一种抗振垂直起降飞行器的制作方法

1.本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种抗振垂直起降飞行器。


背景技术：

2.无人机在广义上为不需要登机驾驶的遥控飞行器，其操作方式包含遥控、导引及自动驾驶等方式，通常根据用途分为军用及民用无人机。无人机的使用日渐广泛，无论是透过远端遥控还是自动飞行，垂直起降无人机都因不受地形限制能完成多元任务，而受到广泛使用，其中包括空拍、物流、探勘或军事活动等。然而，现有无人机中，传感器组件(角度及加速度传感器)位于飞行控制器的内部，在飞行时无人机会发生振动，以致造成其飞行控制器内部的传感器组件的数据偏差。
3.因此，如何避免由于无人机飞行时发生振动而导致飞行控制器内的传感器组件的数据偏差，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种抗振垂直起降飞行器，可以满足抗振要求，从而可以解决角度及加速度传感器由于受到振动而导致数据偏差的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供一种抗振垂直起降飞行器，包括飞行器本体，所述飞行器本体内设有抗振模块和设于所述抗振模块内的传感器组件，所述抗振模块包括用以安装并承载所述传感器组件的载台，及与所述载台配合连接、用以缓冲在所述飞行器本体起降和飞行转弯时对所述传感器组件产生的振动的三轴移动缓振结构；
6.所述三轴移动缓振结构包括与所述载台配合连接并供所述载台沿x轴方向移动以实现缓振的x轴移动缓振组件、与所述载台配合连接并供所述载台沿y轴方向移动以实现缓振的y轴移动缓振组件、与所述x轴移动缓振组件和所述y轴移动缓振组件配合连接并供所述x轴移动缓振组件和所述y轴移动缓振组件沿z轴方向移动以实现缓振的z轴移动缓振组件。
7.可选地，所述z轴移动缓振组件包括四个分设于所述三轴移动缓振结构的四个角的z轴移动块，所述x轴移动缓振组件包括两个相对设置的x轴移动块，所述三轴移动缓振结构的任一短边上设有位于两个所述z轴移动块之间的所述x轴移动块，所述y轴移动缓振组件包括两个相对设置的y轴移动块，所述三轴移动缓振结构的任一长边上设有位于两个所述z轴移动块之间的所述y轴移动块；
8.两个所述x轴移动块之间固接有贯穿所述载台的第一光轴，任一所述x轴移动块与所述载台之间设有套设于所述第一光轴上的第一弹性件；
9.两个所述y轴移动块之间固接有贯穿所述载台的第二光轴，任一所述y轴移动块与所述载台之间设有套设于所述第二光轴上的第二弹性件；
10.所述三轴移动缓振结构的任一长边上的两个所述z轴移动块之间固接有贯穿所述y轴移动块的第三光轴，任一所述z轴移动块与所述y轴移动块之间设有套设于所述第三光
轴上的第三弹性件；
11.所述三轴移动缓振结构的任一短边上的两个所述z轴移动块之间固接有贯穿所述x轴移动块的第四光轴，任一所述z轴移动块与所述x轴移动块之间设有套设于所述第四光轴上的第四弹性件；
12.所述z轴移动缓振组件还包括四个分别贯穿于所述z轴移动块的第五光轴，任一所述第五光轴的两端均固接有光轴固定轴承，任一所述光轴固定轴承与所述z轴移动块之间设有套设于所述第五光轴上的第五弹性件。
13.可选地，所述第一光轴、所述第二光轴、所述三轴移动缓振结构的任一长边上的所述第三光轴和所述三轴移动缓振结构的任一短边上的所述第四光轴的数量均为两个，且两个所述第一光轴和两个所述第二光轴呈井字形分布。
14.可选地，所述载台设有用以供所述第一光轴贯穿的第一通孔，所述第一通孔内设有用以与所述第一光轴连接的第一直线轴承；
15.所述载台设有用以供所述第二光轴贯穿的第二通孔，所述第二通孔内设有用以与所述第二光轴连接的第二直线轴承；
16.任一所述y轴移动块设有用以供所述第三光轴贯穿的第三通孔，所述第三通孔内设有用以与所述第三光轴连接的第三直线轴承；
17.任一所述x轴移动块设有用以供所述第四光轴贯穿的第四通孔，所述第四通孔内设有用以与所述第四光轴连接的第四直线轴承；
18.任一所述z轴移动块设有用以供所述第五光轴贯穿的第五通孔，所述第五通孔内设有用以与所述第五光轴连接的第五直线轴承。
19.可选地，所述抗振模块还包括外壳，所述三轴移动缓振结构固定安装于所述外壳内。
