机臂双层错列布置、可横向折叠的六旋翼无人机的制作方法

本发明涉及一种无人机，具体涉及一种机臂双层错列布置、可横向折叠的六旋翼无人机，属于无人机技术领域。

背景技术：

折叠旋翼机是指机臂采用可折叠结构的机种，其目的是为了减小占用空间，方便运输和存储，提高其在使用中的机动性。六旋翼无人机是在实用中较常见的机种，其机臂为同平面布置形式，可行的折叠方式为向上或向下垂直折叠，折叠后的外形轮廓为正六边形柱体，其储运外形可看作是底面为正六边形外接圆的圆柱体。实用中，特别是在防灾救灾、军事、警务等特殊应用场景，希望更大限度地减小该机种的飞行和折叠后的外形尺寸，提高其便携性能。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种机臂双层错列布置、可横向折叠的六旋翼无人机，能够大幅度地降低六旋翼无人机折叠后的体积和重量，提高其便携性能。

所述的机臂双层错列布置、可横向折叠的六旋翼无人机包括：主机框架和沿所述主机框架周向均匀间隔分布的六个机臂；六个所述机臂沿主机框架的轴向分为上下两层，且位于上层的三个机臂和位于下层的三个机臂错列布置；

所述机臂包括：可折叠长臂、机臂折叠关节和短臂；所述短臂的一端固接在主机框架上，另一端通过所述机臂折叠关节与所述可折叠长臂的一端相连；所述螺旋桨叶片安装在可折叠长臂的另一端，用于驱动螺旋桨叶片转动的电机安装在所述机臂上；

所述可折叠长臂能够通过所述机臂折叠关节绕其与所述短臂的对接端水平旋转，使处于同层的三个机臂在其自身所在水平面内横向旋转折叠成三角形。

作为本发明的一种优选方式，六个所述螺旋桨叶片中，位于上层的三个螺旋桨叶片朝上，位于下层的三个螺旋桨叶片朝下。

作为本发明的一种优选方式，所述机臂处于展开状态时，位于上层的螺旋桨叶片和与之相邻的位于下层的螺旋桨叶片具有重叠部分。

作为本发明的一种优选方式，所述机臂折叠关节包括：轴接头和锁紧扣；所述轴接头一端与所述可折叠长臂固接，另一端与所述短臂对接；在所述轴接头与所述短臂对接端的两相对侧中，一侧通过销轴与短臂连接，另一侧通过锁紧扣与所述短臂连接；当所述锁紧扣处于松开状态时，所述轴接头能够绕销轴转动。

作为本发明的一种优选方式，所述主机框架安装固定在起落架上。

作为本发明的一种优选方式，所述主机框架为正六边形框架结构。

作为本发明的一种优选方式，所述主机框架包括：六块大侧板、六块小侧板、固定板和主支撑梁；其连接关系为：

六个所述大侧板包围成正六边形框架结构，相邻两个大侧板之间通过一个小侧板连接；两个固定板分别安装在正六边形框架的上下两端，两个主支撑梁固定安装在下固定板底部；所述机臂连接在所述小侧板上。

有益效果：

(1)采用该种结构形式的六旋翼无人机大幅度地降低了六旋翼无人机折叠后的体积和重量，提高了其便携性能，特别适合防灾救灾、军事、警务等机动性较强的特殊应用场景。

(2)由于采用上下分层设置，使得该无人机整体上两相邻机臂分别位于上层和下层，由此相邻两机臂工作时，在不影响效率的情况下叶片可重叠，从而可缩短机臂，进一步减小了无人机工作状态下的径向尺寸。

