CN109107063A - 一种救火用无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种救火用无人机，它包括储水车（1）、送水管（2）、飞行平台（3）、多旋翼夹角调整组件（4）、旋翼组件（5）、旋翼位姿调整组件（6）、视觉装置（7）、水枪旋转组件（8）以及可俯仰水枪组件（9）。本发明是一种救火用无人机，通过视觉装置（7）提供环境信息进行控制，通过旋翼组件（5）和旋翼位姿调整组件（6）避过障碍物快速到达火源位置和重要区域，通过储水车（1）和送水管（2）供水，通过水枪旋转组件（8）和可俯仰水枪组件（9）喷水灭火，执行救火任务；此外，在一组或两组旋翼组件（5）发生故障时，还可通过多旋翼夹角调整组件（4）调整各旋翼组件（5）的相对位置，以达到新的运动平衡继续工作。本发明运动自由度高、灵活性强，工作效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种无人机，具体是一种救火用无人机。
背景技术
由于运动能力不足，现有的消防车在灭火时存在诸多限制，无法快速到达着火地点，更无法穿越障碍到达火源位置和重要区域，导致灭火效率低下，容易造成人员伤亡和重大财产损失。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种救火用无人机，通过视觉装置提供环境信息进行控制，通过旋翼组件和旋翼位姿调整组件避过障碍物快速到达火源位置和重要区域，通过储水车和送水管供水，通过水枪旋转组件和可俯仰水枪组件喷水灭火，执行救火任务；此外，在一组或两组旋翼组件发生故障时，还可通过多旋翼夹角调整组件调整各旋翼组件的相对位置，以达到新的运动平衡继续工作。本发明运动自由度高、灵活性强，工作效率高。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种救火用无人机，其特征在于，它包括储水车、送水管、飞行平台、多旋翼夹角调整组件、旋翼组件、旋翼位姿调整组件、视觉装置、水枪旋转组件以及可俯仰水枪组件。本发明是一种救火用无人机，通过视觉装置提供环境信息进行控制，通过旋翼组件和旋翼位姿调整组件避过障碍物快速到达火源位置和重要区域，通过储水车和送水管供水，通过水枪旋转组件和可俯仰水枪组件喷水灭火，执行救火任务；此外，在一组或两组旋翼组件发生故障时，还可通过多旋翼夹角调整组件调整各旋翼组件的相对位置，以达到新的运动平衡继续工作。本发明运动自由度高、灵活性强，工作效率高。
所述的旋翼组件包括螺旋桨、螺旋桨旋转轴承、螺旋桨承载架以及螺旋桨旋转电机；螺旋桨旋转轴承的内外圈分别与螺旋桨和螺旋桨承载架螺栓固定，螺旋桨旋转电机的机体通过螺栓固定在螺旋桨承载架上，其输出轴与螺旋桨键连接，并通过挡片和螺栓轴向定位；螺旋桨旋转电机输出轴相对于其机体绕其轴线的旋转运动，带动螺旋桨相对于螺旋桨承载架旋转，通过空气的反作用力形成一个垂直于旋翼组件平面的力，为无人机的移动提供前提条件。
所述的旋翼位姿调整组件包括球铰副、伸缩轴、液压球铰以及旋翼位姿调整座；球铰副有三组，其固定端间隔120度焊接在螺旋桨承载架上；液压球铰有三组，其固定端间隔120度焊接在旋翼位姿调整座上；伸缩轴有三组，其两端分别与球铰副活动端和液压球铰活动端焊接在一起，从而构成并联式位姿调整装置，液压球铰活动端相对于其固定端绕过其球心点任意轴线的旋转运动，结合伸缩轴一端相对于另一端沿其轴线的直线移动，灵活调整螺旋桨承载架相对于旋翼位姿调整座的位姿，从而调整旋翼组件所承受空气反作用力的方向，再通过螺旋桨旋转电机的转速来调整作用力的大小，从而灵活调整无人机的整体受力状态，实现多种姿态下的移动与悬停，快速通过障碍物到达火源位置和重要位置，高效率地执行灭火任务。
