CN115871924B - 一种飞行与漂流结合式水上作业无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种飞行与漂流结合式水上作业无人机，包括安装主体，安装主体内部的一端固定安装有供电装置，安装主体的内部的另一端转动设置驱动装置，驱动装置包括转动座、驱动电机、主动杆、从动杆和驱动桨，转动座的两侧与安装主体的内部转动连接，驱动电机与转动座的上端固定连接，主动杆的一端与驱动电机的输出端固定连接，从动杆的一端与主动杆的另一端相铰接，驱动桨与从动杆的另一端固定连接，转动座的顶端滑动连接有挤压装置。本发明使无人机平稳地在水面上进行作业，同时也能够使无人机在水面进行作业时，驱动无人机在水面进行移动，无需重新起降，并且能够通过倾斜的旋翼来控制无人机的行进方向。
Description
技术领域
本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种飞行与漂流结合式水上作业无人机。
背景技术
现有的无人机大多仅能在单介质中航行，难以适用于跨介质勘探、救援等领域的应用。传统的无人机大多采用多旋翼或固定翼布局。多旋翼无人机具有较好的悬停性能，但必须倾斜机身才能实现直线前进，多个旋翼间耦合严重，降低了航行时的稳定性。固定翼无人机具有直线航行速度快，航程大等优势，但在小范围内运动不够灵活，转弯半径大，且无法悬停。
现有的能够进行跨介质进行工作的无人机，如公告号为CN201911160939.3的一种可水陆两栖降落无人机，包括机体，所述机体的外部固定连接有机臂，机臂的顶部活动连接有马达，马达的顶部活动连接有转轴，转轴远离马达的一端固定连接有机翼，机体的底部固定连接有支撑架，支撑架远离机体的一端活动连接有起落架，起落架远离支撑架的一端固定连接有起落头，起落架的外部活动连接有支杆，支杆的外部活动连接有气囊，通过起落架和支撑架的配合使用，无人机在陆地降落时，起落架张开，增加起落架的降落面积，降低无人机的重心，增加无人机的降落稳定性，通过起落架、支杆和气囊的配合使用，在无人机需要在水面降落时，撑开支杆和气囊，给气囊充气，即可做到无人机水面降落的效果，但是在无人机降落在水面上进行作业的时候，较小的气囊无法抵消无人机降落的冲击力，从而会造成无人机瞬间落水，而后再上浮至水面的现象发生，这可能就会导致无人机内部进水；较高的无人机降落在水面上出现较大的晃动，大幅度的重心变换，以及气囊与水面的接触面积较小，极易使无人机发生侧翻；同时在无人机处于水面上时只能够通过旋翼频繁地控制无人机起降来实现调整无人机的位置，增加了无人机的续航负载。
发明内容
本发明的目的是提供一种飞行与漂流结合式水上作业无人机，能够使无人机平稳地在水面上进行作业，同时也能够使无人机在水面进行作业时，驱动无人机在水面进行移动，无需重新起降，并且能够通过倾斜的旋翼来控制无人机的行进方向。
本发明采取的技术方案具体如下：
一种飞行与漂流结合式水上作业无人机，包括安装主体，所述安装主体内部的一端固定安装有供电装置，所述安装主体内部的另一端转动设置驱动装置，所述驱动装置包括转动座、驱动电机、主动杆、从动杆和驱动桨，所述转动座的两侧与安装主体的内部转动连接，所述驱动电机与转动座的上端固定连接，所述主动杆的一端与驱动电机的输出端固定连接，所述从动杆的一端与主动杆的另一端相啮合，所述驱动桨与从动杆的另一端固定连接，所述转动座的顶端滑动连接有挤压装置，所述挤压装置包括挤压电机、挤压螺杆、挤压块和挤压座，所述挤压电机与安装主体的内部固定连接，所述挤压螺杆与挤压电机的输出端固定连接，所述挤压块的内部与挤压螺杆的外缘螺纹连接，所述挤压座下部与挤压块上部固定连接，所述挤压座的内部开设有第一挤压槽和第二挤压槽，所述第一挤压槽和第二挤压槽的内部均包括挤压段和水平段，所述挤压段设置为倾斜状，且所述挤压段的上下两端均设置有水平段，所述第一挤压槽的内部与挤压轴滑动连接，所述第二挤压槽的内部与旋翼装置的内部滑动连接，所述挤压装置内部的一端滑动连接有旋翼装置，所述旋翼装置设置有四个，其中两个所述旋翼装置能相对安装主体进行转动，另外两个所述旋翼装置相对安装主体进行固定，所述旋翼装置包括旋翼架、转动护环、固定护环、固定桥、旋翼电机、主动轴和转动旋翼，所述旋翼架与安装主体的两侧固定连接，所述转动护环与旋翼架内部的一端转动连接，所述固定护环与旋翼架内部的另一端固定连接，所述固定桥与转动护环和固定护环外缘的上部固定连接，所述旋翼电机与固定桥的中部固定连接，所述主动轴的上端与旋翼电机的输出端固定连接，所述转动旋翼设置有多个，且呈环形分布于主动轴的外缘并与其固定连接，所述转动护环的中部一体成型有挤压柱，所述挤压柱与第二挤压槽的内部滑动连接，所述旋翼装置的下端固定连接有漂浮装置。
