Compact autonomous exploration unmanned aerial vehicle

Abstract

The present application relates to the technical field of unmanned aerial vehicles and discloses a compact autonomous exploration unmanned aerial vehicle, including: a rectangular plate; flight driving mechanisms mounted below the rectangular plate; a housing mounted on an upper surface of the rectangular plate, a battery being removably connected inside the housing, an information processor being integrated at a top of the housing, an inclined plate that is connected to the rectangular plate being fixed on one side of the housing, and a radar and a camera being mounted on the inclined plate; a flight controller and electronic speed controller board fixed on the bottom wall of the rectangular plate and located within a central space surrounded by the four flight driving mechanisms, the flight controller and electronic speed controller board being electrically connected to an operating end of each of the flight driving mechanisms; and a power distribution board, the power distribution board having an upper portion fixed within the housing and being located between the battery and the radar, and passing downward through the rectangular plate, and the power distribution board being electrically connected to the battery and distributing electrical power to the information processor, the radar, the camera and the flight controller and electronic speed controller board. The present application has a compact structure, can achieve miniaturization and lightweight of the overall structure, and can ensure stable flight.

Description

[Corrected under Rule 26, 05.09.2025]COMPACT AUTONOMOUS EXPLORATION UNMANNED AERIAL VEHICLECross-Reference to related Application

[0001] This application claims priority to, and the benefit of, Chinese Application having Serial No. 202422057066.6 filed on 23 Aug 2024. The entire contents of the foregoing application are hereby incorporated by reference in its entirety for all purposes.Technical Field

[0002] The present application relates to the technical field of unmanned aerial vehicles, and in particular to compact autonomous exploration unmanned aerial vehicles.Background Art

[0003] Nowadays, with the rapid development of unmanned aerial vehicle technology, miniaturization, lightweight and high efficiency have become an important trend in the design of an unmanned aerial vehicle. The structure of the existing unmanned aerial vehicle still suffer from some problems.

[0004] (1) Conventional designs, due to the space requirements of various components, result in an increased overall size and weight, can hardly adapt to some application scenarios having high space requirements, and are not conducive to operations within narrow spaces.

[0005] (2) The designs of the unmanned aerial vehicles often lead to non-uniform distribution in spatial layout, and due to non-uniform weight distribution or mutual interference between the components, the unmanned aerial vehicles may have insufficient stability during flight, which affects the flight effect and safety, and reduces the overall efficiency of the unmanned aerial vehicles.

[0006] (3) Many unmanned aerial vehicles are mainly designed for outdoor environment and lack the capability of stable flight in indoor environment, which is mainly due to the fact that more obstacles, varying light, signal interferences, and other factors are usually present in the indoor environment, limiting the indoor flight of the unmanned aerial vehicles.

[0007] Therefore, how to provide an autonomous exploration unmanned aerial vehicle which has a compact structure and can ensure stable flight while achieving miniaturization and lightweight of the overall structure is a problem that needs to be solved urgently by those skilled in the art.Summary of invention

[0008] In view of this, the present application provides a compact autonomous exploration unmanned aerial vehicle, which aims to solve the above technical problems.

[0009] In order to achieve the above objective, the present application uses the following technical solution:

[0010] acompact autonomous exploration unmanned aerial vehicle, including:

[0011] arectangular plate, the rectangular plate having a connecting beam extending outward at each of four corners;

[0012] aflight driving mechanism, four flight driving mechanisms being provided and connected to a bottom wall of the rectangular plate and respectively to bottom walls of the four connecting beams, and the four flight driving mechanisms being connected to each other;

[0013] ahousing fixed on an upper surface of the rectangular plate, a battery being removably connected inside the housing, an information processor being integrated at a top of the housing, an inclined plate connected to the rectangular plate being fixed on one side of the housing, and a radar and a camera being mounted on the inclined plate;

[0014] aflight controller and electronic speed controller board fixed on the bottom wall of the rectangular plate and located within a central space surrounded by the four flight driving mechanisms, the flight controller and electronic speed controller board being electrically connected to an operating end of each of the flight driving mechanisms; and

[0015] apower distribution board, the power distribution board having an upper portion fixed within the housing and being located between the battery and the radar, the power distribution board passing downward through the rectangular plate, and the power distribution board being electrically connected to the battery and distributing electrical power to the information processor, the radar, the camera and the flight controller and electronic speed controller board.

