1.本实用新型涉及飞行器技术领域，尤其涉及一种多旋翼无人飞行器。


背景技术：

2.随着科学技术的不断发展，多旋翼无人飞行器已经被广泛应用于多种领域。
3.现有的多旋翼无人飞行器机臂结构形式可分为与机身结构不可拆卸的整体式机臂和可从机身结构上拆卸的可拆卸机臂。整体式机臂可以与机身融为一体，整体结构强度高，但是损坏之后的拆卸和维修代价高昂。可拆卸机臂与机身直接可快速拆装，为了满足拆装的方便性，机臂与机身的连接位置处普遍存在应力集中和连接强度低下的问题，强度方面的缺陷较为显著，且在更换机臂时较为繁琐。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，提出了本实用新型，以便提供一种解决上述问题的一种多旋翼无人飞行器。
5.在本实用新型的一个实施例中，提供了一种多旋翼无人飞行器，包括：
6.机臂，所述机臂长度方向的一端设有位于其端面上的连接部；
7.旋翼装置，所述旋翼装置可拆卸连接于所述机臂远离所述连接部的另一端；
8.机身，所述机身上设有周向限位结构；以及
9.紧固件，用于将所述机臂与所述机身机械耦合连接；
10.其中，所述周向限位结构与所述机臂的设有所述连接部的一端连接，以限制所述机臂沿周向方向的活动；
11.所述紧固件沿所述机臂的长度方向与所述连接部连接，以将所述机臂固定于所述机身上，以限制所述机臂沿所述机臂的长度方向的活动。
12.本实用新型实施例提供的技术方案，机臂与机身之间通过轴向固定、周向限位的方式实现连接，在实现机臂与机身可拆卸的同时，可有效减少机臂与机身连接位置处的应力集中情况，满足机臂结构强度需求。
附图说明
13.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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的附图。
14.图1为本实用新型一实施例提供的多旋翼无人飞行器的分解结构示意图；
15.图2为本实用新型一实施例提供的多旋翼无人飞行器的局部分解结构立体示意图；
16.图3为本实用新型一实施例提供的机臂的应力方向示意图；
17.图4为本实用新型一实施例提供的多旋翼无人飞行器的另一局部分解结构示意图。
具体实施方式
18.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，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。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
19.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于方便描述不同的部件，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
20.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
21.在实践本实用新型实施例中，发明人发现，现有的多旋翼无人飞行器中，机臂与机身的连接方式大致分为两种，一种是机臂与机身之间不可拆卸，即机身与机臂为一整体结构，此种结构下，机臂与机身的整体结构强度高，但是机臂不可从机身上拆下，机臂损坏之后的拆卸和维修代价高昂。
22.另一种是机臂从机身上可拆卸，但是，机臂与机身之间的连接位置处普遍存在应力集中和连接强度低下的问题，强度方面的缺陷较为显著，且在更换机臂时较为繁琐。
23.针对上述问题，本实用新型的实施例提供一种多旋翼无人飞行器，在实现机臂与机身可拆卸的同时，满足机臂结构强度需求。
24.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。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。
25.图1为本实用新型一实施例提供的多旋翼无人飞行器的分解结构示意图，图2为本实用新型一实施例提供的多旋翼无人飞行器的局部分解结构立体示意图，参见图1及图2中所示。
