設有使其成為兩棲式的附件的旋翼無人機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及休閑無人機，特別是諸如四螺旋槳等的旋翼無人機。
【背景技術】
[0002]這樣的無人機包括無人機主體和安裝在連接臂的端部處的多個推進單元，每個推進單元設有由相應的馬達驅動的推進器。不同的馬達可以差異化的方式控制，以便在姿態和速度上操縱無人機。
[0003]這樣的示例是由法國巴黎的Parrot SA(嬰4鵡公司)銷售的Rolling Spider(蜘蛛俠)。
[0004]該無人機可以特別地設有附件，該附件由軸組成，在其端部中的每一個處設置有較大直徑的輪。軸相對于無人機的主要演化方向橫向地定向，并且輪具有高于無人機的帶有其推進器的最大總尺寸的直徑。該構型特別地允許不僅使無人機飛行，而且在設有其輪子的情況下使該無人機在地面上、沿著壁、抵靠天花板等滾動，從而除了無人機的自由飛行和舉升的通常構型之外還增加了演化(evolut1n)的可能性。
[0005]US 2014/131507 Al也描述了一種相當類型的無人機，其被在旋轉中自由活動的外部籠子圍繞，該籠子允許無人機在地面上或抵靠壁滾動。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提出一種附件，該附件允許這樣的無人機不僅在自由飛行中和在地面上或抵靠壁而且在水域上演化。
[0007]換句話講，重要的是，利用單個附件來使無人機通過其自己的手段根據僅由使用者發出的命令成為完全兩棲的，且具有“陸海空”的多種演化能力。
[0008]諸如帆船的輕型浮式結構可以通過添加四個輪子而成為兩棲式的，這些輪子允許其也在地面上演化，如在WO 2004/094226 A2中所描述的。輪子可以是也充當浮子的輪子，以增加結構的浮力。
[0009]為了使常規的飛行器成為兩棲式的(如在水上飛機或某些直升機中那樣)，該飛行結構設有浮子和可能地合適的船體，以允許其降落在水域上，并且特別地在起飛和降落階段期間在水域上演化。然而，浮子的缺點在于其顯著的拖拽力，這使飛行器大大地減速。
[0010]該現象不妨礙降落/起飛階段，因為在起飛時，飛行器的加速產生快速的升空，這減小了拖拽力，而在降落時，由浮子提供的阻力有利于減速至停止。
[0011]相反，如果重要的是僅在脫離降落/起飛階段時在水域上演化，那么浮子對前進的水動力作用是真正的缺點。
[0012]當希望執行諸如U形轉圈(turn)的快速操縱或其它取向改變時，同樣如此，該操縱不能在一點處進行，而是需要圍繞飛行器的自由空間，以允許飛行器在繼續漂浮的同時執行轉彎。
[0013]本發明的目的是通過提出一種附件來解決上述問題，該附件允許無人機在地面上或抵靠壁、在水域上或在空中在不改變附件的情況下無差別地演化，且具有與在堅實的地面上相當的在水面上演化的能力，即:
[0014]-對前進的小阻力；
[0015]-及時的方向改變，其沒有轉彎，而是具有典型地在一點處的四分之一圈或U形圈(turn)的旋轉；
[0016]-單元在停止時的自立式特征，S卩，不需要推進來確保無人機的浮力和良好的取向。
[0017]本發明為此目的而提出一種旋翼無人機，其以本身已知的方式(例如，如上文提及和描述的Rol I ing Spider裝置那樣)包括:無人機主體;多個推進單元，其安裝在連接臂的端部處，每個推進單元設有由相應的馬達驅動的推進器，并且不同的馬達能夠以差異化的方式控制，以便在姿態和速度上操縱所述無人機，并且產生升力；以及無人機附件，其包括軸，該軸適于在相對于無人機的主前進方向橫向的取向上并且在與無人機的重心定位成對齊且在該重心上方的點處可移除地緊固到無人機主體。
