CN111051195A - 无人飞行器的非平面框架结构 - Google Patents

Abstract

本公开涉及多旋翼无人飞行器(UAV)的非平面框架结构。本公开的各方面提供了一种UAV的框架结构，该UAV的框架结构包括至少两个杆102‑1和102‑2，以及一个或多个中心支撑板106，所述中心支撑板106保持所述至少两个杆102‑1和102‑2以形成刚性结构，其中至少两个杆102‑1和102‑2重叠以形成交叉结构，其中在所述至少两个杆102‑1和102‑2的端部构成多边形，并且其中多个螺旋桨204可操作地耦接在所述至少两个杆的端部处，以使得UAV能够飞行。框架结构包括至少四个重叠臂104‑1、104‑2、104‑3和104‑2，在该至少四个重叠臂中的至少两个重叠臂存在于不同的平面中，因此，本公开提供了一种多旋翼UAV的非平面框架结构。

Description

无人飞行器的非平面框架结构

技术领域

本公开总体上涉及旋转系统的领域，并且更具体地涉及多旋翼无人飞行器(UAV)的非平面框架结构。

背景技术

背景技术描述了包括可以用于理解本发明的信息。这并非承认本文提供的任何信息是现有技术或者与当前要求保护的发明有关，或者明确或隐含地引用的任何出版物为现有技术。

无人飞行器(UAV)的框架结构是将UAV的所有部件保持在一起以提供紧凑且易于组装的UAV的结构设计的最基本的结构或者骨架。框架结构设计成坚固且刚性，以承受碰撞并且最大程度地减少振动。

多旋翼UAV的常规结构通常包括整体式UAV主体框架或者包括具有多个支撑板的两个或多个臂的主体框架。整体式UAV主体框架是单个刚性元件，而另一种形式的主体框架则由两个或多个单独的臂组成，这些臂在中心与多个中心支撑板连接在一起，使得连接到中心板的所有臂通常都是在同一平面上。

即使这些基本构造简化了用于使UAV飞行的空气动力学概念，但是为了实现较大的框架构型所需的强度特性，整体式的UAV主体框架往往较重，而具有多个臂和中心支撑板的主体框架需要大量机械固定装置/紧固件，以为其结构提供刚性。另外，这种结构需要用于平衡地分配主体重量的多个中心支撑板，从而导致UAV的重量增加。另外，平衡UAV主体的弯曲载荷需要在UAV主体上的额外支撑。

因此，需要通过更好的结构和框架设计来克服与常规UAV的框架结构相关联的问题，以提供具有较少机械部件和较少中心支撑板的简单且刚性的结构，从而实现具有改善的重量效率的优化的UAV主体结构。

如本文的说明书中以及贯穿所附权利要求书中所使用的，除非上下文另外明确指出，否则“一”、“一个”和“该”的含义包括复数指代。而且，如本文的描述中所使用的，除非上下文另外明确指出，否则“在...中”的含义包括“在…中”和“在...上”。

在一些实施方案中，在一些实施例中，在书面描述和所附权利要求书中阐述的数字参数是近似值，其可以根据特定实施例试图获得的期望特性而变化。在一些实施例中，应该根据报告的有效数字的数目并且通过应用普通的舍入技术来解释数字参数。尽管阐述本发明的一些实施例的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但是在具体示例中阐述的数值被精确地报告为实际可行。在本发明的一些实施例中呈现的数值可能包含某些误差，这些误差必然是由它们各自的测试测量中发现的标准偏差引起的。

本文中数值范围的列举仅旨在用作分别指代落入该范围内的每个单独数值的速记方法。除非本文另外指出，否则每个单独的值都被并入说明书中，就好像它在本文中被单独列举一样。除非本文另外指出或者与上下文明显矛盾，否则本文描述的所有方法可以以任何合适的顺序执行。针对本文的某些实施例提供的任何和所有示例或者示例性语言(例如“诸如”)的使用仅旨在更好地阐明本发明，而不是对以其他方式要求保护的本发明的范围构成限制。说明书中的任何语言都不应解释为表示任何未要求保护对实施本发明必不可少的要素。

