一种可折叠收纳并发射的微型无人机的制作方法

1.本实用新型涉及机械控制以及无人飞行器技术领域，提出了一种可折叠收纳并发射的微型无人机。


背景技术：

2.微型无人机一般是指尺寸不大于15cm，手掌般大小，起飞重量不超过250g的无人飞行器，但针对不同领域应用，尺寸和起飞重量的划分也不尽相同。无人机涉及反恐处突、应急救援、测量测绘、实景三维、环保监测、交通监视、电力巡检、国土监测、国土规划、智慧城市等应用领域。同时，也作为一种单兵便携装备，其潜在作用包括战场态势侦察、目标跟踪识别、生物战剂探测、通信中继，甚至可用于对时敏目标的精确打击。研制的微型无人机系统大都由无人飞行器、地面控制设备和发射装置组成。在地面指挥系统的控制下来完成各类作战使命，主要定位于“班排级”作战部队使用。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的针对现有无人机不便于更换载荷、不便于收纳携带、需要起飞时间、整机体积较大、电能损耗较大、续航时间较短的现状，提出了一种可折叠收纳并发射的微型无人机。
4.为了实现上述目的，本实用新型采取如下技术方案。
5.所述可折叠收纳并发射的微型无人机，包括顶盖部件、机体部件、动力模块、任务模块，采用机臂/桨叶折叠设计，还包括可折叠机臂部件；所述可折叠机臂部件，包括机臂和机臂座；所述机体部件，所述机体部件包括机体、主航电模块、电池和锁紧环；机体部件与任务模块相连；所述机臂折叠结构，包括折叠结构、转轴及弹簧机构；转轴位置设有弹簧，可自动展开机臂；所述主航电模块位于机体中；锁紧环通过周向旋转锁定任务模块的凸起部位和机身组合成一体；通过锁紧环的旋转，将任务模块与机体相连或脱离，便于更换载荷；
6.所述顶盖部件，包括顶盖、充电触点、数据与控制接口以及卫星定位模块；所述动力模块，包括螺旋桨、桨夹以及电机；
7.所述顶盖部件与机体部件相连，动力模块与可折叠机臂部件相连，锁紧环与机体相连；所述螺旋桨与桨夹相连，桨夹与电机相连，动力模块与机臂相连。
8.所述机体底部有接口板，所述接口板用于连接任务模块顶端的电路接口，为任务模块供电并进行数据与控制信息交换。
9.所述主航电模块包括若干电路板，若干电路板通过连接器及焊接装配为一个整体；机体里包含电池空间位，用于放电池。
10.所述折叠结构具有收纳和展开两种状态；所述折叠结构为轴心式折叠，即以一个或者多个轴心为中心折叠的结构，所述结构可实现刚体运动及刚体-变形运动。
11.所述弹簧机构位于机臂转轴位置，机臂根据动力学及强度分析结果进行根部局部结构加强，可实现机臂自动展开，展开到位后准确定位角度；所述锁紧环及模块化载荷舱，
便于更换载荷；所述顶盖部件及桨夹便于收纳携带。
12.所述机臂释放机构及动力模块，使得无人机在弹出或手动抛出收纳装置后的瞬间就解锁了，即不需起飞时间，实现了发射后打开机臂并继续飞行，能在不需要无人机操作员手动干预的情况下发射。
13.所述机臂释放机构，在无人机发射出收纳装置后机臂自动打开并由动力模块提供推力，从而降低发射前的整机体积，提高便携性，并快速到达一定高度，不但减少了无人机自身电能的损耗，提高了整机的续航时间，还能迅速进入任务飞行状态；所述无人机的便携性和低体积优势，可适用于各种类型任务。
14.所述螺旋桨，包括正桨和反桨且可折叠；所述主航电模块与机体相连；充电触点与顶盖相连，数据与控制接口以及卫星定位模块分别与顶盖相连。
15.所述微型无人机的装配过程如下：
16.s1、将机臂部件安装在机体部件上，在转轴位置放入弹簧,用螺钉和螺母固定；
17.s2、将接口板安装在机体部件上，引出柔性印制电路板到主航电模块安装部位，用螺钉固定接口板；
18.s3、将电池放入机体部件上的电池安装位；
19.s4、将电池正负极引出线焊接在主航电模块相应位置上；
20.s5、将接口板引出的柔性印制电路板插入主航电模块上对应的接口内；
21.s6、将机臂部件上的电机供电线焊接在主航电模块相应位置上；
