一种具有自展开式旋翼的无人机及其自动展开方法与流程

1.本发明涉及旋翼无人机技术领域，尤其涉及一种具有自展开式旋翼的无人机及其自动展开方法。


背景技术：

2.当前旋翼无人机机臂结构多为固定式，尺寸结构偏大，不利于携带或运输。
3.虽然折叠式旋翼无人机解决了自身的尺寸问题，但折叠式旋翼无人机均为人为折叠和展开；无人机升空前需要人为手持或者放置于地面上，升空便利性不足，因此需要一种能够自动展开机臂的旋翼无人机。
4.针对上述技术问题，欲解决折叠式旋翼无人机无法自动展开机臂问题，需要设计一种能够自动打开旋翼的无人机。


技术实现要素：

5.鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种具有自展开式旋翼的无人机，用以解决现有无人机只能人为折叠或展开，升空便利性不足的问题。
6.本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
7.一种具有自展开式旋翼的无人机，包括：无人机主体、自动展开机构和旋翼机臂；
8.所述旋翼机臂通过自动展开机构转动安装在所述无人机主体上；
9.所述自动展开机构包括：第一支座、旋转弹开组件、限位组件和第二支座；所述第一支座固定安装在所述无人机主体上，所述第二支座与旋翼机臂固定连接；
10.所述第一支座和第二支座通过旋转弹开组件转动连接；所述第一支座和第二支座之间通过限位组件进行限位。
11.进一步地，所述旋转弹开组件包括：旋转轴和扭转弹簧。
12.进一步地，所述第一支座和第二支座通过旋转轴转动连接；所述扭转弹簧套设在所述旋转轴上，且设置在第一支座和第二支座之间，用于实现所述第一支座和第二支座相对转动后的自动复位。
13.进一步地，所述限位组件包括：卡爪、滑动杆和销轴。
14.进一步地，所述销轴滑动安装在所述第一支座内部，所述卡爪固定安装在第二支座上；所述滑动杆与所述销轴同步运动；所述卡爪能够与滑动杆相互卡合。
15.进一步地，所述销轴的外部套设压缩弹簧。
16.进一步地，所述滑动杆固定安装在所述销轴的上端部。
17.进一步地，所述压缩弹簧设置在所述滑动杆和第一支座之间。
18.进一步地，所述销轴相对于所述第一支座滑移时，能够带动所述压缩弹簧压缩或伸长。
19.一种具有自展开式旋翼的无人机的自动展开方法，用于实现上述的具有自展开式旋翼的无人机的旋翼机臂的自动展开；
20.所述自动展开方法包括：
21.步骤s1：解除对折叠状态的旋翼机臂的限位；
22.步骤s2：扭转弹簧自动复位，进而带动旋翼机臂展开；
23.步骤s3：旋翼机臂展开后，卡爪的卡槽与滑动杆卡合，自动展开机构处于锁止状态，进而能够对展开后的旋翼机臂的限位。
24.本发明技术方案至少能够实现以下效果之一：
25.1)本发明通过在第一支座、第二支座之间设置扭转弹簧与限位组件, 实现了无人机旋翼机臂的折叠与自动展开功能。
26.2)本发明通过旋翼机臂的折叠与自动展开功能，缩小了无人机的结构尺寸，达到了无人机的便携、快速起飞的技术效果。
27.本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
28.附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
29.图1为本发明的具有自展开式旋翼的无人机的折叠状态；
30.图2为本发明的具有自展开式旋翼的无人机的展开状态；
31.图3为本发明的具有自展开式旋翼的无人机在发射筒内的放置状态；
32.图4为本发明的自动展开机构的自由转动状态；
33.图5为本发明的具有自展开式旋翼的无人机的旋翼的折叠状态；
34.图6为本发明的具有自展开式旋翼的无人机的旋翼的展开状态；
35.图7为本发明的自动展开机构的锁止限位状态-局部剖视效果；
36.图8为本发明的自动展开机构的锁止限位状态-俯视效果。
37.附图标记：
38.1-无人机主体；2-自动展开机构；3-旋翼机臂；4-挂舱；5-发射筒； 6-蓄能舱；201-第一支座；202-旋转轴；203-扭转弹簧；204-卡爪；204a
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卡槽；205-滑动杆；206-销轴；207-压缩弹簧；208-第二支座。
具体实施方式
39.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
40.实施例1
41.本发明的一个具体实施例，公开了一种具有自展开式旋翼的无人机，如图1、图2所示。