[0018]其特征在于，該附件包括兩個環形元件，所述環形元件彼此獨立地自由旋轉地安裝在軸的相應端部處且相對于無人機主體對稱，并且這些環形元件相對于水的密度低于所述單元，并且其直徑高于無人機的總尺寸。
[0019]在一個有利的實施例中，每個環形元件是由膨脹型塑料材料制成的實心元件，例如，包覆成型在適于可旋轉地安裝在軸上的輻輪上的材料。
【附圖說明】
[0020]現在將參照附圖描述本發明的具體實施的例子，其中，貫穿附圖，相同的附圖標記表示相同或功能上類似的元件。
[0021]圖1是設有根據本發明的附件的無人機的總體透視圖，該附件允許在地面上、在水上和在空中無差別地演化。
[0022]圖2是沿著安裝在軸的端部處的附件的可可動部件的豎直軸向平面的剖視圖，附件在該軸上轉動。
[0023]圖3(a)和3(b)是圖1的無人機的前視圖，該無人機處于這樣的構型:其中，無人機在水域上，分別在推進器停止的情況下休息和帶有推進力，以允許其在水域上前進。
【具體實施方式】
[0024]在圖1中示出了一種單元，其包括四螺旋槳式無人機10，例如，由法國巴黎的Parrot SA出售的Rolling Spider，該無人機具有中心主體12，從主體12福射出四個支撐臂
14。每個支撐臂14在其遠端處配有推進單元16，推進單元16包括馬達，馬達驅動推進器18旋轉，推進器18在支撐臂14上方的水平面中延伸。
[0025]該無人機設有由橫向軸20承載的附件，橫向軸20沿著軸線X延伸，軸線X垂直于無人機的主推進方向A。軸20借助于連接部分22安裝在無人機主體12上，以允許從無人機容易地拆卸附件，或者相反地通過快速緊固和鎖定系統將附件安裝在無人機上，所述系統為例如 2014年7 月8 日的名稱為 “Systgme de fixat1n rapide d’un accessoire sur Iecorps d’un drone”(將附件快速固定到無人機主體的系統)的專利申請FR 1456589中描述的系統。
[0026]軸20安裝在無人機主體12上，以便在平移和旋轉中與無人機主體12成一整體，SP，軸20不能軸向移動，也不能繞其自身旋轉。
[0027]軸在其端部中的每一個處承載可動部件24，兩個可動部件24相對于無人機對稱地安裝在無人機主體12和推進單元16和推進器18的每一側上。可動部件24在平行于彼此并且垂直于軸20的軸線X的平面中延伸，并且其外徑高于無人機的帶有其推進器的總尺寸。
[0028]可動部件24在其周邊處承載環形元件26，環形元件26通過輻射的臂30連接到轂28。這些可動部件24可自由旋轉地安裝在軸20的端部32處，兩個部件24中的每一個均能夠彼此獨立地旋轉，并且純粹是被動地這樣做。
[0029]另一方面，環形元件26相對于水的密度比所述單元低。有利地，如圖2所示，環形元件26是由諸如PPE的膨脹塑料材料制成的實心元件，其被包覆成型在與輻射的臂30—體化的圓形輪34上。
[0030]可動部件24不具有驅動作用，其起到三重作用:
[0031]-在其中無人機在空中演化的飛行的構型中，該可動部件保護無人機和特別地無人機的推進器不受震動；
[0032]-在地面上或抵靠壁滾動的構型中，該可動部件允許無人機與地面或壁保持接觸，但遠離地面或壁，無人機(僅由其推進器的力驅動)由此能夠在該地面或該壁上滾動；
[0033]-在于水域上演化的構型中，可動部件充當浮子，并且允許在無人機阻力最小的情況下在水域的表面上前進，這是本發明的特征，并且將在下文中解釋。
[0034]圖3(a)和3(b)是配有其附件的無人機的前視圖，該無人機處于這樣的構型:其中，無人機在水域上，分別在推進器停止的情況下休息(圖3(a))和帶有推進力以允許其在水域上前進(圖3(b))。
[0035]在不存在推進力的情況下，S卩，在推進器18停止的情況下(圖3(a)所示構型)，部分24僅起到浮子的簡單作用，以允許將無人機支撐在水域的水平36上。
[0036]應當指出，軸20有利地安裝在無人機的背部上，使得無人機的重心G位于軸20的軸線X下方，這使系統為自立式的，并且允許自然返回到其中無人機保持水平的平衡狀態，而不論初始條件如何。
[0037]因此，可以在沒有特別的預防措施的情況下將設有其附件的無人機“拋入水中”，并且所述單元將始終結束于圖3a所示位置，對于安裝在無人機上的“水上飛機”式簡單浮子來說，情況不是這樣，后者可能其側面或背部朝下落在水域上，而不可能返回至正常的平衡位置。
[0038]當推進器被激活(圖3(b)中所示構型)時，僅由其推進器的力驅動的無人機可以在水域34上演化。歸功于環形元件26，僅具有被動作用的可動部件24首先確保單元在水域36上的浮力，且由于驅動至可動部件24旋轉，而具有對前進的較小阻力(遠低于常規浮子的阻力)。
[0039]應當指出，由于造成環形元件26升空的無人機的推進器的升力，浮力因此主要是空氣的浮力，并且使水線38顯著降低，這相應地減小了對在水域上前進的阻力。
[0040]此外，在地面上可能的所有演化在水域上都可行，特別是通過右側和左側推進器的差異化控制而在一點處進行U形圈或四分之一圈(無人機圍繞豎直軸線V的旋轉)的可能性，兩個可動部件24接著在其旋轉期間在所述點處在反方向上轉向。
[0041]根據本發明的附件由此使無人機成為完全兩棲的，并且也具有在空氣中、在自由飛行中或無差別地在地面上、抵靠壁或在水上演化的可能性，而不改變附件。
[0042]此外，應當指出，用于使無人機在地面上滾動的演化的操縱命令與無人機在水域上的操縱完美地兼容，并且不需要具體地修改無人機控制軟件和用戶接口。
【主權項】
1.一種旋翼無人機(10)，包括: 無人機主體(12); -多個推進單元(16)，其安裝在連接臂(14)的端部處，每個推進單元設有由相應的馬達驅動的推進器(18)，并且不同的馬達能夠以差異化的方式控制，以便在姿態和速度上操縱所述無人機，并且產生升力；以及 -無人機附件，其包括軸(20)，所述軸適于相對于所述無人機的主前進方向(△)在橫向取向(X)上可移除地緊固到所述無人機主體，并且在定位成與所述無人機的重心(G)對齊且在所述重心上方的點(22)處， 其特征在于，所述附件包括兩個環形元件(26)，所述兩個環形元件(26)彼此獨立地自由旋轉地安裝在所述軸(20)的相應的端部(32)處且相對于所述無人機主體(12)對稱， 并且這些環形元件(26)相對于水的密度低于所述單元，并且所述環形元件(26)的直徑高于所述無人機的總尺寸。2.根據權利要求1所述的無人機，其中，每個環形元件是由膨脹型塑料材料制成的實心元件。3.根據權利要求2所述的無人機，其中，所述膨脹型塑料材料是包覆成型在適于可旋轉地安裝在所述軸上的輻輪(34)上的材料。
【專利摘要】無人機(10)包括主體(12)和多個推進單元，每個推進單元設有由相應的馬達驅動的推進器(18)，不同的馬達能夠以差異化的方式控制，以便在姿態和速度上操縱所述無人機，并且產生升力。所述附件包括軸(20)，軸(20)相對于所述無人機的主前進方向在橫向取向(X)上可移除地緊固到無人機主體，并且在定位成與所述無人機的重心對齊且在該重心上方的點(22)處。所述附件包括兩個環形元件(26)，所述兩個環形元件(26)彼此獨立地自由旋轉地安裝在軸(20)的相應的端部處且相對于無人機主體(12)對稱。這些環形元件(26)相對于水的密度低于所述單元，并且環形元件(26)的直徑高于所述無人機的總尺寸。
【IPC分類】B60F5/00, B64C27/08, B64D47/00
【公開號】CN105711824
【申請號】CN201510964554
【發明人】G·拉法根, K·法戈, Y·貝納塔
【申請人】鸚鵡股份有限公司