CN114633856B - 一种水上三轴悬挂式搜救机器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了水上三轴悬挂式搜救机器，涉及救援机器人技术领域，自上而下依次连接的无人机基体、缓冲组件和救援组件，无人机基体通过第一绳体与缓冲组件相连接，缓冲组件与救援组件之间通过弹簧连接；无人机基体包括第一连接板，第一连接板上部中心垂直连接第一连接杆，第一连接杆顶端设有第一扇叶，第一连接杆中部同轴设有无人机体，第一连接板环绕铰接第二连接杆，第二连接杆端部设有第二扇叶，第二连接杆与无人机体通过铰接的液压杆连接；缓冲组件包括上固定板与下固定板，上固定板与下固定板之间设有导流基体；救援组件包括救援板，救援组件两侧设有可以摆动的把手。本发明能够提高救援效率、保证救援安全，并提高救援设备的稳定性。

Description

一种水上三轴悬挂式搜救机器

技术领域

本发明属于救援机器人技术领域，具体涉及一种水上三轴悬挂式搜救机器。

背景技术

本部分的描述仅提供与本申请公开相关的背景信息，而不构成现有技术。

在经济全球化的趋势下，伴随着我国经济和社会的快速发展，不论是海洋运输业还是水上娱乐业都在迅速发展，然而在日益繁荣的同时，水上安全问题也日益突出，为社会稳定和经济发展带来了严重的影响。我国也拥有漫长的海岸线和丰富的海岸带资源，，在炎热的夏季选择去海边度假或者浅滩游泳的人越来越多。无论是从事海洋运输事业的工作人员，还是水上娱乐享受自然的游客，在与水亲近的同时，我们的身边都伴随着各种随时可能发生的危险。海难事故、人员意外落水事故频繁发生，且意外发生的地点也在不断的为有效救援增加难度。

现有技术如公开号CN110901859A，名为《一种水上可伸缩式三轴智能搜救机器人》。该发明通过对中控平台、悬浮支杆、中伸缩杆与救生网架的设计，实现了搜救效果较好，而且具有航行灵活性高、自动化程度高、适应性强、适合水上快速救援等优点，具有广阔的应用前景。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水上三轴悬挂式搜救机器，本发明能够提高救援效率、保证救援安全，并提高救援设备的稳定性。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

水上三轴悬挂式搜救机器，包括：

无人机基体，无人机基体包括第一连接板，第一连接板上部中心垂直连接第一连接杆，第一连接杆顶端设有第一扇叶，第一连接杆中部同轴设有无人机体，第一连接板环绕铰接第二连接杆，第二连接杆端部设有第二扇叶，第二连接杆与无人机体通过铰接的液压杆连接；

缓冲组件，缓冲组件包括上固定板与下固定板，上固定板与下固定板之间连接有导流基体；

救援组件，救援组件包括救援板，救援板为矩形板体，救援组件两侧设有可以摆动的把手；

导流基体为菱形结构，导流基体具有外凸弧面，导流基体两侧设有一定间隔距离的导流侧板；

第一连接板底部设有第一绳体与缓冲组件连接；

下固定板与救援板之间通过弹簧连接。

本发明通过对搜救机器整体的设计，利用大型无人机实施水上救援方案，救援组件通过第一绳体连接在无人机基体的下端；救援组件上连接第一上绳体的一端还设有缓冲组件。在人员落水后通过无人机体将救援板放到落水人员附近，落水人员抓取救援板或其上的把手后，无人机直接飞行拉动人员在水面移动，从而实现救援。把手的设置便于落水人员握取，有助于提高救援成功率。此外，救援板两侧设置能够摆动的把手，通过控制把手可降低救援板移动过程中的水阻。

