多旋翼飛行器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及航空技術，更具體地，涉及多旋翼飛行器。
【背景技術】
[0002] 浮空器曾經(jīng)廣泛應用于空中運輸。浮空器是指利用輕于空氣的氣體來提供升力的 航空器。依照工作原理，浮空器可分為飛艇、系留氣球和熱氣球。浮空器包括氣囊，用于容 納比重小于空氣的氣體（例如熱空氣、氫氣或氦氣），從而獲得升力。浮空器的結(jié)構(gòu)簡單，成 本低廉，在空中停留時間長。然而，浮空器的精確控制卻很困難。在垂直方向上，浮空器可 以通過充放氣體控制上升或下降。然而，在水平方向，浮空器的移動依靠自然風或附加的動 力裝置，不僅移動速度慢而且操作困難。
[0003]近年來，多旋翼飛行器越來越引起人們的關注。現(xiàn)有的多旋翼飛行器采用多個螺 旋槳提供升力和水平移動的動力，每個螺旋槳由相應的一個電機驅(qū)動。圖1為根據(jù)現(xiàn)有技 術的多旋翼飛行器的控制系統(tǒng)的示意性框圖。該控制系統(tǒng)包括主控制模塊101。主控制模 塊101由可充電電池102供電，例如鋰電池。主控制模塊101從接收機103接收遠程控制 指令或者回傳數(shù)據(jù)，以及產(chǎn)生控制信號，分別提供至電子調(diào)速模塊l〇4a_104d以控制電機 M1-M4的轉(zhuǎn)速。通過控制各螺旋槳的轉(zhuǎn)速能夠?qū)崿F(xiàn)各方向自由變軌和姿態(tài)調(diào)整。
[0004]上述多旋翼飛行器采用單一的鋰電池供電體制，利用大倍率放電實現(xiàn)對多軸旋翼 系統(tǒng)的驅(qū)動。由于鋰電池的容量限制，多旋翼飛行器可實現(xiàn)的飛行時間僅在15-30分鐘左 右，從而制約了其應用范圍。
[0005]因此，期望結(jié)合浮空器和多旋翼飛行器的優(yōu)點，開發(fā)出長時間滯空的飛行器?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0006]本實用新型的目的在于提供一種采用多旋翼系統(tǒng)和氣囊作為雙升力源、以及采用 光伏組件和可充電電池作為雙電源，以延長滯空時間的多旋翼飛行器。
[0007]根據(jù)本實用新型的一方面，提供一種多旋翼飛行器，包括：氣囊，包括囊體；多旋 翼系統(tǒng)，包括位于所述氣囊內(nèi)部空間的主支架、位于所述氣囊外部的多個電機和多個螺旋 槳、以及用于連接所述主支架和所述多個電機的多個連接支架，所述多個電機分別驅(qū)動所 述多個螺旋槳；驅(qū)動電路，用于驅(qū)動所述多個電機并且調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速；以及電源，包括光伏組 件和可充電電池，用于向所述驅(qū)動電路供電。
[0008]優(yōu)選地，所述電源還包括直流電壓變換模塊，所述光伏組件與所述直流電壓變換 模塊連接，使得所述光伏組件產(chǎn)生的電流經(jīng)由所述直流電壓變換模塊轉(zhuǎn)換之后，對所述可 充電電池持續(xù)進行浮充以補充電能，或者直接向所述驅(qū)動電路供電。
[0009]優(yōu)選地，所述多旋翼飛行器還包括位于所述囊體的底部的電池盒，用于容納所述 可充電電池和所述直流電壓變換模塊。
[0010] 優(yōu)選地，所述光伏組件為單晶硅光伏組件或柔性薄膜光伏組件。
[0011] 優(yōu)選地，所述囊體的頂部中表面為平面或曲面。
[0012] 優(yōu)選地，所述光伏組件安裝在所述囊體的頂部。
[0013] 優(yōu)選地，所述光伏組件與所述囊體的頂部共形。
[0014] 優(yōu)選地，所述囊體由選自以下材料的一種形成：高強度加強纖維布、PVC膜、滌綸 膜、聚脂纖維膜。
