一种无人机机臂折叠结构

技术领域

本发明涉及无人机设计技术领域，具体涉及一种无人机机臂折叠结构。

背景技术

现市面上，大部分无人机的机臂是用于固定桨叶等动力结构，伸出无人机机身的部分较多，使得无人机的体积庞大，不方便携带运输，而现有的无人机机臂折叠结构较为复杂，折叠和展开时均较为不便，并且大多数折叠结构是对每个机臂单独作用，容易造成多个机臂伸出无人机机身的长度不同，使得无人机在飞行时受到影响，影响无人机的飞行。

发明内容

本发明提供了一种无人机机臂折叠结构，通过第一齿轮、多个齿轮传动组件以及多个皮带传动组件同时对无人机的多个机臂进行作用，保证多个机臂同时折叠或同时展开，并且由于只有第一齿轮一个动力源对多个机臂同时作用，使得多个机臂伸出无人机机身的长度是一致的。

本发明通过下述技术方案实现：

一种无人机机臂折叠结构，包括电机、第一齿轮以及多个机臂折叠组件，所述电机输出轴与所述第一齿轮轴心固定连接，所述多个机臂折叠组件沿所述第一齿轮圆周方向均匀分布；所述机臂折叠组件包括齿轮传动组件、皮带传动组件以及连接件，所述连接件一端连接在所述皮带传动组件的皮带上，另一端与无人机机臂端部固定连接，所述第一齿轮通过齿轮传动组件带动所述皮带传动组件运行，从而使得机臂沿着所述皮带运行的方向伸出或收纳至无人机机身中；第一齿轮转动时，是同时对多个齿轮传动组件作用的，多个齿轮传动组件同时启动，同时带动皮带传动组件开始作用，皮带传动组件推动机臂伸出或收纳至无人机机身中，从而使得无人机的多个机臂能够同时开始展开或者朝无人机的机身内收纳，由于多个机臂收到的动力均来源于第一齿轮，如此可以保证多个机臂收到的动力大小是一致的，多个机臂伸出无人机机身的长度大小相同，保证了无人机机体飞行过程中的稳定性。

进一步的，所述皮带传动组件还包括一个不完全齿轮以及两个皮带轮，所述皮带套设在所述两个皮带轮外圈，所述两个皮带轮为齿轮结构，所述不完全齿轮设置在所述两个皮带轮中间，且与其中一个皮带轮啮合，所述不完全齿轮与所述齿轮传动组件连接；齿轮传动组件启动时，驱动不完全齿轮转动，与不完全齿轮啮合的皮带轮开始转动，从而带动皮带开始转动，皮带传动组件开始启动，连接在皮带上的连接件随着皮带传动组件的启动，沿着皮带传动的方向运动，无人机的机臂固定连接在连接件上，跟随连接件动作，从而使得机臂收纳至无人机机身中或者从无人机机身中往外展开；无人机的机臂一端连接在连接件上，位于无人机机身内部，另一端位于无人机外部，用于固定桨叶等动力结构。

进一步的，所述齿轮传动结构包括第二齿轮、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第一连接轴以及第二连接轴，所述第二齿轮与所述第二锥齿轮均同轴固定连接在所述第二连接轴上，所述第一锥齿轮与所述不完全齿轮均同轴固定连接在所述第一连接轴上，所述第二齿轮与所述第一齿轮相互啮合，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮相互啮合，所述第一连接轴与所述第二连接轴之间的夹角为直角，通过齿轮传动结构将第一齿轮的旋转运动转换为不完全齿轮的旋转运动，齿轮传动组件在作用时，第一连接轴的位置与第一齿轮是平行的，与第二连接轴之间的夹角是90度，第一齿轮的转动传递到第二齿轮上，第二齿轮会带动第二连接轴转动，从而促使第二锥齿轮也跟着转动，第一锥齿轮与第二锥齿轮相互啮合，将第二锥齿轮的竖直旋转运动转化为第一锥齿轮的水平旋转运动，竖直方向是相对与第一齿轮的放置方向而言，第一齿轮水平放置，则第二旋转轴为竖直放置，经过齿轮传动组件的作用，将第一齿轮的旋转传递到不完全齿轮的旋转，从而带动皮带传动组件的启动，实现同时对多个机臂同一力度作用的目的。

