CN110217385A - 旋翼型两栖无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋翼型两栖无人机，包括支撑架、旋翼、旋翼臂、电源、飞行控制器、图像采集器、旋转电机、电调器；所述电源、飞行控制器、图像采集器、旋转电机、电调器分别安装在支撑架上；所述旋翼臂一端安装在旋转电机的旋转轴上，一端安装旋翼；所述旋翼包括螺旋桨、螺旋桨电机；所述螺旋桨电机与电调器连接；所述旋转电机的旋转轴的法线与水平面平行；所述支撑架包括两个拱形架、支撑板、加强杆；所述支撑板安装于两个拱形架顶点处；所述加强杆安装于两个拱形架之间。无人机飞行时，螺旋桨朝上，产生气动力，无人机在水面划动时，螺旋桨朝侧面，产生推水动力，对无人机施加的干扰，并没有能够影响到偏航角。

Description

旋翼型两栖无人机

技术领域

本发明属于无人机结构技术，具体涉及一种旋翼型两栖无人机，可用于民用无人机拍照等信息收集领域，尤其是可以用于水面作业。

背景技术

无人机不仅在军事领域蓬勃发展，在民用领域涉及更多，总结来说，包括航拍摄影、检测巡逻、交通疏导、地图测绘等；在民用方面上，可以用于反恐袭击；用于要人的出行保护；消防的营救指挥，牧民们可以用它来监控牧群；矿工们可以用它来勘探和采矿，开采石油等；可以提高救援工作的效率，解救更多受困人群，保护人民群众的物质财富。2015年4月份发生的尼泊尔地震中就见证了无人机的使用价值，无人机通过航拍视频想救援人员和民众直观的展示了当地的受灾情况，帮助找到废墟中的幸存者，对受损基础设施进行分析，它不仅有利于风险的评估和救援计划的制定，还可以保障救援人员的安全。在农业方面也有显著作用，可以帮助农民喷洒农药，既安全又高产，是一个不可多得的好帮手。在科学研究方面上，无人机可以用于污染和土地状况的监测与分析，大气的研究、天气预报等的大数据的采集、新型设备的实验验证等等。随着应用的广泛，人们的需求也越来越多，考虑很多无法预先设想到的复杂环境，对无人机的性能要求就更为严苛。尽管国际研究旋翼无人机有很多成就，并且已经开始将其重点放在研究智能飞行这一块，投入商业应用。但国内的研究还非常少，多数处于起步阶段。现在已报道的文献研究单位有：北京航空航天大学、国防科技大学、北京大学、上海航空航天大学等。在国内，大家对于旋翼无人机的研究，主要是飞行算法的研究和飞行数学模型的仿真，没有能够更多更好的结合实际飞行来研究。总览现有文献，对于水陆两用的民用无人机报道极少。

发明内容

本发明公开了一种旋翼型两栖无人机，结构合理，尤其是通过旋转电机的设计，使得旋翼臂可以自身旋转从而改变螺旋桨的旋转方向，由水平旋转转变为垂直旋转，从而实现水面可行走的效果，本发明的技术方案对于飞机飞行稳定影响更小，而且旋转电机直接安装在支撑板上表面，拆卸简易。本发明涉及的位置关系、位置描述都是基于实际位置，比如螺旋桨在旋翼臂上方是指螺旋桨实际就位于旋翼臂上方。

发明采用如下技术方案：

一种旋翼型两栖无人机，包括支撑架、旋翼、旋翼臂、电源、飞行控制器、图像采集器、旋转电机、电调器；所述电源、飞行控制器、图像采集器、旋转电机、电调器分别安装在支撑架上；所述旋翼臂一端安装在旋转电机的旋转轴上，一端安装旋翼；所述旋翼包括螺旋桨、螺旋桨电机；所述螺旋桨电机与电调器连接；所述旋转电机的旋转轴的法线与水平面平行；所述支撑架包括两个拱形架、支撑板、加强杆；所述支撑板安装于两个拱形架顶点处；所述加强杆安装于两个拱形架之间。