所述的多旋翼夹角调整组件包括旋翼夹角调整臂和旋翼臂弧形运动装置；旋翼臂弧形运动装置由360度圆形滑轨和四个能在滑轨上自如运动的滑块组成，旋翼臂弧形运动装置的滑轨与飞行平台焊接在一起，其滑块与旋翼夹角调整臂的一端螺栓固定，旋翼夹角调整臂的另一端与旋翼位姿调整座螺栓固定；旋翼臂弧形运动装置滑块沿其滑轨的自如运动，通过旋翼夹角调整臂带动相应旋翼组件沿旋翼臂弧形运动装置的滑块自如运动，实现相邻旋翼组件之间的夹角调整，当一到两个旋翼组件发生故障时，调整无人机各旋翼的相对位置，以达到新的运动平衡继续工作。
所述的可俯仰水枪组件包括水枪俯仰基座、水枪俯仰电机固定件、水枪俯仰电机、水枪俯仰轴承、水枪承载座、水枪以及水枪固定件；水枪嵌入水枪承载座的凹槽中并由水枪固定件和螺栓组固定，送水管两端连接储水车和水枪；水枪俯仰轴承的内外圈分别与水枪承载座和水枪俯仰基座螺栓连接，水枪俯仰电机的输出轴与水枪承载座键连接并经挡片和螺栓轴向定位；水枪俯仰电机固定件经外围孔与水枪俯仰基座螺栓固定，再经内圈孔固定水枪俯仰电机；水枪俯仰电机输出轴的转动带动水枪承载座绕水枪俯仰电机轴线旋转，从而实现水枪的自适应俯仰，根据实际情况选择最佳角度喷水灭火。
所述的水枪旋转组件包括水枪旋转轴承、水枪旋转座、水枪旋转减速器以及水枪旋转电机；水枪旋转轴承的内外圈分别与飞行平台和水枪旋转座螺栓连接，水枪旋转座的另一端与水枪俯仰基座螺栓连接；水枪旋转减速器经螺栓固定在水枪旋转座上，其输出轴与飞行平台键连接并经挡片和螺栓轴向定位；水枪旋转电机的输出转矩，经水枪旋转减速器放大之后，带动水枪旋转座绕其轴线相对于飞行平台旋转，从而实现可俯仰水枪组件的自适应旋转，根据实际情况选择最佳角度喷水灭火。
本发明是一种救火用无人机，通过视觉装置提供环境信息进行控制，通过旋翼组件和旋翼位姿调整组件避过障碍物快速到达火源位置和重要区域，通过储水车和送水管供水，通过水枪旋转组件和可俯仰水枪组件喷水灭火，执行救火任务；此外，在一组或两组旋翼组件发生故障时，还可通过多旋翼夹角调整组件调整各旋翼组件的相对位置，实现各种倾斜角度的平稳飞行，以达到新的运动平衡继续工作。本发明运动自由度高、灵活性强，工作效率高。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种救火用无人机原理示意图；
图中：1、储水车，2、送水管，3、飞行平台，4、多旋翼夹角调整组件，5、旋翼组件，6、旋翼位姿调整组件，7、视觉装置，8、水枪旋转组件，9、可俯仰水枪组件。
图2为本发明实施例提供的旋翼组件原理示意图；
图中：5.1、螺旋桨，5.2、螺旋桨旋转轴承，5.3、螺旋桨承载架，5.4、螺旋桨旋转电机。
图3为本发明实施例提供的旋翼位姿调整组件原理示意图；
图中：6.1、球铰副，6.2、伸缩轴，6.3、液压球铰，6.4、旋翼位姿调整座。
图4为本发明实施例提供的多旋翼夹角调整组件原理示意图；
图中：4.1、旋翼夹角调整臂，4.2、旋翼臂弧形运动装置。
图5为本发明实施例提供的四旋翼运动模式图。
图6为本发明实施例提供的当一个旋翼发生故障时的三旋翼运动模式图。
图7~8为本发明实施例提供的当两个旋翼发生故障时的两旋翼运动模式图。
图9为本发明实施例提供的四旋翼运动模式下的悬停状态空气反作用力示意图。
图10为本发明实施例提供的四旋翼运动模式下的平移状态空气反作用力示意图。
