CN106494291B - 一种搭载多旋翼无人机的军事车及其自调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种搭载多旋翼无人机的军事车及其自调节方法，其特征包括：无人机单元和移动车单元，无人机单元包括：机架组件、无人机动力组件、飞行控制器、无人机通信组件；移动车单元包括：移动车体、主控制器、通信装置、动力组件、主供电组件。本发明能在翻车状态下无人机也能实现自主飞行，并提高多旋翼无人机的续航能力，从而提高无人机的适用性。

Description

一种搭载多旋翼无人机的军事车及其自调节方法

技术领域

本发明涉及军事机械装备领域，尤其涉及一种搭载多旋翼无人机的军事车及其自调节方法。

背景技术

多旋翼无人机因其灵活性好、便于维护、不易锁定的优点，近年来逐渐应用于军用领域，操作人员与机体的安全性得到极大提升。但是，常见的多旋翼无人机多采用电池供电，其续航能力有限，无法执行长时间的持续性任务，这极大限制了无人机在军事应用方面的推广。

针对多旋翼无人机续航能力不足的问题，有相关人员开发出车顶搭载多旋翼无人机的越野车，在无人机飞行时，越野车利用充电线向无人机有线供电。但是无人机在起降时对越野车车顶的倾斜角度要求比较高，越野车目标相对较大，如果遭受攻击后车顶结构被破坏或者发生翻车，无人机也将受到影响无法继续作业。

而且市面上现有的无人机多采用一体式设计，在维修、拓展功能结构时可能需要拆解不相关的结构，不仅增加操作人员的劳动强度，还会影响任务的执行效率。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种搭载多旋翼无人机的军事车及其自调节方法，以期能在翻车状态下无人机也能实现自主飞行，并提高多旋翼无人机的续航能力，从而提高无人机的适用性。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种搭载多旋翼无人机的军事车的特点包括：无人机单元和移动车单元，所述无人机单元设置在所述移动车单元的内部空腔内；

所述无人机单元包括：机架组件、无人机动力组件、飞行控制器、无人机通信组件；

所述机架组件为上下可拆分式机架，用于安装和承载所述无人机单元中其余组件；所述机架组件包括：上机架、机翼、下机架和螺旋桨；

所述无人机动力组件包括：无刷电机、电子调速器、舵机和电池；

所述无人机通信组件包括：遥控接收器、GPS定位器、数据收发器；

所述上机架和下机架的顶部分别设置有内凹的电磁吸板、底部分别设置有凸起的电磁吸板；通过上机架凸起的电磁吸板和下机架内凹的电磁吸板将所述上机架和下机架吸附在一起；所述上机架的四周向外延伸设置有对称的支架，并在所述支架上设置有所述机翼；所述机翼与所述支架组成旋转副，并通过所述舵机驱动，使得所述机翼能沿着所述支架的轴线方向进行正负180°的旋转运动；

在所述机翼上安装有所述无刷电机，在所述无刷电机的轴上连接有所述螺旋桨；所述无刷电机通过电线与所述电子调速器相连；所述电子调速器的另一端与所述飞行控制器相连；所述电池用于为所述无人机单元提供备用电；

所述飞行控制器分别通过数据线与所述遥控接收器、GPS定位器、数据收发器相连；由所述遥控接收器接收外部遥控指令并通过所述飞行控制器控制所述无人机单元的飞行姿态；由所述GPS定位器获取所述无人机单元的位置信息，并通过数据收发器发送给所述移动车单元；

所述移动车单元包括：移动车体、主控制器、通信装置、动力组件、主供电组件；

所述移动车体内设置有所述内部空腔，所述内部空腔上方和下方分别通过铰链设置有上翻盖和下翻盖；在所述上翻盖和下翻盖上分别设置有带有缓冲弹簧的导杆，在所述上翻盖的导杆上设置有凸起的电磁滑块；在所述下翻盖的导杆上设置有内凹的电磁滑块；所述凸起的电磁滑块与所述上机架顶部内凹的电磁吸板相配合、所述内凹的电磁滑块与下机架底部凸起的电磁吸板相配合，形成所述无人机单元在所述移动车体内的固定结构；

