CN109159633A - 一种两栖无人机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小型两栖无人机，其包括：机身、推进器、起落架、信息采集装置；推进器安装于机身侧面；起落架安装于机身下方；信息采集装置安装于机身上方；机身内部设有供电系统、姿态传感器、机载控制器、舵机控制板；信息采集装置括：摄像头、雷达；摄像头安装于三轴云台上；三轴云台安装于云台基座上；雷达安装于云台基座的前端；通过信息采集装置，将摄像头采集到的3D图像数据和雷达探查数据，实时传到地面终端，对飞行区域内的环境进行探查，生成由多个3D图像组成，并附有地质雷达勘探结果数据的区域性综合地图。

Description

一种两栖无人机
技术领域
本发明涉及无人机领域，具体涉及一种可陆地行走及具有飞行能力的小型两栖无人机。
背景技术
随着中国科学技术的不断进步，智能化的无人设备也不断进步，为生产生活方面的提高了便捷度，然而在自然灾害中，让智能化无人设备得以应用，也是中国科研机构及高校不断研究的大方向，本发明是针对自然灾害及无人机军事应用方向的产物；常规无人机常用于航空视角拍摄，传统无人机机身携带图像采集的摄像头，不能很好的应对跨域复杂环境、地质、洪涝等自然灾害，因而设计发明一种方便地质勘查且适用的小型两栖无人机。
发明内容
本发明目的是为了解决风力机叶片式无人机易受环境影响，降低其机动性，传统无人机无法收集生成3D图像及区域3D地图等问题，提供一种两栖无人机。
一种两栖无人机，包括：机身1、推进器、起落架31、信息采集装置；其特征在于：所述的推进器安装于机身1侧面；起落架31安装于机身1下方；信息采集装置安装于机身1上方；
所述的机身1内部设有供电系统、姿态传感器、机载控制器、舵机控制板；
所述的舵机控制板连接各个涵道倾转舵机，进行推进器的姿态调整；
所述的推进器分为前副涵道推进器21、后副涵道推进器22、左副涵道推进器23、右副涵道推进器24；每个推进器可独立运作；前副涵道推进器21与后副涵道推进器22的旋转方向一致；左副涵道推进器23与右副涵道推进器24的旋转方向一致；前副涵道推进器21和后副涵道推进器22与左副涵道推进器23和右副涵道推进器24旋叶和旋转方向相反。所述的信息采集装置括：摄像头、雷达；摄像头安装于三轴云台42上；三轴云台42安装于云台基座41上；雷达安装于云台基座41的前端；
所述的信息采集装置括：摄像头、雷达；摄像头安装于三轴云台42上；三轴云台42安装于云台基座41上；雷达安装于云台基座41的前端；
所述的摄像头是一种3D深度摄像传感器；
所述的雷达是一种空中侦察与地形显示雷达；其包括：雷达天线11、雷达12；
一种两栖无人机，它还包括控制部分，控制部分分为：机载部分和地面部分；所述的机载部分包括：供电系统、姿态传感器、机载控制器、舵机控制板；所述的供电系统连接机载控制器；姿态传感器、雷达和图像采集连接机载控制器；机载控制器连接舵机控制板；舵机控制板连接电子调速器；电子调速器连接涵道无刷直流电机；舵机控制板还连接有涵道倾转舵机；
所述的涵道无刷直流电机安装于推进器内，其分为：右副涵道无刷直流电机、左副涵道无刷直流电机、前副涵道无刷直流电机、后副涵道无刷直流电机；
所述的涵道倾转舵机分为：右副涵道倾转舵机、左副涵道倾转舵机、前副涵道倾转舵机、后副涵道倾转舵机；
所述的地面部分为无线遥控设备和地面PC控制站，通过无线遥控设备和地面PC控制站可控制其飞行路径外，还可实时查看机载部分采集装置中摄像头和雷达所采集的信息。。
