用于稀薄大气类地行星探索的多旋翼折叠无人机

本发明涉及多旋翼飞行器，尤其涉及一种用于稀薄大气类地行星探索的多旋翼可折叠无人机。

背景技术：

1、继人类探索月球之后，对火星这种太阳系内的类地行星的探索更进一步提上了日程，而太阳系中可供探索的、具有稀薄大气的类地行星也还有很多。随着“机智”号火星无人机在火星表面首飞成功，宣告了无人机探测火星环境的可行性。相比其他的探测方式，多旋翼火星无人机能探测到一些难以到达的区域，还有着结构简单、可靠性高、探测效率高等优点，因此火星无人机可作为一个理想的探测方案。

2、但是，火星的大气相对稀薄，这意味着无人机需要更大的旋翼系统来提供足够的升力，这就导致了无人机通常有着较大的尺寸，以及更多的旋翼动力装置，从而导致了需要发射到火星表面设备的总体体积有所增加。

3、因此，还需要对这类旋翼无人机的折叠机构进行改进，使之能够更加有效得折叠从而节约空间。

技术实现思路

1、本发明的实施例提供一种用于稀薄大气类地行星探索的多旋翼可折叠无人机，能够更加有效得折叠从而节约空间。

2、为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

3、一种用于稀薄大气类地行星探索的多旋翼可折叠无人机，包括：

4、根部机臂(2)安装在机身(1)中，根部机臂(2)的末端伸出机身(1)，前端机臂(3)的一端嵌套在根部机臂(2)的末端，前端机臂(3)的另一端安装旋翼模块；其中，在所述旋翼模块中，旋翼桨叶(5)安装在旋翼桨盘(4)和旋翼顶盖(6)之间；

5、在机身(1)的底部安装有起落架(111)和底盘机械臂(9)；机身(1)还包括：顶部太阳能板(18)。

6、在机身(1)中，机身底盘(11)为圆形，在机身底盘(11)的中心点安装有中心固定轴(14)，在中心固定轴(14)上安装有中心大齿轮(12)，在中心大齿轮(12)的外围均匀分布有机臂安装槽(13)，机臂安装槽(13)都为大小相同的圆形凹槽，在每个机臂安装槽(13)的圆形中心都安装有机臂旋转轴(15)；

7、每一个机臂旋转轴(15)用于安装根部机臂(2)，根部机臂(2)底部的折叠齿轮(22)与中心大齿轮(12)啮合，通过中心大齿轮(12)传动使得根部机臂(2)的折叠齿轮(22)旋转。

8、前端机臂(3)的伸缩齿轮(32)与根部机臂(2)的伸缩齿条(21)的啮合传动，使得前端机臂(3)从根部机臂(2)的内部收缩或者伸出。根部机臂(2)的内部由一个矩形空腔和一个圆柱形空腔组成，在矩形空腔中安装有伸缩齿条(21)和与伸缩齿条(21)平行的伸缩导轨(23)；在圆柱形空腔外部的上表面的旋转轴线上，开设有机臂安装孔(24)，在圆柱形空腔外部的下表面的旋转轴线上安装折叠齿轮(22)。前端机臂(3)由伸缩电机(31)、伸缩齿轮(32)、旋翼电机安装孔(33)和伸缩滑块(34)组成；其中，伸缩电机(31)固定于前端机臂(3)内，并通过电机轴与伸缩齿轮(32)相连；前端机臂(3)从根部机臂(2)的内部收缩或者伸出的过程中，伸缩滑块(34)在伸缩折叠时在伸缩导轨(23)内滑动，起到折叠前后限位的作用；此外伸缩齿轮(32)与伸缩齿条(21)啮合，伸缩电机(31)驱动外伸缩齿轮(32)转动，可将前端机臂(3)收缩进根部机臂(2)内部，实现其伸缩折叠。根部机臂(2)通过机臂安装孔(24)与机臂旋转轴(15)的安装轴配合安装，以便于根部机臂(2)绕机臂旋转轴(15)转动。

9、蜗杆(45)安装于旋翼桨盘(4)的中心轴线上；四个蜗轮与蜗杆(45)配合，四个蜗轮分别通过第一固定销(41)至第四固定销(44)均匀安装于旋翼桨盘(4)四周；旋翼顶盖(6)通过螺钉连接固定于旋翼桨盘(4)上方。其中，第一固定销(41)至第四固定销(44)各自穿过对应的蜗轮中心孔并安装于旋翼桨盘(4)四周；第一蜗轮(54-1)至第四蜗轮(54-4)上开有桨叶安装槽(81)，用于安装桨叶；旋翼桨盘(4)底部与旋翼电机(7)的输出轴固定，旋翼电机(7)通过输出轴将力矩传递给旋翼桨盘(4)，带动第一旋翼桨叶(51)至第四旋翼桨叶(54)旋转产生升力。

10、第一旋翼桨叶(51)至第四旋翼桨叶(54)折叠通过旋翼桨盘(4)内部的蜗杆(45)转动带动第一旋翼桨叶(51)至第四旋翼桨叶(54)的根部的第一蜗轮(54-1)至第四蜗轮(54-4)转动，使得无人机的第一旋翼桨叶(51)至第四旋翼桨叶(54)能够轴向向下折叠；第一旋翼桨叶(51)至第四旋翼桨叶(54)各自的根部的安装块(82)固定连接于桨叶安装槽(81)中，并通过销结构固定。

