能自主折疊、展開(kāi)的六旋翼飛行器機(jī)架的制作方法
【專利摘要】從照相機(jī)鏡頭機(jī)械式光圈調(diào)諧機(jī)構(gòu)得到設(shè)計(jì)靈感，設(shè)計(jì)了由中心蝸輪蝸桿減速電機(jī)、上下中心板、曲柄、連桿以及支撐臂、旋翼?yè)醢鍢?gòu)成的自主折疊機(jī)架，使六旋翼飛行器能在布置于其機(jī)架中心的電機(jī)驅(qū)動(dòng)下折疊為緊湊的正六邊形結(jié)構(gòu)，相鄰旋翼的梢部盡可能接近，為正六邊形的頂點(diǎn)，旋翼的位置相對(duì)固定，因此大大減少了六旋翼飛行器的幾何尺寸。當(dāng)中心電機(jī)反方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)即可實(shí)現(xiàn)六旋翼支撐臂的自主展開(kāi)。
【專利說(shuō)明】能自主折疊、展開(kāi)的六旋翼飛行器機(jī)架

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于飛行器設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種能自主折疊、展開(kāi)的六旋翼飛行器機(jī)架。

【背景技術(shù)】
[0002]六旋翼飛行器是一種較為常見(jiàn)的典型的小型飛行器，廣泛用于軍事偵察、資源勘測(cè)、民用航拍等【技術(shù)領(lǐng)域】。由于此類飛行器機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)動(dòng)性和操控性較強(qiáng)，能夠垂直起飛和降落，載重能力較強(qiáng)，單個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)失效情況下安全系數(shù)較高，因此適合在狹小空間或者復(fù)雜的地形環(huán)境中使用。但常見(jiàn)的六旋翼飛行器支撐臂多為整體構(gòu)造，且與機(jī)身固為一體，幾何尺寸較大，不便于攜帶。即便有些六旋翼飛行器采用了支撐臂可折疊的結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)尺寸有所縮小，但這些結(jié)構(gòu)在使用時(shí)需要操控人員來(lái)折疊和展開(kāi)，操作復(fù)雜且耗時(shí)較長(zhǎng)，造成不便。為了提高六旋翼飛行器攜帶、運(yùn)輸、使用過(guò)程中的便利性與靈活性，需要研制一種能自主折疊、展開(kāi)的六旋翼飛行器支撐臂，并且使這種能自主折疊、展開(kāi)的支撐臂可與四旋翼飛行器機(jī)架有機(jī)融合，保證四旋翼飛行器在整體結(jié)構(gòu)上的和諧性、可靠性、穩(wěn)定性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]從照相機(jī)鏡頭機(jī)械式光圈調(diào)諧機(jī)構(gòu)得到設(shè)計(jì)靈感，設(shè)計(jì)了由中心蝸輪蝸桿減速電機(jī)、上下中心板、曲柄、連桿以及支撐臂、旋翼?yè)醢鍢?gòu)成的自主折疊機(jī)架，使六旋翼飛行器能在布置于其機(jī)架中心的電機(jī)驅(qū)動(dòng)下折疊為緊湊的正六邊形結(jié)構(gòu)，相鄰旋翼的梢部盡可能接近，為正六邊形的頂點(diǎn)，旋翼的位置相對(duì)固定，因此大大減少了六旋翼飛行器的幾何尺寸。當(dāng)中心電機(jī)反方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)即可實(shí)現(xiàn)六旋翼支撐臂的自主展開(kāi)。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案:
[0005]這種能自主折疊、展開(kāi)的六旋翼飛行器機(jī)架是由中心蝸輪蝸桿減速電機(jī)、上下中心板、曲柄、連桿、支撐臂和旋翼?yè)醢宓冉M成的單自由度系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)布置在機(jī)架中心的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的控制，可實(shí)現(xiàn)支撐臂的展開(kāi)與折疊，還可通過(guò)蝸輪蝸桿減速電機(jī)的自鎖效應(yīng)實(shí)現(xiàn)斷電自鎖，保證六旋翼飛行器機(jī)架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
