一种仿生球形结构无人机制造技术

本实用新型专利技术公开一种仿生球形结构无人机，具有便携可折叠、自动展开,多地形起降等优点。其中仿照瓢虫的翅翘结构对无人机的四分之一球状壳体进行优化设计，机臂壳体边缘较中间厚度较厚，在保证结构强度的基础上进行适当镂空处理，使得无人机壳体的整体重量最小化；独特的自动展开结构设计，使得无人机可以从折叠状态到展开状态迅速转换，保证无人机支持多种起飞方式；独特的机身外形及内部中空结构设计，除了保证无人机在折叠状态向展开状态过程中的姿态自稳，而且使得无人机可以在海面降落，并且无人机一部分处于水下状态，一部分浮在液面以上，方便无人机实现多次水面起降；无人机旋翼采用多叶桨结构，充分利用无人机折叠状态的球形内部空间。

A kind of bionic spherical unmanned aerial vehicle

The utility model discloses a bionic spherical structure UAV, which has the advantages of portable folding, automatic deployment, multi terrain take-off and landing, etc. The wing warping structure of the ladybug is used to optimize the 1/4 spherical shell of the UAV. The edge of the arm is thicker than the middle, and the whole weight of the UAV shell is minimized. The unmanned aerial vehicle is designed so that the unmanned aerial vehicle can be designed. The UAVs support a variety of take-off modes from the folding state to the expansion state, and the UAVs support a variety of take-off modes; the unique body shape and inner hollow structure are designed to ensure that the UAVs are self stabilized in the folding state to the unfolding state, and that the UAV can land on the sea, and a part of the UAV is in the water. The unmanned aerial vehicle (UAV) rotor adopts a multi blade propeller structure to make full use of the spherical internal space of the unmanned aerial vehicle (UAV).

