垂直起降无人机的制作方法

本实用新型涉及无人机技术领域，具体地说，是涉及一种垂直起降无人机。

背景技术：

现有的既有垂直起降功能又有固定翼的无人机主要包括以下两大类：

第一类是直接在固定翼无人机的机身上直接加装多个螺旋桨，使原本的固定翼无人机变成固定翼与多旋翼结构结合的无人飞行器，该无人飞行器能够具有垂直起降的能力，但是这样的多旋翼结构是固定安装在固定翼上或机身上，导致其无法实现折叠。另外，因为无人飞行器处于固定翼飞行状态时，无人飞行器上的多旋翼结构是处于非工作状态的，因此会导致外露的多旋翼结构会大幅度增加无人飞行器的整体结构和飞行阻力，使得无人飞行器的性能和续航能力下降，且不易携带。

第二类具有垂直起降能力和固定翼能力的无人飞行器只具有一个或两个电机，导致该无人飞行器在垂直起降状态和固定翼飞行状态时，其飞行姿态和气压中心都会有很大的变化，因此导致其应用领域不大，不适合用作多用途无人飞行器实用。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型的主要目的是提供一种结构简单、飞行阻力小、续航能力强且可实现旋翼单元的自动展开或收拢的垂直起降无人机。

为了实现本实用新型的主要目的，本实用新型提供一种垂直起降无人机，包括机身、固定翼和螺旋桨装置，固定翼固定安装于机身上，螺旋桨装置设置在机身前端，其中，垂直起降无人机还包括多旋翼装置，多旋翼装置设置在机身上部或机腹，多旋翼装置包括两个以上的旋翼单元，多个旋翼单元平行设置，每一个旋翼单元均包括主臂、两个支臂单元和驱动单元，主臂与机身可转动地连接，两个支臂单元分别设置在主臂两端，每一个支臂单元均包括支臂和旋翼机构，支臂连接在主臂和旋翼机构之间，驱动单元驱动主臂相对机身转动，且驱动单元驱动两个支臂单元相对主臂展开或收拢。

由上可见，驱动单元能够驱动主臂相对机身进行转动，且驱动单元还能够驱动两个支臂单元相对主臂进行展开或收拢，使得每一个旋翼单元在使用状态时能够进行展开，在非使用状态时能够进行收拢，进而保证避免非使用状态下的旋翼单元增加垂直升降无人机的整体尺寸，并有效降低垂直升降无人机的飞行阻力，提高垂直升降无人机的续航能力。本实用新型提供的垂直升降无人机具有结构简单、飞行阻力小、续航能力强且可实现旋翼单元的自动展开或收拢的优点。

一个优选的方案是，每一个支臂单元的支臂的第一端与主臂可转动地连接，每一个支臂单元的支臂的第二端与同一支臂单元的旋翼机构固定连接，驱动单元包括第一带轮、两个第二带轮、传动带和驱动机构，第一带轮与主臂固定连接，且第一带轮的轴线与主臂的转动轴线共线设置，一个第二带轮与一个支臂单元的支臂的第一端固定连接，且一个第二带轮的轴线与一个支臂单元的支臂的第一端的转动轴线共线设置，传动带分别与第一带轮、两个第二带轮连接，驱动机构驱动主臂转动或驱动至少一个支臂单元转动。

由上可见，通过对第一带轮、两个第二带轮和传动带的设置，使得当驱动单元驱动主臂转动或至少一个支臂单元转动时，主臂和两个支臂单元能够保持同步转动，从而实现主臂和两个支臂单元的展开或收拢。

进一步的方案是，每一个支臂单元的支臂的第一端均具有铰轴，铰轴与主臂铰接，驱动机构包括第一电机，第一电机设置在机身内，第一电机的驱动端与主臂连接，且第一电机的驱动端与第一带轮呈共轴设置。

由上可见，第一电机通过控制主臂转动，进而使得安装在主臂上的第一带轮通过第一传动带带动第二带轮转动，进而使得主臂和两个支臂单元进行展开或收拢。

更进一步的方案是，驱动机构包括两个呈对称设置的第二电机，两个第二电机分别安装在主臂的两端，一个第二电机的驱动端与一个支臂单元的支臂的第一端连接，一个第二电机驱动一个支臂单元的支臂相对主臂转动。