(3)由于错列，机臂可横向折叠，加之机臂的缩短，大幅度地减小了无人机储运状态下的纵向外形尺寸，可达40％以上。

(4)相比于传统的六旋翼无人机，由于机臂的缩短，减小了整机重量。

附图说明

图1-图2为本发明的无人机展开后的主机体结构示意图；

图3-图4为本发明的无人机折叠后的主机体结构示意图；

图5为本发明无人机整机轴测图。

图6为实施例2中主机框架的具体结构示意图。

其中：1-电机、2-螺旋桨叶片、3-机臂折叠关节、301-锁紧扣、302-轴接头、4-主机框架、401-大侧板、402-小侧板、403-主支撑梁、404-连接件、405-固定板、5-可折叠长臂、6-短臂、7-展开时整机径向外形轮廓线、8-螺旋桨叶片轮廓线、9-折叠后整机径向外形轮廓线、10-折叠后主机体纵向外形轮廓线、11-同类对比无人机折叠后主机体纵向外形轮廓线、12-起落架。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：

本实施例提供一种机臂双层错列布置、可横向折叠的六旋翼无人机，采用分层、错列布置，能够大幅度地降低六旋翼无人机折叠后的体积和重量，提高其便携性能。

该六旋翼无人机整体设计思路为：将六个机臂分为上下两层，每层三个机臂沿无人机主机框架4外圆周均匀间隔分布，且上下层六个机臂整体也沿主机框架4外圆周均匀间隔分布，由此每层三个机臂沿无人机主机外缘呈120°、上下层相邻机臂呈60°错列布置。

如图1-图2所示，该六旋翼无人机包括：主机框架4和沿主机框架4周向均匀间隔分布的六个机臂；六个机臂沿主机框架4的轴向分为上下两层(由此六个可折叠螺旋桨叶片2不全位于同一个平面上)，每层三个机臂间隔120°设置；且位于上层的三个机臂和位于下层的三个机臂均匀间隔分布，使得整体上两相邻机臂分别位于上层和下层，且相邻两机臂间隔60°。

六个机臂长度相等，每个机臂上连接一个螺旋桨叶片2，机臂可折叠，包括：可折叠长臂5、机臂折叠关节3和短臂6；短臂6的一端固定安装在主机框架4上，另一端通过机臂折叠关节3与可折叠长臂5的一端相连，通过机臂折叠关节3实现可折叠长臂5在平面内的折叠；螺旋桨叶片2安装在可折叠长臂5的另一端；电机1通过电机座固定在可折叠长臂5上，电机1的动力输出端与螺旋桨叶片2相连，用于驱动螺旋桨叶片2转动。进行机臂的尺寸结构设计时，可折叠长臂5、短臂6的长度根据同层三个机臂折叠后正好相容的紧凑原则确定。

无人机的六个螺旋桨叶片2中，与位于上层的三个机臂相连接的三个螺旋桨叶片2朝上，与位于下层的三个机臂相连接的三个螺旋桨叶片2朝下；六个螺旋桨叶片2采用三个朝上和三个朝下的安装结构形式，保证了主机框架4上半部分的重心位于机体中心的前提下，能够承担更大的负载。

相比传统六旋翼无人机垂直折叠的方式，该无人机的机臂采用在平面内折叠的方式，每个机臂的可折叠长臂5能够在机臂折叠关节3的作用下绕其与短臂6的对接端水平旋转设定角度，实现机臂的折叠，如图3所示，处于折叠状态时，处于同层的三个机臂在其自身所在水平面内横向旋转折叠成三角形式，由此在无人机包装和运输情况下减少空间尺寸占用面积。

具体对比分析如下：

本例中该无人机的具体结构尺寸为：展开时整机径向外形轮廓线7直径a＝1694mm、展开时(或折叠后)主机体纵向外形轮廓线10高度b＝0.17a＝288mm、折叠后整机径向外形轮廓线9直径d＝0.46a＝779mm、可折叠长臂5臂长c＝(a-d)/2＝457mm。本例中，两相邻螺旋桨叶片轮廓线8工作时(即展开时)俯视重叠20mm。由此，本例中该无人机展开状态占地面积为：s＝π(a/2)²＝2.254×10⁶mm²＝2.254m²。

