阅读说明：本技术 多层多轴无人机 (Multi-layer multi-shaft unmanned aerial vehicle ) 是由 覃松 张春丽 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及无人机技术领域,公开了一种多层多轴无人机,包括飞行控制系统、定位系统、供电系统和通讯系统。其特征在于：包括主上升机构和副上升机构,主上升机构包括连接架,连接架的端部均固定有由电机驱动的下螺旋桨；副上升机构包括宽度小于连接架宽度的固定架,固定架的顶部固定有由电机驱动的上螺旋桨,上螺旋桨的外周设置有固定在固定架上的上整流罩,上螺旋桨与下螺旋桨错开；连接架与固定架之间设置有若干连接杆,连接杆的端部分别固定在连接架和固定架上。本发明结构简单,利用上层的螺旋桨和下层的螺旋桨能够进行稳定的吸顶或辅助空中平台作业。(The invention relates to the technical field of unmanned aerial vehicles, and discloses a multi-layer multi-axis unmanned aerial vehicle which comprises a flight control system, a positioning system, a power supply system and a communication system. The method is characterized in that: the lifting mechanism comprises a main lifting mechanism and an auxiliary lifting mechanism, wherein the main lifting mechanism comprises a connecting frame, and lower propellers driven by a motor are fixed at the end parts of the connecting frame; the auxiliary lifting mechanism comprises a fixed frame with the width smaller than that of the connecting frame, an upper propeller driven by a motor is fixed at the top of the fixed frame, an upper fairing fixed on the fixed frame is arranged on the periphery of the upper propeller, and the upper propeller and the lower propeller are staggered; a plurality of connecting rods are arranged between the connecting frame and the fixed frame, and the end parts of the connecting rods are respectively fixed on the connecting frame and the fixed frame. The invention has simple structure, and can stably suck the top or assist the aerial platform to work by utilizing the upper propeller and the lower propeller.)

多层多轴无人机

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种多层多轴无人机。

背景技术

大量房屋及桥梁结构，存在装饰、检查或维护工作。若目标物顶板离地过高，查看或检修需搭设支架及平台，或采用升降机。搭设支架平台的缺点：1)搭设周期长；2)一次使用就拆除，转场成本高；3)易出现安全问题；4)占用场地时间长，影响其他工作开展；采用升降机的缺点：1)升降高度受限，移动式一般升高为20米，固定式可以达到30米；2)人在升降机平台上工作，系高空作业，有安全隐患；3)升降机的基础必须放在稳定可靠的地方，对于户外而言，升降机的使用严重受限。

也有传统无人机，即单层多轴螺旋桨无人机，利用螺旋桨升力，顶住顶板，形成真空效应，能停留一段时间。存在的问题是需要降低无人机的功率甚至关停螺旋桨的旋转，使真空效应丧失，无人机才能离开顶板，不再顶住顶板。等无人机离开顶板后，再加速螺旋桨旋转或重启螺旋桨旋转，使升力大于下降力，才能保障无人机在空中的正常飞行。这个过程对操作技术要求很高，一不留神就会发生坠机事故，造成财产损失，可靠性极低，不能用于吸顶状况下的稳定平台。

发明内容

本发明意在提供一种多层多轴无人机，以降低现有的无人机吸顶工作后容易坠机的几率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多层多轴无人机，包括飞行控制系统、定位系统、供电系统和通讯系统，包括主上升机构和副上升机构，主上升机构包括连接架，连接架的端部均固定有由电机驱动的下螺旋桨；

副上升机构包括宽度小于连接架宽度的固定架，固定架的顶部固定有由电机驱动的上螺旋桨，上螺旋桨的外周设置有固定在固定架上的上整流罩，上螺旋桨与下螺旋桨错开；

连接架与固定架之间固定有若干连接杆。

本发明的原理以及有益效果：

(1)主上升机构的下螺旋桨提供主要的上升力，主上升机构使得无人机上升到相应位置后，通过副上升机构与顶板之间形成真空，具体的上整流罩对上螺旋桨产生的气流进行整流，使得上螺旋桨与顶板之间形成真空，从而达到稳定吸顶的目的，再调节主上升机构的功率，使得主升上机构形成对多层多轴无人机的支撑力，副上升机构形成对顶板的吸力，以达到多层多轴无人机的稳定。