由上可见，支臂单元的转动通过第二电机进行控制，且在支臂单元转动的同时能够通过第三带轮、第四带轮和第二传动带同步带动主臂进行转动，进而使主臂和两个支臂单元进行展开或收拢状态

另一个优选的方案是，两个支臂单元的支臂分别沿自身的轴向与主臂可滑动地连接，驱动单元驱动两个支臂单元的支臂相对主臂滑动。

由上可见，两个支臂单元和主臂之间可设置成伸缩结构，当两个支臂单元需要展开时，驱动单元控制两个支臂单元相背移动，当两个支臂单元需要收拢时，驱动单元控制两个支臂单元相向移动。

另一个优选的方案是，每一个支臂单元的支臂的第一端与主臂可转动地连接，每一个支臂单元的支臂的第二端与同一支臂单元的旋翼机构固定连接，驱动单元包括第一锥齿轮、两个第二锥齿轮、两个锥齿单元和第三电机,第一锥齿轮设置在主臂内,且第一锥齿轮的轴线与主臂的转动轴线共线设置,一个第二锥齿轮设置在一个支臂单元的支臂的第一端,且一个第二锥齿轮的轴线与相对应的一个支臂单元的支臂的转动轴线共线设置,两个锥齿单元设置在主臂内,且一个锥齿单元连接在第一锥齿轮和一个第二锥齿轮之间,第三电机设置在机身内,第三电机的驱动端与第一锥齿轮连接。

由上可见，主臂和两个支臂单元的展开或收拢能够通过齿轮机构进行控制，使得主臂和两个支臂单元的展开或收拢运动更加可靠。

进一步的方案是，垂直起降无人机还包括收容匣，收容匣安装在机身上部或机腹，多旋翼装置收拢于收容匣内。

由上可见，多旋翼装置处于非使用状态时可以收拢于收容匣内，且收容匣能够起到减少垂直起降无人机过程中的飞行阻力，避免多旋翼装置裸露在外而影响垂直起降无人机的飞行性能。

一个优选的方案是，多旋翼装置和收容匣均位于机身上部。

由上可见，将多旋翼装置和收容匣设置于机身上部，使得垂直起降无人机的机腹能够具有更大空间，进而使垂直起降无人机能够挂载各式各样的设备，如摄像机。

另一个优选的方案是，多旋翼装置和收容匣均位于机腹。

由上可见，将多旋翼装置和收容匣设置于机腹的好处是能对固定翼进行折叠结构设置，使得垂直起降无人机在携带时能够对固定翼进行折叠。

进一步的方案是，固定翼包括主机翼和两个侧翼，主机翼安装在机身上部，两个侧翼呈对称设置，两个侧翼分别通过铰链与主机翼的两端铰接，且两个侧翼均可绕铰链的铰轴转动至主机翼上方。

由上可见，将固定翼设置成折叠式结构，使得垂直起降无人机可实现折叠，并大幅度减小垂直起降无人机占据的空间，使得携带更加方便，避免在携带过程中出现由于固定翼过程而发生弯折或断裂的情况发生，提高垂直起降无人机携带时的防毁损性能。

附图说明

图1是本实用新型垂直起降无人机第一实施例的第一状态结构图。

图2是本实用新型垂直起降无人机第一实施例的第二状态结构图。

图3是本实用新型垂直起降无人机第一实施例的第三状态结构图。

图4是本实用新型垂直起降无人机第四实施例的局部结构示意图。

图5是本实用新型垂直起降无人机第五实施例的固定翼的第一状态的局部视图。

图6是本实用新型垂直起降无人机第五实施例的固定翼的第二状态的局部视图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

垂直起降无人机第一实施例：

参照图1至图3，垂直起降无人机100包括机身101、固定翼102、螺旋桨装置103和多旋翼装置104。

其中，固定翼102固定安装在机身101上，螺旋桨装置103设置在机身101前端。螺旋桨装置103为垂直起降无人机100的飞行主动力，即当垂直起降无人机100处于正常飞行状态时，螺旋桨装置103为垂直起降无人机100提供飞行动力。

