CN106184756B - 一种仿生电鳐可分离式无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿生电鳐可分离式无人机，包括鳍面，鳍面上端面设有旋翼模块，旋翼布置板上均匀安装旋翼，旋翼后端安装有固定架，固定架与旋翼布置板相连，旋翼中间安装有旋翼转轴，旋翼转轴固定在4根固定架的交点位置，旋翼模块安装在通槽中，鳍面的下端面设有云台，云台通过契形柱定位在鳍面的下端凹孔中，云台下端设有支撑杆，支撑杆下端连接拍摄相机，鳍面的下端面安装有机载绞车，鳍面的下端面设有供电装置、飞行控制系统、位置校准固定装置。本发明结构简单，易于控制，采用仿生电鳐的构造作为无人机的飞行模型，能最大程度的模仿电鳐的运动姿态，把电鳐的游泳特征应用到了无人机的飞行中，提高飞行效率。

Description

一种仿生电鳐可分离式无人机

技术领域

本发明属于无人机相关技术领域，尤其涉及一种仿生电鳐可分离式无人机。

背景技术

无人驾驶飞机简称无人机(Unmanned Aerial Vehicle)，是一种有动力、可控制、能携带多种任务设备、执行多种任务,并能重复使用的无人驾驶航空飞行器。作为空间数据获取的重要手段之一，无人机具有机动灵活、快速反应、无人飞行、操作要求低、搭载多类传感器、影像实时传输、高危地区探测、综合效益高等优点，是卫星遥感与传统航空遥感方式的有力补充。就国内无人机发展而言，早期中国无人机研发与生产能力主要掌握在国家军队和科研院所，进入20世纪90年代后，国内无人机发展进入了一个“黄金时代”，民营企业凭着敏锐的市场嗅觉、快速的反应能力以及资本优势，在无人机市场迅速崛起。

无人机的应用十分广泛，在航空、农业、物流等领域都有涉及，然而无人机在电力系统同样发挥着举足轻重的作用。无人机具有分辨率高的特点，可以有效弥补卫星遥感的不足和解决卫星遥感应急不及时的问题，对无人机重要作用的发挥具有十分重要的意义。随着我国社会经济迅猛发展，对电力系统运行的稳定性和安全性要求更高，将无人机应用于我国电力系统中，可以有效提高线路检查工作的质量和线路检测工作的效率。

然而市场上已有的无人机机型及设计结构在电力系统中应用存在一些缺陷，目前市场上销售的无人机机型很多，但大体可以分为平行多旋翼型和飞行器型，平行多旋翼型无人机在横向飞行过程中需要更多的能耗才能使无人机在空中横向移动，飞行器型无人机是基于传统飞机的模型构造的，可以提供横向飞行但无人机不灵活、悬停稳定性好差以及不便于操控。

经历过数万年进化、优胜劣汰后的海洋生物在游动及姿态控制方面的能力是目前所有基于传统水下推进与操控系统的水下机器设备所无法比拟的，海洋生物仿生已经成为水下设备和航空飞行器等领域研究的重要内容。

电鳐是种无脊椎鱼类，能放出强电流用于防御敌害，以及捕食，外形呈平扁的流线型，背鳍，臂鳍有所退化，胸鳍宽大，摆动时带动体侧的肉质膜柔和煽动，是主要的运动器官，电鳐的鱼鳔体积与个体体积的比值明显小于其他鱼类的该项比值，这说明电鳐还存在其它控制沉浮的方式。通过研究显示，电鳐实现沉浮运动主要靠胸鳍和尾鳍的协调作用，胸鳍摆动使整个身体朝指定方向运动，而尾鳍自由度很高，可以在母线夹角约为94度的锥形空间内朝任意方向摆动，从而控制机体朝各个方向运动。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种仿生电鳐可分离式无人机。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种仿生电鳐可分离式无人机，包括鳍面1，所述的鳍面1上端面设有旋翼模块，所述旋翼布置板3上均匀安装旋翼4，所述旋翼4后端安装有固定架9，所述固定架9与旋翼布置板3相连，所述旋翼4中间安装有旋翼转轴10，所述旋翼转轴10固定在4根固定架9的交点位置，所述旋翼模块安装在通槽2中，所述鳍面1的下端面设有云台6，所述云台6通过契形柱5定位在鳍面1的下端凹孔中，所述云台6下端设有支撑杆7，所述支撑杆7下端连接拍摄相机8，所述鳍面1的下端面安装有机载绞车13，所述机载绞车13上设有电动机14、减速器15、滚筒16，静力绳17，所述电动机14与减速器17一端相连，所述滚筒16安装于减速器15的另一端，所述滚筒16上缠绕有静力绳17，所述静力绳17与云台6相连，所述鳍面1的下端面设有供电装置11、飞行控制系统12、位置校准固定装置18。