42.具体地，本发明的具有自展开式旋翼的无人机包括：无人机主体1、自动展开机构2和旋翼机臂3；所述旋翼机臂3通过自动展开机构2转动安装在所述无人机主体1上。优选地，
本发明的无人机主体1上转动安装四个旋翼机臂3，且四个旋翼机臂3沿无人机主体1的周向方向均匀分布。并且，旋翼机臂3上安装旋翼，用于实现无人机的飞行。
43.如图3所示，为本发明的无人机的待发射状态，无人机折叠状态时，装入发射筒5中，并能够通过蓄能腔7提供动力，无人机发射出发射筒5 后，其旋翼机臂3会在自动展开机构的带动下自动展开至如图2所示的展开状态。
44.进一步地，无人机主体1内部包含控制单元，控制单元控制无人机展开后启动旋翼转动，进而实现无人机的飞行。
45.进一步地，无人机主体1的下方还设有挂舱4，所述挂舱4用于挂载待运输的物品或者搭载检测仪器；使用时，可根据需要在挂舱4中搭载物品。
46.如图1所示，旋翼机臂3折叠状态时，多根旋翼机臂3相互平行；多根旋翼机臂3收拢于无人机主体1的下方；且能够装入发射筒5中。
47.如图2所示，旋翼机臂3展开状态时，多根旋翼机臂3位于同一平面。
48.如图4所示，所述自动展开机构2包括：第一支座201、旋转弹开组件、限位组件和第二支座208。
49.具体地，所述第一支座201固定安装在所述无人机主体1上，所述第二支座208与旋翼机臂3固定连接；所述第一支座201和第二支座208 通过旋转弹开组件转动连接；所述第一支座201和第二支座208之间通过限位组件进行限位。
50.(1)旋转弹开组件
51.本发明的一种具体实施方式中，所述旋转弹开组件包括：旋转轴202 和扭转弹簧203。
52.具体地，如图4所示，所述第一支座201和第二支座208通过旋转轴202转动连接。
53.如图5所示，所述扭转弹簧203套设在所述旋转轴202上，且设置在第一支座201和第二支座208之间，用于实现所述第一支座201和第二支座208相对转动后的自动复位。
54.具体地，扭转弹簧203的两端分别抵靠在第一支座201和第二支座 208上。
55.当第一支座201和第二支座208相对转动时，扭转弹簧203处于被压缩状态。
56.当扭转弹簧203复位时，第一支座201和第二支座208通过限位组件进行限位，二者不能相对转动。
57.如图4、图5所示，旋翼机臂3处于折叠状态时，第一支座201和第二支座208的两个端面垂直；此时，扭转弹簧203处于被压缩状态。
58.如图6、图7、图8所示，旋翼机臂3处于展开状态时，第一支座201 和第二支座208的两个端面相互抵靠。旋翼机臂3的展开状态下，扭转弹簧203也是处于压缩状态，此时扭转弹簧203的扭矩足以克服旋翼机臂3对旋转轴202的重力矩。
59.进一步地，旋翼机臂3上安装旋翼，用于实现无人机的飞行。
60.进一步地，无人机主体1内部安装控制单元。本发明的无人机控制单元采用现有技术中已知的方案，控制单元不属于本发明区别于现有技术的部分，在此不做赘述。
61.进一步地，本发明第二支座208的自动弹开可以采用扭转弹簧203 的复位实现，也可以采用拉伸弹簧、板簧等弹簧蓄能装置实现自动复位功能。
62.进一步地，第二支座208与旋翼机臂3连接的一端设置螺纹孔，旋翼机臂3的一端设置外螺纹，旋翼机臂3通过螺纹旋接的方式与第二支座208固定连接。
63.(2)限位组件
64.本发明的一种具体实施方式中，如图4所示，所述限位组件包括：卡爪204、滑动杆205、销轴206和压缩弹簧207。
65.具体地，销轴206滑动安装在所述第一支座201内部，所述销轴206 的外部套设压缩弹簧207；所述滑动杆205固定安装在所述销轴206的上端部；所述压缩弹簧207设置在所述滑动杆205和第一支座201之间。
66.具体地，第一支座201上设有销轴孔，销轴孔为阶梯孔。
67.销轴206穿入销轴孔中实现与第一支座201的滑动连接；阶梯孔的大直径的孔段内安装压缩弹簧207，阶梯孔的小直径孔段与销轴206滑动配合；如图4所示。
68.进一步地，所述滑动杆205与所述销轴206同步运动；销轴206相对于第一支座201滑移时，能够带动压缩弹簧207压缩或伸长。具体地，滑动杆205上移时，压缩弹簧207伸长，滑动杆205下移时，压缩弹簧207被压缩。
69.本发明的一种具体实施方式中，所述卡爪204固定安装在第二支座 208上；所述卡爪204能够与滑动杆205相互卡合。
70.进一步地，卡爪204的一侧设置卡槽204a；卡槽204a与滑动杆205 配合后，继续旋转第二支座208，卡爪204会向下压动滑动杆205；滑动杆205下移时，会带动销轴206下移同时压缩弹簧207被压缩。
