本發(fā)明屬于無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種太陽能軟體無人機(jī)。

背景技術(shù)：

隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)被越來越多應(yīng)用于各個行業(yè)領(lǐng)域，但傳統(tǒng)多旋翼無人機(jī)續(xù)航時間短，墜落易傷人，不能滿足大型戶外活動或人員密集活動的無人機(jī)使用要求，而氣球又不能滿足空中機(jī)動，自主巡航的要求。

軟體無人機(jī)是沒有硬質(zhì)骨架的無人機(jī)，由氣囊充氣成型，與傳統(tǒng)無人機(jī)相比載荷能力強(qiáng)，續(xù)航能力高，可做超低速超低空飛行，具有良好的彈性，耐撞擊而不受損壞，可用于航拍、航測、遙感等用途。

由于軟體無人機(jī)的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的無人機(jī)相比有很大差距，因此其動力設(shè)置與傳統(tǒng)無人機(jī)有很大差異，傳統(tǒng)無人機(jī)采用的旋翼、共軸螺旋槳等動力提供裝置無法直接應(yīng)用于軟體無人機(jī)，由于軟體無人機(jī)內(nèi)填充有氣體，氣體的存在會影響軟體無人機(jī)的飛行，因此對軟體無人機(jī)動力單元的安裝角度、以及動力單元之間的配合提出了更高的要求，只有當(dāng)動力單元之間配合得當(dāng)才能實(shí)現(xiàn)軟體無人機(jī)的自由飛行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種太陽能軟體無人機(jī)，可利用氣囊和動力單元之間的精確配合，不僅可以增加無人機(jī)續(xù)航時間，而且方便控制軟體無人機(jī)的自由飛行。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供了一種太陽能軟體無人機(jī)，包括：動力單元、氣囊、氣閥和碳纖維骨架，所述氣囊套裝在碳纖維骨架外表面，氣閥安裝在氣囊上，動力單元安裝在碳纖維骨架上，所述動力單元包括呈三角分布的第一動力子單元、第二動力子單元和第三動力子單元，所述第一動力子單元、第二動力子單元和第三動力子單元的結(jié)構(gòu)相同，均包括：旋翼、無刷電機(jī)、外殼和骨架固定裝置，所述外殼通過骨架固定裝置固定在碳纖維骨架上，無刷電機(jī)安裝在外殼內(nèi)，旋翼安裝在無刷電機(jī)上，所述外殼側(cè)壁上均勻間隔設(shè)置有通氣柵格；所述氣囊的頂部安裝有太陽能電池板，所述太陽能電池板分別與第一動力子單元、第二動力子單元和第三動力子單元連接。太陽能電池板的設(shè)計大大提高了本軟體無人機(jī)的續(xù)航時間。

在上述技術(shù)方案中，通過氣閥可以向氣囊內(nèi)充入氦氣，通過氣囊的浮力可以為軟體無人機(jī)提供部分向上的動力，軟體無人機(jī)的下方可以承接其它載重裝置，總體上，軟體無人機(jī)加上載重的重力需要略大于氦氣氣囊的浮力，剩下的部分浮力由動力單元提供。第一動力子單元、第二動力子單元和第三動力子單元呈三角分布，通過控制無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速來控制旋翼旋轉(zhuǎn)的速率，進(jìn)而控制各個動力子單元的動力大小，從而實(shí)現(xiàn)軟體無人機(jī)的自由飛行。同時將第一動力子單元、第二動力子單元和第三動力子單元設(shè)計成三角形分布，大大增強(qiáng)了軟體無人機(jī)在空中的抗風(fēng)性能。

優(yōu)選的，所述第一動力子單元、第二動力子單元和第三動力子單元的旋翼面均向下傾斜設(shè)置，所述旋翼面在豎直方向上向下傾斜的角度d為10°-30°。當(dāng)旋翼面在豎直方向上向下傾斜的角度d為10°-30°時，旋翼旋轉(zhuǎn)時提供的作用力分解到豎直方向和水平方向的動力比為2:1-6:1，既可為本軟體無人機(jī)提供部分向上的浮力，又可為軟體無人機(jī)提供水平方向上的推動力，經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)動力子單元在豎直方向和水平方向的動力比設(shè)置在2:1-6:1的范圍內(nèi)時，在與氦氣氣囊配合的過程中，更利于保證軟體無人機(jī)橫向飛行的穩(wěn)定性。

優(yōu)選的，所述旋翼面在豎直方向上向下傾斜的角度d為15°，旋翼旋轉(zhuǎn)時提供的作用力分解到豎直方向和水平方向的動力比為4:1，此時通過控制旋翼旋轉(zhuǎn)的速度，即可控制軟體無人機(jī)平穩(wěn)上升和平穩(wěn)前進(jìn)，使得無人機(jī)的控制變得簡單易行。