[0015] 優(yōu)選地，所述多旋翼飛行器還包括：用于將所述囊體的內(nèi)表面與所述多個連接支 架相連的多個拉帶，所述多個拉帶的長度按照所述氣囊的外形設置，從而在充氣狀態(tài)維持 所述氣囊的外形。
[0016] 優(yōu)選地，所述多個連接支架分別為中空的管狀，并且采用導線從所述驅(qū)動電路開 始，穿過所述多個連接支架到達所述多個電機，用于為所述多個電機提供驅(qū)動電壓。
[0017] 優(yōu)選地，所述多旋翼飛行器還包括：密封膠，用于填充所述多個連接支架的內(nèi)部空 間；以及法蘭盤結(jié)構(gòu)，用于所述多個連接支架與所述囊體之間的連接，其中，所述密封膠和 所述法蘭盤結(jié)構(gòu)一起維持所述囊體的氣密性。
[0018] 優(yōu)選地，所述多個螺旋槳的數(shù)量為4個或更多個。
[0019] 優(yōu)選地，所述主支架和所述多個連接支架以所述囊體的中心軸形成軸對稱圖形， 其中，所述多個連接支架等角度分布于垂直于中心軸的平面內(nèi)。
[0020] 優(yōu)選地，所述多個連接支架的長度相等，并且在端部分別安裝所述多個電機和所 述多個螺旋槳，使得所述多個螺旋槳與囊體的中心軸的距離相等。
[0021] 優(yōu)選地，所述多個電機和所述多個螺旋槳的中心軸分別與所述囊體的中心軸平 行，從而在工作時產(chǎn)生豎直方向的氣流，形成升力。
[0022] 根據(jù)本實用新型的實施例的多旋翼飛行器中，不僅采用氣囊中容納的氣體作為升 力源，而且采用多旋翼系統(tǒng)提供升力源，以及實現(xiàn)水平方向的移動控制。由于氣囊提供了多 旋翼飛行器滯空所需的至少一部分升力，因此，多旋翼系統(tǒng)即使工作于較低的轉(zhuǎn)速，也能夠 實現(xiàn)多旋翼飛行器的懸停、垂直移動和水平移動。多旋翼系統(tǒng)為多旋翼飛行器提供了水平 移動和垂直移動的動力。該多旋翼飛行器采用氣囊和多旋翼系統(tǒng)的組合，可以減少多旋翼 系統(tǒng)的能量消耗，延長滯空時間。
[0023] 進一步地，該多旋翼飛行器采用可充電電池和光伏組件的組合，利用氣囊的頂部 提供光伏組件的安裝空間。光伏組件可以產(chǎn)生足夠的電能輸出，對可充電電池持續(xù)進行浮 充以補充電能，或者直接向系統(tǒng)供電。由于采用附加的電能來源，可以進一步延長滯空時 間。
[0024] 此外，由于采用多個連接支架連接氣囊內(nèi)部和外部的部件，可以實現(xiàn)緊湊的外部 形狀，改善操控性能。
[0025] 該多旋翼飛行器可以應用于多種需要長時間滯空和水平移動性的場合。例如，該 多旋翼飛行器可以攜帶通信設備，用于搶險救災是通訊的中轉(zhuǎn)站，或者用于攜帶采集設備， 用于氣候監(jiān)測，數(shù)據(jù)采集，或者攜帶監(jiān)控設備，用于遠距離長時間監(jiān)控。
【附圖說明】
[0026] 通過以下參照附圖對本實用新型實施例的描述，本實用新型的上述以及其它目 的、特征和優(yōu)點將更為清楚，在附圖中：
[0027] 圖1為根據(jù)現(xiàn)有技術的多旋翼飛行器的驅(qū)動電路的示意性框圖；
[0028] 圖2為根據(jù)本實用新型的實施例多旋翼飛行器的驅(qū)動電路的示意性框圖；
[0029] 圖3為根據(jù)本實用新型的實施例的多旋翼飛行器的立體示意圖；
[0030] 圖4a和4b為根據(jù)本實用新型的實施例的多旋翼飛行器的俯視圖和截面圖。
【具體實施方式】
[0031] 以下將參照附圖更詳細地描述本實用新型。在各個附圖中，相同的元件采用類似 的附圖標記來表示。為了清楚起見，附圖中的各個部分沒有按比例繪制。此外，可能未示出 某些公知的部分。為了簡明起見，可以在一幅圖中描述經(jīng)過數(shù)個步驟后獲得的結(jié)構(gòu)。
