一种组合分布式无人机及其组合结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种组合分布式无人机及其组合结构，组合分布式无人机包括无人机本体、能量管理系统、指令接收系统、飞行控制系统、对接分离系统；无人机本体包括机身、固定翼、折叠翼和对接机构；能量管理系统用于提供飞行动力；指令接收系统用于控制飞行路线；飞行控制系统用于控制飞行姿态；对接分离系统用于控制对接机构与相同的无人机本体连接。多个无人机本体的固定翼端面通过对接机构连接形成一字型的一体结构。本实用新型专利技术用于快递等空中运输行业的起始收件和末端派送环节，既能够通过单个无人机进行输送，又能够利用众多无人机自由组合成大无人机进行干线运输和支线分离派送，结合分布式飞机的增升优势，实现货物的快捷高效的空中运输。

【技术实现步骤摘要】
一种组合分布式无人机及其组合结构
本技术涉及无人机
，更具体的说是涉及一种组合分布式无人机及其组合结构。
技术介绍
现有的运输业，如快递行业，在投递和分发的起始和目的环节中，往往采用汇集，到分发中心集中运输后分散派送的形式，劳动方式以人工拾取和派送为主，工人劳动量巨大，且运送效率较低，在广大偏远的地区，更为如此。为了解决这个问题，人们提出了许多方案，其中之一为使用无人机派送和收件的方式，但该方案存在一些问题，他们选取的无人机均为轻型无人机，载重较小航程较短，无法满足大范围空域的派送任务，如采取中间降落充电的方法，会导致巨额的充电装置建设成本，且时间花销巨大。如采取大型无人机，又存在起降场地限制，条件不足，效费比低的缺点。因此，如何提供一种运输方便，且能满足不同劳动量需求的无人机结构，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供了一种组合分布式无人机，旨在解决上述技术问题。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种组合分布式无人机，包括：无人机本体、主控系统、能量管理系统、指令接收系统、飞行控制系统和对接分离系统；所述无人机本体包括机身、固定翼、折叠翼和对接机构；所述机身两侧与所述固定翼平滑过渡一体成型；所述折叠翼与所述固定翼的端面铰接；所述对接机构设置在所述固定翼与所述折叠翼对接的端面上；所述主控系统设置于所述机身内部，且分别与所述能量管理系统、所述指令接收系统、所述飞行控制系统和所述对接分离系统电性连接；所述能量管理系统设置于所述机身内部，且用于提供飞行动力；所述指令接收系统设置于所述机身内部，且用于控制飞行路线；所述飞行控制系统设置于所述机身内部，且用于控制飞行姿态；所述对接分离系统设置于所述固定翼与所述折叠翼对接的端面上，且用于控制所述对接机构与相同的所述无人机本体的所述对接机构连接。通过上述技术方案，本技术提供的无人机用于快递等空中运输行业的起始收件和末端派送环节，既能够通过单个无人机进行输送，又能够利用众多无人机自由组合成大无人机进行干线运输和支线分离派送，结合分布式飞机的增升优势，实现货物的快捷高效的空中运输。优选的，在上述一种组合分布式无人机中，所述对接机构包括X轴转动舵机、外框、Y轴转动舵机、内杆、微调螺旋桨、电磁铁和磁铁；所述X轴转动舵机固定在所述固定翼内部顶面；所述外框位于所述固定翼内部，且其边沿与所述X轴转动舵机的动力输出端连接；所述Y轴转动舵机固定在所述外框的侧边上；所述内杆位于所述外框内部，且一端与所述Y轴转动舵机的动力输出端连接；所述微调螺旋桨与所述内杆的另一端转动连接；所述电磁铁固定在所述固定翼的铰接端；所述磁铁固定在所述折叠翼的铰接端，且与所述电磁铁对应。本技术提供的无人机本体在空中组合过程中，需要彼此相互靠近，在复杂的气流环境中，靠近定位，连接和分离是极其困难的。其工作流程如下：各单元无人机本体在GPS或北斗等指令接收系统和飞行控制系统的控制下，进行飞行初步编队，折叠翼展开，各连接部位在空中初步对准，随后微调螺旋桨启动，进而控制微调螺旋桨的推力矢量，使无人机本体彼此精准相互靠近，定位对准完成后，通过电磁铁带电吸合，使各无人机本体形成整体。优选的，在上述一种组合分布式无人机中，所述固定翼的铰接端安装有折叠减速步进电机；所述折叠减速步进电机用于驱动所述折叠翼围绕所述固定翼的铰接端转动。有效实现折叠翼和固定翼之间的分离和对接。优选的，在上述一种组合分布式无人机中，所述机身头部转动连接有螺旋桨。螺旋桨转动产生拉力，克服飞行阻力，螺旋桨由电机或微型内燃机驱动。优选的，在上述一种组合分布式无人机中，所述固定翼和所述折叠翼的尾部转动连接有舵面，所述舵面的转动控制电机与所述飞行控制系统电性连接。舵面能够对飞行姿态进行控制。优选的，在上述一种组合分布式无人机中，所述能量管理系统为电池提供电能或燃油提供动能。能够有效实现无人机的能源供给。优选的，在上述一种组合分布式无人机中，所述机身的截面为椭圆形，且与所述固定翼光滑过度。无人机整体气动形式为翼身融合加折叠翼布局，机身为椭圆结构与机翼光滑过渡，机身内部为封闭货舱，飞行稳定性更高。优选的，在上述一种组合分布式无人机中，所述机身顶面开设有多个通孔，且所述通孔内部转动连接有角度可调整的旋翼。能够有效提供飞行动力，并控制飞行姿态。一种组合分布式无人机的组合结构，包括多个无人机本体，所述无人机本体的所述折叠翼折叠向下，且多个所述无人机本体的所述固定翼端面通过所述对接机构连接形成一字型的一体结构。优选的，在上述一种组合分布式无人机中，多个所述无人机本体连接后，多个所述无人机本体的所述主控系统通过WiFi实现相互之间的数据通信。