一种无人驾驶飞行器的制作方法

一种无人驾驶飞行器
1.实用新型领域
2.本实用新型涉及诸如无人驾驶飞行器(uav)的无人机的配置，并且具体地但非排他地涉及诸如多旋翼飞行器的无人驾驶飞行器的配置。


背景技术：

3.在无人驾驶运输器领域，特别是在无人驾驶飞行器(uav)技术(例如多旋翼飞行器和无人机)方面，已经有了快速的发展。传统的uav可包括由具有一个或多个控制器和/或传感器的飞行控制计算机控制的一个或多个螺旋桨。
4.无人机或多旋翼飞行器是一种通常有两个以上转子的旋翼机。多转子旋飞行机的优点是飞行控制所需的转子力学更简单。与单转子和双转子直升机不同，其通常使用复杂的变桨距转子，变桨距转子的桨距随着桨叶旋转而变化以获得飞行稳定性和控制，多转子飞行器使用固定桨距桨叶。因此，飞行器运动的控制通过改变每个转子的相对速度以改变由每个转子产生的推力和扭矩来实现。
5.实用新型目的
6.本实用新型的目的是提供一种新颖的无人驾驶飞行器，例如多旋翼飞行器或无人机。
7.本实用新型的另一目的是在一定程度上减轻或消除与已知无人驾驶飞行器相关联的一个或多个问题，或者至少提供有用的替代方案。
8.上述目的通过主权利要求的特征的组合来满足；从属权利要求公开了本实用新型的进一步的有利实施例。
9.本领域技术人员将从以下描述中得出本实用新型的其它目的。因此，前述目的陈述并非穷尽的，且仅用于说明本实用新型的许多目的中的一些。