優(yōu)選的，所述第一動力子單元、第二動力子單元和第三動力子單元呈三角形狀安裝在碳纖維骨架上，所述第二動力子單元和第三動力子單元關(guān)于第一動力子單元之間的夾角a為70°-80°，所述第一動力子單元和第三動力子單元關(guān)于第二動力子單元之間的夾角b為40°-50°，所述第一動力子單元和第二動力子單元關(guān)于第三動力子單元之間的夾角c為50°-60°。通過第一動力子單元、第二動力子單元和第三動力子單元之間角度的設(shè)置，可以方便精確控制軟體無人機(jī)向上、向下以及在水平方向上前后左右的自由飛行。

優(yōu)選的，所述第二動力子單元和第三動力子單元關(guān)于第一動力子單元之間的夾角a為78°，所述第一動力子單元和第三動力子單元關(guān)于第二動力子單元之間的夾角b為46°，所述第一動力子單元和第二動力子單元關(guān)于第三動力子單元之間的夾角c為56°。在通常的軟體無人機(jī)飛行過程中，一般是需要通過調(diào)整動力單元的運(yùn)行角度對無人機(jī)的飛行方向進(jìn)行調(diào)整，但是這種控制方式難度很大，而且對于無人機(jī)動力單元的要求很高。本軟體無人機(jī)經(jīng)過精確計算，將三個動力單元的夾角a、b和c分別固定設(shè)置為78°、46°和56°，在控制本軟體無人機(jī)飛行時，無需調(diào)整各個動力單元的運(yùn)行角度，只需通過控制旋翼的運(yùn)行速度，即可實(shí)現(xiàn)本軟體無人機(jī)的自由飛行，大大簡化了軟體無人機(jī)的控制要求。

優(yōu)選的，所述無刷電機(jī)采用共軸反向外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)，從而可以控制安裝在無刷電機(jī)上的兩旋翼進(jìn)行差速旋轉(zhuǎn)，增強(qiáng)動力單元的動力性能。

優(yōu)選的，所述氣閥為雙通智能氣閥，所述氣閥連接到氣囊內(nèi)設(shè)置的儲氣裝置。雙通智能氣閥貫通氣囊外壁，外部與氣囊嚴(yán)密縫合保證不漏氣。當(dāng)需要進(jìn)行飛行時，正向開啟氣閥，使得氦氣從儲氣裝置進(jìn)入氣囊，實(shí)現(xiàn)為氣囊充氣；當(dāng)飛行結(jié)束，反向開啟氣閥，氣囊內(nèi)的氦氣重新進(jìn)入儲氣裝置，從而實(shí)現(xiàn)氦氣的循環(huán)使用。

本發(fā)明提供的一種太陽能軟體無人機(jī)的有益效果在于：

(1)本太陽能軟體無人機(jī)采用氦氣與動力單元相配合的方式實(shí)現(xiàn)軟體無人機(jī)的飛行控制，節(jié)約了無人機(jī)的能耗，增強(qiáng)了無人機(jī)的續(xù)航時間；

(2)本太陽能軟體無人機(jī)將第一動力子單元、第二動力子單元和第三動力子單元設(shè)計成三角形分布，大大增強(qiáng)了軟體無人機(jī)在空中的抗風(fēng)性能，同時通過對三個動力單元之間安裝角度的精確計算，大大簡化了軟體無人機(jī)的控制要求；

(3)本太陽能軟體無人機(jī)通過安裝在頂部的太陽能電池板板為動力單元提供電源，可以大幅提升本軟體無人機(jī)的續(xù)航時間；

(4)本太陽能軟體無人機(jī)通過雙通智能氣閥，可以實(shí)現(xiàn)氦氣的循環(huán)使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明中動力單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明中第一動力子單元、第二動力子單元和第三動力子單元之間的安裝角度示意圖。

圖4為本發(fā)明中動力單元在豎直方向上安裝的角度示意圖。

圖中：1、動力單元；2、氣囊；3、氣閥；4、碳纖維骨架；5、太陽能電池板；11、旋翼；12、無刷電機(jī)；13、外殼；14、通氣柵格；15、骨架固定裝置；111、第一動力子單元；112、第二動力子單元；113、第三動力子單元。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。本領(lǐng)域普通人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例：一種太陽能軟體無人機(jī)。

參照圖1至圖4所示，一種太陽能軟體無人機(jī)，包括：動力單元1、氣囊2、氣閥3和碳纖維骨架4，所述氣囊2套裝在碳纖維骨架4外表面，氣閥3安裝在氣囊2上，動力單元1安裝在碳纖維骨架4上，所述碳纖維骨架4為可拆卸拼接的碳纖維，不僅量輕，而且方便骨架的安裝；氣囊2采用橢圓形一體成型氣囊，氣囊2的底部可以承接外部承載裝置；所述動力單元1包括呈三角分布的第一動力子單元111、第二動力子單元112和第三動力子單元113，所述第一動力子單元111、第二動力子單元112和第三動力子單元113的結(jié)構(gòu)相同，均包括：旋翼11、無刷電機(jī)12、外殼13和骨架固定裝置15，所述外殼13通過骨架固定裝置15固定在碳纖維骨架4上，無刷電機(jī)12安裝在外殼13內(nèi)，旋翼11安裝在無刷電機(jī)12上，所述外殼13側(cè)壁上均勻間隔設(shè)置有通氣柵格14，所述氣囊2的頂部安裝有太陽能電池板5，所述太陽能電池板5分別與第一動力子單元111、第二動力子單元112和第三動力子單元113連接。太陽能電池板5可以為第一動力子單元111、第二動力子單元112和第三動力子單元113提供部分電源，大大提高了本軟體無人機(jī)的續(xù)航時間。

