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动力装置和无人机的制作方法

时间:2022-02-06 阅读: 作者:专利查询

动力装置和无人机的制作方法

1.本实用新型涉及无人设备领域,具体而言,涉及一种动力装置和无人机。


背景技术:

2.相关技术提供的无人机,例如:双旋翼无人机,通常都是依靠舵机和螺旋桨组件实现无人机的姿态控制,具体地,通过螺旋桨组件提供升力,并利用至少两个螺旋桨组件的差速控制横滚方向,利用舵机调整螺旋桨组件的角度以控制俯仰和航向。
3.但是,由于螺旋桨组件设置于机身的连接方式不是刚性连接,在空中飞行时整个无人机会像一个钟摆,在向前或向后高速运动时,如果突然刹车,无人机的机身姿态会大幅度上翘,极容易引发无人机的振荡而导致炸机。


技术实现要素:

4.本实用新型的目的在于提供一种动力装置和无人机,其能够改善无人机突然刹车时机身姿态容易大幅上翘的问题,进而改善无人机振荡而导致的炸机问题。
5.本实用新型的实施例是这样实现的:
6.第一方面,本实用新型提供一种动力装置,用于无人机,动力装置包括:
7.螺旋桨组件,螺旋桨组件设置于无人机的机臂;
8.第一舵机,第一舵机用于设置于机臂,且与螺旋桨组件传动连接;
9.舵板,舵板用于与机臂转动连接;
10.第二舵机,第二舵机用于设置于机臂,且与舵板传动连接,用于驱动舵板转动。
11.在可选的实施方式中,动力装置还包括连杆机构,第二舵机通过连杆机构与舵板传动连接。
12.在可选的实施方式中,连杆机构包括第一杆和第二杆,第二舵机与第一杆传动连接,第一杆的第一端与第二杆的第一端传动连接,第二杆的第二端与舵板固定连接;在第二舵机驱动第一杆转动的情况下,第一杆带动第二杆运动,以驱动舵板转动。
13.在可选的实施方式中,连杆机构包括第一杆、第二杆和第三杆,第二舵机与第一杆传动连接,第一杆的第一端与第二杆的第一端传动连接,第二杆的第二端与第三杆的第一端传动连接,第三杆的第二端与舵板固定连接;在第二舵机驱动第一杆转动的情况下,第一杆带动第二杆和第三杆运动,以驱动舵板转动。
14.在可选的实施方式中,连杆机构还包括第四杆和第五杆,第一杆的第二端与第四杆的第一端传动连接,第四杆的第二端与第五杆的第一端传动连接,第五杆的第二端与舵板固定连接;在第二舵机驱动第一杆转动的情况下,第一杆还带动第四杆和第五杆运动,以驱动舵板转动。
15.在可选的实施方式中,第五杆和第三杆对称地分布于舵板的两侧。
16.在可选的实施方式中,机臂的一端用于与无人机的机身连接,连杆机构设置于机臂的另一端的端部。
17.在可选的实施方式中,动力装置还包括用于设置于机臂的连接件,舵板与连接件转动连接。
18.在可选的实施方式中,连接件包括连接环,舵板开设有插接孔,连接环穿设于插接孔内。
19.在可选的实施方式中,舵板连接有至少两个限位件,每两个限位件之间具有间隙,连接件设置于两个限位件之间。
20.第二方面,本实用新型提供一种无人机,包括机身、机臂和前述实施方式任一项的动力装置,机臂设置于机身。
21.本实用新型实施例的动力装置和无人机的有益效果包括:
22.本实用新型实施例的动力装置可以设置于无人机的机身上,动力装置包括螺旋桨组件、第一舵机、第二舵机和舵板,螺旋桨组件用于设置于机臂;第一舵机用于设置于机臂,且与螺旋桨组件传动连接;舵板用于与机臂转动连接;第二舵机用于设置于机臂,且与舵板传动连接,用于驱动舵板转动。这样一来,在无人机飞行时,不仅可以利用螺旋桨组件提供升力,并利用第一舵机驱动螺旋桨组件调整角度,以控制无人机的俯仰和航向,还可以利用第二舵机调整舵板的角度,以便于在无人机在飞行过程在中突然刹车时,使舵板朝前转动,产生一个低头力矩,以抵抗无人机机身上翘运动,达到一个力矩平衡的状态,即可改善无人机突然刹车时机身姿态容易大幅上翘的问题,进而改善无人机振荡而导致的炸机问题。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
24.图1为本实用新型实施例中无人机在第一视角下的结构示意图;
25.图2为本实用新型实施例中无人机在第二视角下的结构示意图;
