述的一种可升旋式微型折叠的无人飞行装置，其特征在于：所述机架中心支撑板一(21)上具有两块弧形板，其中一块弧形板后侧被封闭，两块弧形板与机架中心支撑板一(21)之间形成的空间用于放置投掷武器。7.根据权利要求1所述的一种可升旋式微型折叠的无人飞行装置，其特征在于：所述可升降式起飞台主体(2)为中空状的圆筒，顶部为开口，所述可升降式起飞台主体(2)内部设有多个不同高度的安装空间，用于对其它零件的安装。8.根据权利要求7所述的一种可升旋式微型折叠的无人飞行装置，其特征在于：所述可升降式起飞台主体(2)内部还设有控制模块(13)，用于远程控制丝杆传动机构(12)的工作。9.根据权利要求8所述的一种可升旋式微型折叠的无人飞行装置，其特征在于：所述丝杆传动机构(12)包括丝杆螺母座(17)、丝杆(18)和驱动电机(19)，可升降式起飞台主体(2)内安装有丝杆螺母座(17)，所述丝杆螺母座(17)中部设有丝杆(18)，可升降式起飞台主体(2)内部一侧设有驱动电机(19)，驱动电机(19)的输出轴与丝杆螺母座(17)之间设有传动组件。10.根据权利要求9所述的一种可升旋式微型折叠的无人飞行装置，其特征在于：所述丝杆(18)顶部设有无人机放置台，所述无人机放置台底部两侧设有直杆，直杆能相对所述可升降式起飞台主体(2)进行移动。

技术总结
本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种可升旋式微型折叠的无人飞行装置。其包括有无人机主体和可升降式起飞台主体，其特征在于：所述无人机主体包括折叠式机架，所述折叠式机架包括机架中心支撑板二，所述机架中心支撑板二上设有折叠机构，所述折叠机构包括若干弹簧合页铰链，所述弹簧合页铰链一侧与机架中心支撑板二连接，所述弹簧合页铰链另一侧连接有机臂，所述机臂末端设有无刷电机，所述无刷电机上安装有螺旋桨。采用弹簧铰链结构实现无人机的折叠功能，满足了多旋翼无人机方便携带，可折叠的功能需求。在起飞方式上，设计出升降式结构起飞装置，在保护待起飞状态下的无人机的同时，还可满足无人机快速起飞执行任务的需求。求。求。


技术研发人员：胡瑞 许春霞 朱亚东 陈寒盛 杨金伟 章浩冉 刘朕 韩文彬 吴文俊 戈帅 朱志江 何浩
受保护的技术使用者：南昌工程学院
技术研发日：2022.11.11
技术公布日：2023/4/17