所述主控制器分别通过数据线与通信装置、动力组件和主供电组件相连；由所述通信装置获取外部控制指令，并发送给所述主控制器用于控制所述移动车单元的行驶轨迹和电磁滑块的通断电操作；所述通信装置与所述数据收发器进行通信，用于控制所述无人机单元上电磁吸板的通断电操作；

所述动力组件包括：发动机和油箱，用于为所述移动车单元提供动力；

所述主供电组件包括电动绞盘、变向节、充电线，所述电动绞盘上缠有所述充电线，由所述充电线的一端穿过所述变向节与所述下机架相连接，从而为所述无人机单元进行供电。

本发明所述的搭载多旋翼无人机的军事车的特点也在于，在所述上机架的支架的正反两面均设置有电磁片；在所述螺旋桨的桨叶尖端上设置有金属涂层；由所述飞行控制器控制所述电磁片的通断电，使得所述螺旋桨的桨叶在停机时能静止在所述支架的轴线方向上。

本发明一种搭载多旋翼无人机的军事车在翻车时的自调节方法的特点包括以下步骤：

步骤1、当所述移动车单元连同所述无人机单元一起处于180°的翻转状态时；由所述飞行控制器控制所述上机架底部凸起的电磁吸板断电，使得所述上机架和下机架处于分离状态；

步骤2、由所述主控制器控制电机驱动铰链将处于上方的下翻盖打开至90°以上；

步骤3、在所述电池供电的状态下，由所述飞行控制器控制舵机驱动所述机翼沿着所述支架的轴线方向旋转180°，使得所述螺旋桨处于向上状态；

步骤4、由所述飞行控制器控制所述无刷电机驱动所述螺旋桨旋转，使得所述上机架从所述移动车单元中飞出；

步骤5、由所述主控制器控制电机驱动铰链将所述下翻盖恢复到闭合状态；

步骤6、由所述主控制器控制所述下翻盖上内凹的电磁滑块断电，使得所述下机架自由落体并吸附在所述上翻盖上凸起的电磁滑块上；

步骤7、由所述主控制器控制电机驱动铰链将所述下翻盖打开至90°以上；

步骤8、由所述飞行控制器控制上机架飞入所述移动车单元中，并使得所述上机架内凹的电磁吸板吸附在所述下机架凸起的电磁吸板上；

步骤9、由所述主控制器控制电机驱动铰链将所述下翻盖恢复到闭合状态。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1.本发明对多旋翼无人机采用有线供电与无线供电配合的形式，大大提高了多旋翼无人机的续航能力，因而多旋翼无人机对电池容量的需求减弱，在尺寸上的受限程度变小，可以携带更多的载重。

2.本发明中采用可移动式小车搭载多旋翼无人机，在遇到多树枝丛林等复杂地形前及时将多旋翼无人机收回小车，小车内部形成的空腔可保护多旋翼无人机的安全；且可移动式小车、多旋翼无人机的结构采用翻车可调节式设计，小车顶面、底面皆设有翻盖，无人机机翼可180度旋转，无论小车是顶面还是底面朝上时无人机都能成功起飞，提高了整个装备的环境适应性。

附图说明

图1是本发明的等轴测图；

图2是本发明的正视图；

图3是本发明无人机单元的侧视图；

图4是本发明无人机单元的等轴测图；

图5是本发明无人机单元的等轴测图；

图6是本发明电磁滑块安装示意图。

图中标号：无人机单元1000、移动车单元2000、飞行控制器1300、主控制器2200、通信装置2300、动力组件2400、上机架1101、机翼1102、下机架1103、螺旋桨1104、无刷电机1201、电子调速器1202、舵机1203、电池1204、遥控接收器1401、GPS定位器1402、数据收发器1403、外壳2101、上翻盖2102、下翻盖2103、电磁滑块2104、缓冲弹簧2105、电动绞盘2501、变向节2502、充电线2503。

具体实施方式

本方案的目的是提供一种续航能力强、在翻车状态下无人机也能实现自主飞行的搭载多旋翼无人机的军事车及其自调节方法，下面结合附图对本发明进行进一步说明。

如图1、图2所示，本实施例中，一种搭载多旋翼无人机的军事车，包括：无人机单元1000和移动车单元2000，无人机单元1000设置在移动车单元2000的内部空腔内。