26.在本实用新型的一个实施例中，提供了一种多旋翼无人飞行器，包括：机臂20、旋翼装置40、机身10及紧固件22。
27.机臂20长度方向的一端设有位于其端面上的连接部21，旋翼装置40可拆卸连接于机臂20远离连接部21的另一端，旋翼装置40用于为多旋翼无人飞行器提供飞行动力。机身10上设有周向限位结构11。以及，紧固件22用于将机臂20与机身10机械耦合连接。
28.其中，周向限位结构11与机臂20的设有连接部21的一端连接，以限制机臂20沿周向方向的活动。紧固件22沿机臂20的长度方向与连接部21连接，以将机臂20固定于机身10上，以限制机臂20沿机臂20的长度方向的活动。
29.本实用新型实施例提供的技术方案，通过连接部21、周向限位结构11及紧固件22，可实现机臂20与机身10之间轴向固定、周向限位的方式进行连接，在简化连接方式的同时，可使得机臂20与机身10可拆卸，并且，可有效减少机臂20与机身10连接位置处的应力集中情况，满足机臂20结构强度需求。在获得类似于机身10
‑
机臂20一体式机臂的结构强度的同时，还具备了可拆式机臂的便于拆卸维修和更换的优点。
30.下面对本实用新型实施例提供的技术方案做进一步地介绍。
31.参见图3，本实用新型实施例中，机臂20所承受的矢量负载沿着机臂20的轴向(本实用新型实施例中所述的轴向，指的是机臂20的长度方向)和法向分解，可以分解为轴向负载f1、法向折弯负载f2以及周向扭转负载m1。其中，轴向负载f1根据方向的不同可以分为轴向压缩负载(方向指向机身10，即图3中，f1的箭头所指方向)和轴向拉伸负载(方向远离机身10，即图3中，f1的箭头所指反向方向)，根据实际使用场景以及多旋翼无人飞行器的结构，在绝大部分场景中轴向负载多数表现为轴向压缩负载，在少数情况下出现轴向拉伸负载，此时轴向拉伸负载分解为法向折弯负载f2。因此，多旋翼无人飞行器在发生碰撞和坠毁的情况下，轴向压缩负载及法向折弯负载f2为机臂20的主要负载，其受力负载远大于轴向拉伸复杂及周向扭转负载m1。
32.机臂20作为负载主要的承载结构，通过连接部21与机身10之间采用紧固件22实现沿机臂20的轴向(即机臂20的长度方向)固定，紧固件22起到拉紧机臂20和机身10的作用，同时承受轴向拉伸负载，确保了轴向负载f1的有效传导路径。同时，机臂20与机身10上的周向限位结构11实现周向固定，确保了法向折弯负载f2以及周向扭转负载m1的有效传导路径。因此，通过连接部21、周向限位结构11及紧固件22，可实现机臂20与机身10之间通过轴向固定、周向限位的方式进行连接，有效减少了应力集中的情况发生。
33.本实用新型实施例中，机身10上可根据需要设置的机臂20数量设置相应的周向限位结构11的数量。根据不同的需求，周向限位结构11可通过多种方式实现，相应地，机臂20与周向限位结构11连接的一端也可通过多种方式实现。
34.参见图2，周向限位结构11的一种可实现方式是，周向限位结构11为设于机身10上的插接槽。机臂20的设有连接部21的一端可伸入插接槽内，机臂20的外壁与插接槽的内壁抵接。插接槽的内壁周向轮廓与机臂20设有连接部21的一端的外壁周向轮廓相匹配，即插接槽与机臂20的一端为周向仿形配合固定。进一步地，为了确保法向折弯负载及周向扭转负载的有效传导路径，同时，为了提高机臂20与插接槽的连接稳定性，机臂20与插接槽之间为过盈配合连接。
35.周向限位结构11的另一种可实现方式是，周向限位结构11为设于机身10的插接凸起。机臂20的设有连接部21的一端的端面上设有连接槽。插接凸起可伸入连接槽内，插接凸起的外壁与连接槽的内壁抵接。连接槽的内壁周向轮廓与插接凸起的外壁周向轮廓相匹配，即连接槽与插接凸起之间为周向仿形配合固定。进一步地，为了确保法向折弯负载及周向扭转负载的有效传导路径，同时，为了提高机臂20与连接槽的连接稳定性，插接凸起与连接槽之间为过盈配合连接。
