一种附加仿生吸盘的模块化飞翼式布局垂直起降无人机

1.本发明涉及无人机技术领域，更具体的说是涉及一种附加仿生吸盘的模块化飞翼式布局垂直起降无人机。


背景技术：

2.目前主流的无人机大致分为固定翼无人机以及多旋翼无人机两类。一般来讲，可以垂直起降的无人机属于多旋翼无人机，其可以在空中悬停一定时间。对于垂直起降飞行器，是一项不需要滑跑就可以起飞和着陆的技术。相对的，固定翼无人机的飞行，则需要滑跑起飞，但优势是，由于固定翼的存在，其能耗相对较低。但是现有垂直起降方案飞行速度低、旋翼系统复杂以及机体结构复杂庞大。在吸附式无人机的应用方面，国外已经有将吸附式无人机应用到军事演习中进行侦察爆破任务。目前对于无人机的飞翼式布局已经较为完善与成熟，而对于装有吸附性质的无人机，完成度高的布置形式却较少。
3.因此，如何设计一款飞翼式布局，满足垂直起降功能，且可以实现吸附功能的无人机用于侦查和巡逻，是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.为此，本发明的目的在于提出一种附加仿生吸盘的模块化飞翼式布局垂直起降无人机，设计一款飞翼式布局，满足垂直起降功能，且可以实现吸附功能的无人机用于侦查和巡逻。
5.本发明提供了一种附加仿生吸盘的模块化飞翼式布局垂直起降无人机，包括：
6.主机体，所述主机体呈流线型；
7.机翼组件，所述主机体两侧对称可拆卸连接有两组所述机翼组件；
8.吸附组件，所述机翼组件后部连接有尾翼装置，所述尾翼装置上安装有吸附组件，用于临时停靠吸附，所述吸附组件通过蓝牙模块进行远程操控；
9.舵机组件，每一个所述机翼组件外侧均对应安装一个所述舵机组件；
10.辅助连接板，每一个所述舵机组件向外连接有辅助连接板，并带动所述辅助连接板转动，所述辅助连接板为l形；
11.动力转子组件，所述辅助连接板另一侧向上安装有所述动力转子组件，所述动力转子组件上连接有螺旋桨，两组所述动力转子组件旋向相反；
12.以及控制组件，所述控制组件包括飞控集成控制系统、水平定位系统、电流传输系统，安装于所述机翼组件以及主机体内部；飞控集成控制系统通过主控板连接各分控制系统，其主控板与上位机之间通过无线连接。
13.进一步地，所述主机体两侧设有卡口，且两侧卡口结构相同，用于连接机翼组件；其后部为敞口，便于所述尾翼装置向外延伸。
14.进一步地，两个所述机翼组件为一个整体、呈飞翼式布置，翼身上侧具有蜂窝状结构；其平板上设置有筋板，两侧具有安装所述舵机组件的安装台；中部具有安装于所述主机
体内舱的芯片槽，其后方连接有l形的所述尾翼装置。
15.进一步地，所述芯片槽两侧面设有芯片卡口，所述芯片卡口与所述主机体内部卡和。
16.进一步地，所述吸附组件包括：
17.吸附舵机本体，所述吸附舵机本体一端通过双轴短u支架与所述尾翼装置连接；所述蓝牙模块安装于所述吸附舵机本体上；
18.双轴宽u支架，所述吸附舵机本体另一端通过虚轴舵盘连接所述双轴宽u支架，所述双轴宽u支架上具有吸附材料，用于与吸附面贴合。
19.进一步地，所述吸附材料为纳米胶。
20.进一步地，所述尾翼装置后方具有连接板，所述连接板设置有定位孔与所述双轴短u支架配合固定。
21.进一步地，l形的所述辅助连接板上对应所述舵机组件和所述动力转子组件处均开设有固定孔。
22.进一步地，所述螺旋桨通过螺母紧固在所述动力转子组件上。
23.进一步地，所述飞控集成控制系统中的主控板收到开始工作指令，水平定位系统判断当前机体水平情况，配合舵机的初始旋转角度，电流传输系统配合直流电流供所述舵机组件以及动力转子组件工作，飞控集成系统根据上位机发送的指令，调整方向位与脉冲位信号，若未收到下一个信号，所述动力转子组件与所述舵机组件维持原有状态，若收到复位信号，所述舵机组件恢复到初始旋转角度，所述动力转子组件停止转动；
24.吸附组件通过蓝牙远程操控，在飞控集成系统中的主控板收到开始工作的命令时，通过水平定位系统反馈的水平信息调整吸附组件的初始角度，使其与吸附面相平行，上位机发送正反转信息指令，能够进一步调整吸附组件角度位信号，使得吸附组件实现吸附功能。