本发明提供的技术方案中，所述鳍面1的上端面设有与旋翼模块尺寸相匹配的通槽2。

本发明提供的技术方案中，所述旋翼模块安装于通槽2的中间转轴上，通过转轴可以带动旋翼模块作180度的旋转。

本发明提供的技术方案中，所述云台6上方契形柱5插入鳍面1的下端凹孔中，通过位置校准固定装置18调节控制契形柱5与鳍面1的下端凹孔的相对位置。

本发明提供的技术方案中，所述的供电装置11与鳍面1的下端面相连接，所述供电装置11是太阳能发电和蓄电池供电交互式供电方式。

本发明提供的技术方案中，所述供电装置11安装有光学传感器，当接收阳光时，供电系统自动切换为太阳能供电而蓄电池打开充电模式，当阴天或室内飞行时供电装置11切换为蓄电池供电方式。

本发明提供的技术方案中，所述的机载绞车13、飞行控制系统12、位置校准固定装置18和云台6都内置设有数据传输系统。

本发明提供的技术方案中，所述的机载绞车13、飞行控制系统12、位置校准固定装置18和云台6数据传输系统采用ZigBee无线通讯技术建立网络数据共享和指令传输。

本发明提供的技术方案中，所述负载有拍摄相机8的云台6可以被机载绞车13通过静力绳17下放至拍摄目标抵近拍摄，在拍摄时，所述拍摄相机8和云台6与鳍面1分离。

本发明的有益效果是：本发明结构简单，易于控制，采用仿生电鳐的构造作为无人机的飞行模型，能最大程度的模仿电鳐的运动姿态，把电鳐的游泳特征应用到了无人机的飞行中，提高飞行效率；本发明的旋翼模块可以根据无人机的横纵飞行方式进行旋转调节，提高了飞行的有效动力，更加节省能耗；本发明的无人机可以实现拍摄系统与运行系统分离，使拍摄系统分离运行系统抵近带有高压线路的目标拍摄，而飞行系统则远离高压线路使无人机运行更加稳定，避免高压线路对无人机飞行产生的不良影响甚至坠机事故，提高了电力系统中无人机的安全性。

附图说明

图1是本发明的三维结构图；

图2是本发明的侧视图；

图3是本发明的仰视图；

图中：1-鳍面，2-通槽，3-旋翼布置板，4-旋翼，5-契形柱，6-云台，7-支撑杆，8-拍摄相机，9-固定架，10-旋翼转轴，11-供电装置，12-飞行控制系统，13-机载绞车，14-电动机，15-减速器，16-滚筒，17-静力绳，18-位置校准固定装置。

具体实施方式

下面将结合本发明附图和具体技术方案，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利保护的范围。

实施例1

如图1本发明的三维结构图、图2本发明的侧视图和图3本发明的仰视图所示，一种仿生电鳐可分离式无人机，包括鳍面1，所述的鳍面1上端面设有旋翼模块，所述旋翼布置板3上均匀安装旋翼4，所述旋翼4后端安装有固定架9，所述固定架9与旋翼布置板3相连，所述旋翼4中间安装有旋翼转轴10，所述旋翼转轴10固定在4根固定架9的交点位置，所述旋翼模块安装在通槽2中，所述鳍面1的下端面设有云台6，所述云台6通过契形柱5定位在鳍面1的下端凹孔中，所述云台6下端设有支撑杆7，所述支撑杆7下端连接拍摄相机8，所述鳍面1的下端面安装有机载绞车13，所述机载绞车13上设有电动机14、减速器15、滚筒16，静力绳17，所述电动机14与减速器17一端相连，所述滚筒16安装于减速器15的另一端，所述滚筒16上缠绕有静力绳17，所述静力绳17与云台6相连，所述鳍面1的下端面设有供电装置11、飞行控制系统12、位置校准固定装置18。