【技术实现步骤摘要】
一种仿生球形结构无人机
：本技术涉及航空系统
，尤其涉及一种仿生球形结构无人机。
技术介绍
：无人机被广泛的应用于航拍测绘、影视拍摄、敌情勘测、灾情检测、电力巡检等领域，是飞行器家族当中的佼佼者。尤其多旋翼无人机是一种结构新颖、性能优越的垂直起降飞行器，具有操作简单、携带负载能力强的特点，具有极其重要的军用及民用价值。球形飞行器作为一种新型的飞行器，具有结构对称，占用空间小，球形外壳可以保护飞行器内部电子设备及旋翼等优点。传统的球形飞行器大多为单旋翼或者多旋翼，该类的球形飞行器具有球形外形并且不可折叠，通过旋翼产生升力来抵消球形飞行器的自身重量，然后通过调整控制舵面来调节飞行器的姿态，实现球形飞行器的可控飞行。并且旋翼是球形飞行器产生升力的主要部件，旋翼的尺寸直接影响到球形飞行器的最终尺寸，这种不可折叠的球形结构设计直接导致球形飞行器的整体尺寸较大。针对此问题，技术人曾申请过一件专利《一种便携式可折叠球形无人机》，该专利结合球形飞行器和多旋翼飞行器的优点，提出了一种便携式可折叠球形无人机的概念。但是在此专利中主要提出的是一种手动式的折叠展开方案。在某种特殊情形下会给使用者带来不便。
技术实现思路
：本技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
中所涉及到的便携式可折叠球形无人机的一些缺陷，提供一种仿生球形结构无人机，该无人机具有便携可折叠、自动展开,多地形起降等优点。本技术所采用的技术方案有：一种仿生球形结构无人机，其特征在于：包括机身、若干个机臂、与机臂数量相等的控制模块、电源模块、信号接收模块、陀螺仪模块、气压定高模块、限位模块、自动展开模块；所述机身分为上下两部分，机身上部为球冠状壳体，其表面切除若干个安装槽用于和机臂安装配合，使无人机在折叠状态整体为球形，机身下部为流线型空心壳体，流线型空心壳体用于安装控制模块、自动展开模块及电源模块；所述机臂包含机臂壳体、转轴、转轴安装孔、电机、多叶旋翼，所述机臂壳体为四分之一球面状，所述机臂壳体边缘部分较中间部分厚，所述机臂壳体进行镂空处理，所述电机设置在机臂壳体的弧面内，所述多叶旋翼上的转轴与电机的输出轴固连，所述机臂壳体的一端通过转轴与机身铰接，转轴安装于转轴安装孔中，使得机臂壳体能够相对机身绕转轴转动。所述控制模块与电源模块、信号接收模块、陀螺仪模块、气压定高模块、自动展开模块以及各个机臂的电机电气相连，所述信号接收模块、陀螺仪模块、气压定高模块及自动展开模块均设置在机身内，所述信号接收模块用于接收遥控器的命令并将其传递给控制模块；所述陀螺仪模块用于测量无人机相对与地面的姿态、加速度及角速度并将其传递给控制模块；所述气压定高模块用于测量飞行器的高度并将其传递给控制模块；所述控制模块用于根据信号接收模块、陀螺仪模块、气压定高模块的输入控制各个机臂的电机工作；所述自动展开模块包括直线舵机、自锁卡盘、对角拉力装置以及自锁卡盘配合孔，所述自锁卡盘与直线舵机固定连接且位于直线舵机的下部，所述自锁卡盘配合孔设置于机臂壳体上，所述对角拉力装置分别安装在处于对角线位置的两个机臂上，所述自锁卡盘的上设有与自锁卡盘配合孔相配合的圆柱形凸台。进一步地，所述直线舵机的控制线与控制模块的舵机控制接口电气连接，直线舵机与电源模块及控制模块共同安装在流线型空心壳体内。进一步地，所述无人机机臂处于折叠状态时，机臂转到与机身下部的限位模块完全贴合，机臂壳体上的自锁卡盘配合孔与自锁卡盘上的圆柱形凸台相配合，所述多叶旋翼及电机藏于机身内腔，无人机整体呈球形。进一步地，所述无人机处于展开状态时，控制模块发出自动展开的控制信号，直线舵机工作，自锁卡盘向上直线运动后与自锁卡盘配合孔相分隔开，机臂向上翻转到指定阈值时在限位模块和对角拉力装置的共同作用下完成展开状态下机身与机臂位置的双向锁定。进一步地，所述机臂还包含支撑杆和支撑杆安装孔，所述支撑杆安装于支撑杆安装孔中，以防止无人机在展开状态时多叶旋翼的升力引起机臂的变形。进一步地，所述每个机臂上分别安装一个电机，机臂上设有电机座孔，所述电机与电机座孔呈过盈配合连接，多叶旋翼安装在电机的输出轴上。进一步地，所述电机为空心杯电机或盘状无刷电机。进一步地，所述支撑杆为圆柱形碳纤维支撑杆。本技术具有如下有益效果：1.仿照瓢虫的翅翘结构对无人机的四分之一球状壳体进行优化设计，机臂壳体结构具有如下优点：球壳边缘厚度较厚，中间厚度较薄，并在保证结构强度的基础上进行适当的镂空处理，使得无人机壳体的整体重量最小化；2.独特的自动展开结构设计，使得无人机可以从折叠状态到展开状态迅速转换，从而保证无人机支持多种起飞方式(地面起飞、手抛起飞、弹射起飞等)；3.独特的机身外形及内部中空结构设计，除了保证无人机在折叠状态向展开状态过程中的姿态自稳，而且使得无人机可以在海面降落，并且无人机一部分处于水下状态，一部分浮在液面以上，方便无人机实现多次水面起降；4.无人机展开状态呈四旋翼模式，机身下部的流线型空心壳体结构除了具有气流导向的作用，而且用于安装控制模块及电源等设备，使得无人机在展开状态时，无人机整体重心靠下，增加无人机的飞行稳定性；5.无人机的旋翼采用多叶桨结构，充分利用无人机折叠状态的球形内部空间。附图说明：图1是本技术展开状态时的侧视图；图2是本技术展开状态时的俯视图；图3是本技术折叠状态时的结构示意图；图4是本技术机身的结构示意图；图5是本技术机臂的结构示意图。图中：1-机臂壳体，2-电源模块，3-控制模块，4-自锁卡盘，5-直线舵机，6-流线型空心壳体，7-球冠状壳体，8-对角拉力装置，9-自锁卡盘配合孔，10-支撑杆安装孔，11-多叶旋翼，12-电机，13-转轴安装孔，14-支撑杆。具体实施方式：下面结合附图对本技术作进一步的说明。如图1和图2所示，本技术仿生球形结构无人机，包括机身、若干个机臂、电源模块、控制模块、与机臂数量相等的限位模块及转轴、自动展开模块。机身分为上下两部分，机身上部为球冠状壳体7，其表面切除若干个安装槽用于和机臂安装配合，使无人机在折叠状态整体为球形；机身下部为一个十字型流线型空心壳体6，流线型空心壳体6用于安装控制模块3、自动展开模块及电源模块2，并且流线型空心壳体6可以保证无人机在水面降落后，无人机上半部分漂浮于水面以上，方便无人机在水面运动及无人机从水面多次次起飞。而且该仿生球形结构无人机的机身还具有一定的气流导向作用，在无人机完成手抛起飞或弹射起飞(其余起飞方式类同)时，无人机在空中自动展开，无人机的球冠状壳体7自动展开可以提供类似于降落伞一样的阻力，然后流线型空心壳体6提供一定的气流导向力，保证无人机的下落姿态，使得无人机在下落过程中自动稳定姿态，减小对飞控的依赖程度，便于人员进行操控，进而顺利完成飞行任务。机臂包含机臂壳体1、转轴、转轴安装孔13、电机12(电机为空心杯电机或盘状无刷电机)、多叶旋翼11、支撑杆14、支撑杆安装孔10，其中，机臂壳体1为四分之一球面状，仿照瓢虫翅翘结构(瓢虫翅翘边缘轮廓厚度较厚，中间部分厚度和边缘轮廓厚度相比较薄)，该机臂壳体1边缘部分较厚，中间部分较薄，并对机臂壳体1进行适当镂空，在保证结构强度的基础上，最大限度的减少无人机整体质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿生球形结构无人机，其特征在于：包括机身、若干个机臂、与机臂数量相等的控制模块、电源模块、信号接收模块、陀螺仪模块、气压定高模块、限位模块、自动展开模块；所述机身分为上下两部分，机身上部为球冠状壳体（7），其表面切除若干个安装槽用于和机臂安装配合，使无人机在折叠状态整体为球形，机身下部为流线型空心壳体（6），流线型空心壳体（6）用于安装控制模块（3）、自动展开模块及电源模块（2）；所述机臂包含机臂壳体（1）、转轴、转轴安装孔（13）、电机（12）、多叶旋翼（11），所述机臂壳体（1）为四分之一球面状，所述机臂壳体（1）边缘部分较中间部分厚，所述机臂壳体（1）进行镂空处理，所述电机（12）设置在机臂壳体（1）的弧面内，所述多叶旋翼（11）上的转轴与电机（12）的输出轴固连，所述机臂壳体（1）通过转轴与机身铰接，转轴安装于转轴安装孔（13）中，使得机臂壳体（1）能够相对机身绕转轴转动；所述控制模块与电源模块、信号接收模块、陀螺仪模块、气压定高模块、自动展开模块以及各个机臂的电机电气相连，所述信号接收模块、陀螺仪模块、气压定高模块及自动展开模块均设置在机身内，所述信号接收模块用于接收遥控器的命令并将其传递给控制模块；所述陀螺仪模块用于测量无人机相对与地面的姿态、加速度及角速度并将其传递给控制模块；所述气压定高模块用于测量飞行器的高度并将其传递给控制模块；所述控制模块用于根据信号接收模块、陀螺仪模块、气压定高模块的输入控制各个机臂的电机工作；所述自动展开模块包括直线舵机（5）、自锁卡盘（4）、对角拉力装置（8）以及自锁卡盘配合孔（9），所述自锁卡盘（4）与直线舵机（5）固定连接且位于直线舵机（5）的下部，所述自锁卡盘配合孔（9）设置于机臂壳体（1）上，所述对角拉力装置（8）分别安装在处于对角线位置的两个机臂上，所述自锁卡盘（4）的上设有与自锁卡盘配合孔（9）相配合的圆柱形凸台。...