图11为本发明实施例提供的四旋翼运动模式下的翻转状态空气反作用力示意图。
图12为本发明实施例提供的四旋翼运动模式下的侧位姿悬停状态空气反作用力示意图。
图13为本发明实施例提供的可俯仰水枪组件原理示意图；
图中：9.1、水枪俯仰基座，9.2、水枪俯仰电机固定件，9.3、水枪俯仰电机，9.4、水枪俯仰轴承，9.5、水枪承载座，9.6、水枪，9.7、水枪固定件。
图14为本发明实施例提供的水枪旋转组件原理示意图；
图中：8.1、水枪旋转轴承，8.2、水枪旋转座，8.3、水枪旋转减速器，8.4、水枪旋转电机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，是本发明实施例提供的一种救火用无人机原理示意图，它包括储水车1、送水管2、飞行平台3、多旋翼夹角调整组件4、旋翼组件5、旋翼位姿调整组件6、视觉装置7、水枪旋转组件8以及可俯仰水枪组件9。本发明是一种救火用无人机，通过视觉装置7提供环境信息进行控制，通过旋翼组件5和旋翼位姿调整组件6避过障碍物快速到达火源位置和重要区域，通过储水车1和送水管2供水，通过水枪旋转组件8和可俯仰水枪组件9喷水灭火，执行救火任务；此外，在一组或两组旋翼组件5发生故障时，还可通过多旋翼夹角调整组件4调整各旋翼组件5的相对位置，以达到新的运动平衡继续工作。本发明运动自由度高、灵活性强，工作效率高。
请参阅图2，是本发明实施例提供的旋翼组件原理示意图，它包括螺旋桨5.1、螺旋桨旋转轴承5.2、螺旋桨承载架5.3以及螺旋桨旋转电机5.4；螺旋桨旋转轴承5.2的内外圈分别与螺旋桨5.1和螺旋桨承载架5.3螺栓固定，螺旋桨旋转电机5.4的机体通过螺栓固定在螺旋桨承载架5.3上，其输出轴与螺旋桨5.1键连接，并通过挡片和螺栓轴向定位；螺旋桨旋转电机5.4输出轴相对于其机体绕其轴线的旋转运动，带动螺旋桨5.1相对于螺旋桨承载架5.3旋转，通过空气的反作用力形成一个垂直于旋翼组件5平面的力，为无人机的移动提供前提条件。
请参阅图3，是本发明实施例提供的旋翼位姿调整组件原理示意图，它包括球铰副6.1、伸缩轴6.2、液压球铰6.3以及旋翼位姿调整座6.4；球铰副6.1有三组，其固定端间隔120度焊接在螺旋桨承载架5.3上；液压球铰6.3有三组，其固定端间隔120度焊接在旋翼位姿调整座6.4上；伸缩轴6.2有三组，其两端分别与球铰副6.1活动端和液压球铰6.3活动端焊接在一起，从而构成并联式位姿调整装置，液压球铰6.3活动端相对于其固定端绕过其球心点任意轴线的旋转运动，结合伸缩轴6.2一端相对于另一端沿其轴线的直线移动，灵活调整螺旋桨承载架5.3相对于旋翼位姿调整座6.4的位姿，从而调整旋翼组件5所承受空气反作用力的方向，再通过螺旋桨旋转电机5.4的转速来调整作用力的大小，从而灵活调整无人机的整体受力状态，实现多种姿态下的移动与悬停，快速通过障碍物到达火源位置和重要位置，高效率地执行灭火任务。
请参阅图4，是本发明实施例提供的多旋翼夹角调整组件原理示意图，它包括旋翼夹角调整臂4.1和旋翼臂弧形运动装置4.2；旋翼臂弧形运动装置4.2由360度圆形滑轨和四个能在滑轨上自如运动的滑块组成，旋翼臂弧形运动装置4.2的滑轨与飞行平台3焊接在一起，其滑块与旋翼夹角调整臂4.1的一端螺栓固定，旋翼夹角调整臂4.1的另一端与旋翼位姿调整座6.4螺栓固定；旋翼臂弧形运动装置4.2滑块沿其滑轨的自如运动，通过旋翼夹角调整臂4.1带动相应旋翼组件5沿旋翼臂弧形运动装置4.2的滑块自如运动，实现相邻旋翼组件5之间的夹角调整，当一到两个旋翼组件5发生故障时，调整无人机各旋翼的相对位置，以达到新的运动平衡继续工作。