无人机单元1000包括：机架组件、无人机动力组件、飞行控制器1300、无人机通信组件。

机架组件为上下可拆分式机架，用于安装和承载无人机单元1000中其余组件；机架组件包括：上机架1101、机翼1102、下机架1103和螺旋桨1104。

无人机动力组件包括：无刷电机1201、电子调速器1202、舵机1203和电池1204。

无人机通信组件包括：遥控接收器1401、GPS定位器1402、数据收发器1403。

图3是无人机单元1000的侧视图，图4、图5是无人机单元1000的等轴测图。本实施例中采用四轴无人机，如图3图4、图5所示，上机架1101和下机架1103的顶部分别设置有内凹的电磁吸板、底部分别设置有凸起的电磁吸板，通过上机架1101凸起的电磁吸板和下机架1103内凹的电磁吸板将上机架1101和下机架1103吸附在一起。形状相异的电磁吸板通电时都不带磁性，在断电时带互异磁性，即可通过控制电磁吸板通断电来控制上机架1101、下机架1103之间的结合、分离。上机架1101、下机架1103在结合时总是上机架1101的凹形电磁吸板与下机架1103的凸形电磁吸板相结合，下机架1103的凹形电磁吸板与上机架1101的凸形电磁吸板相结合。各电磁吸板的中央为电源插槽，当电磁吸板结合时，插槽也相互结合，保持上机架1101、下机架1103间的通电状态。上机架1101的四周向外延伸设置有对称的支架，并在支架上设置有机翼1102。机翼1102与支架组成旋转副，并通过舵机1203驱动，使得机翼1102能沿着支架的轴线方向进行正负180°的旋转运动。

在机翼1102上安装有无刷电机1201，在无刷电机1201的轴上连接有螺旋桨1104。无刷电机1201通过电线与电子调速器1202相连，电子调速器1202的另一端与飞行控制器1300相连。在本实施例中，无刷电机1201、电子调速器1202、螺旋桨1104、舵机1203的数目都与机翼1102的数目相同，数目为四。电池1204用于为无人机单元1000提供备用电，进一步说，电池1204在无人机单元1000脱离充电线2503时为整个无人机单元1000供电，在上机架1101、下机架1103互相脱离时为上机架1101供电。

飞行控制器1300分别通过数据线与遥控接收器1401、GPS定位器1402、数据收发器1403相连，由遥控接收器1401接收外部遥控指令并通过飞行控制器1300进行数据运算、处理，计算出相应的控制指令，控制无人机单元1000的飞行姿态，由GPS定位器1402获取无人机单元1000的位置信息，并通过数据收发器1403发送给移动车单元2000。

移动车单元2000包括：移动车体、主控制器2200、通信装置2300、动力组件2400、主供电组件；其中主控制器2200、通信装置2300、动力组件2400、主供电组件安装在移动车内部空腔的尾部。

移动车体内设置有内部空腔，内部空腔上方和下方分别通过铰链设置有上翻盖2102和下翻盖2103。图6是电磁滑块2104安装示意图，如图6所示，在上翻盖2102和下翻盖2103上分别设置有带有缓冲弹簧2105的导杆，在上翻盖2102的导杆上设置有凸起的电磁滑块2104，在下翻盖2103的导杆上设置有内凹的电磁滑块2104。缓冲弹簧2105与导杆同心安装，一端固定于上翻盖2102或下翻盖2103的内侧平面，另一端与电磁滑块2104底面接触，电磁滑块2104上设有与导杆相配合的导孔，电磁滑块2104数量与翻盖数量相同，在本实施例中数量为两个。凸起的电磁滑块2104与上机架1101顶部内凹的电磁吸板相配合、内凹的电磁滑块2104与下机架1103底部凸起的电磁吸板相配合，形成无人机单元1000在移动车体内的固定结构。

主控制器2200分别通过数据线与通信装置2300、动力组件2400和主供电组件相连，由通信装置2300获取外部控制指令，并发送给主控制器2200用于控制移动车单元2000的行驶轨迹和电磁滑块2104的通断电操作。通信装置2300与数据收发器1403进行通信，用于控制无人机单元1000上电磁吸板的通断电操作。

