申请/专利权人：长沙神弓信息科技有限公司

申请日：2018-07-26

公开（公告）日：2021-04-13

公开（公告）号：CN109080822B

主分类号：B64C27/10(20060101)

分类号：B64C27/10(20060101);B64C27/50(20060101);B64C27/59(20060101);B64D47/00(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.04.13#授权;2019.01.18#实质审查的生效;2018.12.25#公开

摘要：本发明公开了一种探测无人机，包括共轴电机、上旋翼、下旋翼、工作部、增稳旋翼和载荷部；设置有三个旋翼，大大提升了无人机的负载能力，随着负载能力的提升，这样可以增加载荷部的功能，即无人机具有多种功能和作用。上旋翼在运转的时候产生气流，对下旋翼形成了稳定的快速、高气密度气流的“预压缩”层，使下旋翼的运转更加高效和平稳，同理，对增稳旋翼也是如此，因此，具有高机动性和高稳定性。通过第一舵机与第二舵机联合控制共轴电机的角度从而控制无人机的方向，因此能作出精细的方向操作；无人机安装有拍摄镜头、雷达、激光探测器、超声波探测器、红外扫描器的一种或几种的探测设备。

主权项：1.一种探测无人机，其特征在于：包括共轴电机（9）、上旋翼（1）、下旋翼（2）、工作部（8）、增稳旋翼（5）和载荷部（23）；所述共轴电机（9）固定在工作部（8）上，且共轴电机（9）通过第一转轴（3）固定连接上旋翼（1），同时共轴电机（9）还通过第二转轴（4）固定连接下旋翼（2）；所述工作部（8）通过固定轴（7）与载荷部（23）固定连接，所述固定轴（7）固定设置有空心轴电机（6），所述空心轴电机（6）固定连接增稳旋翼（5）；所述载荷部（23）内安装有拍摄镜头、雷达、激光探测器、超声波探测器、红外扫描器的一种或几种；所述工作部（8）底部设置有固定底板（24）；所述工作部（8）设置有第一舵机（10）和第二舵机（13）；所述第一舵机（10）固定安装在底座（18）上，所述底座（18）上固定设置有第一支撑架（17），所述第一支撑架（17）安装有云台（12），所述第二舵机（13）固定安装在云台（12）上；所述第一舵机（10）上设置有第一偏心轴（15），所述第一偏心轴（15）与云台（12）通过第一连杆（11）活动连接；所述云台（12）固定设置有第二支撑架（19），所述第二支撑架（19）活动安装有固定套（20），所述共轴电机（9）固定在固定套（20）内；所述第二舵机（13）上设置有第二偏心轴（16），所述第二偏心轴（16）与固定套（20）通过第二连杆（14）活动连接；所述第一偏心轴（15）与第二偏心轴（16）成垂直设置；所述固定底板（24）与底座（18）通过第三支撑架（21）固定连接且固定底板（24）与底座（18）之间形成空间（22），所述空间（22）内安装有控制模块和电源；所述电源为共轴电机（9）、第一舵机（10）、第二舵机（13）、空心轴电机（6）和控制模块提供电能；所述控制模块与共轴电机（9）、第一舵机（10）、第二舵机（13）和空心轴电机（6）电数据连接；所述上旋翼（1）、下旋翼（2）与增稳旋翼（5）其中之一与另两个转向相反。