本发明的一种两栖无人机，通过信息采集装置，将摄像头采集到的3D图像数据和雷达探查数据，实时传到地面终端，对飞行区域内的环境进行探查，生成由多个3D图像组成，并附有地质雷达勘探结果数据的区域性综合地图。
附图说明
图1是本发明的控制系统硬件结构原理图；
图2是本发明的立体示意图；
图3是本发明陆上行走状态示意图；
图4是本发明壁面倒挂机动状态示意图；
图5是本发明壁面垂直机动状态示意图。
具体实施方式
实施例1
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1、图2所示，一种两栖无人机，包括：机身1、推进器、涵道倾转舵机、起落架31、信息采集装置；推进器通过涵道倾转舵机连接于机身；起落架31安装于机身1下方；
所述的机身1材质为碳纤维材料，其内部设有供电系统、姿态传感器、机载控制器、舵机控制板；
所述的推进器包括：电子调速器、涵道风扇；
所述的推进器分为前副涵道推进器21、后副涵道推进器22、左副涵道推进器23、右副涵道推进器24；每个推进器可独立运作；前副涵道推进器21与后副涵道推进器22的旋转方向一致；左副涵道推进器23与右副涵道推进器24的旋转方向一致；前副涵道推进器21和后副涵道推进器22与左副涵道推进器23和右副涵道推进器24旋叶和旋转方向相反；
所述的姿态传感器姿态传感器是采用IG500N型号的电子元件，其是基于MEMS技术的高性能三维运动姿态测量系统；它包含三轴陀螺仪、三轴加速度计，三轴电子罗盘等运动传感器，通过内嵌的ARM处理器得到经过温度补偿的三维姿态与方位等数据；
所述的机载控制器选用的是PC104，其机械尺寸是96X90mm，满足减小机身整体设计尺寸及机身整体机动性的要求；
所述的舵机控制板连接各个涵道倾转舵机，舵机控制板是一种位置或角度伺服的驱动器，其通过控制各个涵道倾转舵机，进行推进器的姿态调整，应变并适应不同角度变化的机动，还可保持机身1稳定的控制板；
所述的电子调速器安装于涵道风扇上；涵道风扇与倾转舵机相对垂直轴接并固定于机身1上；
所述的信息采集装置安装于机身1上端，其包括：摄像头、雷达；
所述的摄像头安装于三轴云台42上；三轴云台42安装于云台基座41上；
所述的摄像头是一种3D深度摄像传感器，其包括：红外发生器、RGB传感器、红外传感器；通过红外发生器给目标连续发送光脉冲，然后用红外传感器接收从物体返回的光，通过探测光脉冲的往返时间来得到目标物距离，生成深度图；然后结合RGB传感器采集到的彩色图片，通过计算机计算结合已生成灰度深度图生成具有深度的彩色图像，即3D图像；
所述的雷达是一种空中侦察与地形显示雷达，其包括：雷达天线11、雷达12；通过至少4个雷达天线11组成的雷达天线矩阵和雷达12，用于提供地面固定目标和移动目标的位置和地形资料。
所述的信息采集装置，将摄像头采集到的3D图像数据和雷达探查数据，实时传到地面终端，对飞行区域内的环境进行探查，生成由多个3D图像组成的区域性地图。
所述的起落架31拥有三个轴接点，每个轴接点设有减速阻尼，可有效减小着陆时对机身的冲击和震动；起落架31前端轴接点还设有机轮32；
如图1所示，一种两栖无人机控制部分分为：机载部分和地面部分；
所述的机载部分包括：供电系统、姿态传感器、机载控制器、舵机控制板；所述的供电系统连接机载控制器；姿态传感器、雷达和图像采集连接机载控制器；机载控制器连接舵机控制板；舵机控制板连接电子调速器；电子调速器连接涵道无刷直流电机；舵机控制板还连接有涵道倾转舵机；
所述的涵道无刷直流电机安装于推进器内，其分为：右副涵道无刷直流电机、左副涵道无刷直流电机、前副涵道无刷直流电机、后副涵道无刷直流电机；