通过水平设置的第一连接板、竖直设置的第一连接杆以及第一扇叶、第二扇叶等组件构成架体结构，可以提高无人机体的安装稳定性。第一扇叶可提高无人机体运作过程中的平衡度。第一扇叶与第一连接杆的顶端固定连接，在第一连接杆的带动下转动。多个第二扇叶以第一连接杆为轴心圆周阵列设置，第一连接板受力均衡，进一步提高稳定性。另外，第二扇叶通过第二连接杆与第一连接板铰接，第二扇叶可绕第二连接杆的铰接轴摆动。从而，在无人机体飞行过程中出现倾斜状况时，通过第二扇叶的摆动可以改变其自身与第一连接板平面之间的角度，便于无人机体调整飞行角度，防止颠簸，保持飞行稳定性；此外，液压杆的设置可用于调节第二扇叶相对于第二连接杆的伸缩情况，调整第二扇叶与第一连接杆之间的距离，由此调整飞行方向、进一步保证无人机体飞行过程中的稳定性、平衡性。

通过在救援板与无人机基体的第一连接板之间设置缓冲组件，可降低人员拉动救援板时对无人机基体底部的瞬间拖拽力，避免无人机失控。另外，救援板在水面拖拽过程中，通过具有缓冲作用的缓冲组件还可以调节风浪对救援板的影响以及降低水面拖移阻力，缩短救援时间，提高救援效率。

无人机拖拽救援板时，可通过缓冲组件中的上固定板与下固定板直接对抗水流的冲击，加强对导流基体的保护。下固定板与救援板之间通过弹簧连接，可在救援板与缓冲组件之间实现缓冲，避免救援板瞬时受力过大，实现平稳拖行。

导流基体设置的外凸弧面呈流线型，便于导流，导流基体两侧设导流侧板，并且导流侧板与导流基体之间设有间隔，可在救援板拖行的过程中在其前端引导流体在该间隙内流动，降低水流对其后连接的救援组件的冲击力度，提高后侧救援板在水面移动速度，降低救援板侧翻的风险，提高救援板运行过程中的安全性。

根据本发明一实施方式，导流基体相对侧导流板的表面上设有气囊。

人员在救援板上的时候，因重力原因可能导致缓冲组件一部分位于水中一部分位于水面上部，设置气囊可对缓冲组件内部的气流进行导流，降低无人机拖拽过程中的气流阻力或水流阻力。另外，通过气囊还可以调控导流基体与侧导流板之间的间隔空间，即在流速较大的情况下能够挤压气囊开放导流基体与侧导流板之间的通道，实现流体引导，提高后侧救援板在水面移动速度；在流速不快的情况下对导流基体与侧导流板之间的通道流通量控制，使流体沿导流基体外侧的侧导流板表面流动，相对缩小流体的流通通道后，有利于形成风噪来驱赶附近生物。

根据本发明一实施方式，救援板底面设有电机与转轴，电机设置于救援板靠近缓冲组件一端，转轴另一端设有桨叶；其中，救援板底部设有连接块，连接块高度依次沿转轴依次增加，转轴为倾斜向下设置。

进一步的，电机的启动或关闭可通过无线网络受陆地的中控系统控制，也可在救援板上设置自主开关按钮。

由此，该水上三轴悬挂式搜救机器救助落水人员后，陆地上的工作人员可根据无人机获取图像信息等大致判断救援难度、伤员伤情等。对于重伤人员，可由陆地上的人员通过中控系统在合适的时机开启或关闭电机，驱动桨叶转动；对于轻伤人员，可由伤员据自身情况选择合适时机通过救援板上的开关按钮开启或关闭电机。

桨叶转动，可在无人机体对救援板的拖拽过程中提高助力。通过电机驱动桨叶运作，为救援板提供辅助动力，可以降低无人机拖动的阻力，从而进一步提高救援效率。

多个连接块呈阶梯状依次增加高度，保证转轴倾斜设置，可保证桨叶与救援板底面之间有一定的间隔距离，可避免桨叶在转动过程中损坏救援板。另一方面，为桨叶提供足够的运作空间，还可以降低桨叶转动过程中附近水流流动对救援板的影响，保证救援板移动过程中的稳定性，降低救援板倾覆的风险，提高安全性。