26.图3为本实用新型实施例中无人机在第三视角下的结构示意图;
27.图4为图3中ⅳ处的放大图;
28.图5为本实用新型实施例中第三杆和舵板的局部结构示意图;
29.图6为本实用新型实施例中无人机的局部结构分解图;
30.图7为图6中ⅶ处的放大图。
31.图标:010-无人机;100-机身;200-动力装置;210-机臂;211-连接件;212-第一臂;213-第二臂;220-螺旋桨组件;221-电机;222-螺旋桨;230-第一舵机;240-舵板;241-限位件;242-插接孔;243-第一侧边;244-第二侧边;250-第二舵机;260-连杆机构;261-第一杆;262-第二杆;263-第三杆;264-第四杆;265-第五杆;266-连杆。
具体实施方式
32.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和
示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
33.因此,以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围,而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
34.应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
35.在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.在本实用新型的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
37.图1为本实用新型实施例中无人机010在第一视角下的结构示意图;请参照图1,本实施例提供一种无人机010,其可以用于喷洒农药、巡航、航拍、物流运输等,在此不作具体限定。
38.本实施例的无人机010为双旋翼无人机;在其他实施例中,无人机010还可以是指三旋翼无人机、四旋翼无人机等,在此不作具体限定。
39.请继续参照图1,本实施例的无人机010包括机身100、机臂210和动力装置200,动力装置200通过机臂210设置于机身100,用于提供升力等动力。
40.本实施例的无人机010包括两组动力装置200,两组动力装置200分别通过两组机臂210对称的设置于机身100的两侧。
41.需要说明的是,无人机010还包括电池和控制装置(图中均未示出),电池和控制装置均设置于机身100,且均与动力装置200电连接;其中,电池给动力装置200提供电能,控制装置用于控制动力装置200的运行。
42.还需要说明的是,电池和控制装置设置于机身100的方式以及工作原理均与相关技术类似,在此不再赘述。
43.请参照图1,动力装置200包括螺旋桨组件220和第一舵机230;螺旋桨组件220和第一舵机230均设置于机臂210,机臂210设置于机身100,且第一舵机230与螺旋桨组件220传动连接。其中,螺旋桨组件220用于给机身100提供升力,且利用两组动力装置200的螺旋桨组件220的差速控制无人机010的横滚方向;第一舵机230用于驱动螺旋桨组件220的角度,既第一舵机230用于调整螺旋桨组件220相对于机臂210的角度,以控制无人机010的俯仰和航向。
44.进一步地,机臂210的第一端与机身100固定连接,螺旋桨组件220和第一舵机230均设置于机臂210的第二端,机臂210的第二端向远离机身100的方向延伸;如此设置,即可
避免机身100干涉螺旋桨组件220的运行。
45.再进一步地,两组动力装置200对称分布,以利用两组动力装置200可靠地驱动无人机010飞行。具体地,两组动力装置200的螺旋桨组件220和第一舵机230均通过机臂210以机身100对称分布。
46.机臂210的第一端与机身100的连接方式可以根据需要选择,例如:机臂210的第一端通过螺栓等紧固件与机身100连接,或者机臂210与机身100焊接等,在此不作具体限定。
47.请参照图1,本实施例的螺旋桨组件220包括电机221和螺旋桨222,电机221的输出轴与螺旋桨222传动连接,用于驱动螺旋桨222转动,以给无人机010的飞行提供升力。
