无人飞行器
文献发布时间:2023-06-19 11:32:36
技术领域
本申请涉及无人飞行器领域,尤其涉及一种四旋翼无人飞行器和多旋翼无人飞行器。
背景技术
目前,无人飞行器越来越多地被用于各行各业,如用于执行航拍、监测、勘探、搜救等任务。而为了实现无人飞行器的多种功能,如避障、测速、定位、导航等功能,无人飞行器一般具有感测用的摄像头,摄像头能够采集无人飞行器周围的环境图像,无人飞行器根据采集到的环境图像来确定无人飞行器自身的姿态和周围环境。然而,摄像头的安装位置需满足无人飞行器小型化的要求。
发明内容
本申请实施方式公开了一种四旋翼无人飞行器和多旋翼无人飞行器。
本申请实施方式的四旋翼无人飞行器包括中心体、两个第一机臂、两个第二机臂、四个动力组件和四个视觉传感器;所述中心体设有用于安装电池的电池仓;所述两个第一机臂安装在所述中心体的前部,并且与所述中心体可转动连接;所述两个第二机臂安装在所述中心体的后部,并且与所述中心体可转动连接;两个所述第一机臂以及两个所述第二机臂分别设有电机安装座;所述四个动力组件分别连接两个所述第一机臂以及两个所述第二机臂,每个所述动力组件包括电机,所述电机安装在所述电机安装座,所述电池为所述电机供电;所述四个视觉传感器分别设在连接两个所述第一机臂以及两个所述第二机臂的所述电机安装座;其中,所述四旋翼无人飞行器能够在展开状态和折叠状态之间来回切换,在所述四旋翼无人飞行器处于所述展开状态时,所述第一机臂和所述第二机臂相对于所述中心体展开;在所述四旋翼无人飞行器处于所述折叠状态时,所述第一机臂和所述第二机臂收拢于所述中心体的周侧;所述第一机臂和所述第二机臂的转动轨迹呈锥面,使所述视觉传感器在所述第一机臂和所述第二机臂相对于所述中心体转动时的朝向不同;所述四旋翼无人飞行器处于所述展开状态时,所述视觉传感器朝向一第一方向设置;所述四旋翼无人飞行器处于所述折叠状态时,所述视觉传感器朝向一第二方向设置,所述第二方向与所述第一方向相反或者相交。
上述四旋翼无人飞行器中,视觉传感器设在安装电机的电机安装座,电机安装座本身具有较充足的空间,视觉传感器的设计更为自由,并且不会占用中心体内部空间,电线布线也方便,可满足四旋翼无人飞行器小型化的要求。
本申请实施方式的多旋翼无人飞行器包括中心体、多个机臂和视觉传感器;所述多个机臂连接所述中心体,所述多个机臂上设有电机安装座,所述电机安装座用于安装所述多旋翼无人飞行器的动力组件;所述视觉传感器设在所述电机安装座。
上述多旋翼无人飞行器中,视觉传感器设在安装电机的电机安装座,电机安装座本身具有较充足的空间,视觉传感器的设计更为自由,并且不会占用中心体内部空间,电线布线也方便,可满足多旋翼无人飞行器小型化的要求。
本申请的实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本申请的实施方式的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是本申请实施方式的四旋翼无人飞行器处于展开状态的立体示意图;
图2是本申请实施方式的四旋翼无人飞行器处于展开状态的另一立体示意图;
图3是本申请实施方式的四旋翼无人飞行器处于折叠状态的立体示意图;
图4是本申请实施方式的四旋翼无人飞行器处于展开状态的另一立体示意图;
图5是本申请实施方式的四旋翼无人飞行器处于展开状态的分解示意图;
图6是本申请实施方式的四旋翼无人飞行器处于折叠状态的另一立体示意图;
图7是本申请实施方式的四旋翼无人飞行器处于展开状态的再一立体示意图。
主要元件符号说明:
四旋翼无人飞行器100、中心体10、收容槽11、电池仓101、云台102、拍摄装置103、第一机臂20、第一连接处21、第二机臂30、第二连接处31、电机安装座40、指示灯41、动力组件50、电机51、螺旋桨52、视觉传感器60、枢轴70。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施方式,所述实施方式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方式是示例性的,仅用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接或可以相互通讯;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申请中的具体含义。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本申请。此外,本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外,本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
请参阅图1至图7,本申请实施方式提供一种四旋翼无人飞行器100。四旋翼无人飞行器100包括中心体10、两个第一机臂20、两个第二机臂30、四个动力组件50和四个视觉传感器60。