36.当然，需要说明的是，周向限位结构11除了上述实现的方式之外，只要与机臂20连接后，能够限制机臂20沿周向方向进行相对活动的结构，均可作为本实用新型实施例中的周向限位结构11，通过其他多种方式实现的周向限位结构11，此处不再一一详述，这并不表
示不再本实用新型实施例的保护范围之内。
37.本实用新型实施例中，根据不同的需求，连接部21可通过多种方式实现，相应地，配合连接部21实现轴向连接的紧固件22也可通过多种方式实现。
38.继续参见图2，连接部21的一种可实现方式是，连接部21为至少一个连接孔。机身10上对应每个连接孔的位置处分别设有通孔12。紧固件22为螺钉，螺钉沿着机臂20的长度方向穿过通孔12，并与连接孔连接。连接孔的轴向方向与机臂20的长度方向相同，螺钉穿过通孔12与连接孔连接时，螺钉的延伸方向与机臂20的长度方向相同，起到拉紧机臂20和机身10的作用，同时承受轴向拉伸负载，确保了轴向负载的有效传导路径，减少应力集中的情况发生。当机身10上设有插接槽时，通孔12可设置在插接槽的槽底处，当机身10上设有插接凸起时，通孔12可贯穿于插接凸起。当机臂20上设有连接槽时，连接孔可设置在连接槽的槽底处。
39.进一步地，为了保证连接孔可实现多次的拆装性能，连接孔的一种可实现方式是，连接孔为具有内螺纹的螺纹孔，紧固件22与螺纹孔螺纹连接。连接孔上具有机制的内螺纹，紧固件22上设有与之相配合的外螺纹，紧固件22穿过通孔12后，可旋拧进连接孔，从而将机臂20与机身10进行固定连接。当然，为了使得连接更加牢固，机身10上的通孔12也为与紧固件22配合的螺纹孔。
40.为了更进一步地保证连接孔实现多次的拆装性能，参见图4，连接孔内设有连接螺母221，通过连接螺母221的螺孔作为连接孔的至少一部分。连接螺母221与紧固件22螺纹连接。通过连接螺母221可提高连接孔与紧固件22之间的连接强度，即便是多次拆装后，仍旧可保持连接强度，从而使得连接孔与紧固件22之间连接稳定，同时，通过连接螺母221可提高连接孔的结构强度，避免轴向负载过大导致紧固件22将连接孔拉坏，发生形变，影响连接孔与紧固件22之间的连接强度。
41.沿着轴向方向，连接螺母221的长度与连接孔的深度相同，即可通过连接螺母221的螺孔作为连接孔，紧固件22仅与连接螺母221连接。或者，沿着轴向方向，连接螺母221的长度小于连接孔的深度，即连接螺母221的螺孔作为连接孔的一部分，紧固件22与连接螺母221连接的同时，还与部分的连接孔连接，此种方式下，连接螺母221可根据不同的需求，相对布置在连接孔朝向机身10方向的孔口位置处，或者设在连接孔的中间位置，或者，设在相对连接孔的其他位置处。
42.本实用新型实施例中，连接螺母221包括但不限于为六角螺母，通过仿形装配、注塑、热熔及铆压中的一种方式安装在机臂20上。通过连接螺母221的外边可稳固地连接在机臂20上，由机臂20上与连接螺母221配合的侧壁承受拉力负载，从而可避免轴向负载过大导致连接螺母221被沿着轴向方向拉出。
43.连接部21除了上述的实现方式之外，连接部21的另一种可实现方式是，连接部21为至少一个连接螺杆，连接螺杆的长度方向与机臂20的长度方向一致。机身10上对应每个连接螺杆的位置处分别设有通孔12。紧固件22为固定螺母，连接螺杆沿着长度方向穿出通孔12，并与固定螺母连接。连接螺杆与固定螺母配合实现机臂20与机身10的连接，连接螺杆起到拉紧机臂20和机身10的作用，同时承受轴向拉伸负载，确保了轴向负载的有效传导路径，减少应力集中的情况发生。连接螺杆与固定螺母之间的拆装，即便是多次拆装后，仍旧可保持连接强度，从而使得连接螺杆与紧固件22之间连接稳定。
44.连接螺杆可通过仿形装配、注塑、热熔及铆压中的一种方式安装在机臂20上。进一步地，为了使得连接螺杆与机臂20之间的连接更加稳定，连接螺杆的一端可设有螺帽，连接螺杆通过螺帽与机臂20连接，螺帽可为六角螺帽，通过螺帽的外边可稳固地连接在机臂20上，由机臂20上与连接螺杆配合的侧壁承受拉力负载，从而可避免轴向负载过大导致连接螺杆被沿着轴向方向拉出。