全文数据：一种探测无人机技术领域本发明涉及无人机领域，具体为一种专用于防气流扰动、抗抖动具有控制功能的共轴无人机。背景技术目前，大多共轴直升机，也称为共轴反桨直升机，就是双层桨叶共用一个传动轴，但转动方向相反，不仅平衡掉了单向转动偏转力矩，而且第一层为第二层提供了“预压缩”，第二级就有更大的“进排气量”和“气流密度”，虽然达不到2倍的效果，但改善也是明显的。发明人在研究过程中发现，传统的共轴直升机至少存在以下缺点：提升速度较慢；使用效果较差；共用一个传动轴能量损耗大。实际应用的共轴旋翼直升飞机的上层旋翼和下层旋翼通常各为两片，最多也只能设为三片。由于旋翼数量受限，妨碍了直升飞机的升力提高，也制约了共轴旋翼反向旋转直升飞机进一步大型化的可能。同时，由于旋翼数量受限，为保证升力，就只能增长旋翼臂展，由此又导致在进行大机动飞行时，上层旋翼与下层旋翼容易相碰，发生飞行事故。而且，因转轴长、旋翼长，控制装置复杂引起的结构重量增加也抵消了共轴旋翼反向旋转直升机的优势。发明内容本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种探测无人机，包括共轴电机、上旋翼、下旋翼、工作部、增稳旋翼和载荷部；所述共轴电机固定在工作部，且共轴电机通过第一转轴固定连接上旋翼和第二转轴固定连接下旋翼；所述工作部通过固定轴与载荷部固定连接，所述固定轴固定设置有空心轴电机，所述空心轴电机固定连接增稳旋翼。上旋翼与下旋翼之间距离很近，在做高机动时，下旋翼会往上翘，在无人机中段设置增稳旋翼，增稳旋翼承担更多的负荷，因此无人机在高机动时更加平稳，机动性能得到大大提升。上旋翼在转动时产生的气流对下旋翼形成“预压缩”，下旋翼的进气量和气密度更大，很大程度上改善了下旋翼的工作性能。同理，在一定程度上改善了增稳旋翼的工作性能，因此，在本发明的结构设计上，无人机的高机动性能非常优越，不会造成“甩尾”、翻转等情况。所述载荷部内安装有拍摄镜头、雷达、激光探测器、超声波探测器、红外扫描器的一种或几种。载荷部安装探测设备，能对森林防火、气象探测、环境污染、抢险以及其他用途方面探测。作为上述技术方案的进一步改进：所述上旋翼、下旋翼与增稳旋翼其中之一与另两个转向相反。可以通过调控上旋翼、下旋翼与增稳旋翼的转速和根据其旋翼叶片的长度来平衡各自的偏转扭矩，偏转扭矩为0或者在非常小的范围内，无人机的航向是稳定的，在动态间调控上旋翼、下旋翼与增稳旋翼各自的扭矩大小，进而可以使得飞机在稳定性与灵活性取得最佳平衡点。所述上旋翼、下旋翼与增稳旋翼的叶片可以根据其旋转方向变化在一定范围内变化其倾斜角度，这样可以确保上旋翼、下旋翼与增稳旋翼在不同的转向时都能产生向上的拉力。所述工作部底部设置有固定底板；所述工作部设置有第一舵机和第二舵机；所述第一舵机固定安装在底座上，所述底座上固定设置有第一支撑架，所述第一支撑架安装有云台，所述第二舵机固定安装在云台上；所述第一舵机上设置有第一偏心轴，所述第一偏心轴与云台通过第一连杆活动连接；所述云台固定设置有第二支撑架，所述第二支撑架活动安装有固定套，所述共轴电机固定在内固定套；所述第二舵机上设置有第二偏心轴，所述第二偏心轴与固定套通过第二连杆活动连接；所述第一舵机控制云台的角度变化，所述第二舵机控制共轴电机的角度变化；所述第一偏心轴与第二偏心轴成垂直设置；因此第一舵机控制共轴电机的横向钟摆运动，则第二舵机控制共轴电机的纵向钟摆运动，进而控制上旋翼与下旋翼的角度的变化，从而控制无人机的方向。更为重要的，无人机遇到空气扰流或做高机动动作时，能很好的平衡机体。所述固定底板与底座通过第三支撑架固定连接且固定底板与底座之间形成空间，所述空间内安装有控制模块和电源；所述电源为共轴电机、第一舵机、第二舵机、空心轴电机和控制模块提供电能；所述控制模块与共轴电机、第一舵机、第二舵机和空心轴电机电数据连接。因此，控制模块即可控制无人机的运行。所述上旋翼、下旋翼和增稳旋翼可以上下折叠且其中任一旋翼折叠所需要之力大于无人机重力与最大速度所受阻力之和。