请参阅图5，是本发明实施例提供的四旋翼运动模式图。
请参阅图6，是本发明实施例提供的当一个旋翼发生故障时的三旋翼运动模式图。
请参阅图7~8，是本发明实施例提供的当两个旋翼发生故障时的两旋翼运动模式图。
请参阅图9~12，是本发明实施例提供的四旋翼运动模式下的四种运动状态空气反作用力示意图。
请参阅图13，是本发明实施例提供的可俯仰水枪组件原理示意图，它包括水枪俯仰基座9.1、水枪俯仰电机固定件9.2、水枪俯仰电机9.3、水枪俯仰轴承9.4、水枪承载座9.5、水枪9.6以及水枪固定件9.7；水枪9.6嵌入水枪承载座9.5的凹槽中并由水枪固定件9.7和螺栓组固定，送水管2两端连接储水车1和水枪9.6；水枪俯仰轴承9.4的内外圈分别与水枪承载座9.5和水枪俯仰基座9.1螺栓连接，水枪俯仰电机9.3的输出轴与水枪承载座9.5键连接并经挡片和螺栓轴向定位；水枪俯仰电机固定件9.2经外围孔与水枪俯仰基座9.1螺栓固定，再经内圈孔固定水枪俯仰电机9.3；水枪俯仰电机9.3输出轴的转动带动水枪承载座9.5绕水枪俯仰电机9.3轴线旋转，从而实现水枪9.6的自适应俯仰，根据实际情况选择最佳角度喷水灭火。
请参阅图14，是本发明实施例提供的水枪旋转组件原理示意图，它包括水枪旋转轴承8.1、水枪旋转座8.2、水枪旋转减速器8.3以及水枪旋转电机8.4；水枪旋转轴承8.1的内外圈分别与飞行平台3和水枪旋转座8.2螺栓连接，水枪旋转座8.2的另一端与水枪俯仰基座9.1螺栓连接；水枪旋转减速器8.3经螺栓固定在水枪旋转座8.2上，其输出轴与飞行平台3键连接并经挡片和螺栓轴向定位；水枪旋转电机8.4的输出转矩，经水枪旋转减速器8.3放大之后，带动水枪旋转座8.2绕其轴线相对于飞行平台3旋转，从而实现可俯仰水枪组件9的自适应旋转，根据实际情况选择最佳角度喷水灭火。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (6)
1.一种救火用无人机，其特征在于，它包括储水车（1）、送水管（2）、飞行平台（3）、多旋翼夹角调整组件（4）、旋翼组件（5）、旋翼位姿调整组件（6）、视觉装置（7）、水枪旋转组件（8）以及可俯仰水枪组件（9）；通过视觉装置（7）提供环境信息进行控制，通过旋翼组件（5）和旋翼位姿调整组件（6）避过障碍物快速到达火源位置和重要区域，通过储水车（1）和送水管（2）供水，通过水枪旋转组件（8）和可俯仰水枪组件（9）喷水灭火，执行救火任务；此外，在一组或两组旋翼组件（5）发生故障时，还可通过多旋翼夹角调整组件（4）调整各旋翼组件（5）的相对位置，以达到新的运动平衡继续工作。
2.根据权利要求1所述的一种救火用无人机，其特征在于，所述的旋翼组件（5）包括螺旋桨（5.1）、螺旋桨旋转轴承（5.2）、螺旋桨承载架（5.3）以及螺旋桨旋转电机（5.4）；螺旋桨旋转轴承（5.2）的内外圈分别与螺旋桨（5.1）和螺旋桨承载架（5.3）螺栓固定，螺旋桨旋转电机（5.4）的机体通过螺栓固定在螺旋桨承载架（5.3）上，其输出轴与螺旋桨（5.1）键连接，并通过挡片和螺栓轴向定位；螺旋桨旋转电机（5.4）输出轴相对于其机体绕其轴线的旋转运动，带动螺旋桨（5.1）相对于螺旋桨承载架（5.3）旋转，通过空气的反作用力形成一个垂直于旋翼组件（5）平面的力，为无人机的移动提供前提条件。