[0016] With the above technical solution, the present application provides a compact autonomous exploration unmanned aerial vehicle, where the flight driving mechanism and the housing are respectively mounted below and on the upper surface of the rectangular plate, such that the overall size of the unmanned aerial vehicle is reduced. In addition, the battery, the information processor, the radar and the camera are integrated on the housing, which achieves high integration of various components, enables the capabilities of autonomous exploration and obstacle avoidance, and allows for indoor flight. The structural arrangement has the characteristics of compact structure and uniform distribution, and can effectively ensure the stable flight of the unmanned aerial vehicle. Moreover, the power distribution board is arranged in a vertically penetrating manner, which can save an occupied space and reasonably distribute electrical power to other electrical components. The structural arrangement can also achieve an orderly arrangement of all lines. The present application has a compact structure, and can ensure the stable flight while achieving miniaturization and lightweight of the overall structure.

[0017] Preferably, in the above compact autonomous exploration unmanned aerial vehicle, a battery casing is wrapped outside the battery, a protrusion is provided on an end surface of one end of the battery casing, a mounting slot corresponding to the protrusion is provided on an inner side wall of the housing, the protrusion is correspondingly engaged with the mounting slot, and a handle is fixed on an end surface of an end of the battery casing away from the protrusion. With the engagement between the protrusion of the battery casing and the mounting slot, and in combination with the structural arrangement of the handle, the battery can be quickly mounted and dismounted, facilitating replacement.

[0018] Preferably, in the above compact autonomous exploration unmanned aerial vehicle, each of the flight driving mechanisms includes a duct ring, a driving motor and fan blades, where the duct ring is fixed below the rectangular plate by means of a first fastener, the driving motor is fixed on the bottom wall of the connecting beam, and the fan blades are fixedly connected to a power output end of the driving motor and located inside of the duct ring. The four duct rings are arranged in a square shape, which not only optimizes the overall arrangement, but also ensures the stable flight of the unmanned aerial vehicle.

[0019] Preferably, in the above compact autonomous exploration unmanned aerial vehicle, the connecting beams are respectively a first connecting beam, a second connecting beam, a third connecting beam and a fourth connecting beam, ends of the first connecting beam and the second connecting beam away from the rectangular plate are connected by a bent connecting rod, and a gap is provided between the bent connecting rod and an end surface of the rectangular plate. The structural arrangement achieves the lightweight of the overall structure. In addition, the gap between the bent connecting rod and the end surface of the rectangular plate is in corresponding communication with the two duct rings on a side close to the bent connecting rod, such that the aerodynamic efficiency of the fan blades are increased and the flight power and stability are improved during flight. Moreover, the gap between the bent connecting rod and the rectangular plate optimizes the internal spatial layout of the unmanned aerial vehicle and provides mounting spaces for other components.

[0020] Preferably, in the above compact autonomous exploration unmanned aerial vehicle, the inclined plate has one end fixedly connected to the housing, and the other end fixed on the bent connecting rod, a radar mounting frame is fixed on the inclined plate, the radar is embedded in the radar mounting frame, a bracket is fixed on the radar mounting frame, and the camera is mounted on the bracket. The structural arrangement is stable and also achieves the integration of the camera and the radar.

[0021] Preferably, in the above compact autonomous exploration unmanned aerial vehicle, an included angle is formed between the radar and the rectangular plate, the included angle ranging from 15° to 35°. The inclined plate is arranged at an inclined angle to the radar, expanding the detection vision and range, and improving the capability of obstacle avoidance.

[0022] Preferably, in the above compact autonomous exploration unmanned aerial vehicle, vibration damping posts are mounted at four corners of the inclined plate, top ends of the four vibration damping posts being fixedly connected to a bottom wall of the radar mounting frame. The structural arrangement of the vibration damping posts reduces the impacts of vibrations on the radar and the camera during flight, prolonging the service life. Moreover, the vibration damping design helps reduce blurring and shaking during camera shooting, improving the quality of images and videos.

[0023] Preferably, in the above compact autonomous exploration unmanned aerial vehicle, a first connecting plate is fixed between two adjacent duct rings, a protective housing covers an outer side of the flight controller and electronic speed controller board, and the protective housing is fastened to the first connecting plate by means of a second fastener. The protective housing functions to protect the flight controller and electronic speed controller board, and the protective housing is fastened to the first connecting plate by means of the second fastener, enhancing the structural strength of a lower portion of the unmanned aerial vehicle.

[0024] Preferably, in the above compact autonomous exploration unmanned aerial vehicle, an optical flow sensor and a data transmission cable are mounted on a bottom wall of the protective housing, and vibration damping bases symmetrical in pairs are fixed on the bottom wall of the protective housing, a distance between a bottom end of each vibration damping base and the bottom wall of the protective housing being greater than a distance from the optical flow sensor and the data transmission cable to the bottom wall of the protective housing. The optical flow sensor is mounted to facilitate precise position and pose control of the unmanned aerial vehicle, improving flight stability. The data transmission cable is responsible for data transmission to ensure unimpeded communication between the unmanned aerial vehicle and a ground control station. The vibration damping base provides the effects of vibration damping and protecting the optical flow sensor and the data transmission cable.

[0025] Preferably, in the above compact autonomous exploration unmanned aerial vehicle, a GPS locator is mounted at an end of the housing away from the radar, and the GPS locator has a USB interface. Mounting the GPS locator on the side of the housing away from the radar can effectively avoid signal interference with the radar, making detection information more accurate. The GPS locator provides the unmanned aerial vehicle with accurate geographical location information, facilitating realizing autonomous navigation and precision landing. The USB interface facilitates a user charging the GPS locator or data transmission, improving the flexibility and convenience of the unmanned aerial vehicle.

[0026] According to the above technical solution, compared with the prior art, the present application discloses a compact autonomous exploration unmanned aerial vehicle, which has the following beneficial effects.

[0027] 1. In the present application, the flight driving mechanism and the housing are respectively mounted below and on the upper surface of the rectangular plate, such that the overall size of the unmanned aerial vehicle is reduced, in addition, the battery, the information processor, the radar and the camera are integrated on the housing, which realizes high integration, achieves a compact structure and lightweight, and facilitates carrying and deploying.

[0028] 2. In the present application, the provision of the inclined plate enables expanded ranges of viewing angle and detection of the radar, and autonomous obstacle avoidance, which significantly reduces the risk of collision during flight and improves the flight safety.

[0029] 3. The present application realizes a modular design, enables independent replacement and maintenance, and reduces the overall maintenance cost.Brief Description of the Drawings

[0030] In order to more clearly describe the technical solutions in the embodiments of the present application or the prior art, the drawings necessary for describing the embodiments or the prior art will be briefly described below. Apparently, the drawings in the description below merely show some of the embodiments of the present application, and those of ordinary skill in the art would have obtained other drawings from the provided drawings without involving any inventive effort.

[0031] Fig. 1 is a schematic structural diagram of a compact autonomous exploration unmanned aerial vehicle of the present application;

[0032] Fig. 2 is a schematic structural diagram of a flight driving mechanism of the present application;

[0033] Fig. 3 is a schematic structural diagram of a mounting slot of the present application;

[0034] Fig. 4 is a schematic structural diagram of a battery of the present application;

[0035] Fig. 5 is a schematic structural diagram of a rectangular plate and a connecting beam of the present application;

[0036] Fig. 6 is a schematic structural diagram of a flight controller and electronic speed controller board and a power distribution board of the present application; and

[0037] Fig. 7 is a schematic structural diagram of an optical flow sensor and a data transmission cable of the present application.

[0038] List of reference signs:

[0039] 1 ‐Rectangular plate;

[0040] 11 ‐Connecting beam; 111 ‐First connecting beam; 112 ‐Second connecting beam; 113 ‐Third connecting beam; 114 ‐Fourth connecting beam; 115 ‐Bent connecting rod; 116 ‐Extension rod;

[0041] 2 ‐Flight driving mechanism;

[0042] 21 ‐Duct ring; 211 ‐First connecting plate; 212 ‐Second connecting plate; 22 ‐Driving motor; 23 ‐Fan blade; 24 ‐First fastener;

[0043] 3 ‐Housing;

[0044] 31 ‐Battery; 311 ‐Battery casing; 312 ‐Protrusion; 313 ‐Handle; 32 ‐Information processor; 33 ‐Inclined plate; 331 ‐Radar; 332 ‐Camera; 333 ‐Radar mounting frame; 334 ‐Vibration damping post; 34 ‐Mounting slot;

[0045] 4 ‐Flight controller and electronic speed controller board;

[0046] 5 ‐Power distribution board;

[0047] 6 ‐Protective housing;

[0048] 61 ‐Second fastener; 62 ‐Vibration damping base;

[0049] 7 ‐Optical flow sensor;

[0050] 8 ‐Data transmission cable;

[0051] 9 ‐GPS locator.Detailed Description of Embodiments

[0052] The technical solutions of the present application will be clearly and completely described below with reference to the drawings in embodiments of the present application. It is apparent that the described embodiments are not all embodiments but only some of the embodiments of the present application. Based on the embodiments of the present application, all other embodiments obtained by those of ordinary skill in the art without involving any inventive effort fall within the scope of protection of the present application.

[0053] Referring to Figs. 1 to 7, the embodiments of the present application disclose a compact autonomous exploration unmanned aerial vehicle, including:

[0054] a rectangular plate 1, the rectangular plate 1 having a connecting beam 11 extending outward at each of four corners;

[0055] a flight driving mechanism 2, four flight driving mechanisms 2 being provided and connected to a bottom wall of the rectangular plate 1 and respectively to bottom walls of the four connecting beams 11, and the four flight driving mechanisms 2 being connected to each other;

[0056] a housing 3 fixed on an upper surface of the rectangular plate 1, where a battery 31 is removably connected inside the housing 3, an information processor 32 is integrated at a top of the housing 3, an inclined plate 33 connected to the rectangular plate 1 is fixed on one side of the housing 3, and a radar 331 and a camera 332 are mounted on the inclined plate 33;

[0057] a flight controller and electronic speed controller board 4 fixed on the bottom wall of the rectangular plate 1 and located within a central space surrounded by the four flight driving mechanisms 2, where the flight controller and electronic speed controller board 4 is electrically connected to an operating end of each of the flight driving mechanisms 2; and

[0058] a power distribution board 5, where power distribution board 5 has an upper portion fixed within the housing 3 and is located between the battery 31 and the radar 331, and passes downward through the rectangular plate 1, the power distribution board 5 is electrically connected to the battery 31 and distributes electrical power to the information processor 32, the radar 331, the camera 332 and the flight controller and electronic speed controller board 4.

[0059] In order to further optimize the above technical solution, a battery casing 311 is wrapped outside the battery 31, a protrusion 312 is provided on an end surface of one end of the battery casing 311, a mounting slot 34 corresponding to the protrusion is provided on an inner side wall of the housing 3, the protrusion 312 is correspondingly engaged with the mounting slot 34, and a handle 313 is fixed on an end surface of an end of the battery casing 311 away from the protrusion 312.

[0060] In order to further optimize the above technical solution, the power distribution board 5 has a connecting interface, which is electrically connected to positive and negative electrodes of the battery 31 by means of cables or wires.

[0061] In order to further optimize the above technical solution, each of the flight driving mechanisms 2 includes a duct ring 21, a driving motor 22, and fan blades 23, where the duct ring 21 is fixed below the rectangular plate 1 by means of a first fastener 24, the driving motor 22 is fixed on the bottom wall of the connecting beam 11, and the fan blade 23 is fixedly connected to a power output end of the driving motor 22 and located inside of the duct ring 21.

[0062] In order to further optimize the above technical solution, a second connecting plate 212 is also fixed between two adjacent duct rings 21, and the rectangular plate 1 has extension rods 116 extending outward at two side edges. Each of the second connecting plate 212 between a first connecting beam 111 and a fourth connecting beam 114 and the second connecting plate 212 between a second connecting beam 112 and a third connecting beam 113 is fastened to the extension rod 116 by means of the first fastener 24. The second connecting plate 212 between the first connecting beam 111 and the second connecting beam 112 is fastened to a bent connecting rod 115 by means of the first fastener 24. An edge of an end of the rectangular plate 1 away from the bent connecting rod 115 is fastened to the second connecting plate 212 between the third connecting beam 113 and the fourth connecting beam 114 and a GPS locator 9 by means of the first fastener 24.

[0063] In order to further optimize the above technical solution, the connecting beams 11 are respectively the first connecting beam 111, the second connecting beam 112, the third connecting beam 113 and the fourth connecting beam 114, ends of the first connecting beam 111 and the second connecting beam 112 away from the rectangular plate 1 are connected by the bent connecting rod 115, and a gap is provided between the bent connecting rod 115 and an end surface of the rectangular plate 1.

[0064] In order to further optimize the above technical solution, the inclined plate 33 has one end fixedly connected to the housing 3, and the other end fixed on the bent connecting rod 115, a radar mounting frame 333 is fixed on the inclined plate 33, the radar 331 is embedded in the radar mounting frame 333, a bracket is fixed on the radar mounting frame 333, and the camera 332 is mounted on the bracket.

[0065] In order to further optimize the above technical solution, an included angle is formed between the radar 331 and the rectangular plate 1, and the included angle ranges from 15° to 35°.

[0066] In order to further optimize the above technical solution, vibration damping posts 334 are mounted at four corners of the inclined plate 33, and top ends of the four vibration damping posts 334 are fixedly connected to a bottom wall of the radar mounting frame 333.

[0067] In order to further optimize the above technical solution, the first connecting plate 211 is fixed between two adjacent duct rings 21, a protective housing 6 covers an outer side of the flight controller and electronic speed controller board 4, and the protective housing 6 is fastened to the first connecting plate 211 by means of a second fastener 61.

[0068] In order to further optimize the above technical solution, an optical flow sensor 7 and a data transmission cable 8 are mounted on a bottom wall of the protective housing 6, the optical flow sensor 7 and the data transmission cable 8 are both electrically connected to the power distribution board 5 and an information processor, and vibration damping bases 62 that are symmetrical in pairs are fixed on the bottom wall of the protective housing 6, and a distance between a bottom end of each vibration damping base 62 and the bottom wall of the protective housing 6 is greater than a distance from the optical flow sensor 7 and the data transmission cable 8 to the bottom wall of the protective housing 6.

[0069] In order to further optimize the above technical solution, the GPS locator 9 is mounted at an end of the housing 3 away from the radar 331, and the GPS locator 9 has a USB interface 91.

[0070] In order to further optimize the above technical solution, the information processor 32 can receive data fed back by electrical components such as the radar, the camera, and the data transmission cable, record and analyze the data, and feed the data back to a control end to make corresponding data adjustment.

[0071] The embodiments in this specification are described in a progressive manner, each embodiment focuses on differences from other embodiments, and for a part that is the same or similar between different embodiments, reference may be made between the embodiments. A device disclosed in the embodiments corresponds to the method disclosed in the embodiments, and therefore is described simply, and for a related part, reference may be made to the description of the method part.

[0072] The above description of the disclosed embodiments enables those skilled in the art to implement or use the present application. Various modifications to these embodiments will be readily apparent to those skilled in the art, and the general principles defined herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit or scope of the present application. Therefore, the present application will not be limited to the embodiments shown herein, but extends to the widest scope that complies with the principles and novelty disclosed in this specification.

Claims

1.A compact autonomous exploration unmanned aerial vehicle, comprising:a rectangular plate (1) , the rectangular plate (1) having a connecting beam (11) extending outward at each of four corners;a flight driving mechanism (2) , four flight driving mechanisms (2) being provided and connected to a bottom wall of the rectangular plate (1) and respectively to bottom walls of the four connecting beams (11) , and the four flight driving mechanisms (2) being connected to each other;a housing (3) fixed on an upper surface of the rectangular plate (1) , a battery (31) being removably connected inside the housing (3) , an information processor (32) being integrated at a top of the housing (3) , an inclined plate (33) connected to the rectangular plate (1) being fixed on one side of the housing (3) , and a radar (331) and a camera (332) being mounted on the inclined plate (33) ; a flight controller and electronic speed controller board (4) fixed on the bottom wall of the rectangular plate (1) and located within a central space surrounded by the four flight driving mechanisms (2) , the flight controller and electronic speed controller board (4) being electrically connected to an operating end of each of the flight driving mechanisms (2) ; anda power distribution board (5) , the power distribution board (5) having an upper portion fixed within the housing (3) and being located between the battery (31) and the radar (331) , and passing downward through the rectangular plate (1) , and the power distribution board (5) being electrically connected to the battery (31) and distributing electrical power to the information processor (32) , the radar (331) , the camera (332) and the flight controller and electronic speed controller board (4) .2.The compact autonomous exploration unmanned aerial vehicle according to claim 1, wherein a battery casing (311) is wrapped outside the battery (31) , a protrusion (312) is provided on an end surface of one end of the battery casing (311) , a mounting slot (34) corresponding to the protrusion is provided on an inner side wall of the housing (3) , the protrusion (312) is correspondingly engaged with the mounting slot (34) , and a handle (313) is fixed on an end surface of an end of the battery casing (311) away from the protrusion (312) .3.The compact autonomous exploration unmanned aerial vehicle according to claim 1, wherein each of the flight driving mechanisms (2) comprises a duct ring (21) , a driving motor (22) , and fan blades (23) , wherein the duct ring (21) is fixed below the rectangular plate (1) by means of a first fastener (24) , the driving motor (22) is fixed on the bottom wall of the connecting beam (11) , and the fan blades (23) are fixedly connected to a power output end of the driving motor (22) and located inside of the duct ring (21) .4.The compact autonomous exploration unmanned aerial vehicle according to claim 1, wherein the connecting beams (11) are respectively a first connecting beam (111) , a second connecting beam (112) , a third connecting beam (113) and a fourth connecting beam (114) , ends of the first connecting beam (111) and the second connecting beam (112) away from the rectangular plate (1) are connected by a bent connecting rod (115) , and a gap is provided between the bent connecting rod (115) and an end surface of the rectangular plate (1) .5.The compact autonomous exploration unmanned aerial vehicle according to claim 4, wherein the inclined plate (33) has one end fixedly connected to the housing (3) , and the other end fixed on the bent connecting rod (115) , a radar mounting frame (333) is fixed on the inclined plate (33) , the radar (331) is embedded in the radar mounting frame (333) , a bracket is fixed on the radar mounting frame (333) , and the camera (332) is mounted on the bracket.6.The compact autonomous exploration unmanned aerial vehicle according to claim 4, wherein an included angle is formed between the radar (331) and the rectangular plate (1) , the included angle ranging from 15° to 35°.7.The compact autonomous exploration unmanned aerial vehicle according to claim 5, wherein vibration damping posts (334) are mounted at four corners of the inclined plate (33) , top ends of the four vibration damping posts (334) being fixedly connected to a bottom wall of the radar mounting frame (333) .8.The compact autonomous exploration unmanned aerial vehicle according to claim 3, wherein a first connecting plate (211) is fixed between two adjacent duct rings (21) , a protective housing (6) covers an outer side of the flight controller and electronic speed controller board (4) , and the protective housing (6) is fastened to the first connecting plate (211) by means of a second fastener (61) .9.The compact autonomous exploration unmanned aerial vehicle according to claim 8, wherein an optical flow sensor (7) and a data transmission cable (8) are mounted on a bottom wall of the protective housing (6) , and vibration damping bases (62) that are symmetrical in pairs are fixed on the bottom wall of the protective housing (6) , a distance between a bottom end of each vibration damping base (62) and the bottom wall of the protective housing (6) being greater than a distance from the optical flow sensor (7) and the data transmission cable (8) to the bottom wall of the protective housing (6) .10.The compact autonomous exploration unmanned aerial vehicle according to claim 1, wherein a GPS locator (9) is mounted at an end of the housing (3) away from the radar (331) , and the GPS locator (9) has a USB interface (91) .

Images