48.需要说明的是,电机221与控制装置电连接,以利用控制装置控制电机221驱动螺旋桨222产生不同的转速;进而还可以利用控制装置控制两组动力装置200的电机221驱动螺旋桨222以不同的转速转动,以形成差速,并利用差速控制无人机010飞行时的横滚方向。
49.本实施例中,第一舵机230设置于机臂210,且与电机221传动连接,以使螺旋桨组件220通过第一舵机230与机臂210实现非刚性连接;第一舵机230用于驱动电机221和螺旋桨222同步相对于机臂210转动,以调整无人机010的俯仰和航向。
50.需要说明的是,第一舵机230设置于机臂210的方式、以及驱动电机221和螺旋桨222同步相对于机臂210转动以调整螺旋桨组件220的角度的原理均与相关技术类似,在此不再赘述。
51.请继续参照图1,本实施例的动力装置200还包括舵板240和第二舵机250,舵板240与机臂210转动连接;第二舵机250设置于机臂210,且与舵板240传动连接,用于驱动舵板240转动。这样一来,在无人机010飞行时,可以利用第二舵机250驱动舵板240相对于机臂210转动,以进行实时动态调整,进而保证无人机010的机身100稳定性,由于螺旋桨222转动会产生气流,舵板240的动态调整则会产生操纵力矩;在无人机010飞行的过程中突然急刹车时,能够利用第二舵机250驱动舵板240朝前转动,产生一个低头力矩,以抵抗无人机010机身100上翘运动,达到一个力矩平衡的状态,即可改善无人机010突然刹车时机身100姿态容易大幅上翘的问题,进而改善无人机010振荡而导致的炸机问题。特别是,在无人机010执行高速飞行时,突然执行刹车指令,利用第二舵机250驱动舵板240转动,以维持力矩平衡,使得机身100依然保持一个平稳的姿态,提高无人机010飞行的安全稳定性。
52.进一步地,本实施例的舵板240位于螺旋桨222的下方;如此设置,可以确保第二舵机250驱动舵板240的动态调整提供的操纵力矩,能够可靠地实现力矩平衡,进而确保机身100的稳定性。
53.需要说明的是,舵板240的形状与机臂210相适配,具体包括:舵板240邻近机臂210的一侧的形状与机臂210相适配,以使舵板240能够可靠地相对于机臂210转动。
54.图2为本实用新型实施例中无人机010在第二视角下的结构示意图。
55.还需要说明的是,请参照图2,本实施例中,两组动力装置200以机身100的中轴线a对称分布于机身100的两侧,舵板240的转动轴线b与中轴线a垂直。进一步地,从一个螺旋桨组件220指向另一个螺旋桨组件220的延伸方向与舵板240的转动轴线b的延伸方向一致。
56.图3为本实用新型实施例中无人机010在第三视角下的结构示意图;
57.图4为图3中ⅳ处的放大图。
58.请参照图3和图4,本实施例的动力装置200还包括连杆机构260,第二舵机250通过
连杆机构260与舵板240传动连接。如此设置,有利于确保第二舵机250和舵板240之间稳定、可靠地传动连接。
59.进一步地,连杆机构260包括第一杆261、第二杆262和第三杆263,第二舵机250与第一杆261传动连接,第一杆261的第一端与第二杆262的第一端传动连接,第二杆262的第二端与第三杆263的第一端传动连接,第三杆263的第二端与舵板240固定连接;在第二舵机250驱动第一杆261转动的情况下,第一杆261带动第二杆262和第三杆263运动,以驱动舵板240转动。具体地,在第二舵机250驱动第一杆261转动时,第一杆261的第一端上升或下降,进而带动第二杆262上升或下降,并通过第二杆262带动第三杆263的第一端上升或下降,进而驱动舵板240相对于机臂210转动。如此设置,确保了第二舵机250驱动舵板240转动的可靠性。
60.需要说明的是,在一些实施例中,所述连杆机构260可以仅包括第一杆261和第二杆262;其中第一杆261和第二杆262之间的连接方式可参照上一实施例,不同的是,第二杆262可以直接与舵板240连接,即第二杆262的第二端直接与舵板240固定连接,在第二舵机250驱动第一杆261转动的情况下,第一杆261带动第二杆262运动,以驱动舵板240转动;如此也可以实现对舵板240的驱动。