20.可选地，所述外壳包括上壳体和下壳体，所述上壳体的四个角上均设有用以供位于所述第五光轴顶部的所述光轴固定轴承安装的第一轴承座；所述下壳体的四个角上均设有用以供位于所述第五光轴底部的所述光轴固定轴承安装的第二轴承座。
21.可选地，所述飞行器本体内还设有与所述传感器组件进行数据传递的飞行控制器，所述飞行控制器位于所述抗振模块的上方。
22.可选地，所述外壳上设有与所述飞行控制器通过航空数据线连接的航空接口。
23.可选地，所述飞行器本体包括机翼和设于所述机翼下方的装载仓，所述飞行控制器和所述抗振模块均设于所述装载仓内。
24.可选地，所述抗振模块设于所述飞行器本体的重心位置。
25.相对于上述背景技术，本发明实施例所提供的抗振垂直起降飞行器，包括飞行器本体，飞行器本体内设有抗振模块和传感器组件，该传感器组件包括角度及加速度传感器，传感器组件设于抗振模块内，抗振模块包括载台和三轴移动缓振结构，其中，载台用于安装并承载传感器组件，三轴移动缓振结构与载台配合连接，三轴移动缓振结构用于缓冲在飞行器本体起降和飞行转弯时对传感器组件产生的振动。也就是说，通过三轴移动缓振结构缓冲飞行器在升降和转弯过程中产生的振动，以满足安装于载台上的传感器组件检测数据精确性的要求。进一步地，三轴移动缓振结构包括x轴移动缓振组件、y轴移动缓振组件和z轴移动缓振组件，其中，x轴移动缓振组件与载台配合连接，x轴移动缓振组件用于供载台沿
x轴方向移动，以实现缓振，y轴移动缓振组件与载台配合连接，y轴移动缓振组件用于供载台沿y轴方向移动，以实现缓振，z轴移动缓振组件与x轴移动缓振组件和y轴移动缓振组件配合连接，z轴移动缓振组件用于供x轴移动缓振组件和y轴移动缓振组件以及载台沿z轴方向移动，以实现缓振。相较于传统飞行器，本发明实施例所提供的抗振垂直起降飞行器，将角度及加速度传感器从飞行控制器中外移至抗振模块中，并通过三轴移动缓振结构中的x轴移动缓振组件、y轴移动缓振组件和z轴移动缓振组件缓冲掉飞行器本体在起降和飞行转弯时产生的振动，具体地，通过x轴移动缓振组件和y轴移动缓振组件可以改善水平面内(x轴方向、y轴方向以及x轴方向与y轴方向的组合方向)的振动影响，通过z轴移动缓振组件可以改善竖直面内(z轴方向)的振动影响，这样可以满足飞行器在不同工作环境下的抗振要求，从而可以改善角度及加速度传感器由于受到振动而导致数据偏差的情况，有利于提高角度及加速度传感器检测数据的精确性。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
27.图1为本发明实施例所提供的抗振垂直起降飞行器的结构示意图；
28.图2为图1中抗振模块和飞行控制器的位置关系示意图；
29.图3为图1中抗振模块的内部结构示意图；
30.图4为图1中抗振模块的外部结构示意图。
31.其中：
[0032]1‑
飞行器本体；
[0033]
10
‑
抗振模块、11
‑
传感器组件、12
‑
飞行控制器、13
‑
机翼、14
‑
装载仓；
[0034]
101
‑
三轴移动缓振结构、102
‑
载台、103
‑
外壳；
[0035]
1011
‑
x轴移动块、1012
‑
y轴移动块、1013
‑
z轴移动块、1014
‑
第一光轴、1015
‑
第二光轴、1016
‑
第三光轴、1017
‑
第四光轴、1018
‑
第五光轴、1019
‑
第一弹性件、1020
‑
第二弹性件、1021
‑
第三弹性件、1022
‑
第四弹性件、1023
‑
第五弹性件、1024
‑
光轴固定轴承；
[0036]
1031
‑
上壳体、1032
‑
下壳体、1033
‑
航空接口、1034
‑
接口座。
具体实施方式
[0037]
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。
[0038]
本发明的核心是提供一种抗振垂直起降飞行器，可以满足抗振要求，从而可以解决角度及加速度传感器由于受到振动而导致数据偏差的问题。
[0039]
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
[0040]
需要说明的是，下文所述的“上端、下端、左侧、右侧”等方位词都是基于说明书附图所定义的。
