CN109677593A - 一种用于物资输送的救援无人机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于物资输送的救援无人机，包括主体、物资盒、挡风机构、若干侧杆和四个安装机构，侧杆的下方设有支撑机构，挡风机构包括第一电机、转盘和挡风组件，挡风组件包括挡风板、调向单元和两个连接单元，调向单元包括第二电机、第二连杆和第三连杆，支撑机构包括驱动组件、升降组件、升降板和缓冲组件，缓冲组件包括压力传感器、弹簧、缓冲板和四个限位单元，该用于物资输送的救援无人机通过挡风机构可在设备前进方向与风向一致时控制挡板转动至与转盘垂直角度，便于风力吹动设备前进，减小设备飞行能耗，延长续航时间，不仅如此，在设备抵达目的地后，通过支撑机构实现设备安全着陆，避免物资盒内的物资受损，提高了设备的实用性。

Description

一种用于物资输送的救援无人机

技术领域

本发明涉及无人机领域，特别涉及一种用于物资输送的救援无人机。

背景技术

无人驾驶飞机，简称无人机(UAV)，是一种处在迅速发展中的新概念武器装备，其具有机动灵活、反应快速、无人飞行、操作要求低的优点。无人机通过搭载多类传感器，可以实现影像实时传输、高危地区探测功能，是卫星遥感与传统航空遥感的有力补充。目前，无人机的使用范围已经扩宽到军事、科研、民用三大领域，具体在电力、通信、气象、农业、海洋、勘探、摄影、防灾减灾、农作物估产、缉毒缉私、边境巡逻、治安反恐等领域应用甚广。

通过在无人机上携带各类药品等救援物资可对一些灾后地区输送紧急物资，用以进行救援工作，但是现有的救援无人机在飞行时，主要依靠螺旋桨的转动带动设备在空中移动，飞行速度有限，从而降低了救援效率，不仅如此，无人机在落地时，由于落地速度较大，导致输送的物质发生振动，当输送的物资中有一些玻璃制品时，容易产生碎裂，使得物资输送失败，进一步降低了现有的救援无人机的实用性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种用于物资输送的救援无人机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于物资输送的救援无人机，包括主体、物资盒、挡风机构、若干侧杆和四个安装机构，四个安装机构分别位于物资盒的四侧，所述物资盒通过安装机构设置在主体的下方，所述挡风机构设置在主体的上方，所述侧杆周向均匀分布在主体的外周，所述侧杆的远离主体的一端设有飞行机构，所述侧杆的下方设有支撑机构，所述主体内设有天线和PLC，所述天线与PLC电连接，所述物资盒的下方的四角处设有支脚；

所述挡风机构包括第一电机、转盘和挡风组件，所述第一电机固定在主体的上方，所述第一电机与PLC电连接，所述第一电机与转盘传动连接，所述挡风组件设置在转盘的上方，所述挡风组件包括挡风板、调向单元和两个连接单元，两个连接单元分别位于挡风板的两侧，所述调向单元设置在挡风板的下方，所述调向单元包括第二电机、第二连杆和第三连杆，所述第二电机固定在转盘的上方，所述第二电机与PLC电连接，所述第二电机与第二连杆传动连接，所述第二连杆通过第三连杆与挡风板铰接；

所述支撑机构从上而下依次包括驱动组件、升降组件、升降板和缓冲组件，所述升降板的上方设有凹口，所述升降组件包括伸缩架、滑环和滑杆，所述伸缩架的顶端与驱动组件连接，所述伸缩架的底端的两侧分别与升降板和滑环铰接，所述滑杆的两端分别固定在凹口的两侧的内壁上，所述滑环套设在滑杆上，所述缓冲组件包括压力传感器、弹簧、缓冲板和四个限位单元，所述压力传感器固定在升降板的下方，所述缓冲板通过弹簧设置在压力传感器的下方，四个限位单元分别位于缓冲板的四角处的上方。

作为优选，为了实现设备的飞行功能，所述飞行机构包括第三电机、第三驱动轴和若干旋翼，所述第三电机与侧杆固定连接，所述第三电机与PLC电连接，所述第三电机与第三驱动轴传动连接，所述旋翼周向均匀分布在第三驱动轴的外周。

作为优选，为了方便挡风板的转动，所述连接单元包括支杆、固定轴和套管，所述套管通过支杆固定在主体的上方，所述固定轴的一端与挡风板固定连接，所述固定轴的另一端设置在套管内。