根据本发明一实施方式，桨叶外部设有外挡圈，救援板与外挡圈之间设有挡护组件，挡护组件倾斜设置；其中，挡护组件包括挡护板，挡护板交叉设置，当护板相对于外挡圈一端设有挡护管，挡护板交叉处设有橡胶套。

由此，桨叶在外挡圈的内部旋转，可降低桨叶与救援板接触的可能性，加强对救援板的保护；外挡圈的设计使得桨叶转动形成的螺旋水流柱向桨叶后侧方向流动，避免因螺旋水流与上部的救援板接触而导致的能量消耗，保证螺旋水流的推动力。

在救援板与桨叶之间设置两个的挡护板，使之呈“ X”型互相交叉，外挡圈设置在两个挡护板之间，并位于远离救援板的一侧。通过挡护板在外挡圈与救援板底面之间设置具有一定刚性的支架结构，可以降低或避免在人员躺在救援板上时，因重力引发的救援板部分形变而导致的救援板与桨叶外部接触。通过挡护板的设置保证桨叶的外挡圈仅与挡护板、橡胶套等部件表面接触，与救援板之间始终保持一定的间隔空间，避免桨叶使用过程中破坏救援板，同时存在的间隔空间也利于桨叶带动的水流流动实现对救援板推动，也相应降低外挡圈与救援板之间可能存在的摩擦接触，保证外挡圈的正常旋转工作，以及降低震动传递至救援板上，进一步提高稳定性。

根据本发明一实施方式，第一连接板上开设通槽。经过轻量化设计，降低无人机的配重，降低飞行阻力，提高救援效率。

根据本发明一实施方式，第一连接板底部设有第一摄像头，救援板底面靠近缓冲组件的一侧设有第二摄像头。

由此，第一摄像头与第二摄像头的设置可实现水上、水下多方位监控。可通过第一摄像头实时检测水面情况，探测救援目标，便于在发现救援目标的第一时间实时救助。待搜救机器移动至救援目标附近时，还可通过第一摄像头实时监控救援板以及缓冲组件等的运作状态，以及救援进程，便于远程操控，实现高效救助。通过第二摄像头可对水下情况进行监测，第二摄像头360°旋转，一方面可以方便监控救援板底部桨叶等的运作状态，另一方面还可以监测水下生物和障碍物分布情况，以便规划最佳救援路线，此外可以防止救援板和缓冲物件碰撞到障碍物而损毁，提高救援效率和增加整体搜救机器的使用寿命。

根据本发明一实施方式，各个第二连接杆底部均设有三色LED灯。

通过LED灯发射红、黄、蓝不同颜色的光线，并进行不同频率的闪烁，一方面可用于区分不同的救援等级，另一方面还可向待救援的落水人员发出信号，提高救援效果。

根据本发明一实施方式，救援板侧方设有绑带。绑带用于固定伤员，防止救援对象从救援板上滑落，提高救援有效性。进一步的，绑带可设置多条，分别用于固定伤员的躯干、下肢等部位。

根据本发明一实施方式，救援板侧方设有防鲨鱼试剂，提高救援安全性。

根据本发明一实施方式，救援板上放置有淡水和食物。

进一步的，救援板上设置储物凹槽或储物箱体，用于盛放淡水或食物。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1 . 设置可以摆动的第二扇叶，改变其自身与第一连接板平面之间的角度，便于无人机体调整飞行角度，防止颠簸，保持飞行稳定性；