所述的涵道倾转舵机分为：右副涵道倾转舵机、左副涵道倾转舵机、前副涵道倾转舵机、后副涵道倾转舵机；
所述的地面部分为无线遥控设备和地面PC控制站；通过无线遥控设备和地面PC控制站可控制其飞行路径外，还可实时查看机载部分采集装置中摄像头和雷达所采集的信息。
机动方式
如图3所示，一种两栖无人机，执行陆上行走任务时，其前推进器21和后推进器22处于待机状态，通过左副涵道倾转舵机和右副涵道倾转舵机将左推进器23和右推进器24倾转至与行进面平行状态，通过调整推进器转速，实现行驶速度的变换；左副涵道倾转舵机和右副涵道倾转舵机的倾转方向决定其行驶方向；左副涵道倾转舵机和右副涵道倾转舵机处于相反方向时，可实现迅速转向机动；
如图4、图5所示，一种两栖无人机，执行壁面倒挂机动任务或壁面垂直机动任务时，其前副涵道倾转舵机和后副涵道倾转舵机将前推进器和后推进器倾转至机翼进风口垂直于附着基面状态，实现基面悬停；通过左、右副涵道倾转舵机将左推进器和右推进器倾转至与附着面平行状态，通过调整推进器转速，实现行驶速度的变换；左副涵道倾转舵机和右副涵道倾转舵机的倾转方向决定其行驶方向。

Claims (7)

1.一种两栖无人机，其特征在于：它包括：机身（1）、推进器、涵道倾转舵机、起落架（31）、信息采集装置；所述的推进器通过涵道倾转舵机连接到于机身（1）四面；起落架（31）安装于机身（1）下方；信息采集装置安装于机身（1）上方；所述的机身（1）内部设有供电系统、姿态传感器、机载控制器、舵机控制板。
2.根据权利要求1所述的一种两栖无人机，其特征在于：所述的舵机控制板连接各个涵道倾转舵机，进行推进器的姿态调整。
3.根据权利要求2所述的一种两栖无人机，其特征在于：所述的推进器分为前副涵道推进器（21）、后副涵道推进器（22）、左副涵道推进器（23）、右副涵道推进器（24）；每个推进器可独立运作；前副涵道推进器（21）与后副涵道推进器（22）的旋转方向一致；左副涵道推进器（23）与右副涵道推进器（24）的旋转方向一致；前副涵道推进器（21）和后副涵道推进器（22）与左副涵道推进器（23）和右副涵道推进器（24）旋叶和旋转方向相反。
4.根据权利要求1所述的一种两栖无人机，其特征在于：所述的信息采集装置括：摄像头、雷达；摄像头安装于三轴云台（42）上；三轴云台（42）安装于云台基座（41）上；雷达安装于云台基座（41）的前端。
5.根据权利要求5所述的一种两栖无人机，其特征在于：所述的摄像头是一种3D深度摄像传感器。
6.根据权利要求6所述的一种两栖无人机，其特征在于：所述的雷达是一种空中侦察与地形显示雷达；其包括：雷达天线（11）、雷达（12）。
7.一种两栖无人机，其特征在于，它还包括控制部分，所述的控制部分分为：机载部分和地面部分；所述的机载部分包括：供电系统、姿态传感器、机载控制器、舵机控制板；所述的供电系统连接机载控制器；姿态传感器、雷达和图像采集连接机载控制器；机载控制器连接舵机控制板；舵机控制板连接电子调速器；电子调速器连接涵道无刷直流电机；舵机控制板还连接有涵道倾转舵机；所述的涵道无刷直流电机安装于推进器内，其分为：右副涵道无刷直流电机、左副涵道无刷直流电机、前副涵道无刷直流电机、后副涵道无刷直流电机；所述的涵道倾转舵机分为：右副涵道倾转舵机、左副涵道倾转舵机、前副涵道倾转舵机、后副涵道倾转舵机；所述的地面部分为无线遥控设备和地面PC控制站。
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