多旋翼装置104设置在机身101上部，多旋翼装置104为垂直起降无人机100处于垂直起降时的主动力，即当垂直起降无人机100需要进行垂直起降时，多旋翼装置104会呈展开状态，并为垂直起降无人机100提供垂直起降所需的动力；当垂直起降无人机100处于正常飞行状态时，多旋翼装置104会呈收拢状态，以减少垂直起降无人机100的整体尺寸并减少垂直起降无人机100的飞行阻力。

具体地，多旋翼装置104包括两个以上的旋翼单元10，多个旋翼单元10相互平行设置，且每一个旋翼单元10包括主臂1、两个支臂单元2和驱动单元3。

主臂1可转动地安装在机身101上，即主臂1绕沿自身径向的对称线与机身101可转动地连接。两个支臂单元2呈对称设置，且两个支臂单元2分别设置在主臂1的两端。每一个支臂单元2均包括支臂21和旋翼机构22，支臂21连接在支臂1和旋翼机构2之间。

驱动单元3驱动主臂1相对机身101转动，且驱动单元3驱动两个支臂单元2相对主臂1展开或收拢，进而使得整个多旋翼装置104呈展开或收拢状态。

优选地，每一个支臂单元2的支臂21的第一端与主臂1的端部可转动地连接，且每一个支臂单元2的第二端与同一个支臂单元2的旋翼机构22固定连接。

驱动单元3包括第一带轮31、两个第二带轮32、传动带33和驱动机构（未示出），第一带轮31与主臂1固定连接，且第一带轮31的轴线与主臂1的转动轴线共线设置，使得第一带轮31能够随主臂1的转动而转动。

两个第二带轮32呈对称设置，一个第二带轮32与一个支臂单元2的支臂21的第一端固定连接，且一个第二带轮32的轴线与一个支臂单元2的第一端的转动轴线共线设置。

传动带33分别与第一带轮31和两个第二带轮32连接。优选地，传动带33套装在两个第二带轮32之间，第一带轮31压合在传动带33的外侧，使得传动带33能够具有足够的张紧力，保证驱动单元3的传动的可靠性。另一个优选的方案是，传动带33套装在第一带轮31和两个第二带轮32上，且传动带33分别与第一带轮31和两个第二带轮32邻接。

驱动机构驱动主臂1转动。具体地，每一个支臂单元2的支臂21的第一端均具有铰轴，铰轴与主臂1的端部铰接，驱动机构包括第一电机，第一电机设置在机身101内，第一电机的驱动端与主臂1连接，且第一电机的驱动端与第一带轮31呈共轴设置。

多旋翼装置104的工作过程如下：

初始状态时，多旋翼装置104如图3所示，处于收拢状态。当需要对多旋翼装置104进行展开时，每一个旋翼单元10的驱动单元3的驱动机构驱动主臂1相对机身10进行转动，而主臂1在转动的同时，会通过第一带轮31、两个第二带轮32和传动带33带动两个支臂单元2绕铰轴的轴线相对主臂1进行同步转动，从而使得主臂1和两个支臂单元2开始展开（如图2所示）。当主臂1和两个支臂单元2完全展开时，多旋翼装置104如图1所示，此时多旋翼装置104处于展开状态，垂直起降无人机100可进行垂直升降。

当需要对多旋翼装置104进行收拢时，每一个旋翼单元10的驱动单元3的驱动机构驱动主臂1相对机身10进行反向转动，使主臂1在转动的同时，通过第一带轮31、两个第二带轮32和传动带33带动两个支臂单元2绕铰轴的轴线相对主臂1进行同步转动，从而使得主臂1和两个支臂单元2开始收拢。当主臂1和两个支臂单元2完全收拢时，多旋翼装置104如图3所示，此时多旋翼装置104处于收拢状态，垂直起降无人机100可进入正常飞行模式。当然，当垂直起降无人机100处于非飞行状态时，呈收拢状态的多旋翼装置104能够使得垂直起降无人机100更加便于携带。

此外，垂直起降无人机100优选还包括收容匣（未示出），收容匣与多旋翼装置104位于机身100的同一侧，多旋翼装置104可收拢于收容匣内，即收容匣由于容纳收拢后的多旋翼装置104。通过设置收容匣，使得当多旋翼装置104处于非使用状态时可以收拢于收容匣内，且收容匣能够起到减少垂直起降无人机100过程中的飞行阻力，避免多旋翼装置104裸露在外而影响垂直起降无人机100的飞行性能。当然，多旋翼装置104和收容匣也可以设置在机身101的机腹处。

