CN106926654A - 一种两栖四旋翼无人机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种两栖四旋翼无人机，包括四个螺旋桨、刚性十字交叉支架机构和控制***，十字交叉支架机构包括机架主体和连接在机架主体四周的四个机臂，机架主体底部密封安装有舱体，顶部设有用于安装防水导线的水密接头；舱体内的上半部设有储水舱和水泵；水泵的进水管密封连接设置在舱体下部的进出水口，出水管密封连接储水舱下端的入水口。本发明在空中四旋翼无人机技术的基础上加以改进。可以在水下***，通过密封处理，对机架主体内部主要构件进行保护。舱体内的上半部设置的储水舱和水泵为自重调节装置，可以让无人机在遥控的控制下控制水泵的抽水以及排水来调节飞机的重量，进而控制无人机在水下的姿态。

Description

一种两栖四旋翼无人机
技术领域
本发明涉及飞行技术领域，具体为一种两栖四旋翼无人机。
背景技术
无人机是无人驾驶航空器的简称，英文缩写为UAV(Unmanned Aerial Vehicle)。
无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。机上无驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。地面、舰艇上或母机遥控站人员通过雷达等设备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数字传输。可在无线电遥控下像普通飞机一样起飞或用助推火箭发射升空，也可由母机带到空中投放飞行。回收时，可用与普通飞机着陆过程一样的方式自动着陆，也可通过遥控用降落伞或拦网回收。可反覆使用多次。广泛用于空中侦察、监视、通信、反潜、电子干扰等。
国防工业出版社，2009年3月第1版第1次印刷，魏瑞轩、李学仁编著的《无人机***及作战使用》一书，在第1章总论无人机***中介绍了无人机***的一般组成(第2页，图1-2所示)。其中，飞机***包括有机体***、推进***、飞控***和导航***。
在无人机上装载多类传感器，例如摄像头，可以实现影像实时传输、高危地区探测功能，广泛应用于消防、军事、交通、警务、勘探以及气象等领域，以实现对指定区域的巡航拍摄和监视。目前，无人机大多是基于直升机的飞行原理进行设计制造的，可实现垂直升降和高空悬停，从而满足航拍和监控的要求，最普遍的是单轴单桨、单轴共浆以及多旋翼(例如，四旋翼)形式。
四旋翼无人机是一种具有四个螺旋桨的飞行器并且四个螺旋桨呈十字形交叉结构，相对的四旋翼具有相同的旋转方向，分两组，两组的旋转方向不同。与传统的直升机不同，四旋翼直升机只能通过改变螺旋桨的速度来实现各种动作。四旋翼无人机具有可以自由悬停、运动性能好、体积小、环境友好、可靠性高以及操控简单等优点。四旋翼无人机主要应用于街景拍摄、监控巡察、电力巡检、环保、确权问题、农业保险快递、影视剧拍摄、灾后救援等领域。
目前，四旋翼无人机的研究主要集中在空中无人机方面，公告号为CN204776011U的中国专利文献公开了了一种可入水的多旋翼无人机，包括机体和多个设于机体上并呈对称分布的旋翼臂，各所述旋翼臂在远离机体的一端设有旋翼组件，所述旋翼组件包括安装在旋翼臂上的动力电机和连接在动力电机输出轴上的螺旋桨，所述机体底部安装有储水仓，所述储水仓设有进出水控制阀，所述处理器分别与电源模块、无线通信模块、充气控制阀、进出水控制阀和各旋翼臂上的动力电机连接，所述压缩空气存储器的气体输出端通过充气控制阀连接至储水仓。该实用新型通过控制储水仓里的储水情况从而能有效控制在水中的浮潜情况，从而实现在空中水中无障碍航行，有效解决无人机在飞行途中因意外落水而损坏的问题。
该实用新型的不足之处在于，水下转向不灵活，无法随时调节无人机的上浮及下沉。同时，由于深水处阻力较大，容易出现动力不足的情况。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种两栖四旋翼无人机，该无人机可以在空中***，也可以在水面以及水下不大于5米的深度内***，灵活性大大增加。
本发明的技术方案如下：
