CN114261517A

CN114261517A - 一种水上救生无人机

Info

Publication number: CN114261517A
Application number: CN202111637196.1A
Authority: CN
Inventors: 王雅溪; 陈鑫; 殷强盛; 叶春鹏; 范真
Original assignee: Wuhan Institute of Technology
Current assignee: Wuhan Institute of Technology
Priority date: 2021-12-29
Filing date: 2021-12-29
Publication date: 2022-04-01

Abstract

本发明公开了一种水上救生无人机，包括无人机本体和安装在无人机本体内部的电控系统；所述无人机本体的头部两侧各安装一个装有压力传感器的感应把手，无人机本体的两侧对称安装有水陆驱动装置，所述无人机本体的底部设有气囊装置；气囊装置遇水后充气，无人机本体受浮力作用漂浮在水面上；所述压力传感器和水陆驱动装置分别与电控系统相连。本发明的有益效果为：本发明设计的水陆驱动装置包括旋翼和螺旋桨，旋翼可使无人机在空中飞行，螺旋桨可以让无人机在水面上产生动力，安全可靠；本发明设计的水敏感结构，及时向救生气囊充气，为落水者争取了救援时间。

Description

一种水上救生无人机

技术领域

本发明涉及一种救生设备，具体涉及一种水上救生无人机。

背景技术

水上救生泛指人们在水上活动时或者发生自然意外而造成的事故所需要采取的救援措施。对落水者来说，救援时间非常重要。在较大水域，落水者落水后，仅靠个别人员进行搜索、实施救援，是很难达到理想的速度和效果的。随着技术的发展和智能技术的运用，无人机在救援方面的应用已初见成效，无人机可在落水者落水后向落水者投放救生圈。但是，现有的无人机只能投放救生圈，投放救生圈的位置不精准，而对于部分落水时间较长的落水者来说，根本没有能力拿到救生圈，并且救生圈投放不精准，也容易对溺水者造成二次伤害；此外，即使溺水者能够顺利拿到并使用救生圈，还需要救援人员通过绳索将其拉回至岸边，救援过程费时费力，耽误溺水者的救治时间。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种水陆两用、安全可靠的水上救生无人机。

本发明采用的技术方案为：一种水上救生无人机，包括无人机本体和安装在无人机本体内部的电控系统；所述无人机本体的头部两侧各安装一个装有压力传感器的感应把手，无人机本体的两侧对称安装有水陆驱动装置，所述无人机本体的底部设有气囊装置；气囊装置遇水后充气，无人机本体受浮力作用漂浮在水面上；所述压力传感器和水陆驱动装置分别与电控系统相连，压力传感器检测到感应把手上的压力信号后，将压力信号发送至电控系统，电控系统接收压力传感器发送的压力信号并将其与系统内设置的压力值比较，若接收到的压力值超过设定的压力值，则控制水陆驱动装置启动，带动无人机本体及落水者离开落水区域。

按上述方案，所述无人机本体整体呈V型，包括左右两个机翼，两个机翼的一端铰接，铰接端为无人机的头部；两个感应把手分别安装在无人机本体头部两侧；所述水陆驱动装置对称安装在两机翼的外侧。

按上述方案，所述气囊装置有两组，分别安装在两个机翼上；所述气囊装置包括救生气囊、充气瓶和充气控制机构，所述救生气囊固定在机翼的底部；两个救生气囊之间通过固定扣相连；所述充气瓶安装在救生气囊的内部；所述充气控制机构遇水后打开充气瓶，充气瓶内的气体充满救生气囊，使无人机本体浮在水面上。

按上述方案，所述充气控制机构包括水敏感结构、连板、固定块、活动块和撞针，所述水敏感结构安装于救生气囊底部；水敏感结构包括壳体、设于壳体内的水浸传感器，以及由水浸传感器控制通断的电路，水敏感结构内部的电路通过导线与连板相连，连板采用金属水联体材料制作，连板的上端与固定块相连，连板的下端与活动块的一侧相连，活动块的另一侧与撞针的一端相连，撞针的另一端正对充气瓶瓶口密封薄膜；固定块与活动块之间还通过压缩的弹簧相连。

按上述方案，所述水陆驱动装置包括桨叶保护罩、发动机、旋翼和螺旋桨，所述桨叶保护罩通过安装旋转支架连接无人机本体两侧，所述发动机安装在桨叶保护罩内，发动机通过安装支架与桨叶保护罩内壁相连；所述发动机分别与上方的旋翼和下方的螺旋桨相连，分别带动旋翼和螺旋桨转动。