71.具体地，第一支座201上设有卡合空腔，滑动杆205设置在卡合空腔内部，且与销轴206固定连接。
72.具体地，滑动杆205垂直于销轴206设置，即滑动杆205的轴线与销轴206的轴线相互垂直，如图4、图8所示。
73.具体地，所示卡槽204a为半圆槽，如图4所示。
74.当下旋翼机臂3逐渐展开至水平位置时，通过第二支座208上的卡爪204同时下压滑动杆205、销轴206和压缩弹簧207，第一支座201内的销轴206向下运动，同时滑动杆205滑入卡爪204的卡槽204a内，实现了对旋翼机臂3的锁止限位功能，保证旋翼机臂3在展开后与第一支座201相水平，如图6所示。
75.当无人机回收后，可以通过下拉销轴206，使压缩弹簧207进一步被压缩，滑动杆205与卡爪204分离，释放卡爪204，进而能够折叠旋翼机臂3。
76.(3)工作原理：
77.将无人机的旋翼机臂3折叠为图1所示的状态，并将其放入发射筒5 内，通过发射筒5的内侧筒壁对旋翼机臂3进行限位，完成无人机在自动弹射机构内的安装，达到如图3所示状态。
78.进一步，使用便携式气泵，通过发射筒5的充气口向蓄能舱6中灌注气体，并到达指定压力(根据需要设定)。打开排气阀，蓄能舱6中的高压气体排出将无人机弹射出舱，无人机在具有的初始速度下继续向上运动，并自动展开旋翼机臂3，并由控制单元控制电机带动旋翼转动，达到如图2所示的无人飞行状态。
79.实施例2
80.本发明的一个具体实施例，提供一种具有自展开式旋翼的无人机的自动展开方法，用于实现实施例1的具有自展开式旋翼的无人机的旋翼机臂3的自动展开。
81.所述自动展开方法包括：
82.步骤s1：解除对折叠状态的旋翼机臂3的限位；
83.步骤s2：扭转弹簧203自动复位，进而带动旋翼机臂3展开；
84.步骤s3：旋翼机臂3展开后，卡爪204的卡槽204a与滑动杆205卡合，自动展开机构2处于锁止状态，进而能够对展开后的旋翼机臂3的限位。
85.所述步骤s1中，本发明的无人机通过弹射起飞；无人机折叠状态时，放置于发射筒5中，并通过发射筒5对旋翼机臂3进行限位，使其保持折叠状态，无人机发射出筒后，无人机的折叠状态解除，发射筒5无法继续对旋翼机臂3进行限位。
86.进一步地，发射筒5内部下方设有蓄能舱6，蓄能舱6用于提供对无人机弹射出筒的动力。
87.所述步骤s2中：当无人机从折叠状态释放时，旋翼机臂3能够在扭转弹簧203的弹性力带动下释放自动展开。
88.所述步骤s2中：扭转弹簧203带动第二支座208和旋翼机臂3相对于第一支座201转动，进而使卡爪204和滑动杆205逐渐接触，直至滑动杆205卡入卡槽204a中。
89.所述步骤s2中，旋翼机臂3逐渐展开的过程中，第一支座201的侧面和第二支座208的侧面之间的夹角逐渐减小。
90.所述步骤s3中，扭转弹簧203继续带动第二支座208相对于第一支座201转动，卡爪204下压滑动杆205，进而通过滑动杆205下压压缩弹簧207和销轴206，直至旋翼机臂3垂直于无人机主体1，旋翼机臂3完全展开。
91.所述步骤s3中，旋翼机臂3完全展开时，第一支座201的侧面和第二支座208的侧面相互平行或贴合。
92.进一步，旋翼机臂3完全展开时，压缩弹簧207处于压缩状态，压缩弹簧207具有向上的弹性力，压缩弹簧207的弹力能够向上推动滑动杆205，使滑动杆205抵紧在卡爪204的卡槽204a中，限制滑动杆205 和卡爪204的分离，此时，自动展开机构2处于锁止状态，如图6-8所示。
93.当滑动杆205抵紧在卡爪204的卡槽204a中时，第一支座201和第二支座208不能相对转动，进而限制旋翼机臂3与无人机主体1之间不能相对转动。
94.与现有技术相比，本实施例提供的技术方案至少具有如下有益效果之一：
95.1.本发明通过扭转弹簧实现无人机旋翼机臂3的自动展开，发射前旋翼机臂3通过发射筒5限位，发射后，旋翼机臂3自动展开，实现了本发明的折叠式无人机发射后立即展开，便于实现无人机的升空，且操作简单。
96.2.本发明通过在第一支座201上设置限位组件实现对展开后的旋翼机臂3的限位，防止其发生转动，进而确保了对展开后的无人机旋翼状态的稳定性。
97.3.本发明的限位组件包括卡爪204、销轴206、压缩弹簧207和滑动杆205，通过卡爪204和滑动轴205的配合，实现了将第一支座201和第二支座208之间的连接；进而通过压缩弹簧207提供向上的顶压力，防止了卡爪204和滑动杆205的分离，最终限制第一支座201和第二支座 208的相对转动。
98.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，
都应涵盖在本发明的保护范围之内。