25.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
26.1、本发明将固定翼和旋翼二者融合，垂直起降飞翼式布局，兼顾了二者的优点，既能够像固定翼一样高速平飞，又能够像旋翼飞行器一样在空中悬停，甚至能够吸附于某物体上。具有结构重量小，操作简单，飞行效率高等优点。与目前现有四旋翼无人机飞行器不同，该无人机采用双旋翼提供升力，大大节省了轴向空间，使得无人机的模块化更加丰富，同时也增加了无人机的灵活性与速度。
27.2、与现有飞翼式无人机类型相比，双旋翼给予该无人机垂直起降的能力，相比于飞翼式无人机所需要的跑道，该无人机适用于更加宽泛的场合，可以在高楼林立的城市中随时进入工作状态。
28.3、该无人机在结构上设计了纳米胶吸附装置，该装置可以满足无人机在执行任务时的临时停靠的功能，在进入吸附状态后，无人机的两个动力转子组件可以停止转动，大大减少了能源损耗；同时，吸附组件的设计也可以大大提高无人机执行任务时的隐匿特性。
29.4、采用无线模块实现上位机与主控板之间的通讯，远程通讯能力大大增强。同时，机身可搭载多种模块化设计，从而充分发挥无人机的功效。故应用环境多样，极大减少人工成本。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
31.图1为本发明提供的一种附加仿生吸盘的模块化飞翼式布局垂直起降无人机的结构示意图(螺旋桨未示出)；
32.图2示出了吸附组件的结构示意图；
33.图3示出了机翼组件的结构示意图；
34.图4示出了辅助连接板的示意图；
35.图5为吸附组件的俯视图；
36.图6为图5的a部放大示意图；
37.图中：1-主机体，2-机翼组件，201-安装台、202-芯片槽、3-舵机组件，4-辅助连接板，5-动力转子组件，6-吸附组件，7-双轴宽u支架，8-双轴短u支架，9-虚轴舵盘，10-吸附舵机、11-尾翼装置。
具体实施方式
38.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
39.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
40.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
41.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.由于目前对于无人机的飞翼式布局已经较为完善与成熟，而对于装有吸附性质的无人机，完成度高的布置形式却较少。鉴于此，本发明实施例公开了一种附加仿生吸盘的模块化飞翼式布局垂直起降无人机，参见附图1，包括：
43.主机体1，所述主机体1呈流线型；
44.机翼组件2，所述主机体1两侧对称可拆卸连接有两组所述机翼组件2；
45.吸附组件6，所述机翼组件2后部连接有尾翼装置11，所述尾翼装置11上安装有吸
附组件6，用于临时停靠吸附，所述吸附组件6通过蓝牙模块进行远程操控；
46.舵机组件3，每一个所述机翼组件2外侧均对应安装一个所述舵机组件3；
47.辅助连接板4，每一个所述舵机组件3向外连接有辅助连接板4，并带动所述辅助连接板4转动，所述辅助连接板4为l形；
48.动力转子组件5，所述辅助连接板4另一侧向上安装有所述动力转子组件5，所述动力转子组件5上连接有螺旋桨，两组所述动力转子组件5旋向相反；
49.以及控制组件，所述控制组件包括飞控集成控制系统、水平定位系统、电流传输系统，安装于所述机翼组件2以及主机体1内部；飞控集成控制系统通过主控板连接各分控制系统，其主控板与上位机之间通过无线连接。