防止因机械故障或电动机出现故障时，在极端的情况下，可能只有一个旋翼能工作，而且是在失控或高速的环境中，确保无人机还能正常运行，不至于损毁。作为上述技术方案的进一步改进：控制模块具有接收、存储、处理、传输发送数据功能，控制模块为高集成电子模块。所述拍摄镜头、雷达、激光探测器、超声波探测器或红外扫描器由电源提供电能，所述拍摄镜头、雷达、激光探测器、超声波探测器或红外扫描器与控制模块电数据连接。控制模块安装有实时数据传输模块；所述拍摄镜头为双光镜头、微光镜头、变焦镜头、抗抖镜头的一种；所述雷达为毫米波雷达或微米波雷达。随着电子探测设备的精度化增加，无人机的控测功能也大大提升，在不同的区域及用途情况下，可以选择性的安装不同的探测设备，也不仅仅局限拍摄镜头、雷达、激光探测器、超声波探测器或红外扫描器。作为上述技术方案的进一步改进：控制模块处安装有微型高能炸药，在无人机失控或被外界电子侵入时启动自毁程序，以保护好探测数据的不外泄和对整个无人机操控系统信息的破坏。所述工作部和载荷部的壳体呈圆柱形，所述壳体包括支柱层、固定层和碳纤维层。所述工作部安装有信号器，所述信号器穿过壳体；所述信号器与控制模块电数据连接。所述信号器具有接收和发送数据功能。所述支柱层、固定层为树脂或铝合金等轻质材料制成。主要减轻无人机的自身重量，同时加强了无人机壳体的强度。碳纤维材质是钢的强度5倍，质量的6分之1，因此，所述壳体结构强度大大提升，而重量减轻。本发明中各实施例的技术方案可进行组合，实施例中的技术特征亦可进行组合形成新的技术方案。本发明的有益效果，设置有三个旋翼，大大提升了无人机的负载能力，随着负载能力的提升，这样可以增加载荷部的功能，即无人机具有多种功能和作用。能运用在多种场所，多种环境中，进行多种作业。上旋翼在运转的时候产生气流，对下旋翼形成了稳定的快速、高气密度气流的“预压缩”层，使下旋翼的运转更加高效和平稳，同理，对增稳旋翼也是如此，因此，本发明的无人机具有高机动性和高稳定性。通过第一舵机与第二舵机联合控制共轴电机的角度从而控制无人机的方向，由于第一舵机与第二舵机的控制钟摆角度呈垂直方向，因此，无人机作出精细的方向操作。上旋翼、下旋翼和增稳旋翼可折叠的设计，大大缩小了无人机的存储空间。上旋翼、下旋翼和增稳旋翼其中之一与另两个的转向相反，在动态间调控上旋翼、下旋翼与增稳旋翼各自的扭矩大小，进而可以使得飞机在稳定性与灵活性取得最佳平衡点。旋翼的角度变化，可以控制旋翼在运转时所产生的推力的方向。附图说明图1是本发明一种实施例的局部剖示图。图2是本发明一种实施例的局部剖示图。图3是本发明一种实施例的工作部与上旋翼、下旋翼的结构示意图。图4是本发明壳体的一种实施例结构图。图5是本发明壳体的一种实施例结构图。附图标记中：1、上旋翼；2、下旋翼；3、第一转轴；4、第二转轴；5、增稳旋翼；6、空心轴电机；7、固定轴；8、工作部；9、共轴电机；10、第一舵机；11、第一连杆；12、云台；13、第二舵机；14、第二连杆；15、第一偏心轴；16、第二偏心轴；17、第一支撑架；18、底座；19、第二支撑架；20、固定套；21、第三支撑架；22、空间；23、载荷部；24、底板；26、壳体；2601、支柱层；2602、固定层；2603、碳纤维层；27信号器。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。如图1-5所示，本实施例的探测无人机，包括共轴电机9、上旋翼1、下旋翼2、工作部8、增稳旋翼5和载荷部23；共轴电机9固定在工作部8，且共轴电机9通过第一转轴3固定连接上旋翼1和第二转轴4固定连接下旋翼2；工作部8通过固定轴7与载荷部23固定连接，固定轴7固定设置有空心轴电机6，空心轴电机6固定连接增稳旋翼5。上旋翼1与下旋翼2之间距离很近，在做高机动时，下旋翼2会往上翘，在无人机中段设置增稳旋翼5，增稳旋翼5承担更多的负荷，因此无人机在高机动时更加平稳，机动性能得到大大提升。上旋翼1在转动时产生的气流对下旋翼2形成“预压缩”，下旋翼2的进气量和气密度更大，很大程度上改善了下旋翼2的工作性能。