[0041]
请参考图1至图4，图1为本发明实施例所提供的抗振垂直起降飞行器的结构示意图；图2为图1中抗振模块和飞行控制器的位置关系示意图；图3为图1中抗振模块的内部结构示意图；图4为图1中抗振模块的外部结构示意图。
[0042]
本发明实施例所提供的抗振垂直起降飞行器，包括飞行器本体1，飞行器本体1内设有抗振模块10和传感器组件11，该传感器组件11包括角度及加速度传感器，传感器组件11设于抗振模块10内，抗振模块10包括载台102和三轴移动缓振结构101，其中，载台102用于安装并承载传感器组件11，三轴移动缓振结构101与载台102配合连接，三轴移动缓振结构101用于缓冲在飞行器本体1起降和飞行转弯时对传感器组件11产生的振动。
[0043]
也就是说，本发明实施例将抗振模块10与飞行器本体1进行整合，并通过三轴移动缓振结构101缓冲飞行器在升降和转弯过程中产生的振动，以满足安装于载台102上的传感器组件11检测数据精确性的要求。
[0044]
进一步地，三轴移动缓振结构101包括x轴移动缓振组件、y轴移动缓振组件和z轴移动缓振组件，其中，x轴移动缓振组件与载台102配合连接，x轴移动缓振组件用于供载台102沿x轴方向移动，以实现缓振，y轴移动缓振组件与载台102配合连接，y轴移动缓振组件用于供载台102沿y轴方向移动，以实现缓振，z轴移动缓振组件与x轴移动缓振组件和y轴移动缓振组件配合连接，z轴移动缓振组件用于供x轴移动缓振组件和y轴移动缓振组件以及载台102沿z轴方向移动，以实现缓振。
[0045]
相较于传统飞行器，本发明实施例所提供的抗振垂直起降飞行器，将角度及加速度传感器从飞行控制器12中外移至抗振模块10中，并通过三轴移动缓振结构101中的x轴移动缓振组件、y轴移动缓振组件和z轴移动缓振组件缓冲掉飞行器本体1在起降和飞行转弯时产生的振动，具体地，通过x轴移动缓振组件和y轴移动缓振组件可以改善水平面内(x轴方向、y轴方向以及x轴方向与y轴方向的组合方向)的振动影响，通过z轴移动缓振组件可以改善竖直面内(z轴方向)的振动影响，这样可以满足飞行器在不同工作环境下的抗振要求，从而可以改善角度及加速度传感器由于受到振动而导致数据偏差的情况，有利于提高角度及加速度传感器检测数据的精确性。
[0046]
需要说明的是，飞行器在工作时主要包括起降过程和飞行过程，而在起降过程中主要受到沿竖直方向(z轴方向)的振动影响，在飞行过程中，主要在加减速和转弯过程中受到沿水平面内(x轴方向、y轴方向以及x轴方向与y轴方向的组合方向)的振动影响。
[0047]
具体地说，z轴移动缓振组件包括四个分设于三轴移动缓振结构101的四个角的z轴移动块1013，x轴移动缓振组件包括两个相对设置的x轴移动块1011，三轴移动缓振结构101的任一短边上设有位于两个z轴移动块1013之间的x轴移动块1011，y轴移动缓振组件包括两个相对设置的y轴移动块1012，三轴移动缓振结构101的任一长边上设有位于两个z轴移动块1013之间的y轴移动块1012；且两个x轴移动块1011之间的连线垂直于两个y轴移动块1012之间的连线。
[0048]
进一步地，两个x轴移动块1011之间固接有第一光轴1014，第一光轴1014贯穿载台102，任一x轴移动块1011与载台102之间设有第一弹性件1019，第一弹性件1019套设于第一光轴1014上。为了保证移动的稳定性，第一光轴1014的数量为两个，两个第一光轴1014在同
一水平面内平行设置，同时，任一第一光轴1014上套设有两个第一弹性件1019。这样一来，载台102可以通过两个第一光轴1014与两侧的两个x轴移动块1011连接。
[0049]
两个y轴移动块1012之间固接有第二光轴1015，第二光轴1015贯穿载台102，任一y轴移动块1012与载台102之间设有第二弹性件1020，第二弹性件1020套设于第二光轴1015上。为了保证移动的稳定性，第二光轴1015的数量为两个，两个第二光轴1015在同一水平面内平行设置，同时，任一第二光轴1015上套设有两个第二弹性件1020。这样一来，载台102可以通过两个第二光轴1015与两侧的两个y轴移动块1012连接。
[0050]