本发明中，所述旋翼臂为4～8个；所述旋翼数量与旋翼臂一致；所述旋转电机的数量与旋翼臂一致，优选的，所述旋翼臂对称分布。本发明的结构优点在于设计可旋转的旋翼臂，旋转电机水平放置，即旋转轴水平放置，对称分布的旋翼臂可以使得在飞行过程中旋翼臂保持飞机的稳定。旋翼的无人机的工作原理是当无人机在没有外力作用且其重力分布均匀，当旋翼飞行时所产生的拉力大于无人机本身的重力时，无人机呈上升运动。当拉力等于重力，无人机飞行的飞行高度保持不变，旋翼的转速相同，把其称为悬停。在旋翼无人机的前方受到向下的外力时，前方螺旋桨电机通过加快转速来抵消外力的影响从而保持无人机的水平。同理，当无人机其他方向受到向下外力时，也可以通过这种方法来保持平衡。当需要控制无人驾驶飞机向前飞行，控制无人机前方螺旋桨电机减速、后方螺旋桨电机加速，无人机将身体向前倾来实现。当需要无人机向其他方向飞行时也可以用相同的原理达到，通过改变各方向螺旋桨电机的速度增减达到想要的飞行状态。当想要控制无人机顺时针方向旋转时，需要降低无人机前后两个螺旋桨电机的旋转速度，增加无人机左右两个方向电机的旋转速度。左右螺旋桨电机转速相同，方向相同都为逆时针转动，其左右方向可以保持平衡，前后螺旋桨电机的速度和方向相同但是顺时针转动，因而前后方向也可以保持平衡，因此可以保持无人机平衡飞行。

本发明的无人机为简单民用无人机，包括的旋翼、旋翼臂、电源、飞行控制器、图像采集器、定位器、旋转电机、电调器等都是现有产品，可以常规购买；优选的，旋翼臂为两端封闭的中空圆柱体结构，可以为水面漂浮提供更大的向上作用力，所述螺旋桨电机为防水电机，市面常规采购，目的防止水花溅射螺旋桨电机；螺旋桨、螺旋桨电机都安装在旋翼臂上方，这样在水面作业时给予螺旋桨足够的打水空间，而且本发明不涉及空中变化旋翼臂；螺旋桨电机与电调器连接并受电调器控制，为常规技术。螺旋桨可以保证无人机飞行时的速度与稳定，螺旋桨、螺旋桨电机安装在旋翼臂上的具体操作方法为常规技术。

本发明中，所述支撑架包括两个拱形架、支撑板、加强杆；所述支撑板安装于两个拱形架顶点处；所述加强杆安装于两个拱形架之间；拱形架与支撑板在无人机中相互连接，成工字形分布，可以减少无人机在起飞和着陆时对其所产生的影响力，可以做到减震。优选的，所述拱形架为非金属材料；所述加强杆为非金属材料；所述支撑板为中空塑料板，四周封闭，也没有通孔，优选支撑板的厚度为15～18毫米，该厚度是指整体厚度，几种设计互相配合，使得本发明无人机在水面可以漂浮并在螺旋桨的推动下实现位置变化，具体支撑板的大小可以根据无人机整体尺寸而定，限定厚度可以兼顾空中飞行与水面作业平衡；本发明进一步限定了支撑架，尤其优选支撑架的材质，起到降低无人机质量的同时保持支撑架承载力的效果，而且对漂浮有利；旋转电机的设计会增加无人机质量以及改变现有无人机平衡参数，如果依然采用现有支撑架对飞行时间影响较大，尤其是对调整平衡影响大。

本发明采用的两个拱形架结构尺寸一样，相较于其他结构，拱形架受力合理，实腹段可以提供承受力、拱脚还可以提供水平推力，对于向下压力的承受更强；优选的，拱形架的高度为拱形架两个端点之间长度的8～12%，拱形架的高度是指拱形架放在平面上后，拱形架最高点至该平面的距离，如此限定使得拱形架利于成型，不至于弯度过大而产生应力缺陷，而且缓和的弧度利于顶点处支撑板的安装；如果采用其他结构，比如三角形、梯形，则不利于模具成型制备，如果采用一体成型由于折角的存在会增加开模成本大约40%同时增加成型缺陷，如果采用分段成型再组装会增加组装成本并使用更多的安装件，无论哪种方式都劣于拱形架的结构。两个拱形架之间设计加强杆以增加稳定，支撑板、加强杆在两个拱形架上的安装方式为常规技术可以实现，加强杆的数量与位置没有特别限定，只要两端分别在两个拱形架上即可；由于实际生产过程中，各部件都存在一定的厚度，具体厚度本发明没有特别限定，这个厚度的存在为各部件的安装提供基础。支撑板是无人机功能部件的安装载体，通过支撑板将无人机各部件组成为一个整体。