按上述方案，所述无人机本体上还安装摄像头，摄像头与移动控制端相连；移动控制端与水陆驱动装置相连。

按上述方案，所述无人机本体的外壳由碳纤维复合材料制成。

按上述方案，所述救生气囊在水面上产生有效浮力至少为35N。

本发明的有益效果为：本发明设计的水陆驱动装置包括旋翼和螺旋桨，旋翼可使无人机在空中飞行，螺旋桨可以让无人机在水面上产生动力，安全可靠；本发明设计的水敏感结构，当无人机本体落入水中后，水敏感结构内部的水浸传感器切断其内部的电路，固连块断电后软化，使撞针刺穿充气瓶瓶口薄膜，充气瓶内气体释放，气体充入救生气囊，在水面上张开，为落水者提供了支撑，争取了救援时间；本发明在头部的感应把手，当落水者握住感应把手时，感应把手通过电极接收到电信号，再通过电控系统，控制发动机运转，发动机带动螺旋桨，螺旋桨浸没在水中旋转，使得无人机产生前进动力，在水面上进行移动；本发明在无人机本体上安装摄像头，救援人员通过移动控制端接收无人机传输的信号，实施远程控制，在海面上进行搜救工作，提升了搜救效率。

附图说明

图1为本发明一个具体实施例的结构示意图。

图2为本实施例的底部结构示意图。

图3为本实施例飞行状态闭合示意图。

图4为本实施例中气囊装置的局部放大图。

图5为水敏感结构的电路图。

其中：1-无人机本体；2-感应把手；3-桨叶保护罩；4-救生气囊；5-固定扣；6-摄像头；7-水敏感结构；8-旋翼；9-螺旋桨；10-发动机；11-固定架；12-旋转支架；13-旋转轴；14-导线；15-固连块；16-弹簧；17-活动块；18-撞针；19-充气瓶；20、固定块。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的描述。

如图1和图2所示的一种水上救生无人机，包括无人机本体1和安装在无人机本体1内部的电控系统；所述无人机本体1的头部两侧各安装一个装有压力传感器的感应把手2，无人机本体1的两侧对称安装有水陆驱动装置，所述无人机本体1的底部设有气囊装置；气囊装置遇水后充气，无人机本体1受浮力作用漂浮在水面上；所述感应把手2和水陆驱动装置分别与电控系统相连，感应把手2的压力传感器检测到感应把手2上的压力信号后，将压力信号发送至电控系统，电控系统接收感应把手2发送的压力信号并将其与系统内设置的压力值比较，若接收到的压力值超过设定的压力值，则控制水陆驱动装置启动，带动无人机本体1及落水者离开落水区域。本实施例中，电控系统设置的压力值根据实验获得。

优选地，所述无人机本体1整体呈V型，包括左右两个机翼，两个机翼的一端铰接，铰接端为无人机的头部(两机翼通过旋转轴13相连，二者可相对绕旋转轴13转动)；两个感应把手2分别安装在无人机本体1头部两侧；所述水陆驱动装置对称安装在两机翼的外侧。

优选地，所述气囊装置有两组，分别安装在两个机翼上；所述气囊装置包括救生气囊4、充气瓶19和充气控制机构，所述救生气囊4固定在机翼的底部；两个救生气囊4之间通过固定扣5相连；所述充气瓶19安装在救生气囊4的内部；所述充气控制机构遇水后打开充气瓶19，充气瓶19内的气体充满救生气囊4，使无人机本体1浮在水面上。

优选地，如图4所示，所述充气控制机构包括水敏感结构7、连板15、固定块20、活动块17和撞针18，所述水敏感结构7安装于救生气囊4底部；水敏感结构7包括壳体、设于壳体内的水浸传感器，以及由水浸传感器控制通断的电路，水敏感结构7内部的电路通过导线14与连板15相连，如图5所示，连板15采用金属水联体材料制作，连板15的上端与固定块20相连，连板15的下端与活动块17的一侧相连，活动块17的另一侧与撞针18的一端相连，撞针18的另一端正对充气瓶19瓶口密封薄膜；固定块20与活动块17之间还通过压缩的弹簧16相连。

本发明中，水敏感结构7的工作原理为：水敏感结构7内部的电路正常通电情况下，连板15表面的原子键会加强，硬度增加，其将活动块17与固定块20连接；当水浸传感器感应到浸水后，控制水敏感结构7内部的电路断开，连板15表面的原子键减弱，硬度降低，延展性增强，无法固定活动块17，此时活动块17受弹簧16作用随之向充气瓶19的方向移动，刺破充气瓶19瓶口密封薄膜，充气瓶19内的气体充入救生气囊4。

优选地，所述水陆驱动装置包括桨叶保护罩3、发动机9、旋翼8和螺旋桨9，所述桨叶保护罩3通过安装旋转支架12连接无人机本体1两侧，所述发动机9安装在桨叶保护罩3内，发动机9通过安装支架与桨叶保护罩3内壁相连；所述发动机9分别与上方的旋翼8和下方的螺旋桨9相连，分别带动旋翼8和螺旋桨9转动。