需要说明是的，两个第二光轴1015所处的平面与两个第一光轴1014所处的平面不同，从俯视角度来看，两个第一光轴1014和两个第二光轴1015呈井字形结构设置。
[0051]
在上述基础上，三轴移动缓振结构101的任一长边上的两个z轴移动块1013之间固接有第三光轴1016，第三光轴1016贯穿y轴移动块1012，任一z轴移动块1013与y轴移动块1012之间设有第三弹性件1021，第三弹性件1021套设于第三光轴1016上。为了保证移动的稳定性，三轴移动缓振结构101的任一长边上的第三光轴1016的数量为两个，两个第三光轴1016在同一竖直面内平行设置(上、下平行设置)，同时，任一第三光轴1016上套设有两个第三弹性件1021。这样一来，y轴移动块1012可以通过两个第三光轴1016与两侧的两个z轴移动块1013连接。
[0052]
相应的，三轴移动缓振结构101的任一短边上的两个z轴移动块1013之间固接有第四光轴1017，第四光轴1017贯穿x轴移动块1011，任一z轴移动块1013与x轴移动块1011之间设有第四弹性件1022，第四弹性件1022套设于第四光轴1017上。为了保证移动的稳定性，三轴移动缓振结构101的任一短边上的第四光轴1017的数量为两个，两个第四光轴1017在同一竖直面内平行设置(上、下平行设置)，同时，任一第四光轴1017上套设有两个第四弹性件1022。这样一来，x轴移动块1011可以通过两个第四光轴1017与两侧的两个z轴移动块1013连接。
[0053]
此外，z轴移动缓振组件还包括四个分别贯穿于四个z轴移动块1013的第五光轴1018，任一第五光轴1018的两端均固接有光轴固定轴承1024，任一光轴固定轴承1024与z轴移动块1013之间设有第五弹性件1023，第五弹性件1023套设于第五光轴1018上。
[0054]
如此一来，在飞行器飞行转弯时，载台102可以跟随两个x轴移动块1011沿着x轴方向移动，同时，在第二弹性件1020和第四弹性件1022的弹力作用下，可以实现沿x轴方向的缓冲作用；载台102可以跟随两个y轴移动块1012沿着y轴方向移动，同时，在第一弹性件1019和第三弹性件1021的弹力作用下，可以实现沿y轴方向的缓冲作用；在飞行器升降时，载台102可以跟随四个z轴移动块1013沿着z轴方向移动，同时，在第五弹性件1023的弹力作用下，可以实现沿z轴方向的缓冲作用。
[0055]
当然，根据实际需要，上述第一弹性件1019、第二弹性件1020、第三弹性件1021、第四弹性件1022和第五弹性件1023均可以设置为压缩弹簧，任一弹簧安装时均设有预设的预紧力，也就是说，当三轴移动缓振结构101处于原始状态时，任一弹簧均处于压缩状态。
[0056]
为了便于移动的稳定性，光轴与载台102或者移动模块贯穿连接时，载台102的通孔和移动模块的通孔内均设置有直线轴承，以便于移动的灵活性和稳定性。
[0057]
具体地，载台102具体可以设置为t型载台102，该t型载台102的顶部用于安装传感器组件11，底部的竖块用于安装光轴，载台102的竖块设有用于供第一光轴1014贯穿的第一
通孔，第一通孔内设有用于与第一光轴1014连接的第一直线轴承，同时，任一y轴移动块设有用于供第三光轴1016贯穿的第三通孔，第三通孔内设有用于与第三光轴1016连接的第三直线轴承。这样一来，载台102和y轴移动块可以沿着第一光轴1014和第三光轴1016直线移动，以便于提高载台102沿y轴方向移动的灵活性和顺畅性。
[0058]
载台102的竖块还设有用于供第二光轴1015贯穿的第二通孔，第二通孔内设有用于与第二光轴1015连接的第二直线轴承，同时，任一x轴移动块1011设有用于供第四光轴1017贯穿的第四通孔，第四通孔内设有用于与第四光轴1017连接的第四直线轴承，这样一来，载台102和x轴移动块1011可以沿着第二光轴1015和第四光轴1017直线移动，以便于提高载台102沿x轴方向移动的灵活性和顺畅性。
[0059]
此外，任一z轴移动块1013设有用于供第五光轴1018贯穿的第五通孔，第五通孔内设有用于与第五光轴1018连接的第五直线轴承，载台102和z轴移动块可以沿着第五光轴1018直线移动，以便于提高载台102沿z轴方向移动的灵活性和顺畅性。
[0060]