动力组件2400包括：发动机和油箱，用于为移动车单元2000提供动力。

主供电组件包括电动绞盘2501、变向节2502、充电线2503，电动绞盘2501上缠有充电线2503，其中变向节2502的上、下底面间具有一个贯穿圆孔，可供充电线2503穿过，内部装有四个滚珠，用于减少在作业时变向节2502与充电线2503之间的摩擦力。由充电线2503的一端穿过变向节2502与下机架1103相连接，从而为无人机单元1000进行供电。

具体实施例中，在上机架1101的支架的正反两面均设置有电磁片，在螺旋桨1104的桨叶尖端上设置有金属涂层，停机时与上机架1101中电磁片配合，由飞行控制器1300控制电磁片的通断电，使得螺旋桨1104的桨叶在停机时能静止在支架的轴线方向上。电磁片平常都是断电状态，在停机后螺旋桨1104由于惯性会继续减速旋转，且停止时角度不可控，故停机后三秒时向各电磁片通电，其产生的磁场对螺旋桨1104的桨叶尖端有吸附作用，能保证在停机时螺旋桨1104停止在机翼1102轴线上，便于配合军事车的自调节。

本实施例中，一种搭载多旋翼无人机的军事车在翻车时的自调节方法，包括以下步骤：

步骤1、当移动车单元2000连同无人机单元1000一起处于180°的翻转状态时；由飞行控制器1300控制上机架1101底部凸起的电磁吸板断电，使得上机架1101和下机架1103处于分离状态；

步骤2、由主控制器2200控制电机驱动铰链将处于上方的下翻盖2103打开至90°以上；

步骤3、在电池1204供电的状态下，由飞行控制器1300控制舵机1203驱动机翼1102沿着支架的轴线方向旋转180°，使得螺旋桨1104处于向上状态；

步骤4、由飞行控制器1300控制无刷电机1201驱动螺旋桨1104旋转，使得上机架1101从移动车单元2000中飞出；

步骤5、由主控制器2200控制电机驱动铰链将下翻盖2103恢复到闭合状态；

步骤6、由主控制器2200控制下翻盖2103上内凹的电磁滑块2104断电，使得下机架1103自由落体并吸附在上翻盖2102上凸起的电磁滑块2104上；

步骤7、由主控制器2200控制电机驱动铰链将下翻盖2103打开至90°以上；

步骤8、由飞行控制器1300控制上机架1101飞入移动车单元2000中，并使得上机架1101内凹的电磁吸板吸附在下机架1103凸起的电磁吸板上；

步骤9、由主控制器2200控制电机驱动铰链将下翻盖2103恢复到闭合状态。

搭载多旋翼无人机的军事车的操作方法，包括以下步骤：

步骤1、军事车启动，发动机开始供能，军事车初始化并进入准备状态；

步骤2、向电磁滑块2104通电将多旋翼无人机固定好，充电线2503插口与下机架1103上插槽自动吸附结合；

步骤3、军事车移动至任务作业处，装载好武器后，电磁滑块2104断电松开多旋翼无人机，打开军事车顶部翻盖；

步骤4、多旋翼无人机起飞，并开始执行任务，军事车尽量保持同速随行，电动绞盘2501保持放松状态，充电线2503会配合多旋翼无人机的升高而自动伸长；

步骤5、多旋翼无人机执行任务期间，一般为采用充电线2503的有线供电状态，若遇到特殊情况，比如遇到军事车无法跨过的大面积水域，机架会放下充电线2503，利用机载电池1204进行供电，电动绞盘2501开始转动，收集过长的充电线2503；

步骤6、多旋翼无人机执行完任务回到军事车上后，充电线2503插口与机架上插槽重新自动吸附结合，对电池1204进行充电；

步骤7、军事车收回翻盖，重新向电磁滑块2104通电将多旋翼无人机固定好，军事车返回。

Claims (3)

1.一种搭载多旋翼无人机的军事车，其特征包括：无人机单元和移动车单元，所述无人机单元设置在所述移动车单元的内部空腔内；

所述无人机单元包括：机架组件、无人机动力组件、飞行控制器、无人机通信组件；

所述机架组件为上下可拆分式机架，用于安装和承载所述无人机单元中其余组件；所述机架组件包括：上机架、机翼、下机架和螺旋桨；

所述无人机动力组件包括：无刷电机、电子调速器、舵机和电池；

所述无人机通信组件包括：遥控接收器、GPS定位器、数据收发器；

所述上机架和下机架的顶部分别设置有内凹的电磁吸板、底部分别设置有凸起的电磁吸板；通过上机架凸起的电磁吸板和下机架内凹的电磁吸板将所述上机架和下机架吸附在一起；所述上机架的四周向外延伸设置有对称的支架，并在所述支架上设置有所述机翼；所述机翼与所述支架组成旋转副，并通过所述舵机驱动，使得所述机翼能沿着所述支架的轴线方向进行正负180°的旋转运动；