进一步的，所述不完全齿轮三分之一的外圆周上设有齿，不完全齿轮只有部分可以与皮带轮啮合，因此皮带轮是间歇性转动的，皮带的运输也是间歇性的，当启动电机的开关后，第一齿轮开始转动，由于不完全齿轮的存在，无人机机臂的运动是间歇性的，使用者可以有较为富裕的时间判断机臂伸出机身的长度是否足够，然后停止电机。

进一步的，所述第二连接轴两端均与无人机机身内部转动连接，当第二齿轮转动时，会带动第二旋转轴一起转动，第二旋转轴是固定在机身内部的，两端均与机身转动连接，第二齿轮在旋转时稳定性较好，可以保证整个齿轮传动组件的稳定性。

进一步的，所述皮带传动组件还包括皮带槽，所述皮带槽为一侧面开口的槽型结构，所述皮带设置在所述皮带槽中，所述皮带槽中设置有与所述皮带轮转动连接的短轴，且所述皮带槽一侧面设有供第一连接轴穿过的开口，所述第一连接轴一端与所述皮带槽转动连接，另一端与无人机机身内部转动连接；皮带槽中固定连接了两根短轴，两个皮带轮转动连接在对应的短轴上，皮带套设在两个皮带轮外围，皮带和皮带轮均设置在皮带槽的槽内，皮带槽固定连接在无人机机身内部，这种结构可以保证皮带传动组件与齿轮传动组件配合的稳定性，连接件设置在皮带槽开口的那一侧，连接件随着皮带运动时不会受到皮带槽的阻碍，而皮带传动组件整体的稳定可以使得机臂能够顺畅的伸出无人机机身或者收纳至无人机机身内部。

进一步的，所述皮带内圈表面上设置有与所述皮带轮相互啮合的齿条，皮带和皮带轮的配合相当于齿轮与齿条的配合，皮带和皮带轮之间不容易打滑，并且皮带的运动是规律的，可以通过确定皮带轮转动了多少来判断皮带前进或者后退的距离，使得机臂前进或者后退的距离能够更加准确。

进一步的，所述连接件与所述皮带槽滑动连接，连接件上可设置凸起，皮带槽上设置与凸起配合的凹槽，连接件能够在皮带槽上滑动，滑动连接限制了连接件的运动轨迹，将连接件的运动轨迹限制在一直线上，且所述连接件的底部与所述皮带外圈表面可拆卸连接，所述连接件可在所述皮带的转动下沿所述皮带槽的槽向滑动，可拆卸连接方便对整个设备整体进行检修或者更换某个部件，提高了设备整体的灵活性，可拆卸连接有多种结构，可以是凸起与凹槽之间的卡接配合，也可以时齿与齿之间的啮合结构。

本发明具有如下的优点和有益效果：

本发明通过第一齿轮、齿轮传动组件以及皮带传动组件之间的配合，将第一齿轮的转动同时传递到多个皮带传动组件上，从而使得与皮带传动组件相连接的机臂能够同时展开或同时折叠，并且第一齿轮对每个机臂的作用力是一致的，因此多个机臂伸出无人机机身的距离也是一致的，多个机臂伸出机身的长度相等，可以保证无人机的重心不会变化、无人机能够稳定飞行；还设置了不完全齿轮，使得使用者有较多富裕的时间去确定机臂需要伸出无人机的长度，并且通过皮带与传动轮之间的啮合，使得机臂的运动更加稳定。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的整体结构俯视图。

图2为本发明的齿轮传动组件示意图。

图3为本发明的皮带传动组件结构图。

图4为本发明的皮带传动组件示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-电机，2-第一齿轮，3-连接件，4-机臂，51-皮带，52-皮带轮，53-不完全齿轮，54-皮带槽，55-短轴，61-第二齿轮，62-第一锥齿轮，63-第二锥齿轮，64-第一连接轴，65-第二连接轴。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