作为优选，为了驱动伸缩架进行伸缩，所述驱动电机包括第四电机、轴承、丝杆、驱动块和两个固定块，所述第四电机和轴承分别通过两个固定块固定在侧杆的下方，所述第四电机与PLC电连接，所述第四电机与丝杆的一端传动连接，所述丝杆的另一端设置在轴承内，所述驱动块套设在丝杆上，所述驱动块的与丝杆的连接处设有与丝杆匹配的螺纹，所述伸缩架的顶端的两侧分别与轴承和驱动块铰接。

作为优选，为了固定驱动块的移动方向，所述驱动组件还包括导向杆，所述导向杆固定在两个固定块之间，所述驱动块套设在导向杆上。

作为优选，为了实现缓冲板与升降板的相对平稳移动，所述限位单元包括限位杆和限位块，所述限位块通过限位杆固定在缓冲板的上方，所述升降板套设在限位杆上。

作为优选，为了便于物资盒的装卸，所述安装机构包括螺纹管、竖杆、固定管、螺丝和转动板，所述固定管通过竖杆固定在主体的下方，所述螺纹管固定在物资盒上，所述转动板固定在螺丝的一端，所述螺丝的另一端穿过固定管与螺纹管螺纹连接。

作为优选，为了便于带动转动板转动，所述转动板的外周设有若干凸杆，所述凸杆周向均匀分布在转动板的外周。

作为优选，为了实现转盘的平稳转动，所述转盘的下方设有若干滑块，所述滑块轴向均匀分布在第一电机的外周，所述主体的上方设有环形滑道，所述滑块与滑道滑动连接，所述滑道为燕尾槽。

作为优选，为了检测风向，所述物资盒的下方设有风向传感器，所述风向传感器与PLC电连接。

本发明的有益效果是，该用于物资输送的救援无人机通过挡风机构可在设备前进方向与风向一致时控制挡板转动至与转盘垂直角度，便于风力吹动设备前进，减小设备飞行能耗，延长续航时间，与现有的挡风机构相比，该挡风机构结构灵活，不仅如此，在设备抵达目的地后，通过支撑机构实现设备安全着陆，避免物资盒内的物资受损，从而提高了设备的实用性，与现有的支撑机构相比，该支撑机构更加稳定可靠。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的用于物资输送的救援无人机的结构示意图；

图2是本发明的用于物资输送的救援无人机的挡风机构的结构示意图；

图3是本发明的用于物资输送的救援无人机的支撑机构的结构示意图；

图4是本发明的用于物资输送的救援无人机的安装机构的结构示意图；

图中：1.主体，2.物资盒，3.侧杆，4.支脚，5.第一电机，6.转盘，7.挡风板，8.第二电机，9.第二连杆，10.第三连杆，11.升降板，12.伸缩架，13.滑环，14.滑杆，15.压力传感器，16.弹簧，17.缓冲板，18.第三电机，19.第三驱动轴，20.旋翼，21.固定轴，22.套管，23.第四电机，24.轴承，25.丝杆，26.驱动块，27.导向杆，28.限位杆，29.限位块，30.螺纹管，31.竖杆，32.固定管，33.螺丝，34.转动板，35.凸杆，36.滑块，37.滑道，38.风向传感器。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，一种用于物资输送的救援无人机，包括主体1、物资盒2、挡风机构、若干侧杆3和四个安装机构，四个安装机构分别位于物资盒2的四侧，所述物资盒2通过安装机构设置在主体1的下方，所述挡风机构设置在主体1的上方，所述侧杆3周向均匀分布在主体1的外周，所述侧杆3的远离主体1的一端设有飞行机构，所述侧杆3的下方设有支撑机构，所述主体1内设有天线和PLC，所述天线与PLC电连接，所述物资盒2的下方的四角处设有支脚4；

该救援无人机使用时，将救援用的物资放入到物资盒2中，利用安装机构将物资盒2固定安装在主体1的下方，而后用户可通过手机、电脑等遥控装置向设备发送无线信号，由主体1内部的天线接收信号，再将信号传递给PLC，PLC在获取信号后，控制侧杆3上的飞行机构运行，带动设备进行飞行，当无人机的飞行方向与风向一致时，可利用挡风机构辅助飞行机构运行，减小设备飞行所需的能耗，延长无人机的续航时间，在抵达目的地后，无人机向下移动，通过支撑组件可方便无人机安全平稳着陆，保证物资盒2内的物资安全输送到目的地，防止落地时物资受损。