在所述机翼上安装有所述无刷电机，在所述无刷电机的轴上连接有所述螺旋桨；所述无刷电机通过电线与所述电子调速器相连；所述电子调速器的另一端与所述飞行控制器相连；所述电池用于为所述无人机单元提供备用电；

所述飞行控制器分别通过数据线与所述遥控接收器、GPS定位器、数据收发器相连；由所述遥控接收器接收外部遥控指令并通过所述飞行控制器控制所述无人机单元的飞行姿态；由所述GPS定位器获取所述无人机单元的位置信息，并通过数据收发器发送给所述移动车单元；

所述移动车单元包括：移动车体、主控制器、通信装置、动力组件、主供电组件；

所述移动车体内设置有所述内部空腔，所述内部空腔上方和下方分别通过铰链设置有上翻盖和下翻盖；在所述上翻盖和下翻盖上分别设置有带有缓冲弹簧的导杆，在所述上翻盖的导杆上设置有凸起的电磁滑块；在所述下翻盖的导杆上设置有内凹的电磁滑块；所述凸起的电磁滑块与所述上机架顶部内凹的电磁吸板相配合、所述内凹的电磁滑块与下机架底部凸起的电磁吸板相配合，形成所述无人机单元在所述移动车体内的固定结构；

所述主控制器分别通过数据线与通信装置、动力组件和主供电组件相连；由所述通信装置获取外部控制指令，并发送给所述主控制器用于控制所述移动车单元的行驶轨迹和电磁滑块的通断电操作；所述通信装置与所述数据收发器进行通信，用于控制所述无人机单元上电磁吸板的通断电操作；

所述动力组件包括：发动机和油箱，用于为所述移动车单元提供动力；

所述主供电组件包括电动绞盘、变向节、充电线，所述电动绞盘上缠有所述充电线，由所述充电线的一端穿过所述变向节与所述下机架相连接，从而为所述无人机单元进行供电。

2.根据权利要求1所述的搭载多旋翼无人机的军事车，其特征是，在所述上机架的支架的正反两面均设置有电磁片；在所述螺旋桨的桨叶尖端上设置有金属涂层；由所述飞行控制器控制所述电磁片的通断电，使得所述螺旋桨的桨叶在停机时能静止在所述支架的轴线方向上。

3.一种根据权利要求1所述的搭载多旋翼无人机的军事车在翻车时的自调节方法，其特征包括以下步骤：

步骤1、当所述移动车单元连同所述无人机单元一起处于180°的翻转状态时；由所述飞行控制器控制所述上机架底部凸起的电磁吸板断电，使得所述上机架和下机架处于分离状态；

步骤2、由所述主控制器控制电机驱动铰链将处于上方的下翻盖打开至90°以上；

步骤3、在所述电池供电的状态下，由所述飞行控制器控制舵机驱动所述机翼沿着所述支架的轴线方向旋转180°，使得所述螺旋桨处于向上状态；

步骤4、由所述飞行控制器控制所述无刷电机驱动所述螺旋桨旋转，使得所述上机架从所述移动车单元中飞出；

步骤5、由所述主控制器控制电机驱动铰链将所述下翻盖恢复到闭合状态；

步骤6、由所述主控制器控制所述下翻盖上内凹的电磁滑块断电，使得所述下机架自由落体并吸附在所述上翻盖上凸起的电磁滑块上；

步骤7、由所述主控制器控制电机驱动铰链将所述下翻盖打开至90°以上；

步骤8、由所述飞行控制器控制上机架飞入所述移动车单元中，并使得所述上机架内凹的电磁吸板吸附在所述下机架凸起的电磁吸板上；

步骤9、由所述主控制器控制电机驱动铰链将所述下翻盖恢复到闭合状态。