能量管理系统能够实现各台无人机间的燃油和电量智能分配，实现总体飞行任务，指令接收系统完成整体无人机的路线制定，飞行控制系统实现整体无人机飞行路线和姿态的控制，对接分离系统用于实现无人机间的交汇对接和分离。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本技术公开提供了一种一种组合分布式无人机及其组合结构，具有以下有益效果：1、本技术针对传统运输业劳动量大，效率较低的运输模式，在前人无人机空中运输的基础上，改进了单一小型无人机航程短，留空时间长的困难，提出组合式无人机的方案，从气动原理上，增加了无人机的展弦比，利用了分布式电推进飞机的多螺旋桨增升效应，较大程度的提高了组合无人机的升阻比特性，达到了1+1+1+…+1>n的效果，同时自由组合的形式也增加了运输行业的灵活性，使载荷自由分布，充分的利用了现有的无人机性能。2、在单一无人机的基础上，单元体进行彼此组合，将各自的子系统并联成大系统，使得总体系统的性能达到了几何数量级的提高，无人机的故障率急剧下降，例如通过卡尔曼滤波等综合方法，可将各单元体的IMU数据综合计算，数据的精度和可靠性得到显著提高，同时，单一无人机的故障部分的功能可由其他单元体进行替代，不影响总体效能。在单元体间，协调系统也可将电能等资源进行灵活分配，实现资源的最大化利用。由此飞行的安全性和无人机的可靠性相比较于单一无人机得到显著提升。3、在空中组合方式上，采用了先由每个无人机本体的舵面进行粗略调整每个无人机本体的位置和姿态后，通过摄像头进行位置图像识别，再通过机翼内部的矢量微调螺旋桨进行精细对准操作，图像位置反馈的形式有效的保证了对接的及时性和准确性。附图说明为了更清楚地说明本技术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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1附图为本技术提供的实施例1的无人机本体的主视图；图2附图为本技术提供的实施例1的无人机本体的俯视图；图3附图为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合分布式无人机，其特征在于，包括：无人机本体(1)、主控系统(2)、能量管理系统(3)、指令接收系统(4)、飞行控制系统(5)和对接分离系统(6)；/n所述无人机本体(1)包括机身(11)、固定翼(12)、折叠翼(13)和对接机构(14)；所述机身(11)两侧与所述固定翼(12)平滑过渡一体成型；所述折叠翼(13)与所述固定翼(12)的端面铰接；所述对接机构(14)设置在所述固定翼(12)与所述折叠翼(13)对接的端面上；/n所述主控系统(2)设置于所述机身(11)内部，且分别与所述能量管理系统(3)、所述指令接收系统(4)、所述飞行控制系统(5)和所述对接分离系统(6)电性连接；/n所述能量管理系统(3)设置于所述机身(11)内部，且用于提供飞行动力；/n所述指令接收系统(4)设置于所述机身(11)内部，且用于控制飞行路线；/n所述飞行控制系统(5)设置于所述机身(11)内部，且用于控制飞行姿态；/n所述对接分离系统(6)设置于所述固定翼(12)与所述折叠翼(13)对接的端面上，且用于控制所述对接机构(14)与相同的所述无人机本体(1)的所述对接机构(14)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种组合分布式无人机，其特征在于，包括：无人机本体(1)、主控系统(2)、能量管理系统(3)、指令接收系统(4)、飞行控制系统(5)和对接分离系统(6)；
所述无人机本体(1)包括机身(11)、固定翼(12)、折叠翼(13)和对接机构(14)；所述机身(11)两侧与所述固定翼(12)平滑过渡一体成型；所述折叠翼(13)与所述固定翼(12)的端面铰接；所述对接机构(14)设置在所述固定翼(12)与所述折叠翼(13)对接的端面上；
所述主控系统(2)设置于所述机身(11)内部，且分别与所述能量管理系统(3)、所述指令接收系统(4)、所述飞行控制系统(5)和所述对接分离系统(6)电性连接；
所述能量管理系统(3)设置于所述机身(11)内部，且用于提供飞行动力；
所述指令接收系统(4)设置于所述机身(11)内部，且用于控制飞行路线；
所述飞行控制系统(5)设置于所述机身(11)内部，且用于控制飞行姿态；
所述对接分离系统(6)设置于所述固定翼(12)与所述折叠翼(13)对接的端面上，且用于控制所述对接机构(14)与相同的所述无人机本体(1)的所述对接机构(14)连接。


2.根据权利要求1所述的一种组合分布式无人机，其特征在于，所述对接机构(14)包括X轴转动舵机(141)、外框(142)、Y轴转动舵机(143)、内杆(144)、微调螺旋桨(145)、电磁铁(146)和磁铁；所述X轴转动舵机(141)固定在所述固定翼(12)内部顶面；所述外框(142)位于所述固定翼(12)内部，且其边沿与所述X轴转动舵机(141)的动力输出端连接；所述Y轴转动舵机(143)固定在所述外框(142)的侧边上；所述内杆(144)位于所述外框(142)内部，且一端与所述Y轴转动舵机(143)的动力输出端连接；所述微调螺旋桨(145)与所述内杆(144)的另一端转动连接；所述电磁铁(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐大军，许明贵，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：新型
国别省市：北京;11