垂直起降无人机第二实施例：

应用垂直起降无人机第一实施例的发明构思，垂直起降无人机第二实施例与第一实施例的不同之处在于驱动机构包括两个呈对称设置的第二电机（未示出），且两个第二电机分别安装在主臂的两端，一个第二电机的驱动端与一个支臂单元的支臂的第一端连接，且一个第二电机驱动一个支臂单元的支臂相对主臂转动，进而使得主臂和两个支臂单元进行展开或收拢。

本实施例的驱动单元的驱动机构主要是通过驱动至少一个支臂单元的支臂转动来实现控制整个多旋翼装置进行展开或收拢。优选地，驱动机构同步驱动两个支臂单元的支臂进行转动。

本实施例的多旋翼装置的工作过程如下：

初始状态时，多旋翼装置处于收拢状态。当需要对多旋翼装置进行展开时，每一个旋翼单元的驱动单元的驱动机构的两个第二电机分别地且同步地驱动相对应的一个支臂单元的支臂转动，而在两个支臂单元相对主臂进行转动时，两个支臂单元会分别通过与自身相对的一个第二带轮以及传动带和第一带轮带动主臂进行同步转动，从而使得主臂与两个支臂单元开始展开。当主臂与两个支臂单元完全展开时，多旋翼装置处于展开状态，此时垂直起降无人机可进行垂直升降。

当需要对多旋翼装置进行收拢时，每一个旋翼单元的驱动单元的驱动机构的两个第二电机分别地且同步地驱动相对应一个支臂单元的支臂进行反向转动，使两个支臂单元在相对主臂转动的同时，两个支臂单元会分别通过与自身相对的一个第二带轮以及传动带和第一带轮带动主臂进行同步转动，从而使得主臂与两个支臂单元开始收拢。当主臂与两个支臂单元完全收拢时，多旋翼装置处于收拢状态，此时垂直起降无人机可进入正常飞行模式。当然，当垂直起降无人机处于非飞行状态时，呈收拢状态的多旋翼装置能够使得垂直起降无人机更加便于携带。

垂直起降无人机第三实施例：

应用垂直起降无人机第一实施例的发明构思，垂直起降无人机第二实施例与第一实施例的不同之处在于每一个旋翼单元的两个支臂单元的支臂分别沿自身的轴向与主臂可滑动地连接，使得主臂与两个支臂单元之间形成一个伸缩结构。而驱动单元用于驱动主臂相对机身转动的同时驱动两个支臂单元相对主臂滑动，进而使得主臂与两个支臂单元进行展开或收拢。

本实施例的多旋翼装置工作过程如下：

初始状态时，多旋翼装置处于收拢状态。当需要对多旋翼装置进行张开时，每一个旋翼单元的驱动单元驱动主臂相对机身进行转动的同时，驱动两个支臂单元沿主臂的轴向背向移动，进而使得主臂与两个支臂单元开始展开。当主臂与两个支臂单元完全展开时，多旋翼装置处于展开状态，此时垂直起降无人机可进行垂直升降。

当需要对多旋翼装置进行收拢时，每一个旋翼单元的驱动单元驱动主臂相对机身进行反向转动的同时，驱动两个支臂单元沿主臂的轴向相向移动，进而使得主臂与两个支臂单元开始收拢。当主臂与两个支臂单元完全收拢时，多旋翼装置处于收拢状态，此时垂直起降无人机可进入正常飞行模式。当然，当垂直起降无人机处于非飞行状态时，呈收拢状态的多旋翼装置能够使得垂直起降无人机更加便于携带。

垂直起降无人机第四实施例：

应用垂直起降无人机第一实施例的发明构思，垂直起降无人机第四实施例与第一实施例的不同之处在于每一个支臂单元的支臂42的第一端与主臂41可转动地连接，且每一个支臂单元的支臂42的第二端与同一个支臂单元的旋翼机构固定连接。