中心体10设有用于安装电池的电池仓101。两个第一机臂20安装在中心体10的前部,并且与中心体10可转动连接。两个第二机臂30安装在中心体10的后部,并且与中心体10可转动连接。两个第一机臂20以及两个第二机臂30分别设有电机安装座40。四个动力组件50分别连接两个第一机臂20以及两个第二机臂30,每个动力组件50包括电机51,电机51安装在电机安装座40,电池为电机51供电;四个视觉传感器60分别设在连接两个第一机臂20以及两个第二机臂30的电机安装座40。
其中,四旋翼无人飞行器100能够在展开状态和折叠状态之间来回切换,在四旋翼无人飞行器100处于展开状态时,如图1和图2和图5所示,第一机臂20和第二机臂30相对于中心体10展开。在四旋翼无人飞行器100处于折叠状态时,如图3和图6所示,第一机臂20和第二机臂30收拢于中心体10的周侧;第一机臂20和第二机臂30的转动轨迹呈锥面,使视觉传感器60在第一机臂20和第二机臂30相对于中心体10转动时的朝向不同。四旋翼无人飞行器100处于展开状态时,视觉传感器60朝向一第一方向设置,四旋翼无人飞行器100处于折叠状态时,视觉传感器60朝向一第二方向设置,第二方向与第一方向相反或者相交。
上述四旋翼无人飞行器100中,视觉传感器60设在安装电机51的电机安装座40,电机安装座40本身具有较充足的空间,视觉传感器60的设计更为自由,并且不会占用中心体10内部空间,视觉传感器60的电线布线也方便,可满足四旋翼无人飞行器100小型化的要求。
具体地,视觉传感器60可以包括影像感测器和镜头,影像感测器能够感应光线并将感应到的光线转换为电信号,影像感测器可以为但不限于以下所描述的任意一种或者组合:电荷耦合元件(Charge-Coupled Device,CCD)、互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor,CMOS)、N型金属氧化物半导体(N-type Metal-Oxide-Semiconductor,NMOS)。镜头可以用于捕获目标物的光线并将光线投射到影像感测器上,镜头可以为数码单反镜头、针孔镜头、变焦镜头、定焦镜头、鱼眼镜头、广角镜头等,在本申请实施方式中,镜头为鱼眼镜头。
进一步地,本申请实施方式中,相较于将视觉传感器设在机臂上,视觉传感器60设置在电机安装座40上,主要有以下优点:
1、视觉传感器60设在电机安装座40,能够满足视觉传感器60相互之间的中心距,可以提高测距距离,降低视觉传感器60相互之间的位置精度要求,若设置在机臂上,则势必机臂要加长,机臂加长会加剧旋翼产生的抖动性;
2、视觉传感器60设置在电机安装座40上,电机安装座40尺寸本身较大,视觉传感器60设计更为自由,并且不会占用中心体10内部空间,电线布线也方便;若设置在机臂上,则势必机臂要加粗,中心体10的重量会增加。
具体地,请参阅图5,在图5所示的实施方式中,电机安装座40和第一机臂20是一体成型结构,从而消除电机安装座40和第一机臂20之间的配合公差,提高四旋翼无人飞行器100的减震性能。类似地,电机安装座40和第二机臂30也可以一体成型结构,从而消除电机安装座40和第二机臂30之间的配合公差,提高四旋翼无人飞行器100的减震性能。
当然,也可以通过装配方式连接电机安装座40和第一机臂20、电机安装座40和第二机臂30,例如通过焊接、螺纹紧固件、卡扣等方式进行连接,在此不作具体限定。
四旋翼无人飞行器100处于展开状态时,视觉传感器60朝向一第一方向设置,在图1和图2所示的实施方式中,第一方向包括方向a1和方向b1,四旋翼无人飞行器100处于展开状态时,安装在连接两个第一机臂20的电机安装座40的视觉传感器60朝向方向a1设置,安装在连接两个第二机臂30的电机安装座40的视觉传感器60朝向方向b1设置。
在图4所示的实施方式中,第一方向为方向a,四旋翼无人飞行器100处于展开状态时,安装在连接两个第一机臂20的电机安装座40的视觉传感器60朝向方向a设置,安装在连接两个第二机臂30的电机安装座40的视觉传感器60朝向方向a设置。
四旋翼无人飞行器100处于折叠状态时,视觉传感器60朝向一第二方向设置,在图3所示的实施方式中,第二方向包括方向a2和方向b2,四旋翼无人飞行器100处于折叠状态时,安装在连接两个第一机臂20的电机安装座40的视觉传感器60朝向方向a2设置,安装在连接两个第二机臂30的电机安装座40的视觉传感器60朝向方向b2设置。其中,方向a1和方向a2是相反的,方向b1和方向b2是相反的。在图1和图3所示的实施方式中,方向a1朝上和方向a2朝下,方向b1朝下和方向b2朝上。
在图6所示的实施方式中,第二方向为方向b,四旋翼无人飞行器100处于折叠状态时,安装在连接两个第一机臂20的电机安装座40的视觉传感器60朝向方向b设置,安装在连接两个第二机臂30的电机安装座40的视觉传感器60朝向方向b设置。其中,方向a和方向b是相反的。在图4和图6所示的实施方式中,方向a朝下,方向b朝上。
在其它实施方式中,第二方向和第一方向可以是相交的,例如,在这样的实施方式中,在四旋翼无人飞行器处于展开状态时,第一机臂的姿态与图1所示的第一机臂20的姿态不相同,以使得连接第一机臂的电机安装座的视觉传感器所朝向的第一方向相对于方向a1具有一夹角,在四旋翼无人飞行器处于折叠状态时,第一机臂的姿态与图3所示的第一机臂20的姿态相同,以使得连接第一机臂的电机安装座的视觉传感器所朝向的第二方向与方向a2相同,这样第一方向与第二方向之间具有一夹角,使得第一方向与第二方向是相交的。夹角的取值范围可为(0°,180°)。另外,相交可以是空间相交,也可以是相交时形成有一交点。