[0006]該折疊機(jī)架采用六套平行四邊形機(jī)構(gòu)中心對(duì)稱布置，由蝸輪蝸桿減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)曲柄，從而將動(dòng)力沿曲柄、連桿傳遞到支撐臂，使六個(gè)支撐臂同時(shí)圍繞中心板邊緣的圓孔轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)六旋翼飛行器需要展開(kāi)支撐臂飛行時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)支撐臂展開(kāi)為標(biāo)準(zhǔn)的六旋翼飛行器機(jī)架結(jié)構(gòu)，由限位扣限制連桿的位置，進(jìn)而防止支撐臂展開(kāi)過(guò)度達(dá)到死點(diǎn)，導(dǎo)致難以折疊。當(dāng)六旋翼飛行器完成飛行任務(wù)需要折疊支撐臂時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)支撐臂收攏，通過(guò)設(shè)計(jì)合適的角度使得支撐臂折疊完畢時(shí)，限位扣又起到限制折疊過(guò)度的作用。另外，旋翼?yè)醢宓脑O(shè)計(jì)使得旋翼在任意角度下開(kāi)始接觸旋翼?yè)醢鍟r(shí)，都能在擋板的反作用力作用下自適應(yīng)地調(diào)整角度，待支撐臂折疊完畢后，旋翼歸位完畢，與旋翼?yè)醢寤酒烬R。
[0007]支撐臂和電機(jī)座采用鋁合金材料一體制造，強(qiáng)度較大，重量較輕。支撐臂末端的軸與中心板邊緣的孔組成一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，同時(shí)該軸能有效承受飛行器飛行時(shí)在此處產(chǎn)生的彎矩。軸孔配合處上下有端蓋，可防止該軸從孔中脫出。
[0008]為防止連桿間發(fā)生干涉，將三對(duì)兩兩平行的連桿分別布置在三個(gè)平面內(nèi)，并用短套筒保持它們的間距以保證連桿穩(wěn)定性。曲柄由曲柄上盤、兩個(gè)曲柄中盤、曲柄下盤和六跟小鋼軸組成，中間采用型面聯(lián)接將電機(jī)輸出軸和作為曲柄的四片盤片聯(lián)軸，能傳遞較大扭矩，抗沖擊性較好，能有效提高六旋翼飛行器飛行的穩(wěn)定性。限位扣能通過(guò)對(duì)連桿限位進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)支撐臂位置的限位，既可保證支撐臂不會(huì)展開(kāi)過(guò)度，也可保證不會(huì)使其折疊過(guò)度，同時(shí)還具備將上、下中心板鎖緊的作用。在中心的曲柄附近，分布了十二個(gè)尼龍鎖緊柱，穿入雙頭螺柱或者尼龍螺絲可將上下中心片可靠地鎖緊。
[0009]該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn):支撐臂展開(kāi)與折疊時(shí)，六套平行四邊形機(jī)構(gòu)并不通過(guò)運(yùn)動(dòng)不確定位置，且系統(tǒng)為單自由度，可靠性高；采用蝸輪蝸桿減速電機(jī)，扭矩較大，使支撐臂收放自如，同時(shí)電機(jī)速度較低，避免了慣性對(duì)系統(tǒng)造成損壞；利用電機(jī)本身蝸桿傳動(dòng)的自鎖特性，能實(shí)現(xiàn)斷電自鎖，在飛行時(shí)可不必再為電機(jī)上電，節(jié)約能源，且折疊后斷電也不會(huì)再展開(kāi)；旋翼?yè)醢宓氖褂媚苁怪伪墼谡郫B后，整機(jī)的幾何尺寸最大限度地減?。幌尬豢奂饶軐?shí)現(xiàn)對(duì)連桿的雙限位，又能對(duì)上下中心板起到一定的鎖緊作用，一物多用，效率高，重量輕；多機(jī)構(gòu)多單元融合為一體，集成度高，系統(tǒng)精簡(jiǎn)，穩(wěn)定可靠。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1所示為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中平行四邊形機(jī)構(gòu)軸測(cè)圖。
[0011]圖2所示為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中旋翼?yè)醢迮c限位扣軸測(cè)圖。
[0012]圖3所示為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中整體結(jié)構(gòu)展開(kāi)軸測(cè)圖。
[0013]圖4所示為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中整體結(jié)構(gòu)展開(kāi)俯視圖。