一种无人机机臂4折叠结构，如图1到图4，包括电机1、第一齿轮2以及多个机臂4折叠组件，电机1输出轴与第一齿轮2轴心固定连接，多个机臂4折叠组件沿第一齿轮2圆周方向均匀分布，第一齿轮2通过电机1带动旋转的时候，机臂4折叠组件随着电机1的转动，可以完成机臂4的折叠和伸缩，机臂4折叠组件具体包括齿轮传动组件、皮带传动组件以及连接件3，连接件3一端连接在皮带传动组件的皮带51上，另一端与无人机机臂4端部固定连接，第一齿轮2通过齿轮传动组件带动皮带传动组件运行，从而使得机臂4沿着皮带51运行的方向伸出或收纳至无人机机身中。

在上述技术方案中，电机1为最初的动力源，电机1带动第一齿轮2进行旋转，第一齿轮2又通过齿轮传动组件将运动传导至皮带传动组件，使得皮带传动组件开始运行，然后通过设置连接件3，将皮带传动组件的皮带51的运动传导至连接件3上，在连接件3沿皮带传动组件的传动方向运动时，驱使机臂4朝着无人机机身内部折叠或者朝着无人机外部伸出，皮带传动组件的传动方向和无人机机臂4的长轴方向位于同一直线上，在实际应用中，无人机的每个机臂4上都设置了对应的机臂4折叠组件。

第一齿轮2旋转时，对每个齿轮传动组件是同时作用的，并且对每个齿轮传动组件的作用力是相同大小的，并且由于每个齿轮传动组件的结构都是一致的，从而使得与齿轮传动组件相配合的皮带传动组件的传动运动在同一节奏上，多个皮带传动组件同时开始运行，同时停止运行，运行时间中皮带51传动的长度也一致，这样可以使得无人机的多个机臂4能够同时伸缩，并且伸缩的长度相同，如果采用每个机臂4都由不同的动力源控制伸缩，即使将所用动力源的开关都聚合在一起，也容易造成不同动力源运行的节奏不同，采用本实施例中一个动力源，也就是一个第一齿轮2，驱动多个齿轮传动组件的运行，控制多个齿轮传动组件处于同一节奏运行，保障多个无人机机臂4的伸缩同步性，避免由于无人机的多个机臂4伸出无人机的长度不等，使得无人机的飞行重心偏移，造成无人机的飞行出现问题。

皮带传动组件除了皮带51之外还包括一个不完全齿轮53以及两个皮带轮52，皮带51套设在两个皮带轮52外圈，两个皮带轮52为齿轮结构，不完全齿轮53设置在两个皮带轮52中间，且与其中一个皮带轮52啮合，不完全齿轮53与齿轮传动组件连接；皮带51套设在两个皮带轮52外侧，通过皮带轮52的传动带动皮带51的运行，不完全齿轮53与齿轮传动组件连接，通过齿轮传动组件的驱动带动不完全齿轮53转动，从而使得与不完全齿轮53啮合的皮带轮52转动，皮带51开始传动；在本实施例中，皮带51内圈表面上设置有与皮带轮52相互啮合的齿条，皮带轮52转动时，可以更好的与皮带51进行配合，带动皮带51进行转动，在其他实施例中，皮带51也可以采用普通的皮带51，通摩擦力与皮带轮52配合转动。

不完全齿轮53是指外圆周上只有部分圆周位置设有齿，皮带传动组件的具体结构图如图4所示，由于不完全齿轮53的特殊结构，与不完全齿轮53配合的皮带轮52是间歇性运动的，因此机臂4也是间隙性地伸缩，对于在一些需要控制机臂4长度的飞行场合中，在机臂4伸缩的间隙，使用者可以按下停止的开关，由于机臂4伸缩后有一段停止时间，使用者可以利用这段停止时间判断无人机机臂4是否到达了合适的长度，从而停止电机1的转动，如果不采用不完全齿轮53控制皮带传动组件的传动，这无人机机臂4会匀速伸缩，没有时间供使用者思考无人机的机臂4是否已伸缩至合适的长度，这种结构下，使用者无法对机臂4的伸缩长度进行准确的控制。