(2)主上升机构与副上升机构之间通过连接杆来进行连接，使得二者之间预留足够的空间，通过相应的空间可以安装操作使用的机械臂等，以便于高空工作。

综上所述，与现有技术相比，单层螺旋桨结构的无人机，一方面吸顶的稳定性不足，而且所承受的重量过大时，难以达到吸顶的目的，另一方面吸顶停止时，对于无人机关闭后重新启动要求高，容易造成无人机不必要的坠机。

在本方案中，利用双层的螺旋桨结构，不仅可以提供足够的作用力承受较重的工件，同时，在吸顶时受到下螺旋桨和上螺旋桨的作用，使得多层多轴无人机整体稳定。其次，在停止吸顶时，即上螺旋桨失能时，主上升机构能够提供相应的动能，降低了无人机坠毁的情况发生的几率。

进一步，所述上整流罩的设置有橡胶圈。

有益效果：在副上升机构进行顶板吸顶时，上整流罩会与顶板发生一定的碰撞，通过橡胶圈对上整流罩进行相应的保护，上整流罩也可对上螺旋桨进行一定的保护。

进一步，所述下螺旋桨的外周固定有下整流罩。

有益效果：下整流罩对下螺旋桨产生的气流进行整流，以使得下螺旋桨能够稳定工作，同时，由于上螺旋桨和下螺旋桨错开，且上整流罩和下整流罩配合，将上螺旋桨和下螺旋桨的气流错开，以降低上螺旋桨和下螺旋桨发生干扰的几率。

进一步，所述下整流罩内设置有加强杆，加强杆的两端分别固定在下整流罩和连接架上。

有益效果：加强杆以保证下整流罩的稳定性。

进一步，所述连接杆为伸缩杆。

有益效果：伸缩杆可以伸缩不同的长度，可调节固定架与连接架的相对位置，从而调节上螺旋桨与下螺旋桨的相应位置，并且对连接杆之间的空间进行相应的调节，可提高连接杆的空前，从而提高从而达到根据需求调节连接杆的目的。

进一步，所述连接架的底部固定有固定板，固定板的底部固定有落地架。

有益效果：在多层多轴无人机停止工作时，落地架可进行平稳的支撑，同时落地架还可以作为附着件，来对工件进行附着。

进一步，所述固定架的外周竖直滑动连接有保护轴，保护轴的底部设置有与连接杆相抵的弹性件。

有益效果：保护轴可以进行相应的定位，可以提高在吸顶时定位的精确性。保护轴与顶板相抵，避免上螺旋桨、上整流罩直接与顶板相抵，降低上螺旋桨、上整流罩损坏的几率。

进一步，所述保护轴的顶部固定有防护层。

有益效果：防护层对保护轴进行包裹，避免保护轴与顶板相抵时保护轴将顶板损坏。

进一步，相邻两根连接杆之间设置若干连接轴。

有益效果：连接杆之间设置连接轴，通过连接轴来稳定连接杆，同时增强连接杆的稳定性。

进一步，连接架上设置有用于对下螺旋桨进行折叠的折叠机构。

有益效果：通过折叠机构，将下螺旋桨进行折叠，以减小主上升机构的面积，从而便于运输。

附图说明

图1为本发明实施例一、二中多层多轴无人机的轴测图；

图2为本发明实施例一中多层多轴无人机的俯视图；

图3为本发明实施例一中多层多轴无人机的正向视图；

图4为保护轴的局部剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：连接架1、连接杆2、固定块21、保护轴3、橡胶层31、固定架4、上整流罩5、上电机6、上螺旋桨7、连接块8、连接轴9、下整流罩10、加强杆 11、固定板12、落地架13、下电机14、下螺旋桨15、转动片16、固定钉161、转动轴162、转动钉153。