优选的，所述拱形架由3-丁烯-1-醇、烯丙基硫醇、烯丙基三甲基硅烷、三烯丙基异氰酸酯、乙酰丙酮钴、线性酚醛环氧树脂、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氧化铝晶须、聚乙烯亚胺、偶氮二甲酰胺、锡酸锌制备得到；所述加强杆由3-丁烯-1-醇、烯丙基硫醇、烯丙基三甲基硅烷、三烯丙基异氰酸酯、乙酰丙酮钴、线性酚醛环氧树脂、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氧化铝晶须、聚乙烯亚胺、偶氮二甲酰胺、锡酸锌制备得到。优选的，3-丁烯-1-醇、烯丙基硫醇、烯丙基三甲基硅烷、三烯丙基异氰酸酯、乙酰丙酮钴、线性酚醛环氧树脂、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氧化铝晶须、聚乙烯亚胺、偶氮二甲酰胺、锡酸锌的质量比为8∶1∶6∶5∶0.01∶（100～110）∶1∶3∶30∶1∶0.05。针对新结构的无人机，本发明也公开了新的材料，通过新材料的使用，可以获得强度、韧性优异的支撑架；拱形架、加强杆可以一体成型也可以分别制备后组装得到。

本发明针对空中、水面都可作业的情形，采用新的结构设计出旋翼臂可旋转的无人机，由旋转电机控制旋翼臂的旋转而使得螺旋桨转向，从水平旋转变换为垂直旋转，从而使得其可以推动无人机在水面活动；同时公开了新的支撑架并提供新的材料，可以有效承载各部件并延长飞行时间。

附图说明

图1为无人机的电路连接示意图；

图2为无人机的加强杆与拱形架结构示意图；

图3为本发明实施例一拱形架弯曲实际图；

图4为对比板五拱形架弯曲实际图；

图5为实施例二无人机结构示意图；

图6为现有控制器实物图；

图7为飞行控制器内部电路照片；

图8为无人机安装工序参考图；

图9为螺旋桨朝向变化示意图；

其中，支撑架1、拱形架11、加强杆12、支撑板13、旋翼臂2、电源3、飞行控制器4、图像采集器5、定位器6、旋转电机7、电调器8、螺旋桨9、螺旋桨电机91。

具体实施方式

实施例一

本发明中，根据本发明的结构设计，各部件的具体安装、连接为常规技术，电源（T插3s5200mah）给飞行控制器（Pixhawk）、图像采集器（SJ4000摄像头）、定位器（Pixhawk M8N）、旋转电机（品成电机）、螺旋桨电机（辉隆）、电调器（翱云电调）提供能量；电路连接示意图参见附图1，飞行控制器为信息的接收、处理、输出位，是常规产品，飞行控制器接收图像采集器、定位器、控制器（为控制无人机飞行的部件，为常规产品，富斯遥控器）的信息并进行常规处理，之后将相关信息（速度、高度等）输出至旋转电机、电调器，再由电调器输送至各个螺旋桨电机，实现各种效果。

飞行控制器为现有Pixhawk飞控（PIX2.4.8），自带程序可以控制电调进而控制螺旋桨电机，最终控制螺旋桨（翱云）以调控无人机飞行参数，同时集成常规旋转电机控制电路，可以根据有限空间的测量结果输出指令至旋转电机，进行运行，旋转电机通电即可运行（其控制为厂家公开的常规技术）。

本发明的无人机垂直起降功能对空间的要求更小，可以直接放在空中某个地方，持续跟踪目标，当有需要时，实现紧急降落在屋顶上的建筑物，非常灵活；结构的空间布局更加合理，更加紧凑，控制结构也更加简单，有利于运输和快速部署，其结构的合理设计，也从另一方面也提高无人机的可靠性；体积小，容易携带，装配和拆装方便，可方便携带和运输，虽然机身小，但多旋翼无人机的经济潜力和市场潜力都很值得期待。