本发明进一步设置为：所述转动座的顶端一体成型有挤压轴，所述挤压轴与挤压装置的内部滑动连接，所述转动座的两侧一体成型有转动轴，所述转动座的内部开设有通孔。
本发明进一步设置为：所述主动杆的中部一体成型有排水罩，所述排水罩整体设置为圆台状。
本发明进一步设置为：所述漂浮装置包括安装座、固定环和储气仓，所述安装座与旋翼架另一端的下部固定连接，所述固定环的上部与安装座的下部固定连接，所述储气仓与固定环的内部固定连接。
本发明取得的技术效果为：
本发明的一种飞行与漂流结合式水上作业无人机采用挤压装置与旋翼装置的设计，当挤压电机带动挤压螺杆转动时，使挤压座沿挤压螺杆做水平方向的移动，使得第二挤压槽的挤压段挤压旋翼装置的挤压柱，使得挤压柱做垂直方向的转动，使得转动护环能够转动至在水平和倾斜两种形态，在转动护环处于水平状态时，无人机处于飞行模式为无人机停飞行时的升力；在转动护环处于倾斜状态时，无人机处于漂流模式为无人机在水面漂流时，启动一侧的旋翼来为无人机提供转向操作。
本发明的一种飞行与漂流结合式水上作业无人机采用挤压装置与驱动装置的设计，当挤压装置，当挤压电机带动挤压螺杆转动时，使挤压座沿挤压螺杆做水平方向的移动，使得第一挤压槽的挤压段挤压转动座顶端的挤压轴，使得转动座以转动轴为轴座垂直方向的转动，以此控制驱动桨与安装主体的收纳与下放，
本发明的一种飞行与漂流结合式水上作业无人机采用排水罩的设计，当驱动桨处于水面以下时，转动的主动杆将在转动座的内部形成负压，通过转动座的底部将水抽向上部，通过排水罩将抽出的水阻挡在此处，并利用排水罩自身的离心力将水甩出，以此避免抽出的水侵入无人机的内部造成机体内部元器件损坏。
附图说明
图1是本发明的实施例整体飞行示意图；
图2是本发明的实施例整体漂流示意图；
图3是本发明的实施例整体飞行侧面剖视图；
图4是本发明的实施例整体漂流侧面剖视图；
图5是本发明的实施例驱动装置爆炸图；
图6是本发明的实施例旋翼装置爆炸图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、安装主体；101、供电装置；2、驱动装置；201、转动座；2011、挤压轴；2012、转动轴；2013、通孔；202、驱动电机；203、主动杆；2031、排水罩；204、从动杆；205、驱动桨；3、挤压装置；301、挤压电机；302、挤压螺杆；303、挤压块；304、挤压座；3041、第一挤压槽；3042、第二挤压槽；4、旋翼装置；401、旋翼架；402、转动护环；4021、挤压柱；403、固定护环；404、固定桥；405、旋翼电机；406、主动轴；407、转动旋翼；5、漂浮装置；501、安装座；502、固定环；503、储气仓。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。
如图1至图6所示，一种飞行与漂流结合式水上作业无人机，包括安装主体1，安装主体1内部的一端固定安装有供电装置101，此为可充电的蓄电池组，安装主体1内部的另一端转动设置驱动装置2，驱动装置2包括转动座201、驱动电机202、主动杆203、从动杆204和驱动桨205，转动座201的两侧与安装主体1的内部转动连接，驱动电机202与转动座201的上端固定连接，驱动电机202与供电装置101电性连接，主动杆203的一端与驱动电机202的输出端固定连接，从动杆204的一端与主动杆203的另一端相啮合，驱动桨205与从动杆204的另一端固定连接，转动座201的顶端滑动连接有挤压装置3，挤压装置3内部的一端滑动连接有旋翼装置4，旋翼装置4设置有四个，其中两个旋翼装置4能相对安装主体1进行转动，另外两个旋翼装置4相对安装主体1进行固定，旋翼装置4的下端固定连接有漂浮装置5。
具体的，在初始状态下，无人机处于飞行模式时，驱动装置2收纳于安装主体1的另一端，旋翼装置4处于水平状态，当无人机降落到水面进行作业时，挤压装置3挤压转动座201的上端，使得转动座201以中部为轴向下转动，直至将驱动桨205转动至安装主体1的下部，当启动驱动电机202时带动主动杆203转动，主动杆203带动与其相互啮合的从动杆204进行转动，进而使驱动桨205进行转动，以此控制驱动无人机在水面上进行移动；同时挤压装置3挤压旋翼装置4，使得旋翼装置4内部的转动护环402向下转动倾斜，以此通过启动倾斜的转动旋翼407使无人机发生角度转动，控制无人机在水面的行进方向，此时无人机进入漂流模式；当需要水面的无人机进行起飞时，挤压装置3挤压转动座201的上端，使转动座201以中部为轴向上转动，直至将驱动桨205转动至安装主体1的后部进行收纳，同时挤压装置3挤压旋翼装置4，使得旋翼装置4内部的转动护环402向上转动至水平状态，此时无人机进入飞行模式。