本文公开的本发明的替代要素或者者实施例的分组不应解释为限制。每个组构件可以单独地或者与该组的其他构件或者本文中发现的其他要素组合进行引用和要求保护。出于便利性和/或可专利性的原因，组中的一个或多个构件可以包括在该组中或者从该组中删除。当发生任何这样的包含或者删除时，说明书在本文中被认为包含经修改的组，从而实现所附权利要求书中使用的所有组的书面描述。

发明目的

本公开的总体目的是提供包含较少数量的机械固定装置/紧固件的无人飞行器(UAV)的框架结构。

本公开的另一个目的是提供一种UAV的框架结构，其允许UAV的设计元素/参数保持相同，以用于按比例放大UAV的尺寸。

本公开的另一个目的是提供一种具有改善的结构强度的UAV的框架结构。

本公开的另一个目的是提供一种具有刚性结构以使振动最小化的UAV的框架结构。

本公开的另一个目的是提供一种UAV的框架结构，其平衡框架结构的弯曲载荷。

本公开的另一个目的是提供一种UAV的框架结构，其具有改善的重量效率以使功耗最小化。

本公开的另一个目的是提供一种易于制造/组装的UAV的框架结构。

本公开的另一个目的是提供一种具有模块化设计的UAV的框架结构。

通过以下结合附图的详细描述，本发明的这些和其他目的将变得显而易见。

发明内容

本公开的各方面涉及旋转系统。特别地，本公开提供了一种多旋翼无人飞行器(UAV)的非平面框架结构。

在一个方面中，本公开提供了一种UAV，其包括至少两个杆和一个或多个中心支撑板，该中心支撑板保持至少两个杆以形成刚性结构，其中至少两个杆重叠以形成交叉结构，其中至少两个杆的端部构成多边形，并且其中多个螺旋桨可操作地耦接在至少两个杆的端部以使得UAV能够飞行。

在一方面中，所述至少两个杆借助于紧固件被牢固地保持，所述紧固件包括螺钉、螺栓和安装支架中的任何一种或者组合。

在一方面中，所述刚性结构包括至少四个重叠臂，在所述至少四个重叠臂中至少两个臂存在于不同的平面中。

在一方面中，所述至少两个杆中的每个杆存在于不同的平面中。

在一个方面中，数量为“n-1”的中心支撑板保持数量为“n”的杆，以形成刚性结构。

在一方面中，通过将第一连杆放置在所述中心支撑板上方并且将第二连杆放置在所述中心支撑板下方，将所述刚性结构延伸至四旋翼飞行器。在另一方面中，通过将第一连杆放置在第一中心支撑板上方，将第二连杆放置在第二中心支撑板下方并且将第三连杆夹在所述第一中心支撑板与所述第二中心支撑板之间而将所述刚性结构延伸至六旋翼飞行器。

在一方面中，利用编程的飞行控制器来控制所述UAV飞行的空气动力学可控性。

通过以下对优选实施例的详细描述以及附图，本发明主题的各种目的、特征、方面和优点将变得更加显而易见，在附图中，相同的附图标记表示相同的部件。

附图说明

附图包括在本公开中以提供对本公开的进一步理解，并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图示出了本公开的示例性实施例，并且与描述一起用于解释本公开的原理。

在附图中，相似的部件和/或特征可以具有相同的附图标记。此外，可以通过在附图标记之后加上第二标记来区分相同类型的各种部件，该第二标记在相似部件之间进行区分。如果在说明书中仅使用第一附图标记，则该描述适用于具有相同的第一附图标记而与第二附图标记无关的任何相似部件。