本实施例中，所述无人机本体1上还安装摄像头6，摄像头6与移动控制端相连，移动控制端通过摄像头6采集的图像向无人机本体1内的电控系统发送指令，完成救援工作；移动控制端还与水陆驱动装置相连，控制水陆驱动装置动作。所述无人机本体1的外壳由碳纤维复合材料制成，自重轻、耐腐蚀、抗应力开裂。所述救生气囊4在水面上产生有效浮力至少为35N(人在危急情况下难以保持平稳，晃动后机器浸入水中的体积会发生变化，导致其产生的浮力发生改变，有效浮力是指在人晃动的过程中，能够确保人浮在水面上的支撑力；有效浮力可根据实验或经验取得)，有效支撑落水者；所述无人机本体1的底部安装有固定架11，保持无人机本体1平稳移动。

本发明的工作原理为：落水者落水后，救援人员通过移动控制端操控无人机飞行(飞行状态如图3所示)，通过摄像头6传输回的画面信号，准确锁定落水者位置与状态；无人机通过降低旋翼8的转速来降低飞行高度，降落在靠近落水者的水面上，旋翼8停止运转，水敏感结构7浸没在水中，撞针18刺穿充气瓶19瓶口密封薄膜，充气瓶19内气体释放，气体充入救生气囊4，并在固定扣5的作用下保持结构稳定，为落水者提供支撑与抓握；落水者手握无人机头部位置的感应把手2，压力传感器检测到压力信号并将该信号发送至电控系统，控制发动机9运转，发动机9带动螺旋桨9，螺旋桨9浸没在水中旋转，使得无人机产生前进动力，带动落水者在水面上移动至岸边，完成救援。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“优选地”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点，包含于本发明的至少一个实施例或示例中，在本说明书中对于上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或者示例中以合适方式结合。

通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明不局限于上述的具体实施方式，在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围，应由各权利要求限定之。

Claims

1.一种水上救生无人机，其特征在于，包括无人机本体和安装在无人机本体内部的电控系统；所述无人机本体的头部两侧各安装一个装有压力传感器的感应把手，无人机本体的两侧对称安装有水陆驱动装置，所述无人机本体的底部设有气囊装置；气囊装置遇水后充气，无人机本体受浮力作用漂浮在水面上；所述压力传感器和水陆驱动装置分别与电控系统相连，压力传感器检测到感应把手上的压力信号后，将压力信号发送至电控系统，电控系统接收压力传感器发送的压力信号并将其与系统内设置的压力值比较，若接收到的压力值超过设定的压力值，则控制水陆驱动装置启动，带动无人机本体及落水者离开落水区域。

2.如权利要求1所述的水上救生无人机，其特征在于，所述无人机本体整体呈V型，包括左右两个机翼，两个机翼的一端铰接，铰接端为无人机的头部；两个感应把手分别安装在无人机本体头部两侧；所述水陆驱动装置对称安装在两机翼的外侧。

3.如权利要求2所述的水上救生无人机，其特征在于，所述气囊装置有两组，分别安装在两个机翼上；所述气囊装置包括救生气囊、充气瓶和充气控制机构，所述救生气囊固定在机翼的底部；两个救生气囊之间通过固定扣相连；所述充气瓶安装在救生气囊的内部；所述充气控制机构遇水后打开充气瓶，充气瓶内的气体充满救生气囊，使无人机本体浮在水面上。

4.如权利要求3所述的水上救生无人机，其特征在于，所述充气控制机构包括水敏感结构、连板、固定块、活动块和撞针，所述水敏感结构安装于救生气囊底部；水敏感结构包括壳体、设于壳体内的水浸传感器，以及由水浸传感器控制通断的电路，水敏感结构内部的电路通过导线与连板相连，连板采用金属水联体材料制作，连板的上端与固定块相连，连板的下端与活动块的一侧相连，活动块的另一侧与撞针的一端相连，撞针的另一端正对充气瓶瓶口密封薄膜；固定块与活动块之间还通过压缩的弹簧相连。

5.如权利要求1所述的水上救生无人机，其特征在于，所述水陆驱动装置包括桨叶保护罩、发动机、旋翼和螺旋桨，所述桨叶保护罩通过安装旋转支架连接无人机本体两侧，所述发动机安装在桨叶保护罩内，发动机通过安装支架与桨叶保护罩内壁相连；所述发动机分别与上方的旋翼和下方的螺旋桨相连，分别带动旋翼和螺旋桨转动。

6.如权利要求2所述的水上救生无人机，其特征在于，所述无人机本体上还安装摄像头，摄像头与移动控制端相连；移动控制端与水陆驱动装置相连。

7.如权利要求2所述的水上救生无人机，其特征在于，所述无人机本体的外壳由碳纤维复合材料制成。

8.如权利要求1所述的水上救生无人机，其特征在于，所述救生气囊在水面上产生有效浮力至少为35N。