[0014]圖5所示為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中整體結(jié)構(gòu)折疊軸測(cè)圖。
[0015]圖6所示為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中整體結(jié)構(gòu)折疊俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1-6所示，能自主折疊、展開(kāi)的六旋翼飛行器機(jī)架由圖1平行四邊形機(jī)構(gòu)、圖2旋翼?yè)醢迮c限位扣集成為一體的系統(tǒng)。
[0017]如圖1，為平行四邊形機(jī)構(gòu):1曲柄上盤，2曲柄中盤a，3曲柄中盤b，4曲柄下盤，7下中心板，8連桿，10套筒，11長(zhǎng)鋼軸，12支撐臂，13端蓋。平行四邊形機(jī)構(gòu)的機(jī)架由7下中心板的中心和12支撐臂根部的軸心的連線確定。曲柄由I曲柄上盤、2曲柄中盤a、3曲柄中盤b、4曲柄下盤及中間的長(zhǎng)鋼軸與套筒組成，三對(duì)完全展開(kāi)后分別共線的支撐臂的8連桿分別位于I曲柄上盤與2曲柄中盤a、2曲柄中盤a和3曲柄中盤b、3曲柄中盤b和4曲柄下盤之間的平面以避免干涉。
[0018]如圖2，為旋翼?yè)醢搴拖尬豢?17限位扣，16旋翼?yè)醢?。限位扣固定于上下中心板上，限制連桿位置進(jìn)而限制支撐臂位置。旋翼?yè)醢灏惭b角度可調(diào)，以適應(yīng)旋翼的形狀與尺寸。
[0019]如圖3-6，根據(jù)圖1和圖2，將圖1平行四邊形機(jī)構(gòu)，包括支撐臂、中心板以及其連接件，圖2旋翼?yè)醢搴拖尬豢奂蔀橐惑w的系統(tǒng)。
[0020]以上所述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改，等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.能自主折疊、展開(kāi)的六旋翼飛行器機(jī)架，其特征在于利用對(duì)稱布置的平行四邊形機(jī)構(gòu)傳遞動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)支撐臂折疊與展開(kāi)，原動(dòng)機(jī)為蝸輪蝸桿減速電機(jī)。在此系統(tǒng)上加入限位扣與旋翼?yè)醢濉?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能自主折疊、展開(kāi)的六旋翼飛行器機(jī)架，其特征在于用對(duì)稱布置的平行四邊形機(jī)構(gòu)傳遞動(dòng)力，并使該機(jī)構(gòu)全程不通過(guò)運(yùn)動(dòng)不確定位置，使支撐臂可靠展開(kāi)與折疊，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕盈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能自主折疊、展開(kāi)的六旋翼飛行器機(jī)架，其特征在于使用蝸輪蝸桿減速電機(jī)為原動(dòng)機(jī)，在保證增大扭矩的同時(shí)還可利用其本身的自鎖特性實(shí)現(xiàn)支撐臂的展開(kāi)、折疊到位后鎖死，并利用其低速的性質(zhì)防止其再展開(kāi)與折疊的過(guò)程中因慣性對(duì)飛行器的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能自主折疊、展開(kāi)的六旋翼飛行器機(jī)架，其特征在于限位扣通過(guò)限制連桿的位置，既能防止支撐臂展開(kāi)過(guò)度，又能防止其折疊過(guò)度，實(shí)現(xiàn)兩種工況的雙限位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能自主折疊、展開(kāi)的六旋翼飛行器機(jī)架，其特征在于將旋翼?yè)醢骞潭ㄔ谏现行陌迳?，使支撐臂折疊時(shí)，旋翼無(wú)論處于何種角度，都能在旋翼?yè)醢宓淖饔孟罗D(zhuǎn)為與旋翼?yè)醢褰破叫械臓顟B(tài)。最終，六片旋翼首尾連成正六邊形，節(jié)省空間。
【文檔編號(hào)】B64C27/02GK104401484SQ201410546956
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】羅慶生, 馮雪貝, 孫澤源, 高楓, 劉弘揚(yáng), 盧宛萱, 馬紅濤 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)