一种两栖四旋翼无人机，包括四个螺旋桨、刚性十字交叉支架机构和控制***，所述的十字交叉支架机构包括机架主体和连接在机架主体四周的四个机臂，所述的机架主体底部密封安装有舱体，顶部设有用于安装防水导线的水密接头；所述的舱体内的上半部设有储水舱和水泵；所述水泵的进水管密封连接设置在舱体下部的进出水口，出水管密封连接储水舱下端的入水口。
在上述技术方案中，所述的两栖四旋翼无人机，在结合空中四旋翼无人机技术的基础上加以改进。可以在水下***，通过密封处理，对机架主体内部主要构件进行保护。所述的舱体内的上半部设置的储水舱和水泵为自重调节装置，可以让无人机在遥控的控制下控制水泵的抽水以及排水来调节飞机的重量，进而控制无人机在水下的姿态。
优选的，储水舱内设有贯穿储水舱舱体上下的走线孔和储水舱活塞。防水电机通过水密接插件与内部电子调速器连接。连接水密接插件的导线通过储水舱走线孔与舱体底部的电子调速器连接。储水舱活塞可以有效的防止储水舱内水体溢出并随着储水舱内部水位线的改变相应的上下移动。
优选的，所述的控制***包括遥控、飞行控制板以及遥控接收机，所述的飞行控制板和遥控接收机安装在舱体中。由遥控接收机接收到遥控传送的无线电信号直接通过导线传输给飞行控制板，飞行控制板进一步做出指令控制电机的动作。
在两栖四旋翼无人机工作前，通过调节无人机自重使浮力略大于重力。由遥控发出的无线电指令通过接收机接收，控制无人机在空中运动。缓慢降低无人机高度，使无人机降落在水面成漂浮状态。漂浮状态下的无人机通过遥控器的控制可以在水面***。进一步若要控制无人机下潜，可以通过遥控器控制水泵工作，水泵抽入的水推动储水舱活塞，储存在储水舱中。随着自重慢慢增加，无人机会渐渐下沉。在慢慢抽水的过程中，无人机舱体会呈现一个上下两部分重中间轻的状态，此时由于重心不稳无人机会慢慢倾倒，从而完成姿态的切换。完成姿态切换后无人机可以在水下接收指令运动。在完成水下工作后，控制水泵排水可使无人机重新上浮至水面。
作为针对上述技术方案的进一步改进，所述的机臂端部设有上下对称的上电机座和下电机座，所述的上电机座安装有上防水电机，所述的下电机座安装有下防水电机，所述的螺旋桨通过电机螺丝帽安装在上防水电机的输出端。设置上下两个防水电机，可以为两栖四旋翼无人机的运动提供更稳定的动力。
优选的，所述的舱体内装有分别通过防水导线与四个螺旋桨连接的四个电子调速器和提供能量的电池。电子调速器用来控制螺旋桨的速度，电子调速器的信号通过导线传输给飞行控制板，并由飞行控制板来控制电机的转速，从而控制螺旋桨的速度。电池为整个四旋翼无人机提供续航所需的能量。
优选的，所述的机臂上沿着机臂安装有固定防水导线的线夹，该线夹用于固定住连接防水电机和水密接头的防水导线，使整个装置更加整洁美观。
优选的，所述的机架主体四周设有安装机臂的机臂接口，用于连接机臂，便于拆卸。
优选的，所述的舱体下端安装有支撑脚。当两栖四旋翼无人机着陆或在陆地上工作时，支撑脚起到支撑的作用。
优选的，所述的储水舱的舱口边缘设有沿径向的凸台，所述的舱体内部对应设置有与所述凸台配合的凹槽。凸台与凹槽配合将储水仓限位在舱体内。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明两栖四旋翼无人机不仅可以实现空中、水面、水下三栖运动而且通过水泵的作用可以使无人机从空中及水面的直立姿态转变成水下的平躺姿态。平躺姿态下的四旋翼无人机水下转向相较于直立状态更加灵活方便，大大的增加了无人机水下的机动性以及减小控制人员的操控难度。无人机通过8个防水电机提供动力使水下的运动更加稳定自如。上下一组两个的排列方式也可以有效的节约空间。
附图说明
图1为本发明两栖四旋翼无人机的整体结构主视结构示意图；
图2为本发明两栖四旋翼无人机的整体结构俯视结构示意图；
图3为本发明两栖四旋翼无人机的整体结构轴测结构示意图；
图4为本发明两栖四旋翼无人机的自重调节***细节结构示意图；
图5为本发明两栖四旋翼无人机的水面工作示意图；
图6为本发明两栖四旋翼无人机的水下工作示意图。
其中：1、电机螺丝帽；2、螺旋桨；3、上防水电机；4、上电机座；5、下电机座；6、下防水电机；7、机臂；8、防水导线；9、线夹；10、机臂接口；11、机架主体；12、舱体；13、进出水口；14、支撑脚；15、水密接头；16、储水舱活塞；17、走线孔；18、储水舱；19、出水管；20、水泵；21进水管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的两栖四旋翼无人机作进一步详细说明。
