一種支架結構及無人機的製作方法

2023-05-12 02:43:06

本發明涉及無人機領域，尤其涉及的是一種適合無人機使的支架結構及使用該支架結構的無人機。

背景技術：

多旋翼無人機在2010年後呈現出了快速增長的勢頭。 越來越多的中小企業進入這個行業，一路下降的價格讓更多的普通人擁有了它。其在能耗控制，設計優化，飛行控制等方面有了長足進步。現有無人機技術中沒有一種有效的方法能使多旋翼飛行器在飛行過程中，當其中一個或多個旋翼電機出現故障的情況下，實行飛行器自救，防止墜機並安全返航。因此，應該提供一種新的技術方案解決上述問題。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種支架結構，旨在解決無人機中的部分電機或電機旋翼出現故障後仍保持無人機操控靈活性的技術問題。

本發明的另一個目的在於提供一種使用該支架結構的無人機。

本發明的技術方案如下：一種支架結構，包括主支撐體、突出於主支撐體設置的至少四個支架、動作處理組件和連接結構，所述支架一端設置有至少一個電機，其中，所述動作處理組件設置在所述主支撐體內部，所述動作處理組件與所述支架電連接使所述支架水平擺動，所述連接結構設置在所述支架內部使所述電機相對於所述支架徑向轉動。

所述的支架結構，其中，所述支架設置有第一轉動部和第二連接部，所述電機設置在第一轉動部上，所述第二連接部設置在所述主支撐體上，所述連接結構設置在所述第二連接部內部。

所述的支架結構，其中，所述連接結構包括步進電機，所述步進電機設置在所述第二連接部埠處，所述步進電機與所述動作處理組件電連接。

所述的支架結構，其中，所述動作處理組件包括飛行控制器、信號傳感器及齒輪結構，飛行控制器與信號處理器電連接，所述齒輪結構包括主動齒輪和帶齒連杆，所述帶齒連杆設置在所述支架內，所述主動齒輪設置在所述主支撐體內，所述主動齒輪與所述帶齒連杆咬合式連接，所述飛行控制器控制齒輪結構運動。

所述的支架結構，其中，所述第一轉動部和第二連接部之間設置有轉動連接件。

本發明的有益效果：本發明提出一種新的支架結構，在某一或多個位置的支架上的電機或旋翼出現故障不工作時，該支架結構中的動作處理組件通過簡捷的飛行控制程序算法即可靈活的調整其他支架的相對位置和該支架上的電機工作狀態，從而有效控制調整該支架結構的重心變化，利用本發明公開的支架結構製作無人機，該無人機飛行穩定性和靈活性得到提高。

附圖說明

圖1是本發明中無人機平穩飛行狀態示意圖。

圖2是本發明中無人機自救工作狀態示意圖。

圖3是本發明中無人機部分零件結構圖。

圖中標號：1、主支撐體；2、第一轉動部；3、電機；4、主動齒輪；5、帶齒連杆；6、步進電機；7、轉動連接件；8、第二連接部。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚、明確，以下參照附圖並舉實施例對本發明進一步詳細說明。