为了将不完全齿轮53的旋转与皮带51传动的距离完全结合起来，在一种实施例中，在皮带51内圈表面上设置有与皮带轮52相互啮合的齿条，在这种结构下，皮带轮52可以与皮带51精确啮合，不完全齿轮53每转动一圈，皮带51传动的距离都是一致的，因此可以通过不完全齿轮53转动的圈数来判断皮带51传动的距离，来确定机臂4的伸缩距离，由于皮带传动组件、齿轮传动组件等结构都是设置在无人机机身内部的，因此使用者可以直接通过观察无人机机臂4做了几次间歇性运动来判断无人机的机臂4伸缩长度，提高了本折叠结构的使用方便性，如果皮带51仅通过摩擦作用与皮带轮52配合，则在皮带轮52转动时容易与皮带51发生打滑现象，不易于控制皮带51的传动距离，在实际使用上存在一定的不稳定性；需要注意的是，不完全齿轮53的直径大小要小于皮带轮52的直径大小，避免不完全齿轮53与皮带51接触，造成皮带51在不完全齿轮53的带动下转动。

在本实施例中，不完全齿轮53的外圆周上有三分之一的位置设有齿，使得皮带轮52的转动时间小于停止时间，可以给出更多的时间给使用者判断机臂4的伸出长度，在其他实施例中，不完全齿轮53外圆周上的齿数可以更多一点或者更少一点，无论不完全齿轮53的齿数多少，都需要先确定不完全齿轮53转动一圈皮带51传动的距离，将这个参数确认之后，后续的使用也会更加方便。

齿轮传动结构包括第二齿轮61、第一锥齿轮62、第二锥齿轮63、第一连接轴64以及第二连接轴65，第二齿轮61与第二锥齿轮63均同轴固定连接在第二连接轴65上，第一锥齿轮62与不完全齿轮53均同轴固定连接在第一连接轴64上，第二齿轮61与第一齿轮2相互啮合，第一锥齿轮62与第二锥齿轮63相互啮合，第一连接轴64与第二连接轴65之间的夹角为直角，通过齿轮传动结构将第一齿轮2的旋转运动转换为不完全齿轮53的旋转运动。

将第一齿轮2的旋转轴线所在方向定义为竖直方向，不完全齿轮53的旋转轴心所在方向定义为水平方向，齿轮传动组件的作用就是第一齿轮2的旋转运动转化为不完全齿轮53的旋转运动，在具体实施例中，第一连接轴64的安装位置与第一齿轮2所在平面是平行关系，第二连接轴65同时垂直第一齿轮2所在平面与第一连接轴64所在直线，第一齿轮2将自身的旋转运动传导至第二齿轮61上后，第二齿轮61固定连接在第二连接轴65上，因此第二齿轮61旋转时会带动第二连接轴65一同旋转，固定连接在第二连接轴65上的第二锥齿轮63也会跟着旋转，由于第二锥齿轮63与第一锥齿轮62啮合，第二锥齿轮63的竖直旋转运动转换为第一锥齿轮62的水平旋转运动，第一连接轴64跟随第一锥齿轮62的旋转而旋转，固定连接在第一连接轴64上的不完全齿轮53也开始旋转；经过多个齿轮传动组件的作用，将第一齿轮2的旋转传递到不完全齿轮53的旋转，从而带动皮带传动组件的启动，实现同时对多个机臂4同一力度作用的目的。

在本实施例中，第二齿轮61的直径小于第一齿轮2的直径大小，由于齿轮传动组件有多个，也就是说一个第一齿轮2要同时和多个第二齿轮61啮合，在选择第二齿轮61与第一齿轮2规格大小时，要保证多个第二齿轮61能同时与第一齿轮2啮合，并且多个第二齿轮61之间互不影响；第一锥齿轮62和第二锥齿轮63在选择时，要注意与折叠结构的其他组件或者无人机内部的其他组件不能相互影响，并且第一锥齿轮62和第二锥齿轮63的规格大小要符合无人机内部空间的大小，

为了维持齿轮传动组件的稳定性，需要将第二连接轴65与无人机机身内部连接，无人机的两个端部均设置在无人机内部，并且和无人机内部转动连接，使得齿轮传动组件在运行时能够顺畅啮合，稳定传动。

皮带传动组件还包括皮带槽54，皮带槽54为一侧面开口的槽型结构，皮带51设置在皮带槽54中，皮带槽54中设置有与皮带轮52转动连接的短轴55，且皮带槽54一侧面设有供第一连接轴64穿过的开口，第一连接轴64一端与皮带槽54转动连接，另一端与无人机机身内部转动连接。