2 .导流基体的设置以及其与导流侧板的配合，实现对水流的引导，降低水面拖移阻力，提高救援效率；

3.救援板底部设置桨叶与电机，提高辅助推动力；

4 . 外挡圈与挡护板等的配合，可保证桨叶的辅助推动力，并加强对救援板的保护。

附图说明

图1为一种水上三轴悬挂式搜救机器整体示意图；

图2为无人机基体侧方示意图；

图3为无人机正视示意图；

图4为缓冲组件和救援组件示意图；

图5为缓冲基体剖视图；

图6为救援组件示意图

图7为图6中I放大图；

图8为把手侧方示意图；

图9为把手正视示意图。

附图标号：无人机基体100，第一连接板110，第一摄像头111第一连接杆120，第一扇叶121，无人机体130，第二连接杆140，第二扇叶141，液压杆150，缓冲组件200，第二摄像头201，上固定板210，下固定板220，导流基体230，导流侧板231，气囊232，救援组件300，救援板310，电机311，转轴312，桨叶313，连接块314，外挡圈315，把手320，挡护组件330，挡护板331，挡护管332，橡胶套333，第一绳体400，弹簧500。

具体实施方式

以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：

实施例1：

如图1所示，三轴悬挂式搜救机器，包括自上而下依次连接的无人机基体100、缓冲组件200和救援组件300，无人机基体100的底部通过第一绳体400与缓冲组件200相连接，缓冲组件200与救援组件300之间通过弹簧500连接。实施救援任务时，无人机基体100利用大型无人机将救援组件300运送到落水人员附近，此时缓冲组件200以及救援组件300位于水面上，待落水人员抓取救援板310或其上的把手320后，无人机飞行并拉动救援组件300，带动救助人员在水面移动，从而实现救援。

如图2、3所示，具体的，无人机基体100包括第一连接板110，第一连接板110上部中心垂直连接第一连接杆120，第一连接杆120顶端设有第一扇叶121，第一连接杆120中部同轴设有无人机体130，第一连接板110环绕铰接第二连接杆140，第二连接杆端140部设有第二扇叶141，第二连接杆140与无人机体130通过铰接的液压杆150连接。

通过水平设置的第一连接板110、竖直设置的第一连接杆120以及第一扇叶121、第二扇叶141等组件构成架体结构，可以提高无人机体130的安装稳定性。第一扇叶121可提高无人机体130运作过程中的平衡度。第一扇叶121与第一连接杆120的顶端固定连接，在第一连接杆120的带动下转动。多个第二扇叶141以第一连接杆120为轴心圆周阵列设置，第一连接板110受力均衡，进一步提高稳定性。另外，第二扇叶141通过第二连接杆140与第一连接板110铰接，第二扇叶141可绕第二连接杆140的铰接轴摆动。从而，在无人机体130飞行过程中出现倾斜状况时，通过第二扇叶141的摆动可以改变其自身与第一连接板110平面之间的角度，便于无人机体130调整飞行角度，防止颠簸，保持飞行稳定性；此外，液压杆150的设置可用于调节第二扇叶141相对于第二连接杆140的伸缩情况，调整第二扇叶141与第一连接杆120之间的距离，由此调整飞行方向、进一步保证无人机体130飞行过程中的稳定性、平衡性。

如图4、5所示，缓冲组件200，缓冲组件包括上固定板210与下固定板220，上固定板210与下固定板220之间连接有导流基体230；导流基体230相对侧导流板的表面上设有气囊232。

通过在救援板310与无人机基体100的第一连接板110之间设置缓冲组件200，可降低人员拉动救援板310时对无人机基体100底部的瞬间拖拽力，避免无人机失控。另外，救援板310在水面拖拽过程中，通过具有缓冲作用的缓冲组件200还可以调节风浪对救援板310的影响以及降低水面拖移阻力，缩短救援时间，提高救援效率。

无人机拖拽救援板310时，可通过缓冲组件200中的上固定板210与下固定板220直接对抗水流的冲击，加强对导流基体230的保护。下固定板220与救援板310之间通过弹簧500连接，可在救援板310与缓冲组件200之间实现缓冲，避免救援板310瞬时受力过大，实现平稳拖行。