技术实现要素：

10.本实用新型提供了一种无人驾驶飞行器。所述无人驾驶飞行器包括主体；以及多个螺旋桨，多个螺旋桨被主体支撑；多个螺旋桨包括第一对螺旋桨，第一对螺旋桨包括布置在无人驾驶飞行器的第一侧上的前螺旋桨和后螺旋桨，以及第二对螺旋桨，第二对螺旋桨包括布置在无人驾驶飞行器的第二侧上的前螺旋桨和后螺旋桨；多个螺旋桨被布置成彼此间隔开，每个螺旋桨包括至少一个桨叶，桨叶由相对的转子旋转；布置使得当螺旋桨旋转时，多个螺旋桨中的一些螺旋桨的扫过区域部分重叠。
11.本实用新型内容不一定公开了限定本实用新型所必需的所有特征；本实用新型可以存在于所公开特征的子组合中。
附图说明
12.本实用新型的前述和进一步的特征将从以下仅示例性地提供的优选实施例结合附图的描述中变得清楚明了，其中：
13.图1是根据本实用新型的实施例uav的立体图；
14.图2是图1的uav的俯视图；
15.图3是图1的uav的仰视图；
16.图4是图1的uav的侧视图；以及
17.图5是图1的uav的后视图。
具体实施方式
18.下面的描述仅是作为示例的优选实施例，而不限于实施本实用新型所必需的特征的组合。
19.在本说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的引用意为描述成与该实施例相关的特定特征、结构、或特性包括在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中各个位置出现的短语“在一个实施例中”不一定全都指代相同的实施例，也不是与其他实施例相互排斥的单独或替代实施例。此外，还描述了各种特征，这些特征可能呈现在部分实施例中而没有呈现在另一部分实施例中。类似地，还描述了各种需求，这些需求可能对于部分实施例是必需的而对于另一部分则非必需。
20.在以下描述中，无人机或多旋翼飞行器的实施通过以无人驾驶飞行器 (uav)示例的方式来描述，尤其以具有重达约40kg的重量的小型uav，但这不是一限定的重量大小。
21.参考附图，提供了一种uav 10，其具有主体12，主体12容纳用于控制 uav 10的控制系统。控制系统(未示出)通常可以包括至少由电源14供电的控制电路和无线通信电路，其可以是可充电电池14，可拆卸地附接至主体12 的后端。uav 10可以通过从地面站(未示出)进行无线控制来操作，或可以根据上传到其控制电路的预编程控制指令自动操作。主体12在形状上优选地通常是细长的，具有基本上流线型的外部，这有助于减少飞行期间的空气阻力，尽管应该理解uav的主体的形状可以采用任何合适的形式。
22.uav 10优选包括多个螺旋桨20，例如但不限于图中所示的四个螺旋桨20。四个螺旋桨20通过多个相应的臂16由主体12支撑并从主体12向外延伸。臂 16优选地相对于uav主体的水平面向上倾斜，使得螺旋桨20可以定位成与主体12间隔开并且也彼此间隔开，从而减少uav 10附近结构部件对气流的干扰。
23.在一个实施例中，四个螺旋桨20可以各自包括一个或多个呈任何已知配置的桨叶22，例如两个线性连接的细长桨叶的形式，如图所示。桨叶22可以连接在布置在臂16端部的相应马达26的转子24处并且可由转子24旋转。特别地，当转子24被相应的马达26驱动旋转时，两个相邻安装的螺旋桨20的至少部分桨叶22将被布置成瞬时重叠，即，两个相邻螺旋桨20的桨叶22扫过的区域将部分重叠，但当然，桨叶22之间不会有直接的物理接触。
24.多个螺旋桨20可以包括布置在相邻uav 10的前端的前螺旋桨20a，和布置在相邻uav 10的后端的后螺旋桨20b。特别地，前螺旋桨20a适于限定具有直径(d1)的扫过区域(a1)，和后螺旋桨20b适于限定具有直径(d2)的扫过区域(a2)。更具体地，当螺旋桨20被设定为旋转时，前螺旋桨20a的扫过区域(a1)与后螺旋桨20b的扫过区域(a2)部分重叠。
25.在一个实施例中，前螺旋桨20a的扫过区域(a1)的直径(d1)与后螺旋桨 20b的扫过区域(a2)的直径(d2)的长度基本上相近或一致。
26.优选地，前螺旋桨20a的扫过区域(a1)的直径(d1)与后螺旋桨20b的扫过区域(a2)
的直径(d2)重叠的距离小于或等于螺旋桨20的扫过直径的约 15％，例如，前螺旋桨20a的扫过区域(a1)的直径(d1)或后螺旋桨20b的扫过区域(a2)的直径(d2)。更优选地，前螺旋桨20a的直径(d1)和后螺旋桨 20b的直径(d2)被布置为重叠小于前螺旋桨20a的直径(d1)或后螺旋桨 20b的直径(d2)的10％的距离。
27.在另一个实施例中，在前螺旋桨20a和后螺旋桨20b的每个中的两个桨叶22在它们相应的转子24处线性连接，并且它们一起限定了具有相应的直径(d1，d2)的螺旋桨20a、20b的相应的扫过区域(a1、a2)。在另一个实施例中，uav 10的主体12具有纵向长度(l)，即，沿纵向的长度，基本上等于或小于前螺旋桨20a的直径(d1)或后螺旋桨20b的直径(d2)。例如，直径d1和d2可以各自为约25cm至约40cm，而uav 10的主体长度(l)可以为约20cm至约35cm。
28.在如图所示的实施例中，例如，uav 10可以包括第一对螺旋桨20-1，第一对螺旋桨20-1包括布置在第一侧的前螺旋桨20a和后螺旋桨20b，例如uav10的左侧、侧面；以及第二对螺旋桨20-2，其也包括布置在第二侧的前螺旋桨 20a和后螺旋桨20b，例如uav10的右侧、侧面。第一对螺旋桨20-1和第二对螺旋桨20-2优选地围绕主体12的中心纵向轴线a-a对称布置，第一和第二对螺旋桨20-1、20-2的前螺旋桨20a的转子24间隔开的距离大于第一和第二对螺旋桨20-1、20-2的后螺旋桨20b的转子24之间的距离。在一个具体实施例中，第一和第二对螺旋桨20-1和20-2的两个前螺旋桨20a的转子24之间的距离，以及第一和第二对螺旋桨20-1、20-2的两个后螺旋桨20b的转子24 之间的距离优选地在大约10:8至大约10:9.8之间的比率范围内。例如，两个前螺旋桨20a的转子24可以被配置成间隔开大约40cm，而两个后螺旋桨20b的转子24被布置成间隔开大约38cm。