22.s7、将主航电模块安装在机体部件上，用螺钉固定；
23.s8、将主航电模块上电池充电的引出线，即充电触点焊接在顶盖部件的充电电极上；
24.s9、焊接数据与控制接口：将主航电模块上数据通信的引出线，焊接在顶盖部件的数据与控制接口上；
25.s10、将顶盖部件的卫星定位模块上的引出排线插入主航电模块上对应的接口内；
26.s11、将顶盖安装在机体部件上，用螺钉固定；
27.s12、将任务模块安装在机体部件上，通过锁紧环相连接。
28.有益效果
29.本实用新型提出的一种可折叠收纳并弹出发射的微型无人机，与现有微型无人机相比，具有如下有益效果：
30.1.所述无人机配备锁紧环及模块化载荷舱，便于更换载荷，解决了现有无人机不便于更换载荷，具有多种有效载荷可供选择且允许各类有效载荷在现场快速组装，根据其应用携带不同的有效载荷，例如：携带摄像机用于侦察/监视；携带测量测绘系统用于地图绘制；携带基站或中继用于通信；适用于反恐处突、测量测绘、实景三维、环保监测、交通监视、电力巡检、国土监测、国土规划、数字城市、智慧城市等应用领域；同时，也可作为一种单兵便携装备，其潜在作用包括战场态势侦察、目标跟踪识别、生物战剂探测、通信中继，甚至可用于对时敏目标的精确打击，并拥有集群任务能力，可实现全天候多模式的协同任务；
31.2.所述无人机与现有在许多领域得到应用的旋翼无人机相比，机臂模块及桨叶可折叠收纳于机体最大外径之内，整个无人机可收纳于圆筒状收纳装置中并便于携带，解决了现有无人机不便于收纳携带及快速发射的问题；
32.3.所述无人机与现有旋翼无人机不同，不需用训练有素的无人机操作员手动操控起飞，即起飞到达到巡航高度需要时间且准备起飞时间过程大约需要2-5分钟，起飞准备时间较长；而本技术所述机臂释放机构及动力模块，在无人机弹出或手动抛出收纳装置的瞬间就解锁了，即无人机不需要起飞准备时间，实现了发射后迅速完全展开并进入飞行状态，能在不需要无人机操作员手动展开干预的情况下发射升空，有效降低了起飞准备时间；在紧急响应和防御中发挥重要作用；
33.4.所述无人机在发射后具有机臂释放机构，在发射后机臂自动打开并由动力模块提供推力，通过这种方式，有助于降低发射前的整机体积，提高便携性，并快速到达一定高度，不但减少了无人机自身电能的损耗，提高了整机的续航时间，还能迅速进入任务飞行状态；所述无人机的便携性和低体积优势，可适用于各种类型任务；同时还具有整机体积小的优势。
附图说明
34.图1本实用新型一种可折叠收纳并弹出发射的微型无人机的组成框图；
35.图2本实用新型一种可折叠收纳并弹出发射的微型无人机的剖面框图；
36.图3本实用新型一种可折叠收纳并弹出发射的微型无人机的折叠示意图；
37.图示说明：1-顶盖部件；2-机体；3-锁紧环；4-任务模块；5-机臂座；6-机臂；7-无刷电机；8-正桨；9-反桨；10-桨夹；11-主航电模块；12-卫星定位模块；13-充电口；14-数据口；15-动力模块；16-天线；17-电池；18-柔性印制电路板；19-接口板。
具体实施方式
38.下面结合附图及具体实施例，对本实用新型一种可折叠收纳并弹出发射的微型无人机的具体实施进行详细阐述。
39.实施例1
40.本实施例阐述本实用新型一种可折叠收纳并弹出发射的微型无人机应用于巡飞弹的具体实施。作为一种新型的现代武器，巡飞弹的机翼折叠与展开是筒射无人机的关键技术之一。
41.所述一种可折叠收纳并弹出发射的微型无人机，具体实施时，组成与连接关系如图1所示，所述可折叠收纳并发射的微型无人机，采用机臂/桨叶折叠设计，包括顶盖部件1、机体部件、动力模块、可折叠机臂部件以及任务模块；
42.本实用新型所述的折叠结构既丰富了应用场景，还为无人机功能变革提供强有力的技术支撑；所述折叠机构让无人机与导弹结合成为可能，机臂展开驱动方式为弹簧驱动，其优点是结构展开时间快，系统响应快，便于飞控控制。
43.所述顶盖部件1，包括顶盖、充电触点、数据与控制接口以及卫星定位模块12；