人员在救援板310上的时候，因重力原因可能导致缓冲组件200一部分位于水中一部分位于水面上部，设置气囊232可对缓冲组件200内部的气流进行导流，降低无人机拖拽过程中的气流阻力或水流阻力。另外，通过气囊232还可以调控导流基体230与侧导流板之间的间隔空间，即在流速较大的情况下能够挤压气囊232开放导流基体230与侧导流板之间的通道，实现流体引导，提高后侧救援板310在水面移动速度；在流速不快的情况下对导流基体230与侧导流板之间的通道流通量控制，使流体沿导流基体230外侧的侧导流板表面流动，相对缩小流体的流通通道后，有利于形成风噪来驱赶附近生物。

如图6、7、8、9所示，救援组件300，救援组件包括救援板310，救援板310为矩形板体，救援组件300两侧设有可以摆动的把手320；

救援板310底面设有电机311与转轴312，电机311设置于救援板310靠近缓冲组件200一端，转轴312另一端设有桨叶313；其中，救援板310底部设有连接块314，连接块314高度依次沿转轴312依次增加，转轴312为倾斜向下设置。

电机311的启动或关闭可通过无线网络受陆地的中控系统控制，也可在救援板310上设置自主开关按钮。

由此，该水上三轴悬挂式搜救机器救助落水人员后，陆地上的工作人员可根据无人机获取图像信息等大致判断救援难度、伤员伤情等。对于重伤人员，可由陆地上的人员通过中控系统在合适的时机开启或关闭电机311，驱动桨叶313转动；对于轻伤人员，可由伤员据自身情况选择合适时机通过救援板310上的开关按钮开启或关闭电机311。

桨叶313转动，可在无人机体130对救援板310的拖拽过程中提高助力。通过电机311驱动桨叶313运作，为救援板310提供辅助动力，可以降低无人机拖动的阻力，从而进一步提高救援效率。

多个连接块314呈阶梯状依次增加高度，保证转轴312倾斜设置，可保证桨叶313与救援板310底面之间有一定的间隔距离，可避免桨叶313在转动过程中损坏救援板310。另一方面，为桨叶313提供足够的运作空间，还可以降低桨叶313转动过程中附近水流流动对救援板310的影响，保证救援板310移动过程中的稳定性，降低救援板310倾覆的风险，提高安全性。

如图6、7所示，桨叶313外部设有外挡圈315，救援板310与外挡圈315之间设有挡护组件330，挡护组件330倾斜设置；其中，挡护组件330包括挡护板331，挡护板331交叉设置，当护板相对于外挡圈315一端设有挡护管332，挡护板331交叉处设有橡胶套333。

由此，桨叶313在外挡圈315的内部旋转，可降低桨叶313与救援板310接触的可能性，加强对救援板310的保护；外挡圈315的设计使得桨叶313转动形成的螺旋水流柱向桨叶313后侧方向流动，避免因螺旋水流与上部的救援板310接触而导致的能量消耗，保证螺旋水流的推动力。

在救援板310与桨叶313之间设置两个的挡护板331，使之呈“ X”型互相交叉，外挡圈315设置在两个挡护板331之间，并位于远离救援板310的一侧。通过挡护板331在外挡圈315与救援板310底面之间设置具有一定刚性的支架结构，可以降低或避免在人员躺在救援板310上时，因重力引发的救援板310部分形变而导致的救援板310与桨叶313外部接触。通过挡护板331的设置保证桨叶313的外挡圈315仅与挡护板331、橡胶套333等部件表面接触，与救援板310之间始终保持一定的间隔空间，避免桨叶313使用过程中破坏救援板310，同时存在的间隔空间也利于桨叶313带动的水流流动实现对救援板310推动，也相应降低外挡圈315与救援板310之间可能存在的摩擦接触，保证外挡圈315的正常旋转工作，以及降低震动传递至救援板310上，进一步提高稳定性。

导流基体230为菱形结构，导流基体230具有外凸弧面，导流基体230两侧设有一定间隔距离的导流侧板231；

导流基体230设置的外凸弧面呈流线型，便于导流，导流基体230两侧设导流侧板231，并且导流侧板231与导流基体230之间设有间隔，可在救援板310拖行的过程中在其前端引导流体在该间隙内流动，降低水流对其后连接的救援组件300的冲击力度，提高后侧救援板310在水面移动速度，降低救援板310侧翻的风险，提高救援板310运行过程中的安全性。