29.附加地或替代地，例如，第一和第二对螺旋桨20-1、20-2的前螺旋桨20a 的转子24也可以配置成间隔开大于第一对螺旋桨20-1和/或第二对螺旋桨20-2 的前螺旋桨20a和后螺旋桨20b的转子24之間的隔離。
30.在一个实施例中，每一个的第一和第二对螺旋桨20-1、20-2中的前螺旋桨和后螺旋桨20a、20b的扫过区域(a1、a2)优选在旋转时部分重叠。然而，第一和第二对螺旋桨20-1、20-2的前螺旋桨20a的扫过区域(a1)优选在旋转时不部分重叠。类似地，第一和第二对螺旋桨20-1、20-2的后螺旋桨20b的扫过区域(a2)也优选在旋转时不部分重叠。
31.在另一个实施例中，第一和/或第二对螺旋桨20-1、20-2的前螺旋桨20a 和后螺旋桨20b的转子24之间的距离优选地比uav 10的主体12的纵向长度 (l)短。
32.优选地，前螺旋桨20a相对于主体12的水平面布置在比后螺旋桨20b高的位置。更具体地，前螺旋桨20a的一个或多个桨叶22相对于主体12的水平面布置在比后螺旋桨20b的一个或多个桨叶22较高的距离或高度(h)处。优选地，高度(h)小于或等于螺旋桨20的扫过直径的约10％，例如前螺旋桨20a 的直径(d1)或后螺旋桨20b的直径(d2)；并且更优选地，例如，高度(h)为諸如前螺旋桨20a的直径(d1)或后螺旋桨20b的直径(d2)的扫过直径的约 5％至约8％。可选地，后螺旋桨20b优选地在同一侧边朝向前螺旋桨20a略微向下倾斜。替代地，前螺旋桨20a也可以被配置为在同一侧边朝向后螺旋桨 20b略微向下倾斜以促进重叠。
33.在一个实施例中，优选地，位于同一侧边的前螺旋桨20a和后螺旋桨20b 沿相反方向旋转。更优选地，两个前螺旋桨20a也沿相反方向旋转。在另一个实施例中，前螺旋桨20a配置成以高于后螺旋桨20b的速度旋转。优选前螺旋桨20a以比后螺旋桨20b更高的速率旋转，因为在本实用新型的具体配置中，前螺旋桨20a被发现具有比后螺旋桨20b明显更高的
效率，因此，如果将前螺旋桨20a配置为以更高的速度旋转，从而产生更大部分的飞行所需推力，则可以在uav的相同功率输出下实现更长的飞行时间。这与传统uav的配置形成对比，因为多旋翼飞行器中的多个螺旋桨中的每一个通常都具有相同的配置，以对所需的推力做出同等贡献。
34.在另一实施例中，多个螺旋桨20的一个或多个桨叶22优选为倾斜的。
35.特定配置和新颖的特征组合包括以下的一个或多个，两个相邻螺旋桨的桨叶的特定的重叠比率或程度，两个重叠桨叶之间的高度或间隔，相对于uav主体的螺旋桨的总长度或扫过直径，以及螺旋桨各个转子之间的间距被发现可以为uav产生有利的推阻比，因此，意外地提高或优化了飞行效率。特别地，与传统无人机或uav的配置相比，本实用新型的uav的配置允许由相对较长的桨叶提供的增强的升力和稳定性，而不会因桨叶重叠产生空气阻力而引起的对飞行效率的影响。与普遍看法相反，出乎意料地观察到当前配置比具有非重叠桨叶或螺旋桨的传统配置具有更高的性能。该特定配置进一步使得在前螺旋桨处可实现比后螺旋桨更高的推力或效率，因此，通过在前螺旋桨处具有更高速度的电机，本实用新型的uav在相同功率输出或电池容量下提供更长的飞行时间。
36.尽管在附图中示出了具体实施例，但本领域技术人员将理解本实用新型不应限于具有任何特定数量的多个螺旋桨的uav，因此，任何具有诸如两个、三个、五个或六个螺旋桨等也将包含在本实用新型中。还可以理解的是，螺旋桨可以包括任何其他合适数量、长度、尺寸和/或构造的桨叶，并且在不背离本实用新型的创造性概念的情况下被认为合理或适用的变化也将被包括在内。
37.本说明书阐述了本实用新型的原理。因此应当理解的是，本领域技术人员将能够设计各种虽然并未在此明确描述或说明但着实体现了本实用新型之原理且包括在其精神和范围之内的结构布置。
38.此外，本文中所记载的本实用新型的原理、方面、实施例，以及其特定示例的所有陈述，均旨在包括其结构和功能等效项。另外，这样的等效项旨在包括全部目前已知等效项以及未来将开发出的等效项，即，开发出的执行相同功能的任意元件，而无论其结构如何。
39.尽管在附图和上述说明中已经对本实用新型进行了详细地阐述和说明，但这些阐述和说明在特征上应当视为示例性的而非限制性的，应当理解的是，所示出和描述的实施例仅是作为示例，而并不以任何方式限制本实用新型之范围。可以理解的是，在此所描述的任何特征均可与任意实施例一起使用。所阐述的实施例并非彼此排斥，也不排斥未在此述及的其他实施例。相应地，本实用新型还提供包括上述实施例中的一个或多个组合的实施例。在不脱离本实用新型之精神和范围的条件下，还可以对本文所阐述的实用新型进行修改和变化。因此，应当仅根据所附权利要求所指示的那样对本实用新型施行限制。
40.在权利要求书中，作为实现特定功能而描述成装置的任意元件旨在包括实现该功能的任何途径。这些权利要求所限定的实用新型寓于这样的事实，由所列举方法提供的功能度是以权利要求所要求的方式组合和结合到一起。因此，能提供这些功能度的任何方法将被视为这里所示的等效项。
41.除非在上下文中处于语言表达或必要含义而另有要求，否则在本实用新型说明书之后的权利要求中，词语“包括”或者其变型“包含”或“含有”等均为包容性词义，即意在具体说明所述特征的存在，但不排除本实用新型的各种实施例中其他特征的存在或增添。
42.应当理解的是，如果本文中引用了任何现有技术的公开文档，这样的引用并非就此认为这些公开文档即为本领域中的公知常识的一部分。