本實(shí)施例中，通過氣閥3可以向氣囊2內(nèi)充入氦氣，通過氣囊2的浮力可以為軟體無人機(jī)提供部分向上的動力，軟體無人機(jī)的下方可以承接其它載重裝置，總體上，軟體無人機(jī)加上載重的重力需要略大于氦氣氣囊2的浮力，剩下的部分浮力由動力單元1提供。第一動力子單元111、第二動力子單元112和第三動力子單元113呈三角分布，通過控制無刷電機(jī)12的轉(zhuǎn)速來控制旋翼11旋轉(zhuǎn)的速率，進(jìn)而控制各個動力子單元的動力大小，從而實(shí)現(xiàn)軟體無人機(jī)的自由飛行。同時將第一動力子單元111、第二動力子單元112和第三動力子單元113設(shè)計成三角形分布，大大增強(qiáng)了軟體無人機(jī)在空中的抗風(fēng)性能。

參照圖4所示，本實(shí)施例中，旋翼面在豎直方向上向下傾斜的角度d為15°，旋翼11旋轉(zhuǎn)時提供的作用力分解到豎直方向和水平方向的動力比為4:1，此時通過控制旋翼11旋轉(zhuǎn)的速度，即可控制軟體無人機(jī)平穩(wěn)上升或平穩(wěn)前進(jìn)，使得無人機(jī)的控制變得簡單易行。

參照圖3所示，本實(shí)施例中，在旋翼面在豎直方向上向下傾斜的角度d為15°的前提下，設(shè)定第二動力子單元112和第三動力子單元113關(guān)于第一動力子單元111之間的夾角a為78°，所述第一動力子單元111和第三動力子單元113關(guān)于第二動力子單元112之間的夾角b為46°，所述第一動力子單元111和第二動力子單元112關(guān)于第三動力子單元113之間的夾角c為56°。在通常的軟體無人機(jī)飛行過程中，一般是需要通過調(diào)整動力單元的運(yùn)行角度對無人機(jī)的飛行方向進(jìn)行調(diào)整，但是這種控制方式難度很大，而且對于無人機(jī)動力單元的要求很高。本軟體無人機(jī)經(jīng)過精確計算，將三個動力單元的夾角a、b和c分別固定設(shè)置為78°、46°和56°，由受力分析可知，當(dāng)各個動力子單元中旋翼面向下傾斜15°時，旋翼11旋轉(zhuǎn)，推動力推動軟體無人機(jī)斜上飛行，為了保持軟體無人機(jī)的在空中保持穩(wěn)定，需要各個動力子單元提供在水平方向上的平衡力，通過精確計算得到，當(dāng)三個動力單元的夾角a、b和c分別固定設(shè)置為78°、46°和56°時，在旋翼11相同轉(zhuǎn)速下，軟體無人機(jī)在水平方向上的推動力相互抵消，可以實(shí)現(xiàn)軟體無人機(jī)的懸停，如果想要在水平方向上前行，則只需調(diào)節(jié)相應(yīng)動力子單元中旋翼11的旋轉(zhuǎn)速度即可，無需調(diào)整各個動力單元的運(yùn)行角度，大大簡化了軟體無人機(jī)的控制要求。

本實(shí)施例中，所述無刷電機(jī)12采用共軸反向外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)，通過共軸反向外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)12可以控制安裝在無刷電機(jī)12上的兩旋翼11進(jìn)行差速旋轉(zhuǎn)，增強(qiáng)動力單元的動力性能。

本實(shí)施例中，所述氣閥3為雙通智能氣閥，所述氣閥3連接到氣囊2內(nèi)設(shè)置的儲氣裝置。雙通智能氣閥3貫通氣囊2外壁，外部與氣囊2嚴(yán)密縫合保證不漏氣。當(dāng)需要進(jìn)行飛行時，正向開啟氣閥3，使得氦氣從儲氣裝置進(jìn)入氣囊2，實(shí)現(xiàn)為氣囊2充氣；當(dāng)飛行結(jié)束，反向開啟氣閥3，氣囊2內(nèi)的氦氣重新進(jìn)入儲氣裝置，從而實(shí)現(xiàn)氦氣的循環(huán)使用。

以上所述為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，但本發(fā)明不應(yīng)局限于該實(shí)施例和附圖所公開的內(nèi)容，所以凡是不脫離本發(fā)明所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。