实施例一：

基本如附图1、附图2和附图3所示，一种多层多轴无人机，包括主上升机构和副上升机构。

主上升机构包括十字型的连接架1，连接架1的四个端部均固定有安装块，以一个安装块为例，安装块的底部通过紧固螺栓固定有下电机14，下电机14的输出轴上通过紧固螺栓固定有下螺旋桨15。下螺旋桨15的外周设置有纵截面为梯形的下整流罩10，下整流罩10 对下螺旋桨产生的气流进行整流，连接架1贯穿下整流罩10，安装块的顶部设置有三根加强杆11，加强杆11的两端分别焊接固定在安装块和下整流罩10上，相邻两根加强杆11的夹角为120°。

连接架1的中部通过紧固螺栓或焊接的方式固定连接有两块固定板12，位于连接架1 下方的固定板12的底部焊接有落地架13，落地架13的纵截面为梯形。位于连接架1上方的固定板12用于安装飞行控制系统、定位系统、供电系统和通讯系统，飞行控制系统、定位系统、供电系统和通讯系统均电性连接，根据需求可选择一定型号的飞行控制系统、定位系统、供电系统和通讯系统，本实施例中飞行控制系统的型号为APM2.8飞控，飞行控制系统控制无人机的飞行，定位系统为型号M8N的GPS，定位系统进行定位，供电系统包括30A电调、蓄电池，供电系统对多层多轴无人机整体供电，同时配备有型号为：FS16的遥控器，遥控器与飞行控制系统匹配，遥控器通过通讯系统向飞行控制系统发送、接收工作信号，以控制飞行控制系统向供电系统、定位系统等发送指令。飞行控制系统、供电系统与下电机14 电连接，以控制下电机14工作。

连接架1上焊接有四根连接杆2，本实施例中连接杆2为伸缩杆，伸缩杆的型号为：迈腾B6；连接杆2上焊接有固定块21，具体的固定块21上开有通孔，连接杆2穿过通孔且将固定块21焊接在连接杆2上。连接架1为十字型，十字型连接架1的夹角无阻挡，四根连接杆2构成四个与连接架1相配合的四个面，任意一个面都可以封闭。封闭面的结构为：相邻两根连接杆2之间设置若干连接轴9，当然根据需求的不同，连接轴9也可以可拆卸连接在固定块21上。附图1所示，本实施例中连接轴9一端焊接在固定块21上，连接轴9另一端焊接在连接杆2上，两根连接轴9与一根连接杆2构成一个三角形，固定块21与固定块 21之间还连接有两根连接轴9，连接方式为连接轴9的两端分别焊接在两个固定块21上。

连接架1的上方设置有焊接在四根连接杆2上的固定架4，固定架4的宽度小于连接架 1的宽度，如附图1所示，固定架4由多根支撑轴构成，相邻两根支撑轴之间留有间隙。固定架4上通过紧固螺栓固定有上电机6，上电机6的输出轴上通过紧固螺栓固定有上螺旋桨7，上螺旋桨7的外周设置有焊接在固定架4上且纵截面为梯形的上整流罩5，上整流罩5 对上螺旋桨7产生的气流进行整流，由于固定架4的宽度小于连接架1的宽度，以使得上螺旋桨7和下螺旋桨15错开，同时配合上整流罩5和下整流罩10，以避免上螺旋桨7和下螺旋桨15工作时产生的气流发生相互干涉。上电机6与飞行控制系统、供电系统电连接，飞行控制系统、供电系统控制上电机6工作，此为常规技术手段此处不再进一步赘述。本实施例中，上电机6和下电机14的型号均为：X2212-980KV电机。