如图2所示，所述挡风机构包括第一电机5、转盘6和挡风组件，所述第一电机5固定在主体1的上方，所述第一电机5与PLC电连接，所述第一电机5与转盘6传动连接，所述挡风组件设置在转盘6的上方，所述挡风组件包括挡风板7、调向单元和两个连接单元，两个连接单元分别位于挡风板7的两侧，所述调向单元设置在挡风板7的下方，所述调向单元包括第二电机8、第二连杆9和第三连杆10，所述第二电机8固定在转盘6的上方，所述第二电机8与PLC电连接，所述第二电机8与第二连杆9传动连接，所述第二连杆9通过第三连杆10与挡风板7铰接；

当无人机的前进方向与风向一致时，可通过PLC控制第一电机5启动，带动转盘6转动，改变转盘6上方挡风板7的角度，而后PLC控制转盘6上方调向单元中的第二电机8启动，带动第二连杆9转动，第二连杆9通过第三连杆10作用在挡风板7上，使得挡风板7在连接单元的作用下向上转动至与转盘6垂直的方向，使得无人机飞行过程中，风力吹动在挡风板7上，推动无人机飞行移动，从而减小无人机飞行所需消耗的能源，加强设备的续航能力，当无人机飞行方向与风力方向相反时，调向单元带动挡风板7向下转动至与转盘6平行角度，减小无人机飞行时所受的阻力，通过挡风机构控制挡风板7的转动，便于合理利用风力资源，以减小无人机飞行所需消耗的能源。

如图3所示，所述支撑机构从上而下依次包括驱动组件、升降组件、升降板11和缓冲组件，所述升降板11的上方设有凹口，所述升降组件包括伸缩架12、滑环13和滑杆14，所述伸缩架12的顶端与驱动组件连接，所述伸缩架12的底端的两侧分别与升降板11和滑环13铰接，所述滑杆14的两端分别固定在凹口的两侧的内壁上，所述滑环13套设在滑杆14上，所述缓冲组件包括压力传感器15、弹簧16、缓冲板17和四个限位单元，所述压力传感器15固定在升降板11的下方，所述缓冲板17通过弹簧16设置在压力传感器15的下方，四个限位单元分别位于缓冲板17的四角处的上方。

在无人机抵达目的地后，开始降落时，由驱动组件作用在伸缩架12上，使得伸缩架12进行伸缩，伸缩架12的长度发生变化，使得伸缩架12的底端，滑环13在滑杆14上移动，升降板11向下移动，使得缓冲组件中的缓冲板17接触地面，而后随着主体1的继续向下移动，带动升降板11向下移动，压缩弹簧16，使得压力传感器15接收到压力数据，并将压力数据传递给PLC，而后PLC控制飞行机构停止运行，在弹簧16的缓冲作用下，主体1和下方的物资盒2缓慢向下移动，从而避免无人机落地时因速度过快导致物资盒2内的救援物资损坏。

如图1所示，所述飞行机构包括第三电机18、第三驱动轴19和若干旋翼20，所述第三电机18与侧杆3固定连接，所述第三电机18与PLC电连接，所述第三电机18与第三驱动轴19传动连接，所述旋翼20周向均匀分布在第三驱动轴19的外周。

PLC控制第三电机18启动，带动第三驱动轴19转动，使得第三驱动轴19的外周的旋翼20保持旋转的状态，从而产生向下的气流，进而推动主体1，使得主体1浮空进行移动，实现主体1飞行的功能。

作为优选，为了方便挡风板7的转动，所述连接单元包括支杆、固定轴21和套管22，所述套管22通过支杆固定在主体1的上方，所述固定轴21的一端与挡风板7固定连接，所述固定轴21的另一端设置在套管22内。利用支杆固定了套管22的位置，便于固定在挡风板7上的固定轴21在套管22的支撑作用下转动，从而方便了挡风板7的转动。

如图4所示，所述驱动电机包括第四电机23、轴承24、丝杆25、驱动块26和两个固定块，所述第四电机23和轴承24分别通过两个固定块固定在侧杆3的下方，所述第四电机23与PLC电连接，所述第四电机23与丝杆25的一端传动连接，所述丝杆25的另一端设置在轴承24内，所述驱动块26套设在丝杆25上，所述驱动块26的与丝杆25的连接处设有与丝杆25匹配的螺纹，所述伸缩架12的顶端的两侧分别与轴承24和驱动块26铰接。

PLC控制第四电机23启动，带动丝杆25在轴承24的支撑作用下旋转，丝杆25通过螺纹作用在驱动块26上，使得驱动块26沿着丝杆25的轴线进行移动，进而改变了驱动块26和轴承24之间的距离，促使伸缩架12进行伸缩，改变伸缩架12的长度和升降板11的高度。