如图4所示，该无人机折叠后外形轮廓为一底面直径和高分别为d、b的圆柱形，其体积为：v＝π(d/2)²×b＝1.372×10⁸mm³＝0.1372m³。

与同类同规格的传统垂直折叠的六旋翼无人机相比：

(1)传统垂直折叠的六旋翼无人机两相邻螺旋桨叶片轮廓线工作时不仅不能重叠，而且还要考虑间隔安全距离，如取安全距离为10mm，则其可折叠长臂将延长30mm，即c’＝c+30＝487mm，则展开时整机径向外形轮廓线7直径a将增加60mm，即a’＝1694+60＝1754mm

则其展开状态占地面积为s’＝π(a’/2)2＝2.416×106＝2.416m²，是本实施例无人机展开状态占地面积的1.072倍。

(2)由于传统六旋翼无人机的机臂是垂直折叠，其折叠后圆柱形轮廓的高度就是延长后的机臂长c’，底面积与本实施例相同，则折叠后外形轮廓体积为：

v’＝π(d/2)2×c’＝π(779/2)2×487＝2.321×108＝0.2321m³,是本实施例无人机折叠后外形轮廓体积的1.69倍(或可理解为采用本实施例中的方案可将同类同规格六旋翼无人机折叠后的外形体积减少41％)。

(3)由于传统垂直折叠的六旋翼无人机相比本实施例中无人机需加长机臂，相应的整机重量也有所增加。

同类对比无人机折叠后主机体纵向外形轮廓线11如图6所示。

经对比可知，采用上述机臂双层错列布置、可横向折叠的六旋翼无人机可大幅度降低同类型可折叠六旋翼无人机的储运状态时的外形体积；同时，亦缩小了整机重量和展开后的占地面积。

将该无人机主机框架4安装固定在起落架12上，构成无人机整体，无人机整体展开状态如图5所示。

实施例2：

在上述实施例1的基础上，给出机臂折叠关节3的一种结构形式。

可折叠长臂5通过机臂折叠关节3实现平面内的旋转折叠；机臂折叠关节3包括轴接头302和锁紧扣301；其中轴接头302一端与可折叠长臂5固接，另一端与短臂6对接；在轴接头302与短臂6对接端的两相对侧中，一侧通过销轴与短臂6连接，另一侧通过锁紧扣301与短臂6连接；当锁紧扣301处于松开状态时，轴接头302能够绕销轴转动；由此，当锁紧扣301将轴接头302锁紧在短臂6上，使轴接头302和短臂6处于对接锁紧状态时，机臂处于如图2所示的展开状态；当松开锁紧扣301时，轴接头302能够绕销轴转动，处于同层的三个可折叠长臂5能够水平旋转折叠成三角形式，如图3所示。

实施例3：

在上述实施例1或实施例2的基础上，进一步的给出主机框架4的一种结构形式。

如图2所示，主机框架4用于为该无人机的其他部分提供固定安装和机械连接，主机框架4为六边形框架结构，包括：六块大侧板401、六块小侧板402、六个连接件404、固定板405和主支撑梁403；其连接关系为：六个大侧板401呈六边形分布，即六个大侧板401包围成六边形框架结构，相邻两个大侧板401之间通过一个小侧板402连接；每个小侧板402上连接一个机臂，六个机臂沿主机框架4的轴向分为上下两层，位于上层的三个机臂和位于下层的三个机臂均匀间隔分布；其安装方式为：两个大侧板401侧边凸槽分别嵌入机臂两相对侧边的凹槽内，然后通过螺钉和螺母连接固定；小侧板402通过螺钉与机臂固定连接，连接件404通过螺钉将两个大侧板401和位于两个大侧板401之间的机臂同时固定连接，以此同样将六组拼装连接在一起固定好之后形成一个六边形框架；然后将两个固定板405分别安装在六边形框架上下两端，并将两个主支撑梁403分别固定安装在下固定板底部，主支撑梁403的两端通过连接件分别与对应侧的小侧板402固定连接，由此构成六旋翼主机框架4，它为其他部分提供固定安装和机械连接。

综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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