對於處於運動狀態的物體，重心的控制和調整是十分重要的。例如無人機，能夠控制好無人機的重心，可以極大提高無人機飛行的穩定性操作靈活性。傳統的無人機支架和支架上的電機及其電機旋翼，無人機在飛行過程中，當其中一個或多個旋翼電機（實際應用中，本發明中的電機3即設置在無人機支架端部的馬達）出現故障的情況下，無人機重心難以控制，難以實現無人機機身的平衡和防墜落，降低無人機飛行的穩定性、操控靈活性和安全性。本發明為了解決上述問題，提供一種支架結構，參見說明書附圖1和圖2，包括主支撐體1、突出於主支撐體1設置的至少四個支架、動作處理組件和連接結構，支架一端設置有至少一個電機3，動作處理組件設置在主支撐體1內部，動作處理組件與支架電連接使支架水平擺動，連接結構設置在支架內部使電機3相對於支架徑向轉動。本實用例中，動作處理組件包括飛行控制器（圖中未標出）和信號傳感器（圖中未標出），飛行控制器與信號處理器電連接，當信號傳感器偵測到某一支架上的飛行動力不足或電機3停止工作使機身1出現傾斜時，信號傳感器將信號傳遞到飛行控制器內，在飛行控制器經過電信號偵測和軟體計算後立即調整相鄰一個或多個支架相對於主支撐體1的水平位置，使主支撐體1上的支架處於三點平衡狀態，當調節各支架相對位置滿足不了主支撐體1重心平衡的情況下，飛行控制器還可調節電機3相對於所在支架徑向轉動使旋翼運動方向改變(如圖2，電機3徑向轉動方向和支架整體擺動方向如箭頭指向所示)，徑向轉動可解釋為兩物體之間的同軸多角度轉動；動作處理組件還根據主支撐體1此時運動狀態（即平穩性）分別控制加大或減小各電機3上旋翼的轉速。三點平衡即其他三個支架的相對位置不能全部處於以主支撐體1為圓心畫半圓的內部。本發明巧妙的通過設置可水平擺動的支架和可徑向轉動調節旋翼受力方向的電機3，在某一或多個位置的支架上的電機3或旋翼出現故障不工作時，該支架結構中的動作處理組件通過簡捷的飛行控制程序算法即可靈活的調整其他支架的相對位置和該支架上電機3工作狀態，從而有效控制該支架結構的重心變化。本發明中，當相鄰兩支架或多個支架位置較近而影響電機3上的旋翼旋轉時，飛行控制器與信號處理器亦可停止某位置上的電機3電源或相應的調整支架間的水平位置，從而防止電機3或旋翼相碰。本文中介紹的主支撐體1在實際應用中即無人機機身主體。

參見說明書附圖3，本實用例中的支架設置有第一轉動部2和第二連接部8，第一轉動部2和第二連接部8之間設置有轉動連接件7用於實現兩者的可轉動硬性連接。電機3固定設置在第一轉動部2上，第二連接部8一端設置在主支撐體1上用於實現支架的水平擺動，連接結構設置在第二連接部8內部用於實現電機3和支架第二連接部8之間的徑向轉動。電機3設置在第一轉動部2上，便於安裝，方便電機3的使用，增強結構的緊湊性。

本實用例中，連接結構包括步進電機6，步進電機6設置在支架第二連接部8埠處用於控制第一轉動部2的運動狀態，步進電機6與動作處理組件中的飛行控制器和信號傳感器電連接，步進電機6是將信號傳感器的電脈衝信號轉變為角位移或線位移的開環控制元件，在主支撐體1重心平穩情況下，步進電機6的轉速、停止的位置只取決於脈衝信號的頻率和脈衝數，而不受負載變化等情況的影響，當主支撐體1重心不平穩時，步進電機6的作用為根據信號傳感器信號影響，調節第一轉動部2相對於支架第二連接部8的轉動角度和轉動方向，可做到即停即止，達到精準確定第一轉動部2位置的目的。實際應用中，隨著科技的進步，不一定只有步進電機6才能實現以上功能，也可以使用磁性連接或其他，本技術方案和達到的技術效果為所有在本發明的申請日之後申請的專利文件提供解決相同問題的技術啟示。本連接結構中還需其他裝置或結構都屬本領域技術人員的公知常識或現有技術。

本實用例中，動作處理組件還包括齒輪結構，齒輪結構包括主動齒輪4和帶齒連杆5，主動齒輪4與帶齒連杆5咬合式連接。帶齒連杆5設置在支架內用於帶動支架水平擺動，主動齒輪4設置在主支撐體1處用於實現飛行控制器調整支架水平位置的命令，即通過主動齒輪4的轉動，驅動帶齒連杆5運動，從而帶動支架第二連接部8擺動。利用齒輪結構咬合連接，精準控制支架擺動方向和角度。本動作處理組件中還需其他裝置或結構都屬本領域技術人員的公知常識或現有技術。

以上實用例中的支架結構可以用於無人機中，使用該支架結構的無人機，相比起使用傳統的支架結構的無人機，其飛行的穩定性和操作靈活性更好，所能達到的技術效果是使用傳統支架結構無人機所達不到的。當然，以上實用例中的支架結構也可以用於其他運動機械結構中，其作用也是提高這些運動機械結構在運動時的穩定性和操作靈活性。

應當理解的是，本發明的應用不限於上述的舉例，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。