作为优选，为了固定驱动块26的移动方向，所述驱动组件还包括导向杆27，所述导向杆27固定在两个固定块之间，所述驱动块26套设在导向杆27上。通过固定导向杆27的位置，并将驱动块26套设在导向杆27上，使得丝杆25通过螺纹作用在驱动块26上时，驱动块26沿着丝杆25的轴线进行平稳的移动。

作为优选，为了实现缓冲板17与升降板11的相对平稳移动，所述限位单元包括限位杆28和限位块29，所述限位块29通过限位杆28固定在缓冲板17的上方，所述升降板11套设在限位杆28上。利用升降板11套设在限位杆28上，便于升降板11沿着限位杆28轴线间移动，通过限位块29避免升降板11脱离限位杆28，从而保证了升降板11与缓冲板17之间的相对平稳移动。

如图4所示，所述安装机构包括螺纹管30、竖杆31、固定管32、螺丝33和转动板34，所述固定管32通过竖杆31固定在主体1的下方，所述螺纹管30固定在物资盒2上，所述转动板34固定在螺丝33的一端，所述螺丝33的另一端穿过固定管32与螺纹管30螺纹连接。

利用竖杆31固定了固定管32的位置，在物资盒2内放入物资后，将物资盒2上的螺纹管30对准固定管32，而后带动转动板34旋转，使得螺丝33转动进入螺纹管30中，进而实现了物资盒2的固定，而在需要拆卸时，反向转动转动板34，使得螺丝33脱离螺纹管30，进而方便将物资盒2与主体1实现分离，便于物资盒2的拆卸。

作为优选，为了便于带动转动板34转动，所述转动板34的外周设有若干凸杆35，所述凸杆35周向均匀分布在转动板34的外周。通过凸杆35增加了转动板34旋转时的力矩，方便带动转动板34进行转动。

作为优选，为了实现转盘6的平稳转动，所述转盘6的下方设有若干滑块36，所述滑块36轴向均匀分布在第一电机5的外周，所述主体1的上方设有环形滑道37，所述滑块36与滑道37滑动连接，所述滑道37为燕尾槽。第一电机5带动转盘6转动时，转盘6带动下方的滑块36在固定位置的滑道37内部滑动，由于滑道37的位置固定，从而固定了滑块36的转动轨迹，且滑道37为燕尾槽，可防止滑块36脱离滑道37，进而实现了转盘6的平稳转动。

作为优选，为了检测风向，所述物资盒2的下方设有风向传感器38，所述风向传感器38与PLC电连接。通过风向传感器38检测风力方向，并将风向数据传递给PLC，便于PLC根据风向与主体1前进方向进行比对，而后控制挡风机构运行。

该无人机在执行救援任务时，检测风力方向，当风向与设备前进方向一致时，由第一电机5带动转盘6转动调节挡风板7的水平方位，再由调向单元带动挡风板7转动至与转盘6垂直角度，便于风力吹动挡风板7，带动主体1前进，减小主体1飞行消耗的能源，延长设备的飞行时间，在抵达救援目的地后，通过驱动组件作用在升降组件上，使得缓冲板17落地后，飞行机构停止运行，由弹簧16提供缓冲作用力，便于设备安全着陆，防止物资盒2内的物资损坏，从而实现物资的安全运输，进而提高了设备的实用性。

与现有技术相比，该用于物资输送的救援无人机通过挡风机构可在设备前进方向与风向一致时控制挡板转动至与转盘6垂直角度，便于风力吹动设备前进，减小设备飞行能耗，延长续航时间，与现有的挡风机构相比，该挡风机构结构灵活，不仅如此，在设备抵达目的地后，通过支撑机构实现设备安全着陆，避免物资盒2内的物资受损，从而提高了设备的实用性，与现有的支撑机构相比，该支撑机构更加稳定可靠。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种用于物资输送的救援无人机，其特征在于，包括主体(1)、物资盒(2)、挡风机构、若干侧杆(3)和四个安装机构，四个安装机构分别位于物资盒(2)的四侧，所述物资盒(2)通过安装机构设置在主体(1)的下方，所述挡风机构设置在主体(1)的上方，所述侧杆(3)周向均匀分布在主体(1)的外周，所述侧杆(3)的远离主体(1)的一端设有飞行机构，所述侧杆(3)的下方设有支撑机构，所述主体(1)内设有天线和PLC，所述天线与PLC电连接，所述物资盒(2)的下方的四角处设有支脚(4)；