44.所述主航电模块位于机体2中，包括若干电路板，若干电路板通过连接器及焊接装配为一个整体；
45.所述机体部件，包括机体2、主航电模块、电池和锁紧环3；机体2里包含电池空间位，用于放电池17；
46.所述机臂部件，包括机臂6和机臂座5；
47.所述顶盖部件1与机体部件相连，动力模块与机臂部件相连，具体的：所述主航电模块与机体相连；锁紧环与机体相连；充电触点与顶盖相连，数据与控制接口以及卫星定位模块分别与顶盖相连；所述螺旋桨与桨夹10相连，桨夹10与无刷电机7相连，动力模块15与机臂6相连；所述主航电模块11与天线16相连；
48.机体底部有接口板19，所述接口板19用于连接任务模块连接顶端的电路接口，为任务模块供电并通过数据与控制接口进行数据与控制信息交换；所述任务模块为飞行器可拆卸的任务载荷，此部分可从机体上快速拆卸及换装，任务载荷有多种型号以便完成不同的飞行或作战任务；
49.所述可折叠机臂部件包括转轴、弹簧机构及机臂；转轴位置设有弹簧，可自动展开机臂6；折叠结构为轴心式折叠。
50.所述动力模块，包括螺旋桨、桨夹10以及电机7；所述螺旋桨，包括正桨8和反桨9且可折叠；
51.所述折叠结构具有收纳和展开两种状态；所述转轴及弹簧机构又称为机臂释放机构；
52.所述折叠结构为轴心式折叠，即以一个或者多个轴心为中心折叠的结构，所述结构可实现刚体运动及刚体-变形运动；
53.其中，刚体运动在折叠展开过程中，受力分析一般采用线性理论分析；刚体-变形运动的刚性运动与变形运动互相耦合；在折叠展开的过程中，组成铰链的构件内产生内力，内力比较复杂，其运动形式需要用非线性理论来描述。
54.利用折叠形式的基本原理及其组合形式能有效提高产品造型的空间利用率，根据产品功能先行的原则，再结合折叠结构工艺材料特性，进一步考量折叠结构在功能上的合理性，其次，折叠结构设计的关键-机构的节点，节点设计需满足折叠结构运动的可行性，节点处不能有太大摩擦。最后，通过利用构件与节点的关系，对折叠结构的机构进行自由度计算，来判定折叠结构的稳定性特征，折叠状态的示意如图3所示。
55.所述锁紧环3及模块化载荷舱4，便于更换载荷；所述顶盖部件及桨夹便于收纳携带；所述无人机的机臂释放机构及动力模块配置，使得弹出或手动抛出的瞬间就解锁了，即不需要起飞时间，实现了发射后打开机臂并继续飞行，能在不需要无人机操作员干预的情况下发射；所述机臂释放机构，在发射后机臂6自动打开并由动力模块提供推力，从而降低发射前的整机体积，提高便携性，并快速到达一定高度，不但减少了无人机自身电能的损耗，提高了整机的续航时间，还能迅速进入任务飞行状态；所述无人机的便携性和低体积优势，可适用于各种类型任务；执行任务时，人员可将无人机从弹射筒中发射后自动展开至飞行状态，在手中放飞或将无人机抛向空中实现放飞；
56.任务完成后，给出返航或降落指令，无人机执行自动返航降落动作，人员可在无人机下落过程中接住无人机或等无人机触地锁桨后收纳无人机。
57.所述可折叠收纳并发射的微型无人机的装配过程如下：
58.s1、安装机臂部件，具体为：将机臂部件安装在机体部件上，在转轴位置放入弹簧，用螺钉和螺母固定；
59.s2、安装接口板17，具体为：将接口板17安装在机体部件上，引出柔性印制电路板18到主航电模块11安装部位，用螺钉固定接口板；
60.s3、安装电池17：将电池17放入机体部件上的电池安装位；
61.s4、焊接电池17正负极引出线：将电池17正负极引出线焊接在主航电模块11相应位置上；
62.s5、连接接口板19和主航电模块11：将接口板19引出的柔性印制电路板18插入主航电模块11上对应的接口内；
63.s6、焊接机臂部件：将机臂部件上的电机供电线焊接在主航电模块相应位置上；
64.s7、安装主航电模块11：将主航电模块11安装在机体部件上，用螺钉固定；
65.s8、焊接充电触点：将主航电模块上的充电口13引出线，焊接在顶盖部件1的充电触点，与充电电极相连；