如图1所示，第一连接板110底部设有第一绳体400与缓冲组件200连接；

如图4所示，下固定板220与救援板310之间通过弹簧500连接。

各个第二连接杆140底部均设有三色LED灯。

通过LED灯发射红、黄、蓝不同颜色的光线，并进行不同频率的闪烁，一方面可用于区分不同的救援等级，另一方面还可向待救援的落水人员发出信号，提高救援效果。

救援板310侧方设有绑带。绑带用于固定伤员，防止救援对象从救援板310上滑落，提高救援有效性。绑带可设置多条，分别用于固定伤员的躯干、下肢等部位。

救援板310侧方设有防鲨鱼试剂，提高救援安全性。

救援板310上放置有淡水和食物。

救援板310上设置储物凹槽或储物箱体，用于盛放淡水或食物。

以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种水上三轴悬挂式搜救机器，包括：

无人机基体（100），所述无人机基体（100）包括第一连接板（110），所述第一连接板（110）上部中心垂直连接第一连接杆（120），所述第一连接杆（120）顶端设有第一扇叶（121），所述第一连接杆（120）中部同轴设有无人机体（130），所述第一连接板（110）环绕铰接第二连接杆（140），所述第二连接杆（140）端部设有第二扇叶（141），所述第二连接杆（140）与无人机体（130）通过铰接的液压杆（150）连接；

缓冲组件（200），所述缓冲组件（200）包括上固定板（210）与下固定板（220），所述上固定板（210）与所述下固定板（220）之间连接有导流基体（230）；

救援组件（300），所述救援组件（300）包括救援板（310），所述救援板（310）为矩形板体，所述救援组件（300）两侧设有可以摆动的把手（320）；

其特征在于，所述导流基体（230）为菱形结构，所述导流基体（230）具有外凸弧面，所述导流基体（230）两侧设有一定间隔距离的导流侧板（231）；

所述第一连接板（110）底部设有第一绳体（400）与缓冲组件（200）连接；

所述下固定板（220）与救援板（310）之间通过弹簧（500）连接。

2.根据权利要求1所述的一种水上三轴悬挂式搜救机器，其特征是 ：所述导流基体（230）相对侧导流板的表面上设有气囊（232）。

3.根据权利要求2所述的一种水上三轴悬挂式搜救机器，其特征是：所述救援板（310）底面设有电机（311）与转轴（312），所述电机（311）设置于救援板（310）靠近缓冲组件（200）一端，所述转轴（312）另一端设有桨叶（313）；

其中，所述救援板（310）底部设有连接块（314），所述连接块（314）高度依次沿转轴（312）依次增加，所述转轴（312）为倾斜向下设置。

4.根据权利要求3所述的一种水上三轴悬挂式搜救机器，其特征是：所述桨叶（313）外部设有外挡圈（315），所述救援板（310）与外挡圈（315）之间设有挡护组件（330），所述挡护组件（330）倾斜设置；

其中，所述挡护组件（330）包括挡护板（331），所述挡护板（331）交叉设置，所述挡护板（331）相对于外挡圈（315）一端设有挡护管（332），所述挡护板（331）交叉处设有橡胶套（333）。

5.根据权利要求4所述的一种水上三轴悬挂式搜救机器，其特征是：所述第一连接板（110）上开设通槽。

6.根据权利要求5所述的一种水上三轴悬挂式搜救机器，其特征是：所述第一连接板（110）底部设有第一摄像头（111），所述救援板（310）底面靠近缓冲组件（200）的一侧设有第二摄像头（201）。

7.根据权利要求6所述的一种水上三轴悬挂式搜救机器，其特征是：各个所述第二连接杆（140）底部均设有三色LED灯。

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