如图1、图2、图3所示，一种两栖四旋翼无人机，包括四个螺旋桨2、刚性十字交叉支架机构和控制***，十字交叉支架机构包括机架主体11和连接在机架主体11四周的四个机臂7，机架主体11的四周设有连接机臂7的机臂接口10，机架主体11下面密封安装有舱体12，顶部设有用于连接防水导线8的水密接头15。舱体12下端安装有支撑脚14，机臂7上沿着机臂安装有固定防水导线8的线夹9。
机臂端部设有上下对称的上电机座4和下电机座5，上电机座4安装有上防水电机3，下电机座5安装有下防水电机6，防水电机与电机座通过螺丝固定，螺旋桨2通过电机螺丝帽1安装在上防水电机3的输出端。设置上下两个防水电机，可以为两栖四旋翼无人机的运动提供更加稳定的动力。
两栖四旋翼无人机的控制***包括遥控、内舱体中的飞行控制板以及遥控信号接收机。
如图4所示，舱体12上部安装有储水舱18和水泵20，水泵20的进水管21密封连接设置在舱体12下部的进出水口13，出水管19密封连接储水舱18下端的入水口。储水舱18的舱口边缘设有沿径向的凸台，舱体12内部对应设置有与所述凸台配合的凹槽，凸台与凹槽配合将储水舱18限位在舱体12内。储水舱18内设有贯穿储水舱舱体上下的走线孔17和与走线孔17配合的储水舱活塞16，抽水时，进入储水舱18内部的水推动储水舱活塞16上移，排水时，由于压力的作用储水舱活塞16下移。舱体12下部装有分别通过防水导线连接四个螺旋桨的四个电子调速器以及提供能量的电池，同时安装有飞行控制板和遥控信号接收机。
本发明的工作过程如下：
当两栖四旋翼无人机在空中飞行时，由操控人员通过遥控控制其飞行姿态。
当两栖四旋翼无人机在水中工作时，如图5、图6所示，工作前，调节无人机自重使浮力略大于重力，由遥控发出的无线电指令通过遥控接收机接收，控制无人机在空中运动。缓慢降低无人机高度，使无人机降落在水面成漂浮状态。漂浮状态下的无人机通过遥控器的控制可以在水面***。
进一步若要控制无人机下潜，可以通过遥控器控制水泵20工作，水泵20抽入的水推动储水舱活塞16，储存在储水舱18中。随着自重慢慢增加，无人机会渐渐下沉。在慢慢抽水的过程中，无人机舱体会呈现一个上下两部分重中间轻的状态，此时由于重心不稳无人机会慢慢倾倒，从而完成姿态的切换。完成姿态切换后无人机可以在水下接收指令运动。在完成水下工作后，控制水泵20排水可使无人机重新上浮至水面。
以上所述仅为本发明的较佳实施举例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种两栖四旋翼无人机，包括四个螺旋桨、刚性十字交叉支架机构和控制***，其特征在于：所述的十字交叉支架机构包括机架主体和连接在机架主体四周的四个机臂，所述的机架主体底部密封安装有舱体，顶部设有用于安装防水导线的水密接头；所述的舱体内顶部设有储水舱和水泵；所述水泵的进水管密封连接设置在舱体底部的进出水口，出水管密封连接储水舱下端的入水口。
2.根据权利要求1所述的两栖四旋翼无人机，其特征在于：所述的储水舱内设有贯穿储水舱舱体的走线孔以及与走线孔配合的储水舱活塞。
3.根据权利要求1所述的两栖四旋翼无人机，其特征在于：所述的控制***包括遥控、飞行控制板以及遥控接收机；所述的飞行控制板和遥控接收机安装在舱体中。
4.根据权利要求1所述的两栖四旋翼无人机，其特征在于：所述的机臂端部设有上下对称的上电机座和下电机座，所述的上电机座安装有上防水电机，所述的下电机座安装有下防水电机，所述的螺旋桨通过电机螺丝帽安装在上防水电机的输出端。
5.根据权利要求1所述的两栖四旋翼无人机，其特征在于：所述的舱体内装有分别通过防水导线与四个螺旋桨连接的四个电子调速器和提供能量的电池。
6.根据权利要求1所述的两栖四旋翼无人机，其特征在于：所述的机臂上沿着机臂安装有固定防水导线的线夹。
7.根据权利要求1所述的两栖四旋翼无人机，其特征在于：所述的机架主体四周设有安装机臂的机臂接口。
8.根据权利要求1所述的两栖四旋翼无人机，其特征在于：所述的舱体下端安装有支撑脚。
9.根据权利要求1所述的两栖四旋翼无人机，其特征在于：所述的储水舱的舱口边缘设有沿径向的凸台，所述的舱体内部对应设置有与所述凸台配合的凹槽。
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