图1示出了根据本公开的实施例的具有非平面框架结构的旋翼-叶片UAV的示例性表示。

图2示出了根据本公开的实施例提出的旋翼-叶片UAV的非平面框架结构的示例性表示。

具体实施方式

以下是在附图中描绘的本公开的实施例的详细描述。这些实施例如此详细以便清楚地传达本公开。然而，所提供的细节量并不旨限制实施例的预期变化；相反，意图是覆盖落入由所附权利要求书限定的本公开的精神和范围内的所有修改、等同物和替代方案。

本公开提供了一种无人飞行器(UAV)，其包括至少两个杆以及一个或多个保持所述至少两个杆以形成刚性结构的中心支撑板，其中所述至少两个杆重叠以形成交叉结构，其中所述至少两个杆的端部构成规则的或者不规则的多边形，并且其中多个螺旋桨可操作地在至少两个杆的端部处耦接以使得UAV能够飞行。

图1示出了根据本公开的实施例的具有非平面框架结构的旋翼-叶片UAV的示例性表示。在一方面中，旋翼-叶片UAV的框架结构可以包括两个刚性杆102-1和102-2，两个刚性杆102-1和102-2被夹持以便形成具有四个重叠臂104-1、104-2、104-3和104-4的对角交叉结构。在一个方面中，两个刚性杆102-1和102-2可以通过中心支撑板106在中心处夹持，使得杆102-1和102-2的端部可以构造成规则的或者不规则的多边形，并且重叠臂104-1、104-2、104-3和104-4可以通过机械紧固件202(如图2中清楚地示出)支撑，所述机械紧固件202包括螺钉、螺栓、安装支架等中的任何一种或者组合。

在一方面中，两个杆102-1和102-2中的每一个可以存在于不同的平面中。

在一方面中，框架结构通过将刚性杆102-1和102-2接合形成单个刚性结构而提供交叉臂104-1、104-2、104-3和104-4的连续性。在一方面中，四个臂104-1、104-2、104-3和104-4中的至少两个重叠臂可以存在于不同平面中以形成非平面框架结构。

在一个方面中，可以理解，通过使用数量为“n-1”的中心支撑板来夹紧/保持数量为“n”的杆，所提出的框架结构的用途可以扩展到四旋翼飞行器、六旋翼飞行器、八旋翼飞行器和其他相似装置。比如，在六旋翼飞行器的情况下，可以通过使用两个中心支撑板将三根杆牢固地保持/夹持就位来形成交叉结构，使得形成六个重叠臂，其端部可以形成规则的或者不规则的多边形。

在一方面中，通过将第一连杆放置在中心支撑板上方并且将第二连杆放置在中心支撑板下方，可以将框架结构延伸至四旋翼飞行器。在另一方面，可以通过将第一连杆放置在第一中心支撑板上方，将第二连杆放置在第二中心支撑板下方并且将第三连杆夹在第一中心支撑板与第二中心支撑板之间来将框架结构延伸至六旋翼飞行器。

在一个方面中，可以利用适当编程的飞行控制器(未示出)来控制具有在不同平面上的重叠臂104-1、104-2、104-3和104-4的UAV飞行的空气动力学可控性。编程的飞行控制器可以控制螺旋桨204的旋转速度以提供UAV的容易操纵性。

在一方面中，所提出的框架结构提供了具有较少数量的机械紧固件的刚性框架，以将杆102-1和102-2在中心夹持以形成交叉的非平面结构。

在一个方面中，可以理解，使用所提出的框架结构，可以平衡UAV的常规主体结构的弯曲载荷。

在一个示例性方面中，所提出的UAV设计成使得UAV的设计元素/参数保持相同，以用于按比例放大UAV的尺寸，其中适当长度的坚固刚性杆可以在中心处接合在一起以形成UAV主体框架。

图2示出了根据本公开的实施例提出的旋翼-叶片UAV的非平面框架结构的示例性表示。在一个方面，如图1中所示，两个刚性杆102-1和102-2可以重叠并且在中心处被夹持，使得重叠杆102-1和102-2不是共平面的，并且因此提供了非平面的UAV框架结构。