而驱动单元5包括第一锥齿轮51、两个第二锥齿轮52、两个呈对称设置的锥齿单元53以及第三电机54。第一锥齿轮51设置在主臂41内，且第一锥齿轮51的轴线与主臂41的转动轴线共线设置。两个第二锥齿轮52呈对称设置，一个第二锥齿轮设置在一个支臂单元的支臂42的第一端，且一个第二锥齿轮52的轴线与相对应的一个支臂单元的支臂42的转动轴线共线设置。两个锥齿单元53设置在主臂内41，且一个所述锥齿单元53连接在第一锥齿轮51的一个第二锥齿轮52之间。第三电机54设置在机身40内，且第三电机54的驱动端与第一锥齿轮51连接，第三电机54用于驱动主臂41转动。

本实施例的多旋翼装置的工作过程如下：

初始状态时，多旋翼装置处于收拢状态。当需要对多旋翼装置进行展开时，每一个旋翼单元的驱动单元5的第三电机54驱动主臂1相对机身10转动，而主臂1转动的同时，会通过第一锥齿轮51、两个第二锥齿轮52和两个锥齿单元53驱动两个支臂单元的支臂42进行同步转动，从而使得主臂41和两个支臂单元开始展开。当主臂41和两个支臂单元完全展开时，多旋翼装置104处于展开状态，此时垂直起降无人机100可进行垂直升降。

当需要对多旋翼装置进行收拢时，每一个旋翼单元的驱动单元5的第三电机54驱动主臂1相对机身10进行反向转动，而主臂1转动的同时，会通过第一锥齿轮51、两个第二锥齿轮52和两个锥齿单元53驱动两个支臂单元的支臂42进行同步转动，从而使得主臂41和两个支臂单元开始收拢。当主臂41与两个支臂单元完全收拢时，多旋翼装置处于收拢状态，此时垂直起降无人机可进入正常飞行模式。当然，当垂直起降无人机处于非飞行状态时，呈收拢状态的多旋翼装置能够使得垂直起降无人机更加便于携带。

垂直起降无人机第五实施例：

应用垂直起降无人机第一实施例至第四实施例的发明构思，垂直起降无人机的第五实施例与第一实施例至第四实施例的不同指出在于，当多旋翼装置和收容匣均位于机身下方时，垂直起降无人机的固定翼可设置成可折叠结构。

具体地，固定翼6包括主机翼61和两个呈对称设置的侧翼62，两个侧翼62分别通过铰链63与主机翼61的连端铰接，且两个侧翼62均可绕铰链63的铰轴转动至主机翼61上方。

此外，垂直起降无人机还包括两个呈对称设置的固定组件（未示出），一个固定组件连接在主机翼61的一端和一个侧翼62之间，固定组件用于对主机翼61和侧翼62进行固定，避免飞行过程中固定翼6出现弯折。并且，固定组件能够减少垂直起降无人机飞行过程中所收到的空气阻力，保证垂直起降无人机的飞行性能。

优选地，在机身的对称面的投影方向上，螺旋桨装置的螺旋桨的轴线位于固定翼6的上轮廓线和下轮廓线之间；或者，螺旋桨装置的螺旋桨的轴线位于固定翼6的上方。而通过多螺旋桨装置及其螺旋桨的位置设置，使得垂直起降无人机在飞行时，螺旋桨装置产生的滑流能够通过垂直起降无人机的主机翼61和两个侧翼62的上表面，进而增加垂直起降无人机的升力，提高垂直起降无人机的飞行性能，并保证垂直起降无人机的飞行的稳定性。

通过将固定翼6设置成折叠式结构，使得垂直起降无人机可实现折叠，并大幅度减小垂直起降无人机占据的空间，使得携带更加方便，避免在携带过程中出现由于固定翼6过程而发生弯折或断裂的情况发生，提高垂直起降无人机携带时的防毁损性能。

综上可见，本实用新型提供的垂直起降无人机的多旋翼装置能够通过驱动单元能够驱动主臂相对机身进行转动，且驱动单元还能够驱动两个支臂单元相对主臂进行展开或收拢，使得每一个旋翼单元在使用状态时能够进行展开，在非使用状态时能够进行收拢，进而保证避免非使用状态下的旋翼单元增加垂直升降无人机的整体尺寸，并有效降低垂直升降无人机的飞行阻力，提高垂直升降无人机的续航能力。本实用新型提供的垂直升降无人机具有结构简单、飞行阻力小、续航能力强且可实现旋翼单元的自动展开或收拢的优点。

最后需要强调的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种变化和更改，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。