具体实施过程如下：

本方案中的多层多轴无人机主要应用于建筑工程中，例如：室内顶板、桥梁等。初始时，连接杆2形成的四个面，三个面均封闭，根据工位的不同可选择封闭任意的面。工件放置于四根连接杆2形成的空腔内。

根据工件的体积或需要容纳的工件数量不同，可以预先调节好连接杆2的长度，以扩大容纳体积。

多层多轴无人机升空时，操作人员控制飞行控制系统启动下电机14，下电机14带动下螺旋桨15工作，即下螺旋桨15提供向上的升力。

多层多轴无人机升空后，确定吸顶位置后，增加下电机14的功率，继续提升多层多轴无人机上升，上整流罩5平稳接触并顶住目标物的顶板上，然后启动上电机6带动上螺旋桨 7工作，使顶板与上螺旋桨7之间形成真空，从而形成吸顶作用。然后，降低下螺旋桨15旋转速度，上螺旋桨7和下螺旋桨15同时工作，保证多层多轴无人机的稳定。

上整流罩5与顶板脱离时，先增加下螺旋桨15的旋转速度，然后再关闭上电机6，从而停止上螺旋桨7的旋转，以使得上螺旋桨7与顶板之间的负压失去，且下螺旋桨15提供保证整个多层多轴无人机的不会坠落。

实施例二：

实施例二与实施例一的不同之处在于，如附图1和附图4所示，固定架4的外周设置有四个保护轴3，四个保护轴3与连接杆2一一对应，以一个保护轴3为例，保护轴3下部固定有连接块8，连接块8与连接杆2竖直滑动连接，具体的：连接块8上固定有滑块，连接杆2上设置有滑槽，滑块伸入滑槽内且滑块的底部焊接有弹性件，本实施例中弹性件为弹簧，弹簧的下端焊接在连接轴9上。保护轴3的上端固定有橡胶层31。

具体实施方式如下：

若顶板等的高度较高且操作人员肉眼难以看清，则可在多层多轴无人机上安装摄像头，以便于观测具体的工作情况。

在上螺旋桨7吸顶时，保护轴3先与顶板相抵，通过保护轴3进行初步定位，然后再逐步调节需要吸顶的位置。当保护轴3吸顶的位置初步确定过后，下层的下螺旋桨15增加功率，继续提升多层多轴无人机上升，保护轴3受到顶板的作用力，保护轴3会向下滑动，上整流罩5逐渐平稳接触并顶住目标物的顶板上，然后启动上电机6带动上螺旋桨7工作，使顶板与上螺旋桨7之间形成真空，从而形成吸顶作用然后，降低下螺旋桨15旋转速度，上螺旋桨7和下螺旋桨15同时工作，保证多层多轴无人机的稳定，以便于进行相关的操作。与实施例一相比，若直接用肉眼观察或上整流罩5与顶板相抵，容易造成错位，从而导致需要多次调节，操作效率降低，通过保护轴3进行初步定位，降低失误率，提高吸顶位置定位的效率。

实施例三：

实施例三与实施例一的不同之处在于，连接架1的端部均设置有折叠机构，本实施例中以一个折叠机构为例，折叠机构包括位于连接架1上的凹槽，凹槽内转动连接有转动片16，转动片16的左侧焊接有转动轴162，安装块固定在转动轴162上。连接架1上可拆卸连接有固定钉161和转动钉153，固定钉161贯穿转动片16与连接架1 螺纹连接，转动钉贯穿转动片16且与转动片16转动连接，转动钉153的下端部与连接架1 螺纹连接。

具体实施过程如下：

多层多轴无人机，在运输时，将固定钉161取下，操作人员将转动片16绕转动钉153转动，如附图4所示，转动轴162沿逆时针或顺时针转动，如此使得转动轴162带着下螺旋桨靠近连接杆2，以减小多层多轴无人机的面积，从而便于多层多轴无人机的运输。使用时，转动片16复位，并通过固定钉161将转动片16进行固定。

以上的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本发明所省略描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。