【技术特征摘要】
1.一种仿生球形结构无人机，其特征在于：包括机身、若干个机臂、与机臂数量相等的控制模块、电源模块、信号接收模块、陀螺仪模块、气压定高模块、限位模块、自动展开模块；所述机身分为上下两部分，机身上部为球冠状壳体（7），其表面切除若干个安装槽用于和机臂安装配合，使无人机在折叠状态整体为球形，机身下部为流线型空心壳体（6），流线型空心壳体（6）用于安装控制模块（3）、自动展开模块及电源模块（2）；所述机臂包含机臂壳体（1）、转轴、转轴安装孔（13）、电机（12）、多叶旋翼（11），所述机臂壳体（1）为四分之一球面状，所述机臂壳体（1）边缘部分较中间部分厚，所述机臂壳体（1）进行镂空处理，所述电机（12）设置在机臂壳体（1）的弧面内，所述多叶旋翼（11）上的转轴与电机（12）的输出轴固连，所述机臂壳体（1）通过转轴与机身铰接，转轴安装于转轴安装孔（13）中，使得机臂壳体（1）能够相对机身绕转轴转动；所述控制模块与电源模块、信号接收模块、陀螺仪模块、气压定高模块、自动展开模块以及各个机臂的电机电气相连，所述信号接收模块、陀螺仪模块、气压定高模块及自动展开模块均设置在机身内，所述信号接收模块用于接收遥控器的命令并将其传递给控制模块；所述陀螺仪模块用于测量无人机相对与地面的姿态、加速度及角速度并将其传递给控制模块；所述气压定高模块用于测量飞行器的高度并将其传递给控制模块；所述控制模块用于根据信号接收模块、陀螺仪模块、气压定高模块的输入控制各个机臂的电机工作；所述自动展开模块包括直线舵机（5）、自锁卡盘（4）、对角拉力装置（8）以及自锁卡盘配合孔（9），所述自锁卡盘（4）与直线舵机（5）固定连接且位于直线舵机（5）的下部，所述自锁卡...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾华宇，崔海华，程筱胜，卞新光，杨梦媛，韦号，蒲玉潇，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32