[0032] 應當理解，在描述器件的結(jié)構(gòu)時，當將一層、一個區(qū)域稱為位于另一層、另一個區(qū) 域"上面"或"上方"時，可以指直接位于另一層、另一個區(qū)域上面，或者在其與另一層、另一 個區(qū)域之間還包含其它的層或區(qū)域。并且，如果將器件翻轉(zhuǎn)，該一層、一個區(qū)域?qū)⑽挥诹硪?層、另一個區(qū)域"下面"或"下方"。
[0033] 如果為了描述直接位于另一層、另一個區(qū)域上面的情形，本文將采用"A直接在B 上面"或"A在B上面并與之鄰接"的表述方式。在本申請中，"A直接位于B中"表示A位 于B中，而非A位于B中形成的摻雜區(qū)中。
[0034] 在下文中描述了本實用新型的許多特定的細節(jié)，例如材料、尺寸、處理工藝和技 術，以便更清楚地理解本實用新型。但正如本領域的技術人員能夠理解的那樣，可以不按照 這些特定的細節(jié)來實現(xiàn)本實用新型。
[0035] 本實用新型可以各種形式呈現(xiàn)，以下將描述其中一些示例。
[0036] 圖2為根據(jù)本實用新型的實施例的多旋翼飛行器的驅(qū)動電路的示意性框圖。該驅(qū) 動電路包括主控制模塊101。主控制模塊101由可充電電池102供電，例如鋰電池。主控制 模塊101從接收機103接收遠程控制指令或者回傳數(shù)據(jù)，以及產(chǎn)生控制信號，分別提供至電 子調(diào)速模塊l〇4a-104d以控制電機M1-M4的轉(zhuǎn)速。通過控制各螺旋槳的轉(zhuǎn)速能夠?qū)崿F(xiàn)各方 向自由變軌和姿態(tài)調(diào)整。
[0037] 該驅(qū)動電路還包括光伏組件201和直流電壓變換模塊202,從而采用光伏組件和 可充電電池作為雙電源。
[0038] 光伏組件201包括單晶硅、多晶硅、銅銦鎵硒、砷化鎵、染料敏化電池等諸多類型， 可以將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，為電子設備提供能源。光伏組件的使用可以在一定程度上為整 機系統(tǒng)提供額外的能源補充。光伏組件在有限的尺寸和特定的電壓體制下難以實現(xiàn)瞬間大 電流供電，因此一般不能單獨作為系統(tǒng)的供電來源，需要與具備高倍率放電能力的電池共 同使用。
[0039] 如下文將描述的那樣，根據(jù)本實用新型的實施例的多旋翼系統(tǒng)還包括氣囊，從而 為大面積的光伏組件的安裝提供了空間。因此，在本實用新型的驅(qū)動電路中，采用光伏組件 201可以提供充足的能源補充，甚至可以作為獨立的供電來源。
[0040] 在圖2所示的實施例中，使用支持浮充工作的可充電電池102,例如鋰電池。光伏 組件201通過直流電壓轉(zhuǎn)換模塊202向可充電電池102不斷供電，由可充電電池102經(jīng)由 主控制模塊101向電子調(diào)速模塊l〇4a-104d等大電流系統(tǒng)部件供電。
[0041] 在光伏組件201的選擇上，單晶硅和柔性薄膜光伏組件是最具有性價比的兩類候 選。單晶硅轉(zhuǎn)化效率高，但封裝后重量較大。柔性電池片效率僅有單晶硅一半左右，但其重 量輕，易共形，綜合效果較好。
[0042] 圖3為根據(jù)本實用新型的實施例的多旋翼飛行器的立體示意圖，圖4a和4b為根 據(jù)本實用新型的實施例的多旋翼飛行器的俯視圖和截面圖，其中圖4b所示的截面圖沿著 圖4a所示的俯視圖的中心線AA截取獲得。
[0043] 該多旋翼飛行器500采用多旋翼系統(tǒng)和氣囊作為雙升力源。氣囊包括可以充氣的 囊體510。在圖中示出了充氣狀態(tài)的囊體形狀。如圖所示，在充氣狀態(tài)，囊體510的形狀為 圓柱狀，其頂部平整，便于安裝光伏組件。
[0044] 作為示例，囊體510在圖4a的俯視圖中示出為圓形，在圖4b的以平行于囊體510 的中心軸的平面截取囊體510所得的截面圖中示出為近似矩形