实施例一

拱形架的制备方法，包括如下步骤，将8Kg的3-丁烯-1-醇、1Kg烯丙基硫醇、6Kg烯丙基三甲基硅烷与5Kg三烯丙基异氰酸酯在反应釜内混合，然后加入10g乙酰丙酮钴，在50℃下搅拌20分钟；然后升温至90℃，加入100Kg线性酚醛环氧树脂与1Kgγ-氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌70分钟；然后加入3Kg氧化铝晶须、30Kg聚乙烯亚胺，然后升温至110℃，搅拌20分钟；然后加入1Kg偶氮二甲酰胺与50g锡酸锌的混合物，继续搅拌70分钟；然后倒入110℃预热的模具中，经过固化、自然降温得到拱形架；固化工艺为150℃/30分钟+170℃/1小时+200℃/30分钟。模具为常规开模得到，不同模具会得到拱形架、加强杆；拱形架的高度为拱形架两个端点之间长度的10%，为实心结构，加强杆为两端封闭的中空圆柱形；将加强杆通过常规方式与拱形架组装，比如在拱形架侧壁开槽，将加强杆两端分别插入槽中，两个拱形架形成夹击之结构，用于实施例二的旋翼型两栖无人机，图2为其结构示意图，其中11为拱形架，12为加强杆。

本发明首先将几种单体进行预反应，然后用于改性线性酚醛环氧树脂，再将上述得到的可发性改性体系在成型模具中加热，进行交联和致孔，具体为150℃进行预固化交联，170℃进行进一步固化交联，提高树脂固化程度，最后于200℃使偶氮二甲酰胺充分分解，同时交联反应完成，即制得拱形架或者加强杆。所采用的原料都是市购产品，比如线性酚醛环氧树脂购自可隆工业，软化点在90℃，环氧当量在220左右；三烯丙基异氰酸酯（简称“TAIC”）具有独特的三嗪环结构，通过在线型分子链间形成化学键，具有交联速度快、交联密度高、稳定性好等优点，使材料内部相互交联并形成网状结构，因此提高了材料的强度和弹性；根据测试结果，小分子改性提高了树脂的力学性能，判断3-丁烯-1-醇、烯丙基硫醇、烯丙基三甲基硅烷与三烯丙基异氰酸酯混合后，在乙酰丙酮钴的促进下，小分子之间可能发生一些反应，比如烯双键可以发生硫醇-烯反应；3-丁烯-1-醇是一种具有双键和羟基的烯醇类化合物，性质非常活泼，可参与多种有机合成反应；在交联反应过程中，小分子会参与酚醛环氧树脂的固化，对树脂的内增韧起到实际作用，同时一些小分子会穿插与三维交联网络，对降低脆性有利，并利用少量聚乙烯亚胺作为既可以与环氧形成聚合体又通过长链防止三维交联过度，而且还通过烯键与小分子反应，提高增韧效果，具有良好的力学性能，可避免发泡过程中破孔的现象，从而制备拱形架时可以形成弯曲而没有一点损坏；本发明采用新的配方，小分子在固化阶段会参与树脂的固化或者穿插在三维网络中，而且小分子带有刚性基团对提高产品强度有利，利用硅烷可以提高氧化铝晶须与有机物的界面效应，并且硅烷的引入对提高产品的阻燃有利，氧化铝晶须作为无机组分加入较少，可以提高有机体系的强度同时避免粉体或者纤维带来的团聚、工艺不适性等问题；先将偶氮二甲酰胺与锡酸锌预先混合得到混合物再加入反应釜，在锡酸锌的协同下，偶氮二甲酰胺分解缓慢，可能由于高温下Zn²⁺和SnO₃ ^2-可以捕捉自由基，对偶氮二甲酰胺的分解有一些抑制作用，同时醇、硫醇等物质的存在也可能对偶氮二甲酰胺的均匀分散有利，得到的产品空隙均匀，孔隙率较低，不会影响力学性能，多孔为了降低材料质量，但是作为支撑架，力学性能是关键与基础，只有在保证力学性能的基础上降低重量才有意义，否则无用。

本发明根据上述制备工艺，按照现有常规标准测试要求，制备了冲击测试板、氧指数测试板以及弯曲测试板，称为实验板，分别进行测试，本发明首次采用新材料制备了无人机用支撑架，在没有现有技术可参考的情况下，得到了力学性能好的产品，而且飞行里程较市购支撑架长；同时给出几个对比例，以说明本发明新材料性能好，具体为：