第一机臂20的转动轨迹呈锥面,当第一机臂20相对于中心体10转动时,连接第一机臂20的电机安装座40的视觉传感器60的朝向会随着呈锥面的转动轨迹而改变,直至第一机臂20停止转动。例如,在四旋翼无人飞行器100从图1所示的展开状态切换至图3所示的折叠状态过程中,连接第一机臂20的电机安装座40的视觉传感器60的朝向随着第一机臂20的转动而改变,直到第一机臂20停止转动。连接第一机臂20的电机安装座40的视觉传感器60的朝向由最初的朝上经呈锥面的转动轨迹切换为朝下。在这个过程中,第一机臂20是呈顺时针方向转动。
在四旋翼无人飞行器100从图3所示的折叠状态切换至图1所示的展开状态过程中,连接第一机臂20的电机安装座40的视觉传感器60的朝向由最初的朝下经呈锥面的转动轨迹切换为朝上。在这个过程中,第一机臂20是呈逆时针方向转动。
连接第二机臂30的电机安装座40的视觉传感器60的朝向改变与上述过程相类似,在此不再详细展开。另外,视觉传感器60的朝向可以理解为视觉传感器60的拍摄方向,或镜头视角方向,或镜头正对的方向。
在图1和图2所示的实施方式中,中心体10还设有云台102,云台102安装在中心体10的前部,位于两个第一机臂20之间,云台是三轴云台。云台102上安装有拍摄装置103,云台102位于电池仓101前侧,使得中心体10的外形较为规整,减少四旋翼无人飞行器100的飞行阻力。可以理解,在其他实施方式中,云台102可以是一轴或者两轴云台或其他多轴云台。在其他实施方式中,四旋翼无人飞行器100也可以省略云台102,或者可以安装其他功能组件,例如,视觉传感器或激光传感器等功能组件。
在图1和图2所示的实施方式中,电池仓101位于中心体10的底部,使得四旋翼无人飞行器100的重心整体下移,提高四旋翼无人飞行器100飞行的稳定性。可以理解,在其他实施方式中,电池仓101也可以设在中心体10的其他位置。
请参阅图1和图4,在某些实施方式中,视觉传感器60设在电机安装座40内。如此,能够避免视觉传感器60完全裸露在第一机臂20和第二机臂30外部,电机安装座40可以对视觉传感器60起到保护作用,还能提高视觉传感器60的稳定性,提升视觉传感器60感测的环境信息的清晰度。
具体地,视觉传感器60可以全部也可以部分地设置在电机安装座40内。本申请实施方式中,视觉传感器60全部设置在电机安装座40内,留有视觉传感器60的镜头可凹设于电机安装座40表面,用于探测目标物的光线。
请参阅图1和图2,在某些实施方式中,设在连接第一机臂20的电机安装座40的视觉传感器60的朝向与设在连接第二机臂30的电机安装座40的视觉传感器60的朝向不同。
如此,设在第一机臂20的视觉传感器60和设在第二机臂30的视觉传感器60可以探测不同方向的目标物的光线,增加四旋翼无人飞行器100能够探测的范围。
具体地,图1所示的实施方式中,四旋翼无人飞行器100在展开状态时,设在连接第一机臂20的电机安装座40的视觉传感器60的朝向为向上,设在连接第二机臂30的电机安装座40的视觉传感器60的朝向为向下,两者方向相反,设在连接第一机臂20的电机安装座40的视觉传感器60可以探测到四旋翼无人飞行器100上方的目标物的光线,设在连接第二机臂30的电机安装座40的视觉传感器60可以探测到四旋翼无人飞行器100下方的目标物的光线。在图3所示的实施方式中,四旋翼无人飞行器100在折叠状态时,设在连接第一机臂20的电机安装座40的视觉传感器60的朝向为向下,设在连接第二机臂30的电机安装座40的视觉传感器60的朝向为向上,两者方向相反。
请参阅图4和图6,在某些实施方式中,设在连接第一机臂20的电机安装座40的视觉传感器60的朝向与设在连接第二机臂30的电机安装座40的视觉传感器60的朝向相同。
具体地,图4所示的实施方式中,四旋翼无人飞行器100在展开状态时,设在连接第一机臂20的电机安装座40的视觉传感器60的朝向为向下,设在连接第二机臂30的电机安装座40的视觉传感器60的朝向为向下,两者方向相同,设在连接第一机臂20和第二机臂30的电机安装座40的视觉传感器60可以探测到四旋翼无人飞行器100下方的目标物的光线。在图6所示的实施方式中,四旋翼无人飞行器100在折叠状态时,设在连接第一机臂20的电机安装座40的视觉传感器60的朝向为向上,设在连接第二机臂30的电机安装座40的视觉传感器60的朝向为向上,两者方向相同。
请参阅图1至图3,在某些实施方式中,四旋翼无人飞行器100还包括设在中心体10顶部和底部的视觉传感器60。设在连接第一机臂20的电机安装座40的视觉传感器60和设在中心体10顶部的视觉传感器60构成第一多目摄像模组。设在连接第二机臂30的电机安装座40的视觉传感器60和设在中心体10底部的视觉传感器60构成第二多目摄像模组。
如此,第一多目摄像模组能够探测四旋翼无人飞行器100上方的环境信息,第二多目摄像模组能够探测四旋翼无人飞行器100下方的环境信息,第一多目摄像模组和第二多目摄像模组能够更全面地获取四旋翼无人飞行器100周围的环境信息,并且通过第一多目摄像模组和第二多目摄像模组探测的环境信息,能够获取四旋翼无人飞行器100的飞行姿态以及障碍物信息,用于为四旋翼无人飞行器100的避障、测速、定位、导航等提供信息及数据。
可以理解,在其它实施方式中,可根据具体设置,中心体10顶部或底部设有视觉传感器60。例如,在图4所示的实施方式中,中心体10底部可设有视觉传感器60,使得四旋翼无人飞行器100处于展开状态时,设在连接第一机臂20和第二机臂30的电机安装座40的视觉传感器60与中心体10底部的视觉传感器60构成多目摄像模组。
在某些实施方式中,第一多目摄像模组的视觉传感器60之间的距离通过第一机臂20相对于中心体10的转动来调整。在某些实施方式中,第二多目摄像模组的视觉传感器60之间的距离通过第二机臂30相对于中心体10的转动来调整。在某些实施方式中,第一多目摄像模组的视觉传感器60之间的距离通过第一机臂20相对于中心体10的转动来调整,和第二多目摄像模组的视觉传感器60之间的距离通过第二机臂30相对于中心体10的转动来调整。
如此,能够通过调节第一多目摄像模组的视觉传感器60之间的距离,进而能够调节第一多目摄像模组探测到不同距离和范围的目标物,通过调节第二多目摄像模组的视觉传感器60之间的距离,进而能够调节第二多目摄像模组探测到不同距离和范围的目标物。
通常地,可以将同一个多目摄像模组的两个不同视觉传感器60的中心之间的连接称为基线,不同的基线长度适用于感测不同距离和范围的目标物,例如,对于远距离目标物,基线的长度应当适当加长,基线过短则容易使多目摄像头退化为单目,不能获得目标物的深度信息。而对于近距离目标物,基线长度可以适当缩短。四旋翼无人飞行器100还可以包括用于处理视觉传感器60所获取的图像的图像处理单元(图未示),具体地,图像处理单元能够基于不同视觉传感器60之间的基线长度以及目标物的距离等信息,将不同的视觉传感器60所获取的图像/视频合成具有景深信息的图像/视频。优选地,图像处理单元可以设置于四旋翼无人飞行器100内部的控制板。
因此,当第一多目摄像模组的视觉传感器60之间的距离越大时,第一多目摄像模组能够感测距离更远和范围越大的目标物,反之,第一多目摄像模组够感测距离更近和范围较小的目标物。可以理解,第一多目摄像模组的视觉传感器60之间的距离越大时,第一多目摄像模组探测的影像信息内容越多。可以根据实际情况,通过转动第一机臂20调节第一多目摄像模组的视觉传感器60之间的距离,以调节第一多目摄像模组的感测范围,从而使得处理第一多目摄像模组感测的信息内容的图像处理单元的负荷匹配实际情况。
类似地,在实际应用中,通过转动第二机臂30调节第二多目摄像模组的视觉传感器60之间的距离时,能够调节第二多目摄像模组的感测范围,从而可以匹配到图像处理单元的负荷情况。
请参阅图1和图2和图4,在某些实施方式中,动力组件50包括连接在电机51输出轴的螺旋桨52。螺旋桨52与视觉传感器60分别位于电机安装座40相背的两侧。如此,螺旋桨52与视觉传感器60能够相互独立工作、互不影响,而且可有效利用电机安装座40的空间。
具体地,电机51运行时,驱动螺旋桨52转动,为四旋翼无人飞行器100提供飞行动力。螺旋桨52转动时,会形成一圆形的遮挡区域,螺旋桨52与视觉传感器60分别位于电机安装座40相背的两侧,这样螺旋桨52转动时,不会对视觉传感器60探测目标物造成影响。而且,螺旋桨52和视觉传感器60是沿四旋翼无人飞行器100高度方向设置,可减少四旋翼无人飞行器100占用的横向空间,使四旋翼无人飞行器100更紧凑。
请参阅图3,在某些实施方式中,在四旋翼无人飞行器100处于折叠状态时,位于第一机臂20的螺旋桨52高度大于位于中心体10顶部的视觉传感器60高度;位于第二机臂30的螺旋桨52高度低于位于中心体10底部的视觉传感器60高度。
如此,在四旋翼无人飞行器100处于折叠状态时,位于第一机臂20的螺旋桨52能够保护位于中心体10顶部的视觉传感器60不受到外部摩擦或碰撞,位于第二机臂30的螺旋桨52能够保护位于中心体10底部的视觉传感器60不受外部摩擦或碰撞,能够避免四旋翼无人飞行器100被携带或者收纳时位于中心体10顶部和底部的视觉传感器60被损坏。
请参阅图3和图6,在某些实施方式中,螺旋桨52为可折叠桨。可折叠桨便于收纳,在四旋翼无人飞行器100处于闲置的非工作状态(非飞行状态)时可以折叠,降低四旋翼无人飞行器100的占用空间,折叠起来的螺旋桨52在携带和收纳过程中还能减少被弯曲、折断等风险。
进一步地,四旋翼无人飞行器100处于折叠状态时,螺旋桨52也可处于折叠状态,能够进一步减少四旋翼无人飞行器100的占用空间,有利于提升四旋翼无人飞行器100在折叠状态的紧凑性,便于四旋翼无人飞行器100的携带和收纳。
在本申请实施方式中,设在连接第一机臂20的电机安装座40的视觉传感器60的朝向,和设在连接第二机臂30的电机安装座40的视觉传感器60的朝向,在四旋翼无人飞行器100分别处于展开状态时和折叠状态时,具有不同的朝向实施方式,以下进行说明。
在朝向实施方式一中,请参图1,在四旋翼无人飞行器100处于展开状态时,设在连接第一机臂20的电机安装座40的视觉传感器60朝上,设在连接第二机臂30的电机安装座40的视觉传感器60朝下。请参图3,在四旋翼无人飞行器100处于折叠状态时,设在连接第一机臂20的电机安装座40的视觉传感器60朝下,设在连接第二机臂30的电机安装座40的视觉传感器60朝上。如此,四旋翼无人飞行器100处于展开状态时,设在连接第一机臂20的电机安装座40的视觉传感器60与设在连接第二机臂30的电机安装座40的视觉传感器60,可以分别探测到四旋翼无人飞行器100上下方向的目标物的光线,为四旋翼无人飞行器100更多方位的目标物信息。在四旋翼无人飞行器100处于折叠状态时,设在连接第一机臂20的电机安装座40的视觉传感器60朝下和设在连接第二机臂30的电机安装座40的视觉传感器60朝上,这样能够保护视觉传感器60的镜头不被损坏。
具体地,请参阅图3,通常地,在四旋翼无人飞行器100处于折叠状态时,第一机臂20和第二机臂30均收拢于中心体10的周侧,中心体10的厚度通常较机臂的厚度大,中心体10周侧的纵向空间较多,第一机臂20收拢于中心体10的周侧,且设在连接第一机臂20的电机安装座40的视觉传感器60朝下,可以使该视觉传感器60的镜头位于中心体10周侧的纵向空间内,上方的物件可由动力组件50阻挡,下方的物件可由中心体10阻挡,从而可保护视觉传感器60的镜头不被损坏,或减少视觉传感器60的镜头被损坏的几率。类似地,也可保护设在连接第二机臂30的电机安装座40的视觉传感器60的镜头不被损坏,或减少视觉传感器60的镜头被损坏的几率。
在朝向实施方式二中,在四旋翼无人飞行器100处于展开状态时,设在连接第一机臂20的电机安装座40的视觉传感器60朝下,设在连接第二机臂30的电机安装座40的视觉传感器60朝上,在四旋翼无人飞行器100处于折叠状态时,设在连接第一机臂20的电机安装座40的视觉传感器60朝上,设在连接第二机臂30的电机安装座40的视觉传感器60朝下。朝向实施方式一的解释说明和有益效果也适应用于朝向实施方式二,为避免冗余,在此不作详细展开。
在朝向实施方式三中,请结合图4,在四旋翼无人飞行器100处于展开状态时,设在连接第一机臂20的电机安装座40的视觉传感器60和设在连接第二机臂30的电机安装座40的视觉传感器60均朝下,请结合图6,在四旋翼无人飞行器100处于折叠状态时,设在连接第一机臂20的电机安装座40的视觉传感器60和设在连接第二机臂30的电机安装座40的视觉传感器60均朝上。朝向实施方式一的解释说明和有益效果大部分适用于朝向实施方式三,其主要不同在于,在朝向实施方式三中,在四旋翼无人飞行器100处于展开状态时,视觉传感器60探测到四旋翼无人飞行器100下方的更大范围和距离的目标物光线,可适用对四旋翼无人飞行器100下方的目标物更感兴趣以及上方场地更开阔更平坦的场景,例如对湖面或平地的拍摄。另外,在图4中,中心体10的周侧开设有收容槽11,在四旋翼无人飞行器100处于折叠状态时,第一机臂20和第二机臂30至少部分地收容于收容槽11内,一方面,可进一步减少四旋翼无人飞行器100处于折叠状态时所占用的横向空间,另一方面,也可对视觉传感器60进行更加周全的保护。
在朝向实施方式四中,在四旋翼无人飞行器100处于展开状态时,设在连接第一机臂20的电机安装座40的视觉传感器60和设在连接第二机臂30的电机安装座40的视觉传感器60均朝上,在四旋翼无人飞行器100处于折叠状态时,设在连接第一机臂20的电机安装座40的视觉传感器60和设在连接第二机臂30的电机安装座40的视觉传感器60均朝下。朝向实施方式一的解释说明和有益效果大于部分适应用于朝向实施方式四,其主要不同在于,在朝向实施方式四中,在四旋翼无人飞行器100处于展开状态时,视觉传感器60探测到四旋翼无人飞行器100上方的更大范围和距离的目标物光线,可适用对四旋翼无人飞行器100上方的目标物更感兴趣以及下方场地更开阔更平坦的场景,例如在平地上对天空的拍摄。
在本申请实施方式中,“朝上”、“朝下”可以分别指沿四旋翼无人飞行器100的高度的上下方向。
可以理解,对于其它多旋翼无人飞行器来说,朝向实施方式还不限于上述朝向实施方式一、二、三和四,可以根据设计需求,来配置视觉传感器的朝向。例如,对于五旋翼无人飞行器,中心体前部设有三个第一机臂,中心体后部设有二个第二机臂,设在连接第一机臂的电机安装座的三个视觉传感器的朝向可以是相同或不同等等。在此不一一例举。其它多旋翼无人飞行器可以是两旋翼无人飞行器、三旋翼无人飞行器、五旋翼无人飞行器、六旋翼无人飞行器或更多旋翼无人飞行器等。另外,多旋翼无人飞行器也可包括连接在中心体中部的一个或两个或多于两个的机臂。
在本申请实施方式中,第一方向和第二方向与四旋翼无人飞行器100的偏航轴的设置具有不同的设置实施方式,以下进行说明。
在设置实施方式一中,请参图1和图3,第一方向和第二方向基本平行于四旋翼无人飞行器100的偏航轴。如此,四旋翼无人飞行器100无论处于展开状态还是折叠状态,占用的纵向空间相对较小。
具体地,四旋翼无人飞行器100的偏航轴大致平行于上下方向。请参图1,第一方向包括方向a1和方向b1,方向a1和方向b1基本平行于四旋翼无人飞行器100的偏航轴,在四旋翼无人飞行器100处于展开状态时,第一机臂20和第二机臂30基本上均位于中心体10厚度方向的周侧空间内,进而可减少四旋翼无人飞行器100处于展开状态时所占用的纵向空间。
请参图3,第二方向包括方向a2和方向b2,方向a2和方向b2基本平行于四旋翼无人飞行器100的偏航轴,在四旋翼无人飞行器100处于折叠状态时,第一机臂20和第二机臂30基本上均位于中心体10厚度方向的周侧空间内,进而可减少四旋翼无人飞行器100处于折叠状态时所占用的纵向和横向空间。
在设置实施方式二,请参图7,第一方向相对于四旋翼无人飞行器100的偏航轴倾斜,请参图图6,第二方向基本平行于四旋翼无人飞行器100的偏航轴。如此,在四旋翼无人飞行器100展开状态时,所占用的横向空间相对较小,在四旋翼无人飞行器100处于折叠状态时,所占用的纵向和横向空间相对较小。
具体地,四旋翼无人飞行器100的偏航轴大致平行于上下方向,电机安装座40通常连接在第一机臂20和第二机臂30的末端。请参图7,第一方向包括方向c1、方向c2、方向c3和方向c4,方向c1、方向c2、方向c3和方向c4分别相对于四旋翼无人飞行器100的偏航轴倾斜形成有一夹角,夹角的取值范围可为(0°,90°)。四个方向与四旋翼无人飞行器100的偏航轴倾斜所形成的四个夹角可全部相同或全部不同,或部分相同和部分不相同。第一方向相对于四旋翼无人飞行器100的偏航轴倾斜,使得电机安装座40与中心体10的横向距离较小,进而使得在四旋翼无人飞行器100展开状态时,所占用的横向空间也相对较小,比较适用于狭窄的应用场景。
请参图6,第二方向为方向b,方向b基本平行于四旋翼无人飞行器100的偏航轴,在四旋翼无人飞行器100处于折叠状态时,第一机臂20和第二机臂30基本上均位于中心体10厚度方向的周侧空间内,进而可减少四旋翼无人飞行器100处于折叠状态时所占用的纵向和横向空间。
另外,在图4和图6中,中心体10的周侧开设有收容槽11,在四旋翼无人飞行器100处于折叠状态时,第一机臂20和第二机臂30至少部分地收容于收容槽11,一方面,可进一步减少四旋翼无人飞行器100处于折叠状态时所占用的横向空间,另一方面,也可对视觉传感器60进行更加周全的保护。
可以理解,四旋翼无人飞行器100的横滚轴大致与四旋翼无人飞行器100的前后方向平行,俯仰轴大致与四旋翼无人飞行器100的左右方向平行。
在本申请实施方式中,第一机臂20与中心体10形成有第一连接处21,第二机臂30与中心体10形成有第二连接处31,第一连接处21和第二连接处31的设置具有不同的连接处实施方式,以下进行说明。不同的连接处实施方式可以适应于不同的四旋翼无人飞行器100的结构特性。
在连接处实施方式一中,请参阅图1和图3,沿中心体10高度方向,第一连接处21与第二连接处31错开设置。在这个实施方式中,中心体10的高度(厚度)较大,中心体沿高度方向的周侧具有较多空间,沿中心体10高度方向,第一连接处21与第二连接处31错开设置,可以使得第一机臂20和第二机臂30具有较长的长度,在保证满足四旋翼无人飞行器100整机的振动符合要求的情况下,四旋翼无人飞行器100的飞行可以更加灵活。
在连接处实施方式二中,请参图4和图6,第一连接处21与第二连接处31基本位于同一高度。在这个实施方式中,中心体10的高度(厚度)较小,中心体10沿高度方向的周侧具有较小空间,沿中心体10高度方向,第一连接处21与第二连接处31基本位于同一高度,可以使得四旋翼无人飞行器100整机更紧凑,更便于携带。
可以理解,连接处实施方式还不限于上述连接处实施方式一和连接处实施方式二,可以根据设计需求,配置第一连接处21和第二连接处31的位置。
在本申请实施方式中,在四旋翼无人飞行器100处于折叠状态时,第一机臂20和第二机臂30沿中心体10高度方向的设置具有不同的机臂设置实施方式,以下进行说明。
在机臂设置实施方式一中,请参阅图3,在四旋翼无人飞行器100处于折叠状态时,沿中心体10的高度方向,第一机臂20和第二机臂30间隔设置。如此,可以使得第一机臂20和第二机臂30具有较长的长度,在保证满足四旋翼无人飞行器100整机的振动符合要求的情况下,四旋翼无人飞行器100的飞行可以更加灵活。
在机臂设置实施方式二中,请参阅图7,在四旋翼无人飞行器100处于折叠状态时,沿中心体10的高度方向,第一机臂20和第二机臂30并列设置。如此,中心体10的高度(厚度)较小,中心体10沿高度方向的周侧具有较小的空间。沿中心体10高度方向,第一机臂20和第二机臂30并列设置,可以使得四旋翼无人飞行器100整机更紧凑,更便于携带。
可以理解,机臂设置实施方式还不限于上述机臂设置实施方式一和机臂设置实施方式二,可以根据设计需求,配置第一机臂20和第二机臂30的位置。
在本申请实施方式中,四旋翼无人飞行器100在展开状态和折叠状态来回切换时,机臂具有不同的转动实施方式,以下进行说明。
在转动实施方式一中,第一机臂20和第二机臂30的转动方向相同。具体地,转动实施方式一可包括两种情况。第一种情况是,请结合图1至图3,在从展开状态切换到折叠状态时,第一机臂20和第二机臂30是呈顺时针方向转动,在从折叠状态切换到展开状态时,第一机臂20和第二机臂30是呈逆时针方向转动。第二种情况是,在从展开状态切换到折叠状态时,第一机臂20和第二机臂30可以是呈逆时针方向转动,在从折叠状态切换到展开状态时,第一机臂20和第二机臂30可以是呈顺时针方向转动。如此,第一机臂20和第二机臂30在展开和折叠的过程中不会互相干涉,且可以使得第一机臂20和第二机臂具有较长的长度,在保证满足四旋翼无人飞行器100整机的振动符合要求的情况下,四旋翼无人飞行器100的飞行可以更加灵活。