同理，在一定程度上改善了增稳旋翼5的工作性能，因此，在本发明的结构设计上，无人机的高机动性能非常优越，不会造成“甩尾”、翻转等情况。载荷部23内安装有拍摄镜头、雷达、激光探测器、超声波探测器、红外扫描器的一种或几种。载荷部23安装不同探测设备，能对森林防火、气象探测、环境污染、抢险以及其他用途方面探测。上旋翼1、下旋翼2与增稳旋翼5其中之一与另两个转向相反。可以通过调控上旋翼1、下旋翼2与增稳旋翼5的转速和根据其旋翼叶片的长度来平衡各自的偏转扭矩，偏转扭矩为0或者在非常小的范围内，无人机的航向是稳定的，在动态间调控上旋翼1、下旋翼2增稳旋翼5各自的扭矩大小，进而可以使得飞机在稳定性与灵活性取得最佳平衡点。所述上旋翼1、下旋翼2与增稳旋翼5的叶片可以根据其旋转方向变化在一定范围内变化其倾斜角度，这样可以确保上旋翼1、下旋翼2与增稳旋翼5在不同的转向时都能产生向上的拉力。工作部8底部设置有固定底板24；工作部8设置有第一舵机10和第二舵机13；第一舵机10固定安装在底座18上，底座18上固定设置有第一支撑架17，第一支撑架17安装有云台12，第二舵机13固定安装在云台12上；第一舵机10上设置有第一偏心轴15，第一偏心轴15与云台12通过第一连杆11活动连接；云台12固定设置有第二支撑架19，第二支撑架19活动安装有固定套20，共轴电机9固定在内固定套20；第二舵机13上设置有第二偏心轴16，第二偏心轴16与固定套20通过第二连杆14活动连接；第一偏心轴15与第二偏心轴16成垂直设置；所述第一舵机10控制云台12的角度变化，所述第二舵机13控制共轴电机9的角度变化；所述第一偏心轴15与第二偏心轴16成垂直设置；因此第一舵机10控制共轴电机9的横向钟摆运动，则第二舵机13控制共轴电机9的纵向钟摆运动，进而控制上旋翼1与下旋翼2的角度的变化，从而控制无人机的方向。更为重要的，无人机遇到空气扰流或做高机动动作时，能很好的平衡机体。固定底板24与底座18通过第三支撑架21固定连接且固定底板24与底座18之间形成空间22，空间22内安装有控制模块和电源；电源为共轴电机9、第一舵机10、第二舵机13、空心轴电机6和控制模块提供电能；控制模块与共轴电机9、第一舵机10、第二舵机13和空心轴电机6电数据连接。上旋翼1、下旋翼2和增稳旋翼5可以上下折叠且其中任一旋翼折叠所需要之力大于无人机重力与最大速度所受阻力之和。控制模块具有接收、存储、处理、传输发送数据功能，控制模块为高集成电子模块。拍摄镜头、雷达、激光探测器、超声波探测器或红外扫描器由电源提供电能，拍摄镜头、雷达、激光探测器、超声波探测器或红外扫描器与控制模块电数据连接。控制模块安装有实时数据传输模块；所述拍摄镜头为双光镜头、微光镜头、变焦镜头、抗抖镜头的一种；所述雷达为毫米波雷达或微米波雷达。随着电子探测设备的精度化增加，无人机的控测功能也大大提升，在不同的区域及用途情况下，可以选择性的安装不同的探测设备，也不仅仅局限拍摄镜头、雷达、激光探测器、超声波探测器或红外扫描器。控制模块处安装有微型高能炸药，在无人机失控或被外界电子侵入时启动自毁程序，以保护好探测数据的不外泄和对整个无人机操控系统信息的破坏。工作部8和载荷部23的壳体26呈圆柱形，壳体26包括支柱层2601、固定层2602和碳纤维层2603。支柱层2601、固定层2602为树脂或铝合金制成。主要减轻无人机的自身重量，同时加强了无人机壳体的强度。碳纤维材质是钢的强度5倍，质量的6分之1，因此，所述壳体结构强度大大提升，而重量减轻。载荷部23所安装拍摄镜头、雷达、激光探测器、超声波探测器或红外扫描器处留有空间，不受壳体26遮挡。碳纤维材料具有优良的导电性，对电磁波具有屏蔽作用。工作部8安装有信号器27，壳体26开有小孔，所述信号器27穿过壳体26小孔固定在壳体26上并用胶密封；所述信号器27与控制模块电数据连接。信号器27具有接收和发送数据的功能，避免碳纤维层对控制模块的屏蔽，即无人机能正常接受指令及发送信息。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