在上述配方的基础上，删除烯丙基三甲基硅烷，其余一样，得到对比板一。

在上述配方的基础上，删除烯丙基硫醇、3-丁烯-1-醇，其余一样，得到对比板二。

在上述配方的基础上，将氧化铝晶须替换为硅微粉，其余一样，得到对比板三。

在上述配方的基础上，删除锡酸锌，其余一样，得到对比板四；此板冲击后观察断面，发现气泡大小不一，相差十分明显；而实验板冲击断面观察，气泡较均匀，几乎看不出大小差别；而且对比板四的气孔普遍大于实验板。

在上述配方的基础上，将聚乙烯亚胺替换为二氨基二苯甲烷，其余一样，得到对比板五。

表1为各板的性能参数，可以看出，本发明提出新的材料配方与工艺，制备得到适用于本发明无人机的支撑架。

表1 各板的性能参数

*氧指数(OI)越小，说明其连续燃烧所需氧气的浓度越低，材料越易燃；反之，材料越不易然。常规认为；当OI＜22时，为易燃性塑料；当OI在22~27之间时，为自熄性塑料；当OI＞27时，为难燃塑料；对于不添加阻燃剂的大多数塑料的OI都达不到27。从氧指数也可以看出，锡酸锌的加入使得偶氮二甲酰胺成孔性能变好，从测试结果看，均匀较小的孔结合锡酸锌的阻燃作用对提升氧指数有利。

图3为本发明实施例一拱形架弯曲实际图，图4为对比板五拱形架弯曲实际图；可以看出，在外力作用下，本发明实施例的拱形架可以弯曲大角度而且不裂，对比板五的拱形架弯曲角度小，并已经出现裂纹。

本发明还制备了1cm×4cm、厚度4mm的实施例板材用于吸水测试，共十块，浸没常温水中24小时，取出测试吸水率，最大值为0.010%，最小为0.0085%。

实施例二

参见图5：

一种旋翼型两栖无人机，无人机包括支撑架1、旋翼、旋翼臂2、电源3、飞行控制器4、图像采集器5、定位器6、旋转电机7（四个，对称位于支撑板上，分别控制四个螺旋桨旋翼臂，标注一处）、电调器8（四个，位于支撑板四角，分别控制四个螺旋桨电机，标注一处）；所述电源、飞行控制器、旋转电机、电调器分别安装在支撑板上方，图像采集器安装在支撑板下方，可以拍摄水面之下的景色；旋翼臂一端安装在旋转电机的伸缩轴上，一端安装旋翼；旋翼包括螺旋桨、螺旋桨电机；旋转电机的旋转轴的法线与水平面平行，可以理解为圆柱形旋转轴的中轴线为水平方向；螺旋桨9、螺旋桨电机91安装在旋翼臂上方，从图中可以参考看出，旋转轴水平放置。

本发明的旋翼型两栖无人机为简单民用无人机，上述旋翼臂、旋翼、旋转电机都为4个，并对称分布；设计自身可旋转的旋翼臂（通过旋转电机旋转带动）实现螺旋桨旋转平面的变化，对称分布的旋翼臂可以使得在飞行过程中保持飞机的稳定，螺旋桨可以保证无人机飞行时的速度与稳定，不设计螺旋桨保护框，利于水面作业时螺旋桨退水。

支撑架包括两个拱形架、支撑板13、加强杆12（参见图2），支撑板安装于两个拱形架顶点处，加强杆安装于两个拱形架之间；支撑板为不带有通孔的空心板，四周密封，密封的空间可以提高水面作用力；支撑板与拱形架通过螺丝安装，在拱形架侧壁开槽，将加强杆两端分别插入槽中，两个拱形架形成夹击之结构，这样支撑架结构形成，具体为常规技术。

拱形架、加强杆由实施例一制备，拱形架两个端点之间长度为0.5米，高度为5厘米，拱形架的高度是指拱形架放在平面上后，拱形架最高点至该平面的距离，如此限定使得拱形架利于成型，不至于弯度过大而产生应力缺陷，而且缓和的弧度利于顶点处支撑板的安装，支撑板与拱形架根据常规方法组装，比如通过螺丝；本发明优选支撑架的材质，起到降低无人机质量的同时保持支撑架承载力的效果；旋转电机的设计会增加无人机质量，如果依然采用现有支撑架对飞行时间影响较大；经过对比测试，本发明的支撑架可以承受15公斤的物品而不变形，现有市购支撑架承受11公斤物品已经发生变形；在同样的电池下，同样的飞行参数（环境、速度一致），采用本发明支撑架制备的无人机飞行时间为现有市购支撑架制备的无人机飞行时间的1.5倍。本发明采用的两个拱形架结构尺寸一样，相较于其他结构，拱形架受力合理，实腹段可以提供承受力、拱脚还可以提供水平推力，对于向下压力的承受更强。两个拱形架之间设计加强杆以增加稳定，支撑板、加强杆在两个拱形架上的安装方式为常规技术可以实现。