在转动实施方式二中,第一机臂20和第二机臂30的转动方向不同。具体地,转动实施方式二可包括两种情况。第一种情况是,请参图4和图6,在从展开状态切换到折叠状态时,第一机臂20呈逆时针转动,第二机臂30呈顺时针转动,在从折叠状态切换到展开状态时,第一机臂20呈顺时针转动,第二机臂30呈逆时针转动。第二种情况是,在从展开状态切换到折叠状态时,第一机臂20呈顺时针转动,第二机臂30呈逆时针转动,在从折叠状态切换到展开状态时,第一机臂20呈逆时针转动,第二机臂30呈顺时针转动。
在某些实施方式中,第一机臂20和第二机臂30通过枢轴70连接中心体10。枢轴70的轴线L与四旋翼无人飞行器100的横滚轴之间呈预设夹角设置。
如此,可以通过设置枢轴70的轴线L和四旋翼无人飞行器100的横滚轴之间的预设夹角,调节第一轴臂20和第二轴臂30在展开状态时的极限位置。
可以理解,第一机臂20大致以枢轴70为转动处,绕枢轴70的轴线L做旋转运动,第一机臂20所扫过的轨迹近似为一锥面,枢轴70的轴线L为该锥面的旋转轴。
类似地,第二机臂30大致以枢轴70为转动处,绕枢轴70的轴线L做旋转运动,第二机臂30所扫过的轨迹近似为一锥面,枢轴70的轴线L为该锥面的旋转轴。
本申请实施方式中,连接第一机臂20的枢轴70的轴线与四旋翼无人飞行器100的横滚轴之间有第一夹角,连接第二机臂30的枢轴的轴线与四旋翼无人飞行器100的横滚轴之间有第二夹角,具有不同的角度实施方式,以下进行说明。
在角度实施方式一中,第一夹角和第二夹角相同。如此,在四旋翼无人飞行器100的展开状态和折叠状态时,第一机臂20和第二机臂30具有一定的对称性,有利于提升四旋翼无人飞行器100外观的美感。
具体地,第一夹角可包括连接两个第一机臂20和中心体10的枢轴70的轴线L和横滚轴之间的两个夹角,第二夹角可包括连接两个第二机臂30和中心体10的枢轴70的轴线L和横滚轴之间的两个夹角,在角度实施方式一中,两个第一夹角相等,两个第二夹角相等,且第一夹角等于第二夹角。图1-图7的四旋翼无人飞行器100所示的是角度实施方式一。
在角度实施方式二中,第一夹角和第二夹角不同。如此,能够根据实际需求,通过分别设置第一夹角和第二夹角的大小,调节第一机臂20和第二机臂30在展开状态和折叠状态的姿态。
可以理解,第一夹角和第二夹角之间的比较,是指四旋翼无人飞行器100处于同一状态时的第一夹角和第二夹角之间的比较,例如,四旋翼无人飞行器100处于展开状态时,第一夹角和第二夹角相同,或不同。
在某些实施方式中,四旋翼无人飞行器100还包括飞行控制器以及与飞行控制器电性连接的惯性测量单元,惯性测量单元用于检测四旋翼无人飞行器100的姿态,以允许飞行控制器根据该姿态控制四旋翼无人飞行器100飞行。
如此,飞行控制器能够监测并控制四旋翼无人飞行器100的飞行姿态,使四旋翼无人飞行器100能够安全飞行。
具体地,惯性测量单元(IMU)可以设置在中心体10,惯性测量单元和中心体10之间可以设置有减震单元,减震单元可以缓冲或者消除惯性测量单元受到的来自中心体10的震动,使得惯性测量单元所获得的信息更为准确和可靠。本实施方式中,减震单元可包括减震球,其材质可以为橡胶、硅胶等。
请参阅图1和图4,在某些实施方式中,电机安装座40上设有指示灯41。如此,指示灯41能在夜晚飞行中提醒用户或者他人四旋翼无人飞行器100的位置,为安全飞行提供保障。具体地,指示灯41可以包括发光二极管。另外,根据需要,指示灯41还可以设置在其它位置,如中心体10的顶部和和/或底部等。
指示灯41还可以作为四旋翼无人飞行器100的状态灯,指示灯41可以显示多种颜色的灯光,不同颜色的灯光可以表示四旋翼无人飞行器100不同的状态,在四旋翼无人飞行器100飞行中,用户可以通过指示灯41观测到四旋翼无人飞行器100的工作状态。例如,显示蓝色灯光表示正常工作,显示黄色灯光表示电量不足,显示红色灯光表示部件故障。
本申请实施方式还提供一种多旋翼无人飞行器,包括中心体、多个机臂和视觉传感器;多个机臂连接中心体,多个臂机上设有电机安装座,电机安装座用于安装多旋翼无人飞行器的动力组件;视觉传感器设在电机安装座。
上述多旋翼无人飞行器中,视觉传感器设在安装电机的电机安装座,电机安装座本身具有较充足的空间,视觉传感器的设计更为自由,并且不会占用中心体内部空间,视觉传感器的电线布线也方便,可满足多旋翼无人飞行器小型化的要求。
可以理解,当多旋翼无人飞行器为四旋翼无人飞行器时,上述四旋翼无人飞行器100的实施方式的解释说明和有益效果,适用于该实施方式的多旋翼无人飞行器。
当多旋翼无人飞行器为除四旋翼无人飞行器外的其它多旋翼无人飞行器(如两旋翼无人飞行器、三旋翼无人飞行器、五旋翼无人飞行器或五旋翼以上无人飞行器)时,上述四旋翼无人飞行器100的实施方式的解释说明和有益效果,除了动力组件和机臂等数量不同外,基本适用于该实施方式的多旋翼无人飞行器。本领域技术人员根据上述四旋翼无人飞行器100的实施方式的解释说明和有益效果,来实施多旋翼无人飞行器的实施方式。为避免冗余,在此不作详细展开。
在某些实施方式中,所述视觉传感器设在所述电机安装座内。
在某些实施方式中,所述机臂能够转动地连接所述中心体。