在一个方面中，中心支撑板106可以用于牢固地连接杆102-1和102-2，以便形成四个重叠臂104-1、104-2、104-3和104-4，其中至少两个臂存在于不同平面上。

在一个方面中，包括螺钉、螺栓、安装支架等中的任何一种或者组合的机械紧固件202可以用于在中心处牢固地保持/夹持重叠臂104-1、104-2、104-3和104-4。

在一方面中，所提出的框架结构可以进一步包括多个螺旋桨204，以使得UAV能够飞行。螺旋桨204可以可操作地耦接在杆102-1和102-2的端部处。在一方面中，一个或多个螺旋桨204的轴向旋转方向可以以限定的角度设计，以便允许UAV容易操纵。如图2中所示，耦接在杆102-2的端部处的螺旋桨204具有与耦接在杆102-1的端部处的螺旋桨204相反的轴向旋转方向，以允许UAV的受调节的升起和下降。

在一方面中，所提出的框架结构被优化以在最小的硬件需求下提供更高的结构强度。另外，所提出的对角交叉的框架结构被进一步优化以提供重量效率，以使功率需求最小化。

虽然上文描述了本发明的各种实施例，但是在不脱离本发明的基本范围的情况下，可以设计出本发明的其他和进一步的实施例。本发明的范围由所附权利要求书确定。本发明不限于所描述的实施例、版本或者示例，其被包括以使得本领域普通技术人员在与本领域普通技术人员可获得的信息和知识相结合时能够制造和使用本发明。

发明的优点

本公开提供了包含较少数量的机械紧固件的无人飞行器(UAV)的框架结构。

本公开提供一种UAV的框架结构，其允许UAV的设计元素/参数保持相同以用于按比例放大无人飞行器的尺寸。

本公开提供了一种具有改善的结构强度的UAV的框架结构。

本公开提供了一种具有刚性结构以使振动最小化的UAV的框架结构。

本公开提供了一种UAV的框架结构，其平衡框架结构的弯曲载荷。

本公开提供了一种UAV的框架结构，其具有改善的重量效率以使功耗最小化。

本公开提供了一种易于制造/组装的UAV的框架结构。

本公开提供了一种具有模块化设计的UAV的框架结构。

Claims (8)

1.一种无人飞行器(UAV)，包括：

至少两个杆；以及

一个或多个中心支撑板，保持所述至少两个杆以形成刚性结构，

其中，所述至少两个杆重叠以形成交叉结构，在所述至少两个杆的端部构成多边形，并且

其中，多个螺旋桨可操作地耦接在所述至少两个杆的端部处，以使得所述UAV能够飞行。

2.根据权利要求1所述的UAV，其中，所述至少两个杆借助于紧固件被牢固地保持，所述紧固件包括螺钉、螺栓和安装支架中的任何一种或者组合。

3.根据权利要求1所述的UAV，其中，所述刚性结构包括至少四个重叠臂，所述至少四个重叠臂中的至少两个臂存在于不同的平面中。

4.根据权利要求1所述的UAV，其中，所述至少两个杆中的每个杆存在于不同的平面中。

5.根据权利要求1所述的UAV，其中，数量为“n-1”的中心支撑板保持数量为“n”的杆，以形成刚性结构。

6.根据权利要求1所述的UAV，其中，通过将第一连杆放置在所述中心支撑板上方并且将第二连杆放置在所述中心支撑板下方，将所述刚性结构延伸至四旋翼飞行器。

7.根据权利要求1所述的UAV，其中，通过将第一连杆放置在第一中心支撑板上方，将第二连杆放置在第二中心支撑板下方并且将第三连杆夹在所述第一中心支撑板与所述第二中心支撑板之间而将所述刚性结构延伸至六旋翼飞行器。

8.根据权利要求1所述的UAV，其中，利用编程的飞行控制器来控制所述UAV的飞行的空气动力学可控性。

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