所述鳍面1的上端面设有与旋翼模块尺寸相匹配的通槽2。

所述旋翼模块安装于通槽2的中间转轴上，通过转轴可以带动旋翼模块作180度的旋转。

所述云台6上方契形柱5插入鳍面1的下端凹孔中，通过位置校准固定装置18调节控制契形柱5与鳍面1的下端凹孔的相对位置。

所述的供电装置11与鳍面1的下端面相连接，所述供电装置11是太阳能发电和蓄电池供电交互式供电方式。

所述供电装置11安装有光学传感器，当接收阳光时，供电系统自动切换为太阳能供电而蓄电池打开充电模式，当阴天或室内飞行时供电装置11切换为蓄电池供电方式。

所述的机载绞车13、飞行控制系统12、位置校准固定装置18和云台6都内置设有数据传输系统。

所述的机载绞车13、飞行控制系统12、位置校准固定装置18和云台6数据传输系统采用ZigBee无线通讯技术建立网络数据共享和指令传输。

所述负载有拍摄相机8的云台6可以被机载绞车13通过静力绳17下放至拍摄目标抵近拍摄，在拍摄时，所述拍摄相机8和云台6与鳍面1分离。

本发明实施时，无人机处于初始状态，旋翼模块与鳍面1平行，开启无人机的飞行控制系统12，旋翼布置板3上的旋翼4运转，无人机向上运行，飞行控制系统12检测地面与无人机的高度，当达到指定的高度后，无人机的旋翼模块开始旋转与鳍面1形成一定的角度，无人机则向前飞行，根据旋翼模块与鳍面1的角度控制无人机的飞行速率，当到达拍摄目标的上空时，飞行控制系统12的数据传输系统向机载绞车13的数据传输系统和位置校准固定装置18的数据传输系统同时发出指令，位置校准固定装置18打开鳍面1的下端凹孔中的契形柱5，机载绞车13的电动机14开始工作，滚筒16释放静力绳17，云台6和拍摄相机8在静力绳17的牵引下开始下降至拍摄目标抵近拍摄，当拍摄工作完成时，云台6将拍摄的图片信息传输到飞行控制系统12，飞行控制系统12接收拍摄信息后，向机载绞车13的数据传输系统发出回收静力绳17的指令，拍摄相机8和云台6上升至鳍面1下端面时，位置校准固定装置18接收到达上端指令，开始校准云台6的契形柱5与鳍面1的下端凹孔的位置，校准正确后，将云台6的契形柱5插入鳍面1的下端凹孔中并锁定。

各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。

Claims (7)

1.一种仿生电鳐可分离式无人机，其特征是，包括鳍面(1)，所述的鳍面(1)上端面设有旋翼模块，所述旋翼模块上设有旋翼布置板(3)，所述旋翼布置板(3)上均匀安装旋翼(4)，所述旋翼(4)后端安装有固定架(9)，所述固定架(9)与旋翼布置板(3)相连，所述旋翼(4)中间安装有旋翼转轴(10)，所述旋翼转轴(10)固定在4根固定架(9)的交点位置，所述旋翼模块安装在通槽(2)中，所述鳍面(1)的下端面设有云台(6)，所述云台(6)通过契形柱(5)定位在鳍面(1)的下端凹孔中，所述云台(6)下端设有支撑杆(7)，所述支撑杆(7)下端连接拍摄相机(8)，所述鳍面(1)的下端面安装有机载绞车(13)，所述机载绞车(13)上设有电动机(14)、减速器(15)、滚筒(16)，静力绳(17)，所述电动机(14)与减速器(15)一端相连，所述滚筒(16)安装于减速器(15)的另一端，所述滚筒(16)上缠绕有静力绳(17)，所述静力绳(17)与云台(6)相连，所述鳍面(1)的下端面设有供电装置(11)、飞行控制系统(12)、位置校准固定装置(18)。

2.根据权利要求1所述的一种仿生电鳐可分离式无人机，其特征是，所述鳍面(1)的上端面设有与旋翼模块尺寸相匹配的通槽(2)。

3.根据权利要求1或2所述的一种仿生电鳐可分离式无人机，其特征是，所述旋翼模块安装于通槽(2)的中间转轴上，通过转轴可以带动旋翼模块作180度的旋转。

4.根据权利要求3所述的一种仿生电鳐可分离式无人机，其特征是，所述云台(6)上方契形柱(5)插入鳍面(1)的下端凹孔中，通过位置校准固定装置(18)调节控制契形柱(5)与鳍面(1)的下端凹孔的相对位置。

5.根据权利要求3所述的一种仿生电鳐可分离式无人机，其特征是，所述的供电装置(11)与鳍面(1)的下端面相连接，所述供电装置(11)是太阳能发电和蓄电池供电交互式供电方式。

6.根据权利要求3所述的一种仿生电鳐可分离式无人机，其特征是，所述供电装置(11)安装有光学传感器，当接收阳光时，供电系统自动切换为太阳能供电而蓄电池打开充电模式，当阴天或室内飞行时供电装置(11)切换为蓄电池供电方式。

7.根据权利要求1所述的一种仿生电鳐可分离式无人机，其特征是，所述的机载绞车(13)、飞行控制系统(12)、位置校准固定装置(18)和云台(6)都内置设有数据传输系统。