在某些实施方式中,所述机臂包括安装在所述中心体前部的至少一个第一机臂和安装在所述中心体后部的至少一个第二机臂,所述多旋翼无人飞行器能够在展开状态和折叠状态之间来回切换。在所述多旋翼无人飞行器处于所述展开状态时,所述第一机臂和所述第二机臂相对于所述中心体展开。在所述多旋翼无人飞行器处于所述折叠状态时,所述第一机臂和所述第二机臂收拢于所述中心体的周侧。
所述视觉传感器设在连接所述第一机臂的电机安装座和连接所述第二机臂的电机安装座的至少一个。
在某些实施方式中,所述视觉传感器设在连接所述第一机臂的电机安装座和连接所述第二机臂的电机安装座,设在连接所述第一机臂的电机安装座的视觉传感器的朝向与设在连接所述第二机臂的电机安装座的视觉传感器的朝向不同。
在某些实施方式中,所述多旋翼无人飞行器还包括设在所述中心体顶部和/或底部的视觉传感器,
设在连接所述第一机臂的电机安装座的视觉传感器和设在所述中心体顶部的视觉传感器构成第一多目摄像模组。设在连接所述第二机臂的电机安装座的视觉传感器和设在所述中心体底部的视觉传感器构成第二多目摄像模组。
在某些实施方式中,所述第一多目摄像模组的视觉传感器之间的距离通过所述第一机臂相对于所述中心体的转动来调整,和/或所述第二多目摄像模组的视觉传感器之间的距离通过所述第二机臂相对于所述中心体的转动来调整。
在某些实施方式中,所述机臂的转动轨迹呈锥面,使所述视觉传感器在所述机臂相对于所述中心体转动时的朝向不同。
在某些实施方式中,所述多旋翼无人飞行器处于所述展开状态时,所述视觉传感器朝向一第一方向设置。所述多旋翼无人飞行器处于所述折叠状态时,所述视觉传感器朝向一第二方向设置。所述第二方向与所述第一方向相反;或者,所述第二方向与所述第一方向相交。
在某些实施方式中,在所述多旋翼无人飞行器处于所述展开状态时,连接所述第一机臂的电机安装座的视觉传感器朝上,连接所述第二机臂的电机安装座的视觉传感器朝下,在所述多旋翼无人飞行器处于所述折叠状态时,连接所述第一机臂的电机安装座的视觉传感器朝下,连接所述第二机臂的电机安装座的视觉传感器朝上。
在某些实施方式中,在所述多旋翼无人飞行器处于所述展开状态时,连接所述第一机臂的电机安装座的视觉传感器朝下,连接所述第二机臂的电机安装座的视觉传感器朝上,在所述多旋翼无人飞行器处于所述折叠状态时,连接所述第一机臂的电机安装座的视觉传感器朝上,连接所述第二机臂的电机安装座的视觉传感器朝下。
在某些实施方式中,在所述多旋翼无人飞行器处于所述展开状态时,连接所述第一机臂的电机安装座的视觉传感器和连接所述第二机臂的电机安装座的视觉传感器均朝下,在所述多旋翼无人飞行器处于所述折叠状态时,连接所述第一机臂的电机安装座的视觉传感器和连接所述第二机臂的电机安装座的视觉传感器均朝上。
在某些实施方式中,在所述多旋翼无人飞行器处于所述展开状态时,连接所述第一机臂的电机安装座的视觉传感器和连接所述第二机臂的电机安装座的视觉传感器均朝上,在所述多旋翼无人飞行器处于所述折叠状态时,连接所述第一机臂的电机安装座的视觉传感器和连接所述第二机臂的电机安装座的视觉传感器均朝下。
在某些实施方式中,所述第一方向和所述第二方向基本平行于所述多旋翼无人飞行器的偏航轴;或,所述第一方向相对于所述多旋翼无人飞行器的偏航轴倾斜和所述第二方向基本平行于所述多旋翼无人飞行器的偏航轴。
在某些实施方式中,所述第一机臂与所述中心体形成有第一连接处,所述第二机臂与所述中心体形成有第二连接处,沿所述中心体高度方向,所述第一连接处与所述第二连接处错开设置,或所述第一连接处与所述第二连接处位于同一高度。
在某些实施方式中,在所述多旋翼无人飞行器处于所述折叠状态时,所述第一机臂和所述第二机臂沿所述中心体高度方向间隔设置;或,在所述多旋翼无人飞行器处于所述折叠状态时,所述第一机臂和所述第二机臂沿一水平方向并列设置。
在某些实施方式中,所述多旋翼无人飞行器在所述展开状态和所述折叠状态来回切换时,所述第一机臂和所述第二机臂的转动方向相同或不同。
在某些实施方式中,所述机臂通过枢轴连接所述中心体,所述枢轴的轴线与所述多旋翼无人飞行器的横滚轴之间呈预设夹角设置。
在某些实施方式中,连接所述第一机臂的枢轴的轴线与所述多旋翼无人飞行器的横滚轴之间所成第一夹角,连接所述第二机臂的枢轴的轴线与所述多旋翼无人飞行器的横滚轴之间所成第二夹角,所述第一夹角与所述第二夹角相同或不同。
在某些实施方式中,所述电机安装座上设有指示灯。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。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方式或示例中以合适的方式结合。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或更多个用于执行特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的执行,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本申请的实施方式所属技术领域的技术人员所理解。
- 无人飞行器的遥控器、无人飞行器的航拍控制方法和无人飞行器航拍系统
- 无人飞行器、配送系统、无人飞行器的控制方法以及控制无人飞行器的程序