需要注意的是，任一光轴对应设置两个直线轴承，两个直线轴承设于该光轴对应通孔的两端位置。
[0061]
为了便于光轴的定位，上述任一移动块上均设有止动螺丝，止动螺丝用于限位相应的光轴，以防止光轴发生沿轴向的窜动。
[0062]
具体地，任一第一光轴1014的两端分别插入两个x轴移动块1011中并采用止动螺丝固定于x轴移动块1011中，任一第二光轴1015的两端分别插入两个y轴移动块1012中并采用止动螺丝固定于y轴移动块1012中，三轴移动缓振结构101的任一长边上的任一第三光轴1016的两端分别插入两个z轴移动块1013中并采用止动螺丝固定于z轴移动块1013中，三轴移动缓振结构101的任一短边上的任一第四光轴1017的两端分别插入两个z轴移动块1013中并采用止动螺丝固定于z轴移动块1013中。
[0063]
综上，上述三轴移动缓振结构101的抗振方式为采用个弹簧作为缓冲介质，移动方式为双层x、y轴移动配合单层z轴移动达到万向的抗振效果。也就是说，三轴移动缓振结构101在x、y轴方向的结构上通过双层的平行光轴实现了载台102及传感器组件11在水平面内做出平行、垂直、斜向的移动方式；在z轴方向的结构上通过单层的平行光轴实现了载台102及传感器组件11在竖直面内做出竖向的移动方式，同时，通过每个光轴上的两个弹簧达到多轴抗振的目的。
[0064]
三轴移动缓振结构101的组装方式包括：将传感器组件11通过螺栓固定到载台102上，再将x轴移动块1011及第一光轴1014、y轴移动块1012及第二光轴1015分别安装至载台102上，内部需移动的结构皆需在光轴经过处安装上直线轴承，且在每一组光轴安装时皆需在两端安装各自适配长度的弹簧以及在光轴的端部加装止动螺丝拴紧，安装完毕后再安装第三光轴1016、第四光轴1017、z轴移动块1013及对应光轴长度的弹簧和直线轴承，安装完后，将第五光轴1018安装到四个角落的z轴移动块1013中，并在第五光轴1018上安装光轴固定轴承1024和弹簧，最后将抗振模块10整体封装进外壳103内。
[0065]
在上述基础上，抗振模块10还包括外壳103，三轴移动缓振结构101固定安装于外壳103内。
[0066]
更加具体地说，外壳103包括上壳体1031和下壳体1032，下壳体1032固接于上壳体1031的下方，上壳体1031的四个角上均设有第一轴承座，第一轴承座用于供位于第五光轴
1018顶部的光轴固定轴承1024安装；相应的，下壳体1032的四个角上均设有第二轴承座，第二轴承座用于供位于第五光轴1018底部的光轴固定轴承1024安装。当然，上壳体1031和下壳体1032可以采用在盖合连接的基础上采用可拆卸连接件(比如螺栓或螺钉等)实现连接。
[0067]
此外，飞行器本体1内还设有与传感器组件11进行数据传递的飞行控制器12，飞行控制器12位于抗振模块10的上方。外壳103上设有航空接口1033，航空接口1033与飞行控制器12通过航空数据线连接，这样一来，传感器组件11检测的数据可以通过航空接口1033和航空数据线反馈至飞行控制器12，例如，传感器组件11的角度传感器和加速度传感器分别用于检测飞行角度数据和加速度数据，角度及加速度传感器与飞行控制器12通过航空接口1033和航空数据线进行数据互联，飞行控制器12用于根据检测到的数据进行飞行的相关控制。
[0068]
当然，根据实际应用需要，上述航空接口1033可以通过接口座1034固接于上壳体1031的上方位置。
[0069]
飞行器本体1还包括机翼13和装载仓14，装载仓14设于机翼13的下方，装载仓14的长度方向垂于与机翼13的长度方向，飞行控制器12和抗振模块10均设于装载仓14内，抗振模块10的外壳103采用四组螺丝以刚性连接的方式固定安装于装载仓14内。
[0070]
为了优化上述实施例，抗振模块10设于飞行器本体1的重心位置，这样可以避免抗振模块10的重量对飞行器本体1的飞行姿态产生影响。
[0071]
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
[0072]
以上对本发明所提供的抗振垂直起降飞行器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。