所述挡风机构包括第一电机(5)、转盘(6)和挡风组件，所述第一电机(5)固定在主体(1)的上方，所述第一电机(5)与PLC电连接，所述第一电机(5)与转盘(6)传动连接，所述挡风组件设置在转盘(6)的上方，所述挡风组件包括挡风板(7)、调向单元和两个连接单元，两个连接单元分别位于挡风板(7)的两侧，所述调向单元设置在挡风板(7)的下方，所述调向单元包括第二电机(8)、第二连杆(9)和第三连杆(10)，所述第二电机(8)固定在转盘(6)的上方，所述第二电机(8)与PLC电连接，所述第二电机(8)与第二连杆(9)传动连接，所述第二连杆(9)通过第三连杆(10)与挡风板(7)铰接；

所述支撑机构从上而下依次包括驱动组件、升降组件、升降板(11)和缓冲组件，所述升降板(11)的上方设有凹口，所述升降组件包括伸缩架(12)、滑环(13)和滑杆(14)，所述伸缩架(12)的顶端与驱动组件连接，所述伸缩架(12)的底端的两侧分别与升降板(11)和滑环(13)铰接，所述滑杆(14)的两端分别固定在凹口的两侧的内壁上，所述滑环(13)套设在滑杆(14)上，所述缓冲组件包括压力传感器(15)、弹簧(16)、缓冲板(17)和四个限位单元，所述压力传感器(15)固定在升降板(11)的下方，所述缓冲板(17)通过弹簧(16)设置在压力传感器(15)的下方，四个限位单元分别位于缓冲板(17)的四角处的上方。

2.如权利要求1所述的用于物资输送的救援无人机，其特征在于，所述飞行机构包括第三电机(18)、第三驱动轴(19)和若干旋翼(20)，所述第三电机(18)与侧杆(3)固定连接，所述第三电机(18)与PLC电连接，所述第三电机(18)与第三驱动轴(19)传动连接，所述旋翼(20)周向均匀分布在第三驱动轴(19)的外周。

3.如权利要求1所述的用于物资输送的救援无人机，其特征在于，所述连接单元包括支杆、固定轴(21)和套管(22)，所述套管(22)通过支杆固定在主体(1)的上方，所述固定轴(21)的一端与挡风板(7)固定连接，所述固定轴(21)的另一端设置在套管(22)内。

4.如权利要求1所述的用于物资输送的救援无人机，其特征在于，所述驱动电机包括第四电机(23)、轴承(24)、丝杆(25)、驱动块(26)和两个固定块，所述第四电机(23)和轴承(24)分别通过两个固定块固定在侧杆(3)的下方，所述第四电机(23)与PLC电连接，所述第四电机(23)与丝杆(25)的一端传动连接，所述丝杆(25)的另一端设置在轴承(24)内，所述驱动块(26)套设在丝杆(25)上，所述驱动块(26)的与丝杆(25)的连接处设有与丝杆(25)匹配的螺纹，所述伸缩架(12)的顶端的两侧分别与轴承(24)和驱动块(26)铰接。

5.如权利要求4所述的用于物资输送的救援无人机，其特征在于，所述驱动组件还包括导向杆(27)，所述导向杆(27)固定在两个固定块之间，所述驱动块(26)套设在导向杆(27)上。

6.如权利要求1所述的用于物资输送的救援无人机，其特征在于，所述限位单元包括限位杆(28)和限位块(29)，所述限位块(29)通过限位杆(28)固定在缓冲板(17)的上方，所述升降板(11)套设在限位杆(28)上。

7.如权利要求1所述的用于物资输送的救援无人机，其特征在于，所述安装机构包括螺纹管(30)、竖杆(31)、固定管(32)、螺丝(33)和转动板(34)，所述固定管(32)通过竖杆(31)固定在主体(1)的下方，所述螺纹管(30)固定在物资盒(2)上，所述转动板(34)固定在螺丝(33)的一端，所述螺丝(33)的另一端穿过固定管(32)与螺纹管(30)螺纹连接。

8.如权利要求8所述的用于物资输送的救援无人机，其特征在于，所述转动板(34)的外周设有若干凸杆(35)，所述凸杆(35)周向均匀分布在转动板(34)的外周。

9.如权利要求1所述的用于物资输送的救援无人机，其特征在于，所述转盘(6)的下方设有若干滑块(36)，所述滑块(36)轴向均匀分布在第一电机(5)的外周，所述主体(1)的上方设有环形滑道(37)，所述滑块(36)与滑道(37)滑动连接，所述滑道(37)为燕尾槽。

10.如权利要求1所述的用于物资输送的救援无人机，其特征在于，所述物资盒(2)的下方设有风向传感器(38)，所述风向传感器(38)与PLC电连接。