50.上述方案兼顾了固定翼和旋翼机的优点，既能够像固定翼一样高速平飞，又能够像旋翼飞行器一样在空中悬停，甚至能够吸附于某物体上。具有结构重量小，操作简单，飞行效率高等优点。与目前现有四旋翼无人机飞行器不同，该无人机采用双旋翼提供升力，大大节省了轴向空间，使得无人机的模块化更加丰富，同时也增加了无人机的灵活性与速度。
51.具体而言，所述主机体1两侧设有卡口，且两侧卡口结构相同，用于连接机翼组件2；其后部为敞口，便于所述尾翼装置向外延伸。
52.参见附图3，在本发明的实施例中，两个所述机翼组件2为一个整体、呈飞翼式布置，翼身上侧具有蜂窝状结构；翼身的两外侧具有安装所述舵机组件3的安装台201；中部具有安装于所述主机体1内舱的芯片槽202，其后方连接有l形的尾翼装置11。机翼上设计有若干蜂窝结构用以提高机翼刚度，且两侧结构对称。
53.有利的是，芯片槽202两侧面设有芯片卡口，所述芯片卡口与所述主机体1内部卡和，实现机翼组件2和主机体1的可拆卸连接。
54.参见附图2，在本发明的实施例中，所述吸附组件6包括：吸附舵机10，所述吸附舵机10为双轴舵机，其一端通过双轴短u支架8与所述尾翼装置连接；所述蓝牙模块安装于所述吸附舵机10本体上；双轴宽u支架7，所述吸附舵机10另一端通过虚轴舵盘9连接所述双轴宽u支架7，所述双轴宽u支架7上具有吸附材料，用于与吸附面贴合。
55.双轴宽u支架7通过螺钉与虚轴舵盘9、吸附舵机10配合连接。双轴宽u支架7的两轴通过虚轴舵盘9与主舵盘安装在吸附舵机10上；双轴短u支架8通过螺丝固定在吸附舵机10的另一侧；吸附装置6通过蓝牙远程控制。
56.优选地，所述吸附材料为纳米胶，具体的为亚克力胶改良产品。
57.在一个实施例中，所述尾翼装置后方具有连接板，所述连接板设置有定位孔通过螺栓与所述双轴短u支架8配合固定。
58.l形的所述辅助连接板4上对应所述舵机组件3和所述动力转子组件5处均开设有固定孔。
59.所述螺旋桨通过螺母紧固在所述动力转子组件5上。
60.本发明所述飞控集成控制系统中的主控板收到开始工作指令，水平定位系统判断当前机体水平情况，配合舵机的初始旋转角度，电流传输系统配合直流电流供所述舵机组件3以及动力转子组件5工作，飞控集成系统根据上位机发送的指令，调整方向位与脉冲位信号，若未收到下一个信号，所述动力转子组件5与所述舵机组件3维持原有状态，若收到复位信号，所述舵机组件3恢复到初始旋转角度，所述动力转子组件5停止转动；吸附组件6通
过蓝牙模块远程操控，在飞控集成系统中的主控板收到开始工作的命令时，通过水平定位系统反馈的水平情况调整双轴宽u支架7的初始角度，使其与吸附面相平行，上位机发送正反转信息，能够进一步调整吸附组件6角度位信号，使得双轴舵机前的宽u支架实现吸附功能。
61.本发明提供了有效降低输出功率、延长工作时间的无人机。它可以完整的实现垂直起降，吸附以及脱离的过程。经过多种试验研究，采用纳米胶粘接在双轴宽u支架上，利用双轴宽u支架上的吸附材料吸附在目标物上，能够完全省去悬停所需能量，并且大大减少了无人机运行产生的声音。吸附状态可以利用螺旋桨给予的推力来解除，随后能够正常继续工作。
62.本发明可应用于侦察隐匿，结构简单，模块化丰富，适用于流水线批量生产；同时相较于目前无人机具有更好的续航能力，具有良好的使用优势区间和战略价值。
63.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
64.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种附加仿生吸盘的模块化飞翼式布局垂直起降无人机，其特征在于，包括：主机体，所述主机体呈流线型；机翼组件，所述主机体两侧对称可拆卸连接有两组所述机翼组件；吸附组件，所述机翼组件后部连接有尾翼装置，所述尾翼装置上安装有吸附组件，用于临时停靠吸附，所述吸附组件通过蓝牙模块进行远程操控；舵机组件，每一个所述机翼组件外侧均对应安装一个所述舵机组件；辅助连接板，每一个所述舵机组件向外连接有辅助连接板，并带动所述辅助连接板转动，所述辅助连接板为l形；动力转子组件，所述辅助连接板另一侧向上安装有所述动力转子组件，所述动力转子组件上连接有螺旋桨，两组所述动力转子组件旋向相反；以及控制组件，所述控制组件包括飞控集成控制系统、水平定位系统、电流传输系统，安装于所述机翼组件以及主机体内部；飞控集成控制系统通过主控板连接各分控制系统，其主控板与上位机之间通过无线连接。