45.本实用新型实施例中，为了限制机臂20沿周向方向的活动，参见图2及图4，一种可实现方式是，沿机臂20的周向方向，周向限位结构11呈非回转体结构。机臂20至少设有连接部21的一端为与周向限位结构11匹配的非回转体结构。机臂20与周向限位结构11连接后，由于两者沿机臂20的周向方向均为非回转体结构，因此可相互限制，避免两者发生相对周向转动的情况。例如，周向限位结构11为插接槽，沿机臂20的周向方向，插接槽的周向轮廓为椭圆形。相应地，至少机臂20伸入插接槽的一端也为匹配的椭圆形。当机臂20伸入插接槽内后，机臂20与插接槽之间不能发生沿周向方向的转动，确保了法向折弯负载以及周向扭转负载的有效传导路径，有效减少了应力集中的情况发生。当然，机臂20除了设有连接部21的一端之外的部分，可为非回转体结构，也可为回转体结构。
46.继续参见图4，本实用新型实施例中，机臂20的一种可实现方式是，机臂20包括机臂主体23及机臂连接件24。机臂主体23具有沿长度方向延伸的安装腔231。机臂连接件24沿长度方向包括机臂耦接部241及机身耦接部242，机臂耦接部241伸入安装腔231内与机臂主体23连接，机身耦接部242远离机臂耦接部241的一端设有位于其端面上的连接部21，并与周向限位结构11连接。
47.安装腔231的内壁周向轮廓与机臂耦接部241的外壁周向轮廓相匹配，即安装腔231与机臂耦接部241为周向仿形配合固定，机臂20的外壁与安装腔231的内壁抵接。进一步地，为了确保法向折弯负载及周向扭转负载的有效传导路径，同时，为了提高机臂耦接部241与安装腔231的连接稳定性，机臂耦接部241与安装腔231之间为过盈配合连接。为限制机臂连接件24与机臂主体23之间发生周向活动，机臂耦接部241的周向外轮廓与安装腔231的周向内轮廓为相互配合的非回转体结构。
48.机身耦接部242上设有连接部21，例如，周向限位结构11为插接槽时，机身耦接部242可伸入插接槽内，机身耦接部242的外壁与插接槽的内壁抵接，插接槽的内壁周向轮廓与机身耦接部242的外壁周向轮廓相匹配，即插接槽与机身耦接部242为周向仿形配合固定。再例如，周向限位结构11为插接凸起。机身耦接部242上设有连接槽。插接凸起可伸入连接槽内，插接凸起的外壁与连接槽的内壁抵接。
49.进一步地，继续参见图2及图4，机臂主体23沿周向的横截面的外轮廓为环形结构。采用了环形结构的机臂主体23可提高承受法向折弯负载和周向扭转负载的性能，可有效保证机臂主体23横截面的有效承载面积及有效避免了应力集中的情况。
50.进一步地，机臂耦接部241与安装腔231的一种可实现的连接方式是，机臂耦接部241的周向外表面与安装腔231的内壁粘接。如机臂耦接部241的周向外表面设有粘贴层，采用环形区域粘胶的方式与安装腔231连接，使得机臂主体23与机臂连接件24形成为一个整体结构，避免使用螺钉固定等方式造成的应力集中问题。
51.为进一步提高机身耦接部242与周向限位结构11之间拆装的方便性，参见图2及图4，机身耦接部242与周向限位结构11连接的位置上具有多个间隔分布的连接筋243，连接筋
243与周向限位结构11连接。如，周向限位结构11为插接槽时，机身耦接部242的周向外表面设有连接筋243。在例如，周向限位结构11为插接凸起时，机身耦接部242上连接槽的内表面设有连接筋243。通过连接筋243，使得机身耦接部242减少了与周向限位结构11的接触面积，减少了摩擦阻力，在确保机身耦接部242与周向限位结构11之间连接的紧固性和鲁棒性的前提下，方便机身耦接部242与周向限位结构11之间拆装的方便性及装配可行性。
52.结合图2，参见图4，本实用新型实施例中，多旋翼无人飞行器还包括动力线缆30。机臂主体23远离机身10的一端设有用于电连接旋翼装置40的动力连接结构25，机臂主体23内具有连通动力连接结构25与机臂连接件24的过线通道。机臂连接件24上具有连通过线通道与外部的过线孔244。动力线缆30的一端与动力连接结构25连接，另一端穿过过线通道，并从过线孔244穿出。动力线缆30为旋翼装置40的连接线缆，设置于机臂20的内部，通过过线通道及过线孔244，动力线缆30可分别与动力连接结构25及机身10实现电连接。动力线缆30在机臂20的内部走线，机臂20为动力线缆30通过保护的同时，可确保多旋翼无人飞行器外部看不到动力线缆30，避免动力线缆30增加飞行阻力，且使得多旋翼无人飞行器的外观更加美观。