3.根据权利要求1所述的一种救火用无人机，其特征在于，所述的旋翼位姿调整组件（6）包括球铰副（6.1）、伸缩轴（6.2）、液压球铰（6.3）以及旋翼位姿调整座（6.4）；球铰副（6.1）有三组，其固定端间隔120度焊接在螺旋桨承载架（5.3）上；液压球铰（6.3）有三组，其固定端间隔120度焊接在旋翼位姿调整座（6.4）上；伸缩轴（6.2）有三组，其两端分别与球铰副（6.1）活动端和液压球铰（6.3）活动端焊接在一起，从而构成并联式位姿调整装置，液压球铰（6.3）活动端相对于其固定端绕过其球心点任意轴线的旋转运动，结合伸缩轴（6.2）一端相对于另一端沿其轴线的直线移动，灵活调整螺旋桨承载架（5.3）相对于旋翼位姿调整座（6.4）的位姿，从而调整旋翼组件（5）所承受空气反作用力的方向，再通过螺旋桨旋转电机（5.4）的转速来调整作用力的大小，从而灵活调整无人机的整体受力状态，实现多种姿态下的移动与悬停，快速通过障碍物到达火源位置和重要位置，高效率地执行灭火任务。
4.根据权利要求1所述的一种救火用无人机，其特征在于，所述的多旋翼夹角调整组件（4）包括旋翼夹角调整臂（4.1）和旋翼臂弧形运动装置（4.2）；旋翼臂弧形运动装置（4.2）由360度圆形滑轨和四个能在滑轨上自如运动的滑块组成，旋翼臂弧形运动装置（4.2）的滑轨与飞行平台（3）焊接在一起，其滑块与旋翼夹角调整臂（4.1）的一端螺栓固定，旋翼夹角调整臂（4.1）的另一端与旋翼位姿调整座（6.4）螺栓固定；旋翼臂弧形运动装置（4.2）滑块沿其滑轨的自如运动，通过旋翼夹角调整臂（4.1）带动相应旋翼组件（5）沿旋翼臂弧形运动装置（4.2）的滑块自如运动，实现相邻旋翼组件（5）之间的夹角调整，当一到两个旋翼组件（5）发生故障时，调整无人机各旋翼的相对位置，以达到新的运动平衡继续工作。
5.根据权利要求1所述的一种救火用无人机，其特征在于，所述的可俯仰水枪组件（9）包括水枪俯仰基座（9.1）、水枪俯仰电机固定件（9.2）、水枪俯仰电机（9.3）、水枪俯仰轴承（9.4）、水枪承载座（9.5）、水枪（9.6）以及水枪固定件（9.7）；水枪（9.6）嵌入水枪承载座（9.5）的凹槽中并由水枪固定件（9.7）和螺栓组固定，送水管（2）两端连接储水车（1）和水枪（9.6）；水枪俯仰轴承（9.4）的内外圈分别与水枪承载座（9.5）和水枪俯仰基座（9.1）螺栓连接，水枪俯仰电机（9.3）的输出轴与水枪承载座（9.5）键连接并经挡片和螺栓轴向定位；水枪俯仰电机固定件（9.2）经外围孔与水枪俯仰基座（9.1）螺栓固定，再经内圈孔固定水枪俯仰电机（9.3）；水枪俯仰电机（9.3）输出轴的转动带动水枪承载座（9.5）绕水枪俯仰电机（9.3）轴线旋转，从而实现水枪（9.6）的自适应俯仰，根据实际情况选择最佳角度喷水灭火。
6.根据权利要求1所述的一种救火用无人机，其特征在于，所述的水枪旋转组件（8）包括水枪旋转轴承（8.1）、水枪旋转座（8.2）、水枪旋转减速器（8.3）以及水枪旋转电机（8.4）；水枪旋转轴承（8.1）的内外圈分别与飞行平台（3）和水枪旋转座（8.2）螺栓连接，水枪旋转座（8.2）的另一端与水枪俯仰基座（9.1）螺栓连接；水枪旋转减速器（8.3）经螺栓固定在水枪旋转座（8.2）上，其输出轴与飞行平台（3）键连接并经挡片和螺栓轴向定位；水枪旋转电机（8.4）的输出转矩，经水枪旋转减速器（8.3）放大之后，带动水枪旋转座（8.2）绕其轴线相对于飞行平台（3）旋转，从而实现可俯仰水枪组件（9）的自适应旋转，根据实际情况选择最佳角度喷水灭火。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190101 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |