CN111845232A - 轮毂涵道共用的海陆空潜多栖无人平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种轮毂涵道共用的海陆空潜多栖无人平台，能够在陆地、飞行、水上/水下模式之间进行切换，为侦察与救援提供强有力的工具。该轮毂涵道共用的海陆空潜多栖无人平台包括：机体、控制模块、四个涵道伺服机构和四个涵道动力机构；四个涵道伺服机构与四个涵道动力机构一一对应；其中涵道伺服机构用于控制与之对应的涵道动力机构的姿态；每个涵道动力机构通过一套涵道伺服机构与机体相连，四个涵道动力机构呈矩形分布在机体上，通过涵道伺服机构控制涵道的姿态在横、竖、纵之间进行切换，从而使无人平台在陆地、飞行、水上/水下模式之间进行切换。

Description

轮毂涵道共用的海陆空潜多栖无人平台

技术领域

本发明涉及一种无人平台，尤其涉及一种轮毂涵道共用的多海陆空潜多栖无人平台，属于侦察与救援技术领域。

背景技术

在侦察与救援中，经常会面临极其复杂的环境，可能需要无人平台极其便利的在室内、室外、水上、水下进行灵活的机动。目前已有的无人平台都只能胜任某一单独的工况。在室内侦查与就救援中，噪音大、易受气流干扰以及运动控制精度低的缺点很大程度限制了四轴飞行器的应用。而在室外大范围机动中，无人车辆的速度与越障能力劣于四轴飞行器。现有的水下水上无人平台功能也较为单一，只能执行单一的水上水面任务。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种轮毂涵道共用的海陆空潜多栖无人平台，能够在陆地、飞行、水上/水下模式之间进行切换，为侦察与救援提供强有力的工具。

本发明的技术方案是：一种轮毂涵道共用的海陆空潜多栖无人平台，包括：包括：机体、四个涵道伺服机构、四个与所述涵道伺服机构一一对应的涵道动力机构以及用于供电的电池组；

每个所述涵道动力机构通过一套所述涵道伺服机构与所述机体相连，四个所述涵道动力机构呈矩形分布在所述机体上；

所述涵道动力机构包括：涵道、轮胎、螺旋桨和动力单元；所述涵道外包覆轮胎，在陆地行走模式时涵道作为轮毂和轮胎形成车轮；所述螺旋桨同轴设置在所述涵道内；所述动力单元包括用于驱动所述涵道转动的电机和用于驱动所述螺旋桨转动的电机；

所述涵道伺服机构用于改变与之对应的涵道动力机构的姿态，控制所述涵道动力机构的姿态在横置、竖置、纵置状态之间进行切换，使该无人平台在陆地行走模式、飞行模式、水上/水下模式之间进行切换；所述横置状态指所述涵道轴线与所述机体横向一致的状态，所述竖置状态指所述涵道轴线处于竖直的状态，所述纵置状态指所述涵道轴线与所述机体纵向一致的状态。

作为本发明的一种优选方式：所述机体包括：机体本体和设置在所述机体本体横向两侧的可伸缩机体；所述可伸缩机体能够横向伸缩，以远离或紧贴所述机体本体；所述无人平台处于水上模式下，两侧的所述可伸缩机体伸出，所述无人平台形成三体船的模式；

所述可伸缩机体内置水箱和水泵，所述水箱能够由所述水泵控制吸水与排水，从而控制所述无人平台的密度。

作为本发明的一种优选方式：在所述机体上集成用于对所述无人平台进行控制的控制模块；所述控制模块包括：接收机、陆地行走控制器、飞行控制器、水上/水下行进控制器和伺服机构控制器；

所述伺服机构控制器通过所述接收机接收地面控制站发出的指令，然后通过所述涵道伺服机构控制所述涵道动力机构的姿态；

所述接收机用于接收地面控制站发出的指令，然后转发给飞行控制器、陆地行走控制器陆地行走控制器或水上/水下行进控制器；

所述飞行控制器依据接收到的指令控制用于驱动所述螺旋桨转动的电机所述陆地行走控制器依据接收到的指令控制用于驱动所述涵道转动的电机，以控制所述无人平台在陆地行走；所述水上/水下行进控制器依据接收到的指令控制用于驱动所述螺旋桨转动的电机，以控制所述无人平台在水上行进。

作为本发明的一种优选方式：所述无人平台在飞行模式时，所述伺服机构控制器控制四个所述涵道动力机构处于竖置直状态，所述接收机接收地面控制站发出的飞行指令并发送给所述飞行控制器，所述飞行控制器依据接收到的飞行指令控制四个涵道动力机构中用于驱动所述螺旋桨转动的电机，以控制所述无人平台飞行；

陆地行走模式时，所述伺服机构控制器控制四个所述涵道动力机构处于横置状态；所述接收机接收地面控制站的发出的行进指令并发送给陆地行走控制器，所述陆地行走控制器依据接收到的行进指令控制四个涵道动力机构中用于驱动所述涵道转动的电机，从而控制无人平台前进、后退或转向；

水上模式时，所述伺服机构控制器控制四个所述涵道动力机构处于纵置状态，并且向下旋转设定角度，使所述螺旋桨浸入水中；所述接收机接收地面控制站发出的行进指令并发送给水上/水下行进控制器，所述水上/水下行进控制器依据接收到的飞行指令控制四个涵道动力机构中用于驱动所述螺旋桨转动的电机，以控制无人平台在水上的前进速度以及前进方向；

水下模式时，所述伺服机构控制器控制四个所述涵道动力机构处于纵置状态；此时所述无人平台通过自身携带的传感器，在所述水上/水下行进控制器的控制下进行自导航。

作为本发明的一种优选方式：所述涵道伺服机构包括：三个舵机以及分别与三个舵机对应的转轴A、转轴B和转轴C；其中所述转轴A的轴线与所述机体的纵向平行，所述转轴B的轴线与所述机体的横向平行，所述转轴C的轴线与所述转轴B的轴线垂直；所述涵道动力机构通过所述转轴C与连接架相连，所述连接架通过转轴B与安装座相连，所述安装座通过转轴A与所述机体相连；

当所述转轴A在与之对应的舵机驱动下转动时，带动安装座、连接架和涵道动力机构绕转轴A的轴线旋转；

当所述转轴B在与之对应的舵机驱动下转动时，带动连接架和涵道动力机构绕所述转轴B的轴线旋转；

当所述转轴C在与之对应的舵机驱动下转动时，带动涵道动力机构绕转轴C的轴线旋转。

作为本发明的一种优选方式：所述涵道动力机构的动力单元采用共轴无刷电机，所述共轴无刷电机包括飞行/水域用无刷电机和陆域用无刷电机，其中所述飞行/水域用无刷电机用于驱动所述螺旋桨转动，所述陆域用无刷电机用于驱动所述涵道转动；

作为本发明的一种优选方式：在所述机体本体的底部安装有起落架，用于在飞行模式与陆地模式切换时起支撑所述机体。

作为本发明的一种优选方式：在所述机体本体的底部和顶部安装有起落架，用于在飞行模式与陆地模式切换时起支撑所述机体；在陆地行走模式时，所述无人平台在高度方向上为上下对称结构，可以以顶部和底部中的任意一个面为底面进行行驶。

有益效果：

(1)传统四旋翼飞行器具有越障能力强、速度快、路径简单的优点，但是具有噪音大、室内易受气流扰动、运动控制不够精确的缺点；无人车辆具有噪音小、室内行进隐蔽、控制精确的优点，但具有越障能力弱、受地形限制强的缺点；本发明将以上四旋翼飞行器和无人车辆的优点结合起来，可根据实际情况在飞行模式与陆地行走模式之间切换，既拥有很强的越障能力、便于在室外大范围机动，又拥有在室内安静行驶、精准控制运动的能力；并且在此基础上在继续增加了水上和水下行驶的能力，使其在水域有很强的立体机动能力；多栖的机动能力使其在各种复杂条件下都能执行侦察与救援任务。

(2)该无人平台在将四种不同行驶功能结合的同时，利用共轴电机以及伸缩结构，尽可能的降低冗余质量，并且使得结构更加的紧凑。

(3)本发明采用涵道风扇(涵道和螺旋桨所形成的结构)为动力源，与开放式螺旋桨相比，涵道风扇的冲击噪声小，诱导阻力少，效率较高；在同样功率消耗下，涵道风扇较同样直径的孤立螺旋桨会产生更大的推力；同时由于涵道的环括作用，其结构紧凑、气动噪声低、使用安全性好。

(4)轮毂涵道共用式结构在设计中采用共轴电机的方案，共轴电机可以将两个电机结合在一起，满足不同的工况的需求，同时保证结构的紧凑，并且降低消极质量。

(5)在机体的上方与下方均设置有起落架，且对称布置；这样整机的布置高度对称，没有上下的区分，正反均可以顺利进行行驶，没有差别。

附图说明

图1为本发明的无人平台的设备布置框图；

图2为本发明的无人平台的单个涵道伺服机构和涵道动力机构的装配图；

图3为不同行驶状态下的涵道姿态示意图；

图4为涵道动力机构的剖面图；

图5为控制模块的组成及连接示意图；

图6为本发明的无人平台飞行模式示意图；

图7为本发明的无人平台陆地行走模式示意图；

图8为本发明的无人平台水上行进模式示意图；

图9为本发明的无人平台水下行进模式示意图；

图10和图11为飞行模式与陆地行走模式转换示意图(飞行模式下起落架打开)。

其中：1-机体，2-涵道伺服机构，3-涵道动力机构，4-接收机，5-陆地行走控制器，6-电池，7-飞行控制器，8-水上/水下行进控制器，9-飞行/水域用无刷电机电调，10-陆域用无刷电机电调，11-转轴A，12-转轴B，13-转轴C，14-连接架，15-安装座，16-起落架，101-机体本体，102-可伸缩机体，301-飞行/水域用无刷电机，302-定子，303-陆域用无刷电机，304-轮胎，305-螺旋桨，306-涵道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

本实施例提供一种能够在陆地、飞行、水上/水下模式之间进行切换的轮毂涵道共用的海陆空潜多栖无人平台，该无人平台的涵道拥有三个自由度，轮毂与涵道共用且可以进行多方向偏转。

四旋翼飞行器是一种电动的、能够垂直起降(VTOL)的、多旋翼式遥控/自主飞行器。它在总体布局形式上属于非共轴式碟形飞行器，与常规旋翼式飞行器相比，其结构更为紧凑，能够产生更大的升力，并且旋翼可相互抵消反扭力矩，不需要专门的反扭矩桨。因此，本实施例提供的无人平台基于四旋翼飞行器的原理，具有四个涵道。

如图1-图5所示，该轮毂涵道共用的海陆空潜多栖无人平台包括：机体1、控制模块、四个相同的涵道伺服机构2和四个结构相同的涵道动力机构3；四个涵道伺服机构2与四个涵道动力机构3一一对应；涵道动力机构3包括：涵道306、轮胎304、螺旋桨305和共轴电机。其中涵道伺服机构2用于控制与之对应的涵道动力机构3的姿态(即控制涵道306的姿态)；每个涵道动力机构3通过一套涵道伺服机构2与机体1相连，四个涵道动力机构3呈矩形分布在机体1上，通过涵道伺服机构2控制涵道306的姿态在横、竖、纵之间进行切换，从而使无人平台在陆地、飞行、水上/水下模式之间进行切换。该无人平台采用锂离子电池组供电，涵道动力机构3由无刷共轴电机提供动力，其可以满足多种工况的转速与转矩需求，且结构紧凑。

如图6所示，机体1包括：机体本体101和设置在机体本体101横向两侧的可伸缩机体102；用于控制两个可伸缩机体102伸缩的电机位于机体本体101内，可伸缩机体102能够在对应电机的控制下横向伸缩，以远离或紧贴机体本体101。可伸缩机体102为中空结构，内置水箱和微型水泵，位于可伸缩机体102内的水箱能够由微型水泵控制其吸水与排水，从而控制整个无人平台的密度，进而控制整个无人平台的沉浮。如在水上行驶时，通过微型水泵排空水箱内的水，并控制两侧的可伸缩机体102伸出，整个无人平台形成类似于三体船的形式，可以增大机体位于水上时的宽度，以提高行驶时的稳定性；水下行驶时，控制两侧的可伸缩机体102收回与机体本体101紧密贴合，其内置的微型水泵可以改变水箱的存水量，从而改变整个无人平台的密度，以此控制整个无人平台在水中的沉浮。

控制模块和用于供电的锂电池6均集成在机体1的机体本体101上，其中控制模块包括：接收机4、陆地行走控制器5、飞行控制器7、水上/水下行进控制器8、伺服机构控制器以及涵道动力机构3中无刷共轴电机的电调；由此通过集成在机体本体101上的控制模块和电池6起到控制与供能的作用。

由于每个涵道动力机构3中的无刷共轴电机包括飞行/水域用无刷电机和陆域用无刷电机，因此集成在涵道动力机构3中无刷共轴电机的电调包括与每个涵道动力机构3对应的飞行/水域用无刷电机电调9和陆域用无刷电机电调10。

接收机4用于接收地面控制站发出的指令，然后转发给飞行控制器7、陆地行走控制器5或水上/水下行进控制器8；以控制该无人平台飞行、在陆地行走或在水上/水下行进。

伺服机构控制器通过接收机4接收地面控制站发出的指令，通过涵道伺服机构2控制涵道的姿态(四个涵道伺服机构2均由伺服机构控制器控制)，即控制涵道在横、纵、竖方三个方向的倾角，以适应不同环境下(即不同模式下)的使用要求。涵道伺服机构2包括三个舵机以及分别与三个舵机对应的转轴A11、转轴B12和转轴C13；其中转轴A11的轴线与机体1的纵向(如图2所示的X轴方向)平行，转轴B12的轴线与机体1的横向(如图2所示的Y轴方向)平行，转轴C13的轴线与转轴B12的轴线垂直。涵道动力机构3通过转轴C13与连接架14相连，连接架14通过转轴B12与安装座15相连，安装座15通过转轴A11与机体本体101相连；由此，当转轴A11在与之对应的舵机驱动下转动时，带动安装座15、连接架14和涵道动力机构3绕X轴旋转；当转轴B12在与之对应的舵机驱动下转动时，带动连接架14和涵道动力机构3绕Y轴旋转；当转轴C13在与之对应的舵机驱动下转动时，带动涵道动力机构3绕转轴C13的轴线旋转。由此每个涵道伺服机构2通过三个舵机可以使涵道保持在任意需要的状态，图3中左图所示为涵道位于竖置状态(即涵道轴线处于竖直状态)，对应的是飞行模式；中图为所示涵道位于横置状态(即涵道轴线与机体1横向一致)，对应的是陆地行走模式；右图所示为涵道位于纵置状态(即涵道轴线与机体1纵向一致)，对应的是水上/水下行驶模式。

涵道动力机构3是各个工况下的动力装置，包括：涵道306、轮胎304、螺旋桨305和共轴电机。涵道306外包覆轮胎304，使其能够在陆地行走模式时作为车轮在陆地行走工况下可以提供牵引力，即采用轮毂和涵道共用的方案，在陆地行走时，涵道306作为车轮的轮毂；适应空域和水域的螺旋桨305同轴设置在涵道306内，即螺旋桨305为在空域和水域模式时提供动力；共轴电机3包括飞行/水域用无刷电机301和陆域用无刷电机303，其中飞行/水域用无刷电机301为兼顾飞行与水域工况的高转速无刷电机，用于驱动螺旋桨305旋转；陆域用无刷电机303为适应陆地行走工况的低转速高扭矩无刷电机，用于驱动涵道306和涵道外圈304形成的车轮转动；采用无刷电机具有无电刷、低干扰，噪音低、运转顺畅，寿命长、维护成本低的优点。共轴电机的定子302通过涵道伺服机构与机体1相连(即定子302通过转轴C13与连接架14相连)，用以传导各种工况下的力，依此控制涵道的姿态。

该无人平台具有四种工作模式，分别为飞行模式、陆地行走模式、水上模式和水下模式：

如图6所示，飞行模式下，机体本体101两侧的可伸缩机体102处于收回状态；四个涵道306处于竖直状态，涵道动力机构3共轴电机中的飞行/水域用无刷电机301带动螺旋桨305旋转，提供飞行的升力。此时接收机4接收地面控制站发出的飞行姿态指令并发送给飞行控制器7，飞行控制器7依据接收机4接收的指令的不同，用两种不同的方式控制机体1的姿态：一种是解算为四个飞行/水域用无刷电机301的转速信息，对应的飞行/水域用无刷电机电调经过飞行控制器7的控制调节四个飞行/水域用无刷电机301的转速，从而控制无人平台的飞行姿态；另一种是解算为涵道伺服机构2控制涵道306的倾角，涵道伺服机构2控制涵道306倾转(控制涵道306绕转轴B12或/和转轴C13旋转，改变涵道306与竖直方向上的夹角)，从而改变推力方向，控制无人平台的飞行姿态。

如图7所示，陆地行走模式下，机体本体101两侧的可伸缩机体102处于收回状态；四个涵道处于横置状态，涵道动力机构3共轴电机中的陆域用无刷电机303带动涵道306和涵道外圈304形成的车轮旋转，提供陆地行走的牵引力。此时接收机4接收地面控制站的发出的行进指令并发送给陆地行走控制器5，陆地行走控制器5将接收到的行进指令解算为四个涵道动力机构3中陆域用无刷电机303的转速信息，对应的陆域用无刷电机电调经过陆地行走控制器5的控制调节四个陆域用无刷电机303的转速，从而操控整个无人平台前进、后退或转向。且由于该无人平台此时为上下对称结构，可以以任意一个方向为底面进行行驶。

在机体本体101的顶部和底部均安装有起落架16，用于在飞行模式与陆地模式切换时起支撑机体1，起落架16的打开和收起由其动力单元通过接收机4接收地面控制站的发出的对应指令控制；进行飞行模式与陆地模式切换的时候，接收机4能够控制起落架以及涵道伺服机构里的舵机进行作动，从而控制起落架的收起和放下以及涵道动力装置的姿态变换。

如图8所示，水上模式下，机体1两侧的可伸缩机体102伸出，整个无人平台形成三体船的模式，增大整个无人平台宽度，提高其水上行驶稳定性；四个涵道处于纵置状态，并且向下旋转(即绕X轴旋转)一定的角度，保证螺旋桨305浸入水中。此时接收机4接收地面控制站发出的行进指令并发送给水上/水下行进控制器8，水上/水下行进控制器8将接收到的行进指令解算为飞行/水域用无刷电机301的转速，对应的飞行/水域用无刷电机301电调控制飞行/水域用无刷电机301的转速进而控制整个无人平台在水上的前进速度以及前进方向。无人平台水上行进时，位于前方(前进方向)的涵道转向前，位于后方的涵道转向后，且涵道绕X轴向下转动一定的角度，使得涵道浸入水中。通过两侧涵道输出的推力控制机体1在水面进行转向。

如图9所示，水下模式下，机体本体101两侧的可伸缩机体102处于收回状态；四个涵道处于纵置状态。由于无法通过接收机4接收地面控制站的信息，该无人平台通过自身携带的传感器(传感器可根据需求选装摄像头、声呐，激光雷达等)进行自导航，此时传感器将感知的数据发送给水上/水下行进控制器8，水上/水下行进控制器8依据接收到的传感器的监测数据进行路径规划导航，控制各个飞行/水域用无刷电机301的转速，从而控制其前进的方向。无人平台水下行进时，位于前方(前进方向)的涵道转向前，位于后方的涵道转向后，提供前进的推力。通过两侧输出的推力的不同进行水下的转向。位于可伸缩机体101内的水箱由微型水泵控制其吸水与排水，从而控制整个无人平台的密度，进而控制整个无人平台的沉浮。

下面叙述各个模式之间转换的步骤：

陆地模式与飞行模式的转换：陆地行驶模式时，状态如图7所示，需要转换至飞行模式时，首先打开机体1下方的起落架16将机体1升起，然后涵道绕转轴13由横置旋转至竖置，螺旋桨305旋转，产生推力使机体1飞起，然后收起起落架16。飞行模式与陆地行走模式之间的转换与此步骤相反，如图10和图11所示。

陆地行走模式与水上/水下模式的转换：需要将陆地行走模式转换为水上/水下模式时，直接将无人平台驶向水中，然后涵道伺服机构操纵涵道由横置转变为纵置。如果是水上模式就将两侧可伸缩机体102打开，然后螺旋桨305旋转推进机体1前进；如果是水下模式则两侧可伸缩机体102内部的水箱开始蓄水，控制整个无人平台下沉。水域到陆域的转换与上述步骤相反。

飞行模式与水上/水下模式的转换：飞行模式下直接降落在水面上然后伺服机构操纵涵道由竖置转变为纵置；如果是水上模式就将两侧可伸缩机体102打开，然后螺旋桨305旋转推进机体前进；如果是水下模式则两侧可伸缩机体102内部的水箱开始蓄水，控制整个无人平台下沉。水域到空域的转换与上述步骤相反。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.轮毂涵道共用的海陆空潜多栖无人平台，其特征在于：包括：机体(1)、四个涵道伺服机构(2)、四个与所述涵道伺服机构(2)一一对应的涵道动力机构(3)以及用于供电的电池组；

每个所述涵道动力机构(3)通过一套所述涵道伺服机构(2)与所述机体(1)相连，四个所述涵道动力机构(3)呈矩形分布在所述机体(1)上；

所述涵道动力机构(3)包括：涵道(306)、轮胎(304)、螺旋桨(305)和动力单元；所述涵道(306)外包覆轮胎(304)，在陆地行走模式时涵道(306)作为轮毂和轮胎(304)形成车轮；所述螺旋桨(305)同轴设置在所述涵道(306)内；所述动力单元包括用于驱动所述涵道(306)转动的电机和用于驱动所述螺旋桨(305)转动的电机；

所述涵道伺服机构(2)用于改变与之对应的涵道动力机构(3)的姿态，控制所述涵道动力机构(3)的姿态在横置、竖置、纵置状态之间进行切换，使该无人平台在陆地行走模式、飞行模式、水上/水下模式之间进行切换；所述横置状态指所述涵道轴线与所述机体(1)横向一致的状态，所述竖置状态指所述涵道轴线处于竖直的状态，所述纵置状态指所述涵道轴线与所述机体(1)纵向一致的状态。

2.如权利要求1所述的轮毂涵道共用的海陆空潜多栖无人平台，其特征在于：所述机体(1)包括：机体本体(101)和设置在所述机体本体(101)横向两侧的可伸缩机体(102)；所述可伸缩机体(102)能够横向伸缩，以远离或紧贴所述机体本体(101)；所述无人平台处于水上模式下，两侧的所述可伸缩机体(102)伸出，所述无人平台形成三体船的模式；

所述可伸缩机体(102)内置水箱和水泵，所述水箱能够由所述水泵控制吸水与排水，从而控制所述无人平台的密度。

3.如权利要求1或2所述的轮毂涵道共用的海陆空潜多栖无人平台，其特征在于：在所述机体(1)上集成用于对所述无人平台进行控制的控制模块；所述控制模块包括：接收机(4)、陆地行走控制器(5)、飞行控制器(7)、水上/水下行进控制器(8)和伺服机构控制器；

所述伺服机构控制器通过所述接收机(4)接收地面控制站发出的指令，然后通过所述涵道伺服机构(2)控制所述涵道动力机构(3)的姿态；

所述接收机(4)用于接收地面控制站发出的指令，然后转发给飞行控制器(7)、陆地行走控制器(5)陆地行走控制器(5)或水上/水下行进控制器(8)；

所述飞行控制器(7)依据接收到的指令控制用于驱动所述螺旋桨(305)转动的电机所述陆地行走控制器(5)依据接收到的指令控制用于驱动所述涵道(306)转动的电机，以控制所述无人平台在陆地行走；所述水上/水下行进控制器(8)依据接收到的指令控制用于驱动所述螺旋桨(305)转动的电机，以控制所述无人平台在水上行进。

4.如权利要求3所述的轮毂涵道共用的海陆空潜多栖无人平台，其特征在于：

所述无人平台在飞行模式时，所述伺服机构控制器控制四个所述涵道动力机构(3)处于竖置直状态，所述接收机(4)接收地面控制站发出的飞行指令并发送给所述飞行控制器(7)，所述飞行控制器(7)依据接收到的飞行指令控制四个涵道动力机构(3)中用于驱动所述螺旋桨(305)转动的电机，以控制所述无人平台飞行；

陆地行走模式时，所述伺服机构控制器控制四个所述涵道动力机构(3)处于横置状态；所述接收机(4)接收地面控制站的发出的行进指令并发送给陆地行走控制器(5)，所述陆地行走控制器(5)依据接收到的行进指令控制四个涵道动力机构(3)中用于驱动所述涵道(306)转动的电机，从而控制无人平台前进、后退或转向；

水上模式时，所述伺服机构控制器控制四个所述涵道动力机构(3)处于纵置状态，并且向下旋转设定角度，使所述螺旋桨(5)浸入水中；所述接收机(4)接收地面控制站发出的行进指令并发送给水上/水下行进控制器(8)，所述水上/水下行进控制器(8)依据接收到的飞行指令控制四个涵道动力机构(3)中用于驱动所述螺旋桨(305)转动的电机，以控制无人平台在水上的前进速度以及前进方向；

水下模式时，所述伺服机构控制器控制四个所述涵道动力机构(3)处于纵置状态；此时所述无人平台通过自身携带的传感器，在所述水上/水下行进控制器(8)的控制下进行自导航。

5.如权利要求1或2所述的轮毂涵道共用的海陆空潜多栖无人平台，其特征在于：所述涵道伺服机构(2)包括：三个舵机以及分别与三个舵机对应的转轴A(11)、转轴B(12)和转轴C(13)；其中所述转轴A(11)的轴线与所述机体(1)的纵向平行，所述转轴B(12)的轴线与所述机体(1)的横向平行，所述转轴C(13)的轴线与所述转轴B(12)的轴线垂直；所述涵道动力机构(3)通过所述转轴C(13)与连接架(14)相连，所述连接架(14)通过转轴B(12)与安装座(15)相连，所述安装座(15)通过转轴A(11)与所述机体(1)相连；

当所述转轴A(11)在与之对应的舵机驱动下转动时，带动安装座(15)、连接架(14)和涵道动力机构(3)绕转轴A(11)的轴线旋转；

当所述转轴B(12)在与之对应的舵机驱动下转动时，带动连接架(14)和涵道动力机构(3)绕所述转轴B(12)的轴线旋转；

当所述转轴C(13)在与之对应的舵机驱动下转动时，带动涵道动力机构(3)绕转轴C(13)的轴线旋转。

6.如权利要求1或2所述的轮毂涵道共用的海陆空潜多栖无人平台，其特征在于：所述涵道动力机构(3)的动力单元采用共轴无刷电机，所述共轴无刷电机包括飞行/水域用无刷电机(301)和陆域用无刷电机(303)，其中所述飞行/水域用无刷电机(301)用于驱动所述螺旋桨(305)转动，所述陆域用无刷电机(303)用于驱动所述涵道(306)转动。

7.如权利要求1或2所述的轮毂涵道共用的海陆空潜多栖无人平台，其特征在于：在所述机体本体(101)的底部安装有起落架(16)，用于在飞行模式与陆地模式切换时起支撑所述机体(1)。

8.如权利要求1或2所述的轮毂涵道共用的海陆空潜多栖无人平台，其特征在于：在所述机体本体(101)的底部和顶部安装有起落架(16)，用于在飞行模式与陆地模式切换时起支撑所述机体(1)；在陆地行走模式时，所述无人平台在高度方向上为上下对称结构，可以以顶部和底部中的任意一个面为底面进行行驶。

Images