53.动力连接结构25的一种实现方式是，动力连接结构25包括主体座及设置在主体座上的螺纹杆，主体座上具有电连部。主体座可通过螺钉连接在机臂20上，通过螺纹杆实现与旋翼装置40连接，同时通过电气部与旋翼装置40电连接，当然，也可通过螺纹杆与旋翼装置40电连接。动力线缆30的两端具有快接头31，动力线缆30通过两端的快接头31分别与电连部及机身10连接，从而向旋翼装置40输送运行的电能及控制信号。同时，动力线缆30通过快接头31，方便在拆装机臂20的时候，快速实现与机身10的电连接及解开，同时也方便动力线缆30与动力连接结构25之间的连接及解开。
54.为了方便动力线缆30与机身10的连接，继续参见图2及图4，周向限位结构11上设有出线孔13，动力线缆30可从出线孔13穿出。通过设置出线孔13，可避免周向限位结构11对动力线缆30造成阻碍，方便动力线缆30与机身10的电连接及解开。
55.进一步地，机臂主体23为管状结构，从机身10至远离机身10方向，管状结构的内腔设有安装腔231及过线通道。动力连接结构25与机臂连接件24分别连接于管状结构的两端开口处。管状结构的机臂主体23，可提高承受法向折弯负载和周向扭转负载的性能，可有效保证机臂主体23横截面的有效承载面积及有效避免了应力集中的情况。同时，简化了机臂主体23的连接结构，通过管状结构的内腔形成安装腔231及过线通道，无需往外进行加工制作，减少了制作工序，便于生产，降低了制作成本。同时，管状结构的机臂主体23可有效降低机臂20的重量，整体上降低了多旋翼无人飞行器的重量，减少飞行时的能耗，提高了多旋翼无人飞行器的续航能力。
56.参见图4，本实用新型实施例中，旋翼装置40的一种可实现方式是，旋翼装置40包括电机41及与电机41的驱动端连接的螺旋桨42。电机41与动力连接结构25电连接。电机41与动力连接结构25之间为拆卸连接，当旋翼装置40发生故障时，可将旋翼装置40从动力连接结构25上拆下，从而进行维修或更换。当更换机臂20时，可将旋翼装置40从动力连接结构25上拆下，更换到另一机臂20上。旋翼装置40与动力连接结构25连接后，动力连接结构25为电机41输出运行用的电能及控制信号，控制电机41工作，电机41带动螺旋桨42转动，从而实现多旋翼无人飞行器的飞行。
57.下面对本实用新型实施例中，机臂20的拆装过程进行介绍。
58.结合图1，以图2中所示为例，从机身10上拆卸机臂20过程：
59.首先，从机身10上解开动力线缆30在机身10上的一端快接头31；
60.其次，沿着机臂20的长度方向，拧下螺钉(紧固件22)；
61.然后，沿着机臂20的长度方向，将机臂20整体从机身10上的插接槽内抽出，完成机臂20的拆卸。
62.结合图1，以图2中所示为例，向机身10上装配机臂20过程：
63.首先，沿着机臂20的长度方向，将机臂20带有连接孔的一端插入机身10上的插接槽内，将动力线缆30的一端从出线孔13穿出；
64.其次，沿着机臂20的长度方向，将螺钉(紧固件22)穿过机身10上的通孔12，将螺钉与连接孔连接；
65.然后，将动力线缆30的一端的快接头31与机身10连接，完成机臂20的装配。
66.综上所示，本实用新型实施例提供的技术方案，通过连接部、周向限位结构及紧固件，可实现机臂与机身之间轴向固定、周向限位的方式进行连接，在简化连接方式的同时，可使得机臂与机身可拆卸，并且，可有效减少机臂与机身连接位置处的应力集中情况，满足机臂结构强度需求。在获得类似于机身
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机臂一体式机臂的结构强度的同时，还具备了可拆式机臂的便于拆卸维修和更换的优点。
67.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。