61.再进一步地,连杆机构260还包括第四杆264和第五杆265,第一杆261的第二端与第四杆264的第一端传动连接,第四杆264的第二端与第五杆265的第一端传动连接,第五杆265的第二端与舵板240固定连接;在第二舵机250驱动第一杆261转动的情况下,第一杆261带动第四杆264和第五杆265运动,以驱动舵板240转动。具体地,在第二舵机250驱动第一杆261转动时,第一杆261的第二端下降或上升,进而带动第四杆264下降或上升,并通过第四杆264带动第五杆265的第一端下降或上升,进而驱动舵板240相对于机臂210转动。如此设置,即可在舵板240的相对两侧同时驱动舵板240相对于机臂210转动,以确保舵板240动态调整的可靠性。
62.值得注意的是,在一些实施例中,可以将所述连杆机构260中的第一杆261、第二杆262、第三杆263、第四杆264和第五杆265中具有连接关系的2个或以上的单元合并成一个整体,这样可以减少所述连杆机构260所包含的杆的数目,也可以提高连杆机构260的结构紧凑性。
63.需要说明的是,当第二舵机250驱动第一杆261正转时,第一杆261驱动第二杆262和第三杆263的第一端向上移动,与此同时,第一杆261驱动第四杆264和第五杆265的第一端向下移动,以驱动舵板240向前转动;同理,当第二舵机250驱动第一杆261反转,第一杆261驱动第二杆262和第三杆263的第一端向下移动,与此同时,第一杆261驱动第四杆264和第五杆265的第一端向上移动,以驱动舵板240向后转动。
64.还需要说明的是,上述舵板240向前转动是指无人机010飞行时飞行方向相对的前方,同理,舵板240向后转动是指无人机010飞行时飞行方向相对的后方。
65.应当理解,在其他实施例中,第二舵机250还可以通过齿轮组件与舵板240传动连接,或者第二舵机250直接与舵板240传动连接等,在此不作具体限定。
66.本实施例中,第五杆265和第三杆263对称地分布于舵板240的两侧。如此设置,能够进一步确保第二舵机250驱动舵板240相对于机臂210转动地可靠性。
67.进一步地,第一杆261的中部与第二舵机250传动连接,以使第一杆261与第二舵机
250的连接处与第一杆261的第一端之间的间距等于第一杆261与第二舵机250的连接处与第一杆261的第二端之间的间距;如此设置,可以确保第二舵机250驱动第一杆261的第一端和第一杆261的第二端两者升降的距离是相同的,进而确保第一杆261同时驱动第二杆262和第四杆264同时运动相同的量,并通过第二杆262驱动第三杆263和第四杆264驱动第五杆265运动相同的量,以确保第二舵机250驱动舵板240稳定地相对于机臂210转动。
68.再进一步地,第二杆262的长度等于第四杆264的长度,第三杆263的长度等于第五杆265的长度;如此设置,可以进一步确保第二舵机250通过连杆机构260可靠地驱动舵板240进行动态调整。
69.需要说明的是,第一杆261的第一端与第二杆262的第一端转动连接,第二杆262的第二端与第三杆263的第一端转动连接,第一杆261的第二端与第四杆264的第一端转动连接,第四杆264的第二端与第五杆265的第一端转动连接;上述转动连接均可以是通过转轴、转动销、轴承等部件连接,在此不作具体限定。如此设置,能够在第二舵机250驱动连杆机构260带动舵板240转动时,避免连杆机构260的运动出现憋死的情况。
70.图5为本实用新型实施例中第三杆263和舵板240的局部结构示意图。
71.可选地,第三杆263和第五杆265的结构类似,在此以第三杆263为例进行说明。请参照图5,第三板包括平行且间隔设置的两个连杆266,两个连杆266的第一端同时与第二杆262的第二端转动连接,且第二杆262的第二端伸入两个连杆266之间;两个连杆266的第二端同时与舵板240固定连接;如此设置,可以确保第二杆262与第三杆263传动连接的可靠性,改善意外碰撞导致地连杆机构260不稳定的问题。
72.需要说明的是,第三杆263和第五杆265与舵板240的连接方式均可以根据需要选择,例如:焊接、螺纹连接等,在此不作具体限定。