2.根据权利要求1所述的一种附加仿生吸盘的模块化飞翼式布局垂直起降无人机，其特征在于，所述主机体两侧设有卡口，且两侧卡口结构相同，用于连接机翼组件；其后部为敞口，便于所述尾翼装置向外延伸。3.根据权利要求2所述的一种附加仿生吸盘的模块化飞翼式布局垂直起降无人机，其特征在于，两个所述机翼组件为一个整体、呈飞翼式布置，翼身上侧具有蜂窝状结构；翼身的两外侧具有安装所述舵机组件的安装台；中部具有安装于所述主机体内舱的芯片槽，其后方连接有l形的所述尾翼装置。4.根据权利要求3所述的一种附加仿生吸盘的模块化飞翼式布局垂直起降无人机，其特征在于，所述芯片槽两侧面设有芯片卡口，所述芯片卡口与所述主机体内部卡和。5.根据权利要求3所述的一种附加仿生吸盘的模块化飞翼式布局垂直起降无人机，其特征在于，所述吸附组件包括：吸附舵机本体，所述吸附舵机本体一端通过双轴短u支架与所述尾翼装置连接；所述蓝牙模块安装于所述吸附舵机本体上；双轴宽u支架，所述吸附舵机本体另一端通过虚轴舵盘连接所述双轴宽u支架，所述双轴宽u支架上设有吸附材料，用于与吸附面贴合。6.根据权利要求5所述的一种附加仿生吸盘的模块化飞翼式布局垂直起降无人机，其特征在于，所述吸附材料为纳米胶。7.根据权利要求5所述的一种附加仿生吸盘的模块化飞翼式布局垂直起降无人机，其特征在于，所述尾翼装置后方具有连接板，所述连接板设置有定位孔与所述双轴短u支架配合固定。8.根据权利要求1所述的一种附加仿生吸盘的模块化飞翼式布局垂直起降无人机，其特征在于，l形的所述辅助连接板上对应所述舵机组件和所述动力转子组件处均开设有固定孔。9.根据权利要求1所述的一种附加仿生吸盘的模块化飞翼式布局垂直起降无人机，其特征在于，所述螺旋桨通过螺母紧固在所述动力转子组件上。10.根据权利要求1-9任一项所述的一种附加仿生吸盘的模块化飞翼式布局垂直起降
无人机，其特征在于，所述飞控集成控制系统中的主控板收到开始工作指令，水平定位系统判断当前机体水平情况，配合舵机的初始旋转角度，电流传输系统配合直流电流供所述舵机组件以及动力转子组件工作，飞控集成系统根据上位机发送的指令，调整方向位与脉冲位信号，若未收到下一个信号，所述动力转子组件与所述舵机组件维持原有状态，若收到复位信号，所述舵机组件恢复到初始旋转角度，所述动力转子组件停止转动；吸附组件通过蓝牙远程操控，在飞控集成系统中的主控板收到开始工作的命令时，通过水平定位系统反馈的水平信息调整吸附组件的初始角度，使其与吸附面相平行，上位机发送正反转信息指令，能够进一步调整吸附组件角度位信号，使得吸附组件实现吸附功能。

技术总结
本发明涉及一种附加仿生吸盘的模块化飞翼式布局垂直起降无人机，包括：主机体、机翼组件、吸附组件、动力转子组件、舵机组件及辅助连接板；主机体采用流线型以减少飞行器前进时的空气阻力，且在内部安装飞控集成系统；机翼组件为飞翼式布局，且机翼安装在主体的两侧；吸附组件安装在主机体尾部，且通过纳米胶完成仿生吸附；转子组件与舵机组件安装在机翼两端，且可以通过舵机转动满足垂直起降与前进转弯等飞行要求。本发明实现了飞翼式无人机的垂直起降以及暂停吸附节省能耗的功能，具有结构设计合理、功耗更小、隐蔽性更强、模块化更加丰富、稳定性强、实用性强的有点，从而有效解决了现有无人机耗能快，隐蔽性不强的问题和不足。隐蔽性不强的问题和不足。隐蔽性不强的问题和不足。


技术研发人员：陈娇娇 向韦逸 李志昆 李彤 陈尉珂 张世研
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2023.03.16
技术公布日：2023/5/26