66.s9、焊接数据与控制接口14：将主航电模块11上数据通信的引出线，焊接在顶盖部件1的数据与控制接口14上；
67.s10、连接顶盖部件上的卫星定位模块12：将顶盖部件1上的卫星定位模块12上的引出排线插入主航电模块11上对应的接口内；
68.s11、安装顶盖部件1：将顶盖部件1安装在机体部件上，用螺钉固定；
69.s12、安装任务模块4安装在机体部件上，通过卡口相连接。
70.所述机体2里包含电池空间位，用于放电池17；机体2底部有接口板19，所述接口板19用于连接任务模块4连接电源及数据与控制接口14；接口板19连接任务模块4；所述任务模块4为飞行器可拆卸的任务载荷，此部分可从机体2上快速拆卸及换装任务载荷，即任务模块4有多种型号以便完成不同的飞行或作战任务；所述任务模块4用于在无人机的控制下采集图像或其他任务信息，再经由无人机的主航电模块11把任务数据传递出去，其供电电源和控制指令由无人机提供，控制任务模块4执行相关功能。
71.通过上述说明可知，本实用新型的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本实用新型可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。以上所述为本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。凡是不脱离本实用新型所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本实用新型保护的范围。

技术特征：
1.一种可折叠收纳并发射的微型无人机，包括顶盖部件、机体部件、动力模块、任务模块，其特征在于，采用机臂/桨叶折叠设计，还包括可折叠机臂部件；所述可折叠机臂部件，包括机臂和机臂座；所述机体部件，所述机体部件包括机体、主航电模块、电池和锁紧环；机体部件与任务模块相连；所述机臂折叠结构，包括折叠结构、转轴及弹簧机构；转轴位置设有弹簧；所述主航电模块位于机体中；所述顶盖部件，包括顶盖、充电触点、数据与控制接口以及卫星定位模块；所述动力模块，包括螺旋桨、桨夹以及电机；所述顶盖部件与机体部件相连，动力模块与可折叠机臂部件相连，锁紧环与机体相连；所述螺旋桨与桨夹相连，桨夹与电机相连，动力模块与机臂相连。2.根据权利要求1所述的微型无人机，其特征在于，所述机体底部有接口板。3.根据权利要求1所述的微型无人机，其特征在于，所述主航电模块包括若干电路板，若干电路板通过连接器及焊接装配为一个整体；机体里包含电池空间位。4.根据权利要求1所述的微型无人机，其特征在于，所述弹簧机构位于机臂转轴位置。5.根据权利要求1所述的微型无人机，其特征在于，所述螺旋桨，包括正桨和反桨且可折叠。6.根据权利要求1所述的微型无人机，其特征在于，所述主航电模块与机体相连。7.根据权利要求1所述的微型无人机，其特征在于，所述充电触点与顶盖相连。8.根据权利要求1所述的微型无人机，其特征在于，所述数据与控制接口以及卫星定位模块分别与顶盖相连。

技术总结
本实用新型涉及机械控制以及无人飞行器技术领域，提出了一种可折叠收纳并快速发射的微型无人机。所述无人机，包括顶盖部件、机体部件、动力模块、可折叠机臂部件、任务模块；所述顶盖部件包括顶盖、充电触点、数据与控制接口及卫星定位模块；所述机体部件包括机体、主航电模块、电池和锁紧环；机体底部有接口板，接口板连接任务模块顶端的电路接口，为任务模块供电并进行数据与控制信息交换；所述动力模块包括螺旋桨、桨夹及电机；所述螺旋桨包括正桨和反桨；所述可折叠机臂部件包括转轴、弹簧机构及机臂；转轴位置设有弹簧，可自动展开机臂；折叠结构为轴心式折叠。所述无人机便于装卸任务载荷且收纳携带方便，发射后可迅速展开飞行。发射后可迅速展开飞行。发射后可迅速展开飞行。


技术研发人员：范淑瑞 贾寻聪
受保护的技术使用者：飞灵智控(北京)科技有限公司
技术研发日：2022.11.02
技术公布日：2023/3/23