73.为了提高第二舵机250和连杆机构260之间装配的便利性,机臂210的一端与机身100连接,连杆机构260设置于机臂210的另一端的端部。如此设置,便于第二舵机250和连杆机构260的装配,还能够避免连杆机构260的运动受到干涉。
74.图6为本实用新型实施例中无人机010的局部结构分解图;图7为图6中ⅶ处的放大图。
75.请参照图6和图7,本实施例的动力装置200还可以包括用于设置于机臂210的连接件211,舵板240与连接件211转动连接。如此设置,能够在第二舵机250驱动舵板240相对于机臂210转动进行动态调整时,确保舵板240转动地稳定性。
76.进一步地,连接件211包括连接环,连接环与机臂210固定连接,舵板240开设有插接孔242,连接环穿设于插接孔242。如此设置,在第二舵机250驱动连杆机构260带动舵板240转动时,舵板240能够沿连接环的周向转动,进而确保舵板240转动地可靠性。
77.请继续参照图7,本实施例的舵板240连接有至少两个限位件241,每两个限位件241之间具有间隙,连接件211设置于两个限位件241之间;具体地,相邻的两个限位件241之间均设置有插接孔242。如此设置,可以减少连接环和舵板240的连接受到外界碰撞,进而提高连接环和舵板240的连接可靠性。
78.需要说明的是,限位件241和连接环的数量可以根据需要选择,本实施例的舵板240固定连接有三个限位件241,三个限位件241依次间隔设置于舵板240,以形成两个间隙,机臂210连接有两个连接环,两个连接环分别通过两个间隙与舵板240连接。在其他实施例
中,限位件241的数量还可以是两个、四个等,连接环的数量还可以是一个、三个等。
79.需要说明的是,限位件241与舵板240的连接方式、以及连接环与机臂210的连接方式均可以根据需要选择,例如:焊接、一体成型等,在此不作具体限定。
80.还需要说明的是,限位件241可以是与舵板240固定连接的限位环、限位板或限位杆等。
81.应当理解,在其他实施例中,舵板240还可以通过转轴等连接件211与机臂210转动连接,在此不作具体限定。
82.可选地,请参照图6,机臂210包括相互连接的第一臂212和第二臂213,第一臂212远离第二臂213的一端与机身100连接;螺旋桨组件220、第一舵机230和第二舵机250均设置于第二臂213,且舵板240与第二臂213转动连接;具体地,连接环与第二臂213连接,舵板240通过连接环与第二臂213转动连接。
83.请参照图6,进一步地,第一臂212和第二臂213呈夹角连接,舵板240包括呈夹角连接的第一侧边243和第二侧边244,第一侧边243和第二侧边244均邻近机臂210设置,其中,第一侧边243邻近第一臂212,第二侧边244邻近第二臂213,且限位件241连接于舵板240的第二侧边244的一侧。如此设置,有利于使舵板240的形状与机臂210相适配,减少机臂210干涉舵板240动态调整。
84.再进一步地,第一臂212和第二臂213的夹角角度大于90
°
,且第一侧边243和第二侧边244的夹角角度与第一臂212和第二臂213的夹角角度大致相同。
85.可选地,舵板240远离机臂210的一侧侧边可以呈圆弧形侧壁,在此不作具体限定。
86.综上所述,本实施例的无人机010可以利用螺旋桨组件220的电机221驱动螺旋桨222转动,以给无人机010提供飞行的升力,并且利用两个螺旋桨组件220的电机221驱动各自对应的螺旋桨222形成的差速控制无人机010的横滚方向;第一舵机230能够驱动螺旋桨组件220相对于机臂210转动,既调整螺旋桨组件220的角度,以控制无人机010的俯仰和航向。当无人机010在飞行的过程中突然急刹车时,第二舵机250驱动舵板240朝前转动,产生一个低头力矩,以抵抗无人机010机身100上翘运动,达到一个力矩平衡的状态,即可改善无人机010突然刹车时机身100姿态容易大幅上翘的问题,进而改善无人机010振荡而导致的炸机问题。
87.以上仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。