支撑板是无人机功能部件的安装载体以及水面浮力提供部件，通过支撑板将无人机各部件组成为一个整体，旋转电机、电源、飞行控制器、定位器、电调器等市购部件安装在板上，图像采集器安装在板下，互不干扰。

无人机的动力系统主要由电池、螺旋桨电机（辉隆）与电调器、螺旋桨部分构成，电池实现化学能到电能的转换，再由电调器控制螺旋桨电机把电能转化为机械能，通过常规控制电路实现输出功率的可变性，满足无人机的各种飞行需求；旋翼无人机的姿态控制，通过调整电机的转速实现，并通过姿态控制，实现速度和位置控制。

控制系统一般分为两个部分，地面站和机载部分。地面站主要可以实现控制指令的发送和信息的反馈、显示、分析与存储，为常规技术（部件），不影响本发明技术效果的实现；机载部分主要负责机体运动信息的获取、综合，通过多种控制器实现对机体姿态、运动速度、运动位置的控制。无线链路为遥控器无线链路，可以通过无线遥控器（手持着控制器，富斯遥控器，实物图见图6）将遥控器的拨杆与开关信息传送给飞行控制器的无线接收机模块，进而对控制指令进行执行。在本发明的无人机基础上还可以设置常规机载传感器，主要包括陀螺仪和加速度计、磁力计、气压计、光学流量传感器、接收机、超声波测距传感器，实现所需要的常规功能。飞行控制器通过向电调器发送常规信号对电机进行调速，在接收到常规脉宽调制信号后，电调器可以调节电机的工作比，调节电机的转速，根据位置反馈对电机进行换相从而实现电机的平稳运行，并且达到较高动态响应。以上都是控制无人机飞行的现有常规技术。

飞行控制器为现有市购产品，其内部飞行控制电路照片见图7，含有常规旋转电机开闭电路，与竖直放置的旋转电机开闭电路一样，两个方案用同一块板，只要电路关电或者通电即可，与对象无关；飞行控制电路主要实现的功能有：读取传感器信息，正确的传感器信息、补偿、滤波，得到有用的信息，接收的XBee通信模块的信息，计算出控制量和发送控制的电机调速。

旋翼无人机飞行，需要完成多项任务，包括读取传感器的值，传感器数字滤波和完成无人机飞行信息的估计，读取控制指令，根据控制指令和无人机飞行信息，控制量的计算，完成电机控制，处理和地面站通信，无人机飞行的诊断和作出适当的行动；因此，需要比较好的安排好各项工作的优先顺序，并保证各项任务的完成。无人机的飞控软件运行于现有ATMEGA2560硬件电路，基于ST标准外设库开发。主要实现下列功能：读取传感器信息、接收机信号收取、控制电机调速器与云台控制器、与地面站通讯、根据反馈与给定的偏差计算出飞行参数的控制、参数存储。首先，在上电之后，将系统初始化，其中包括对于GPIO的初始化，系统时钟的初始化等；然后定时器设置，机器中断100Hz，在每个中断，为了完成对传感器信息的采集、获取接收信息，解决控制、通信、数据处理等任务。以上都是控制无人机飞行的现有常规技术。

本发明无人机各组件的安装为现有技术，给出图8作参考，整体而言，本发明的支撑架组装的无人机比现有支撑架（沉金F450机架）组装的无人机轻17%左右；实际飞行操作时，打开电源，手持着控制器给出飞行要求，飞行控制器接收飞行要求后，综合定位器（GPS）的信息，然后输出指令至电调器，电调器控制螺旋桨电机运行，无人机起飞；图像采集器拍摄照片后通过飞行控制器传给现有常规设备。本发明无人机重量约1.75千克，采用规格为11.1V/7500mAh的电池可以连续飞行35分钟左右（25℃）；本发明的螺旋桨电机为恒力外转子无刷直流电机（辉隆），根据厂家介绍的其电流拉力性能，能够看出在和桨组合使用的过程中，最大能够供给约1.1kg的拉力，显而易见，四个电机供给的拉力是大于4kg，这完全是超过机体本身重量的。在需要水面作业时，无人机落在水面上，由于支撑板以及支架的设计，无人机的各电子部件除了摄像头之外都在水面上，启动旋转电机改变螺旋桨方向，控制其中一个或几个螺旋桨，使得飞机在水面全方位移动，防水摄像头可以拍摄水下情景传给控制器，图9为螺旋桨朝向变化示意图，无人机飞行时，螺旋桨朝上，产生气动力，无人机在水面划动时，螺旋桨朝侧面，产生推水动力。无人驾驶飞机从地面起飞，并在空中悬停。在悬停时刻通过启动其中一个旋转电机翻转对应旋翼臂（变化3°）来施加干扰，根据测试，在25秒左右，很明显，受到干扰后，俯仰角产生了8°的角度偏差，也测量横滚角的偏差幅度没有那么大，偏差角度为5°左右；受到干扰后，无人机快速自我调整，经过1.5s左右即恢复了正常悬停状态（采用市购沉金支撑架需要经过5.5s左右恢复正常悬停状态，可以看出现有支撑架不符合本发明带有旋转电机的无人机），对无人机施加的干扰，也并没有能够影响到偏航角。

Claims (10)

1.一种旋翼型两栖无人机，其特征在于，所述旋翼型两栖无人机包括支撑架、旋翼、旋翼臂、电源、飞行控制器、图像采集器、旋转电机、电调器；所述电源、飞行控制器、图像采集器、旋转电机、电调器分别安装在支撑架上；所述旋翼臂一端安装在旋转电机的旋转轴上，一端安装旋翼；所述旋翼包括螺旋桨、螺旋桨电机；所述螺旋桨电机与电调器连接；所述旋转电机的旋转轴的法线与水平面平行；所述支撑架包括两个拱形架、支撑板、加强杆；所述支撑板安装于两个拱形架顶点处；所述加强杆安装于两个拱形架之间。

2.根据权利要求1所述旋翼型两栖无人机，其特征在于，所述旋翼臂为4～8个；所述旋翼数量与旋翼臂一致；所述旋转电机的数量与旋翼臂一致。

3.根据权利要求1所述旋翼型两栖无人机，其特征在于，所述旋翼臂对称分布。

4.根据权利要求1所述旋翼型两栖无人机，其特征在于，所述旋翼臂为两端封闭的中空圆柱体结构。

5.根据权利要求1所述旋翼型两栖无人机，其特征在于，所述螺旋桨、螺旋桨电机都安装在旋翼臂上方。

6.根据权利要求1所述旋翼型两栖无人机，其特征在于，所述图像采集器安装在支撑板下方。

7.根据权利要求1所述旋翼型两栖无人机，其特征在于，所述拱形架为非金属材料；所述加强杆为非金属材料；支撑板为中空塑料板。

8.根据权利要求7所述旋翼型两栖无人机，其特征在于，所述支撑板的厚度为15～18毫米。

9.根据权利要求7所述旋翼型两栖无人机，其特征在于，所述拱形架由3-丁烯-1-醇、烯丙基硫醇、烯丙基三甲基硅烷、三烯丙基异氰酸酯、乙酰丙酮钴、线性酚醛环氧树脂、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氧化铝晶须、聚乙烯亚胺、偶氮二甲酰胺、锡酸锌制备得到；所述加强杆由3-丁烯-1-醇、烯丙基硫醇、烯丙基三甲基硅烷、三烯丙基异氰酸酯、乙酰丙酮钴、线性酚醛环氧树脂、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氧化铝晶须、聚乙烯亚胺、偶氮二甲酰胺、锡酸锌制备得到。

10.根据权利要求9所述旋翼型两栖无人机，其特征在于，3-丁烯-1-醇、烯丙基硫醇、烯丙基三甲基硅烷、三烯丙基异氰酸酯、乙酰丙酮钴、线性酚醛环氧树脂、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、氧化铝晶须、聚乙烯亚胺、偶氮二甲酰胺、锡酸锌的质量比为8∶1∶6∶5∶0.01∶（100～110）∶1∶3∶30∶1∶0.05。