11、旋翼顶盖(6)内部安装有电池、无线控制单元和驱动器ⅱ(62)；驱动器ⅱ(62)的输出轴与蜗杆(45)相连，从而带动蜗杆(45)旋转，螺钉组通过固定孔(61)与旋翼桨盘(4)固定连接。

12、机身中层(17)底部的限位槽(171)在折叠后与根部机臂(2)贴合，达到限位作用；驱动器i(172)安装于安装孔(173)中，并通过输出轴与驱动齿轮(174)相连；中心大齿轮(12)由两个齿轮轴向刚性连接组成，以便于绕中心轴同步转动；驱动齿轮(174)、中心大齿轮(12)与折叠齿轮(22)实现啮合传动，将驱动器ⅰ(172)的转动传送至根部机臂(2)，从而实现其旋转折叠。

13、在机身底盘(11)用螺钉固定连接6个起落架(111)、飞行云台(112)和底盘机械臂(9)；底盘机械臂(9)通过绕大臂转轴(91)和小臂转轴(92)转动进行展开与折叠动作，在底盘机械臂(9)前端通过销结构固定连接一个机械夹爪(93)，用于执行探测任务。

14、本发明实施例提供的用于稀薄大气类地行星探索的多旋翼可折叠无人机，能够进一步缩减无人机非工作状态下的尺寸，大大提升其便携性。无人机底部安装的机械臂(9)也能实现自动折叠，在工作状态下能够用于抓取样品以及辅助降落等任务，其中的根部机臂、前端机臂和旋翼系统都能实现全自动折叠，使其能适应着陆器内部空间，大大降低稀薄大气类地行星探测任务成本，提高探测效率。

技术特征：

1.一种用于稀薄大气类地行星探索的多旋翼可折叠无人机，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于稀薄大气类地行星探索的多旋翼可折叠无人机，其特征在于，前端机臂(3)的伸缩齿轮(32)与根部机臂(2)的伸缩齿条(21)的啮合传动，使得前端机臂(3)从根部机臂(2)的内部收缩或者伸出。

3.根据权利要求2所述的用于稀薄大气类地行星探索的多旋翼可折叠无人机，其特征在于，根部机臂(2)的内部由一个矩形空腔和一个圆柱形空腔组成，在矩形空腔中安装有伸缩齿条(21)和与伸缩齿条(21)平行的伸缩导轨(23)；

4.根据权利要求3所述的用于稀薄大气类地行星探索的多旋翼可折叠无人机，其特征在于，前端机臂(3)由伸缩电机(31)、伸缩齿轮(32)、旋翼电机安装孔(33)和伸缩滑块(34)组成；

5.根据权利要求3所述的用于稀薄大气类地行星探索的多旋翼可折叠无人机，其特征在于，根部机臂(2)通过机臂安装孔(24)与机臂旋转轴(15)的安装轴配合安装，以便于根部机臂(2)绕机臂旋转轴(15)转动。

6.根据权利要求1所述的用于稀薄大气类地行星探索的多旋翼可折叠无人机，其特征在于，蜗杆(45)安装于旋翼桨盘(4)的中心轴线上；

7.根据权利要求6所述的用于稀薄大气类地行星探索的多旋翼可折叠无人机，其特征在于，第一旋翼桨叶(51)至第四旋翼桨叶(54)折叠通过旋翼桨盘(4)内部的蜗杆(45)转动带动第一旋翼桨叶(51)至第四旋翼桨叶(54)的根部的第一蜗轮(54-1)至第四蜗轮(54-4)转动，使得无人机的第一旋翼桨叶(51)至第四旋翼桨叶(54)能够轴向向下折叠；

8.根据权利要求7所述的用于稀薄大气类地行星探索的多旋翼可折叠无人机，其特征在于，旋翼顶盖(6)内部安装有电池、无线控制单元和驱动器ⅱ(62)；

9.根据权利要求1所述的用于稀薄大气类地行星探索的多旋翼可折叠无人机，其特征在于，机身中层(17)底部的限位槽(171)在折叠后与根部机臂(2)贴合，达到限位作用；驱动器i(172)安装于安装孔(173)中，并通过输出轴与驱动齿轮(174)相连；

10.根据权利要求1所述的用于稀薄大气类地行星探索的多旋翼可折叠无人机，其特征在于，在机身底盘(11)用螺钉固定连接6个起落架(111)、飞行云台(112)和底盘机械臂(9)；

技术总结本发明实施例公开了一种用于稀薄大气类地行星探索的多旋翼可折叠无人机，涉及多旋翼飞行器技术领域。本发明包括：根部机臂旋转折叠通过机身底盘上的中心大齿轮带动根部机臂上的折叠齿轮旋转，达到根部机臂旋转折叠的目的；前端机臂伸缩折叠通过前端机臂的伸缩齿轮和根部机臂的伸缩齿条的啮合传动，使得前端机臂可以收缩进根部机臂内部；旋翼桨叶折叠通过旋翼桨盘内部的蜗杆转动带动桨叶根部的蜗轮转动，使得无人机旋翼桨叶能够轴向向下折叠。其中的根部机臂、前端机臂和旋翼系统都能实现全自动折叠，使其能适应着陆器内部空间，大大降低稀薄大气类地行星探测任务成本，提高探测效率。技术研发人员：何欣骐,陈文哲,俞傅忆,许天骥,王正铧,韩东受保护的技术使用者：南京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/5/16