在上述技术方案中，皮带51、皮带轮52以及不完全齿轮53均放置在皮带槽54中，皮带槽54中还固定连接了两根短轴55，两个皮带轮52分别与对应的短轴55转动连接，皮带槽54上开有一个供第一连接轴64穿过的开口，为了保证不完全齿轮53和第一锥齿轮62转动时的稳定性，将第一连接轴64一端转动连接在皮带槽54上，另一端转动连接在无人机内部，由于第一锥齿轮62和第二锥齿轮63的位置关系，第一连接轴64和第二连接轴65的位置可能会有相交点，为了避免这种情况出现，无人机内部设置一个凸起，凸起位于第一锥齿轮62和第二锥齿轮63形成的空腔上，第一连接轴64和第二连接轴65均转动连接在凸起上，保证第一连接轴64和第二连接轴65的稳定性。

在本实施例中，皮带槽54外形是一个长方体结构，长方体的一侧长侧面开有槽口，皮带51、皮带轮52以及不完全齿轮53安装在槽口内，皮带槽54的横截面与凹字型类似，连接件3与皮带槽54的连接方式为滑动连接，连接件3下端设置有凸起，皮带槽54的槽口上设置有与凸起适配的凹槽，使得连接件3可通过凹槽与凸起的配合，沿皮带槽54的槽向方向滑动，皮带槽54的槽向方向与机臂4的长轴方向是平行的，滑动连接限制了连接件3的运动轨迹，将连接件3的运动轨迹限制在一直线上。

为了方便检修或者更换，将连接件3与皮带51的连接方式设置为可拆卸连接，开拆卸连接可以提高整个结构的灵活性，在本实施例中，在连接件3底部设置齿，在皮带51表面与连接件3接触的地方设置与连接件3上的齿相啮合的齿，皮带51上的齿的数量要多一些，方便调整连接件3放置的初始位置，在其他实施例中，也可以直接在连接件3上设置凸起，在皮带51表面设置与凸起适配的凹槽，也可以反向设置，连接件3上设置凹槽，皮带51表面设置凸起，一般为了保证皮带51的整体强度，会选择在皮带51表面设置凸起，在连接件3底部设置凹槽；在其他实施例中，也可以选择直接将连接件3与皮带51固定连接，但这种结构会降低设备整体的灵活性，不方便使用。

皮带51传动时，会带动皮带51上的连接件3一起传动，连接件3沿着与皮带槽54的滑动结构的滑动方向滑动，避免连接件3偏向，使得机臂4方向偏移，皮带槽54底部是固定连接在无人机机身内部的，保证整个皮带传动组件的稳定性，使得机臂4能够稳定的伸缩。

在实际使用时，机臂4折叠组件一共有四组，相邻两个机臂4之间的夹角为90度，初始状态时，机臂4是折叠在无人机机身内部的，此时连接件3位于皮带槽54靠近第一齿轮2的一端，电机1通过固定架固定在无人机机身内，第一齿轮2与电机1的输出端固定连接，启动电机1，使得电机1开始正转，第一齿轮2跟随电机1的输出轴一起旋转，与第一齿轮2啮合的四个第二齿轮61均开始转动，通过齿轮传动组件的作用，将转动传导至不完全齿轮53上，不完全齿轮53开始带动皮带轮52传动，使得皮带51开始绕两个皮带轮52传动，连接件3随着皮带51的传动带动机臂4朝着无人机外部伸出展开，机臂4伸出时是间歇性运动，使用者可以根据机臂4伸出的长度停止电机1；需要折叠无人机机臂4时，启动电机1开关，使得电机1开始反转，第一齿轮2开始朝反方向转动，经过齿轮传动组件的作用将转动传导至不完全齿轮53上，皮带51开始反向传动，将伸出无人机的机臂4带动至无人机机身内部。

本实施例中，不完全齿轮53转动一圈，皮带51传动的距离是确定的，并且机臂4在伸缩时，是间歇性运动，使用者可根据机臂4运动的次数判断伸出或者收进无人机机身的长度，从而在间歇性运动的停止时间内停止电机1，精确控制机臂4的伸缩长度。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。