权利要求：1.一种探测无人机，其特征在于：包括共轴电机9、上旋翼1、下旋翼2、工作部8、增稳旋翼5和载荷部23；所述共轴电机9固定在工作部8，且共轴电机9通过第一转轴3固定连接上旋翼1和第二转轴4固定连接下旋翼2；所述工作部8通过固定轴7与载荷部23固定连接，所述固定轴7固定设置有空心轴电机6，所述空心轴电机6固定连接增稳旋翼5；所述载荷部23内安装有拍摄镜头、雷达、激光探测器、超声波探测器、红外扫描器的一种或几种。2.根据如权利要求1所述的探测无人机，其特征在于：所述上旋翼1、下旋翼2与增稳旋翼5其中之一与另两个转向相反。3.根据如权利要求1所述的探测无人机，其特征在于：所述工作部8底部设置有固定底板24；所述工作部8设置有第一舵机10和第二舵机13；所述第一舵机10固定安装在底座18上，所述底座18上固定设置有第一支撑架17，所述第一支撑架17安装有云台12，所述第二舵机13固定安装在云台12上；所述第一舵机10上设置有第一偏心轴15，所述第一偏心轴15与云台12通过第一连杆11活动连接；所述云台12固定设置有第二支撑架19，所述第二支撑架19活动安装有固定套20，所述共轴电机9固定在内固定套20；所述第二舵机13上设置有第二偏心轴16，所述第二偏心轴16与固定套20通过第二连杆14活动连接；所述第一偏心轴15与第二偏心轴16成垂直设置；所述固定底板24与底座18通过第三支撑架21固定连接且固定底板24与底座18之间形成空间22，所述空间22内安装有控制模块和电源；所述电源为共轴电机9、第一舵机10、第二舵机13、空心轴电机6、和控制模块提供电能；所述控制模块与共轴电机9、第一舵机10、第二舵机13、和空心轴电机6电数据连接。4.根据如权利要求2或3所述的探测无人机，其特征在于：所述上旋翼1、下旋翼2和增稳旋翼5可以上下折叠且其中任一旋翼折叠所需要之力大于无人机重力与最大速度所受阻力之和。5.根据如权利要求3所述的探测无人机，其特征在于：所述控制模块具有接收、存储、处理、传输发送数据功能。6.根据如权利要求1所述的探测无人机，其特征在于：所述拍摄镜头、雷达、激光探测器、超声波探测器或红外扫描器由电源提供电能，所述拍摄镜头、雷达、激光探测器、超声波探测器或红外扫描器与控制模块电数据连接。7.根据如权利要求3或6所述的探测无人机，其特征在于：所述控制模块安装有实时数据传输模块；所述拍摄镜头为双光镜头、微光镜头、变焦镜头、抗抖镜头的一种；所述雷达为毫米波雷达或微米波雷达。8.根据如权利要求1或3所述的探测无人机，其特征在于：所述工作部8和载荷部23的壳体26呈圆柱形，所述壳体26包括支柱层2601、固定层2602和碳纤维层2603，所述工作部8安装有信号器27，所述信号器27穿过壳体26；所述信号器27与控制模块电数据连接。9.根据如权利要求8所述的探测无人机，其特征在于：所述支柱层2601、固定层2602为树脂或铝合金制成。

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