一種攀壁作業電動飛行器的製作方法

2023-05-08 19:17:46 1

本發明涉及電動飛行器。

背景技術：

公知的無人駕駛遙控電動飛行器由於風力擾動所造成的機體晃動以及續航時間短等因素，難以完成牆壁上的擦洗、噴塗等對定位精度要求相對較高且持續時間較長的作業任務。

技術實現要素：

為了解決電動飛行器機體存在晃動以及續航時間短，難以完成定位精度要求高且持續時間長的作業的問題，本發明提供一種能夠附著在牆壁上且能輕鬆移動的電動飛行器，該飛行器可以代替人工完成牆壁上的高空作業，從而避免了人身安全風險並降低了作業成本。

本發明提供的電動飛行器，主要包括飛行器本體、螺旋槳、電動機系統、支撐輪以及電源管理系統。其中電動機系統包括電動機以及電動機的驅動器。

為了使飛行器能夠附著在牆壁上以提高定位精度且能夠輕鬆移動，本發明所提供的飛行器上設置了支撐輪，支撐輪通過其轉軸與飛行器相連接。實際工作中，支撐輪的邊緣抵在牆壁上，飛行器向牆壁傾斜，從而使螺旋槳產生的推力存在一個指向牆壁的推力分量，該推力分量使支撐輪與牆壁之間存在著一定的壓力，由此便可以藉助支撐輪與牆壁之間的摩擦力使飛行器平穩地附著於牆壁上。由於支撐輪可以繞位於飛行器上的轉軸旋轉，因此藉助支撐輪的轉動，飛行器可以在牆壁上滑行以實現必要的位置移動。

為了實現長時間的連續作業，本發明所提供的飛行器的供電方式是：採用長導線從地面供電設備上取電。為此，本發明所提供的飛行器上設置有電源管理系統。本發明所提出的電源管理系統，指的是對電能進行處理的電氣系統，該系統具有電氣輸入端和電氣輸出端，且具有降壓功能(即系統的輸出電壓低於其輸入電壓)，該系統能夠將從其輸入端輸入的電壓相對較高的電能進行處理，並輸出適合電動機系統使用的電壓相對較低的電能。電源管理系統可以是DC-DC電源模塊。電源管理系統固定在飛行器本體上。

供電設備通過長導線與飛行器上的電源管理系統的輸入端電連接，從而將供電設備的電能傳輸至電源管理系統，電源管理系統的輸出端與電動機系統的輸入端電連接。電源管理系統將供電設備所提供的電能作必要的處理（如降壓、濾波）後，提供給電動機系統。供電設備可以是發電機。

由於電源管理系統具有降壓功能，因此實際工作時，電源管理系統的輸入電壓（即供電設備的輸出電壓）可以設置得很高，其意義是：供電設備與電源管理系統之間可以採用較小的電流進行電能傳輸，從而降低了電能在傳輸導線上的損耗。

為了實現特定的作業任務，本發明所提供的電動飛行器上可以設置特定的作業工具，作業工具可以是擦拭器（用於擦玻璃等），也可以是噴槍（用於噴塗作業），也可以是高壓水槍（用於清洗）。當作業工具是噴槍或水槍時，可以在作業工具和地面之間連接液體傳輸管，用於供應所需液體材料。

為了便於作業過程中的遙控，本發明所提供的電動飛行器上可以安裝攝像頭以及無線圖傳，從而可以對作業過程進行實時監控。

為了實現靈活作業，本發明所提供的電動飛行器上可以安裝機械臂，並將作業工具固定在機械臂上。為了降低重量，機械臂可以採用碳纖維材料製成。機械臂上還可以固定攝像頭。

本發明的有益效果是：提出了一種適於攀壁作業的電動飛行器，該飛行器可以穩定且長時間地附著在牆壁上，從而可以完成特定種類的牆壁高空作業。該飛行器可以代替人工完成牆壁上的高空作業，以避免人身安全風險並降低作業成本。

附圖說明

圖1是本發明所提供電動飛行器的側視圖。

圖2是本發明所提供電動飛行器的俯視圖。

圖中，1.飛行器本體，2.支撐杆，3.螺旋槳（包括螺旋槳3.1、螺旋槳3.2、螺旋槳3.3、螺旋槳3.4），4.支撐輪（包括支撐輪4.1和支撐輪4.2），5. 支撐輪的輻條（包括輻條5.1、輻條5.2、輻條5.3），6.機械臂，7.作業工具（玻璃擦拭器），8.液體存儲器，9.輸液管，10.噴頭，11.攝像頭，12.電源管理系統，13.導線，14.供電設備，15.機械臂關節，16.牆體，17.玻璃，18.支撐輪的轉軸，19.驅動螺旋槳的電動機系統（包括電動機系統19.1和電動機系統19.2）。

具體實施方式

在圖1中，四旋翼電動飛行器（1）的螺旋槳（3）所在的平面是傾斜的，由此螺旋槳（3）產生的推力存在了一個朝向牆體（16）的側向推力分量。該側向推力使支撐輪（4）抵在牆體（16）上，支撐輪（4）與牆體（16）之間的摩擦力使飛行器（1）比較平穩地定位在特定位置上，避免了外部擾動（如風擾）所造成的漂移。供電設備（14）位於地面上，供電設備（14）的輸出端通過導線（13）與電源管理系統（12）的輸入端電連接。電源管理系統（12）將供電設備（14）所提供的電能作降壓處理後，提供給電動機系統（19）以及機械臂（6）。機械臂（6）的末端安裝有作業工具（7），在本實施例中，作業工具（7）是玻璃擦拭器。此外，為了輔助清潔作業，飛行器（1）上還設置有液體存儲器（8），液體存儲器（8）中的清潔劑通過噴頭（10）噴到玻璃（17）上，用以輔助清潔作業。攝像頭（11）安裝在機械臂（6）上，用以實時監控。

本實施例中，電源管理系統（12）採用美國Vicor公司生產的V375B12C300AL模塊，該系列模塊的輸入電壓為375V，而輸出電壓為12V，輸出功率300W，帶有內部濾波電路。支撐輪（4）與輻條（5）由塑料製成，支撐輪的轉軸（18）是碳纖維管。