如图3至图5所示，转动座201的顶端一体成型有挤压轴2011，挤压轴2011与挤压装置3的内部滑动连接，转动座201的两侧一体成型有转动轴2012，转动座201的内部开设有通孔2013，当挤压装置3挤压挤压轴2011时，使得转动座201以挤压轴2011为轴进行转动进行垂直方向的转动，以此控制转动座201的下端驱动桨205的收纳与下放。
如图5所示，主动杆203的中部一体成型有排水罩2031，排水罩2031整体设置为圆台状，当驱动桨205处于水面以下时，转动的主动杆203将在转动座201的内部形成负压，通过转动座201的底部将水抽向上部，通过排水罩2031将抽出的水阻挡在此处，并利用排水罩2031自身的离心力将水甩出，以此避免抽出的水侵入无人机的内部造成机体内部元器件损坏。
如图3和图4所示，挤压装置3包括挤压电机301、挤压螺杆302、挤压块303和挤压座304，挤压电机301与安装主体1的内部固定连接，挤压电机301与供电装置101电性连接，挤压螺杆302与挤压电机301的输出端固定连接，挤压块303的内部与挤压螺杆302的外缘螺纹连接，挤压座304下部与挤压块303上部固定连接，当挤压电机301转动时，带动挤压螺杆302转动，通过螺纹连接使挤压块303沿挤压螺杆302进行水平方向的移动，同时带动挤压座304在安装主体1的内部进行水平方向的移动。
如图3和图4所示，挤压座304的内部开设有第一挤压槽3041和第二挤压槽3042，第一挤压槽3041和第二挤压槽3042的内部均包括挤压段和水平段，挤压段设置为倾斜状，且挤压段的上下两端均设置有水平段，第一挤压槽3041的内部与挤压轴2011滑动连接，第二挤压槽3042的内部与旋翼装置4的内部滑动连接，当无人机处于飞行模式时，挤压座304处于挤压螺杆302的一端，滑动挤压轴2011处于第一挤压槽3041下部的水平段的内部，以此避免挤压座304发生转动，当挤压电机301带动挤压螺杆302转动时，使挤压座304向挤压螺杆302的另一端滑动，第一挤压槽3041内部的挤压段挤压挤压轴2011，使得挤压轴2011沿第一挤压槽3041挤压段的内部向上滑动，使得转动座201的下端向下转动，直至挤压轴2011进入第一挤压槽3041上端水平段的内部，挤压座304处于挤压螺杆302的另一端，以此限制转动座201的转动，此时转动座201下部驱动桨205处于水面之下，以此完成驱动桨205的下放；
当挤压电机301反向转动时，带动挤压螺杆302反向转动，使得挤压座304逐渐向挤压螺杆302一端移动，使得第一挤压槽3041内部的挤压段挤压挤压轴2011，使得挤压轴2011沿第一挤压槽3041挤压段的内部向下滑动，使得转动座201的下端向上转动，直至挤压轴2011进入第一挤压槽3041下端水平段的内部，挤压座304处于挤压螺杆302的一端，以此限制转动座201的转动，此时转动座201下部的驱动桨205处于安装主体1后端上部，以此完成驱动桨205的收纳。
如图1、图2和图6所示，旋翼装置4包括旋翼架401、转动护环402、固定护环403、固定桥404、旋翼电机405、主动轴406和转动旋翼407，旋翼架401与安装主体1的两侧固定连接，转动护环402与旋翼架401内部的一端转动连接，固定护环403与旋翼架401内部的另一端固定连接，固定桥404与转动护环402和固定护环403外缘的上部固定连接，旋翼电机405与固定桥404的中部固定连接，旋翼电机405与供电装置101电性连接，主动轴406的上端与旋翼电机405的输出端固定连接，转动旋翼407设置有多个，且呈环形分布于主动轴406的外缘并与其固定连接，使得旋翼电机405处于转动护环402和固定护环403上部，以此避免外部液体受到重力影响侵入旋翼电机405的内部造成电机损坏，同时主动轴406的上部设置为凸台状，并与固定桥404的内部转动接触，主动轴406的凸台状能够进一步避免外部液体的侵入；当无人机处于飞行状态时，转动护环402与固定护环403均处于水平状态，当旋翼电机405转动时，带动主动轴406转动进而使转动旋翼407发生转动，为无人机的飞行提供升力；
当无人机处于漂流状态时，转动护环402处于倾斜状态时，通过启动安装主体1不同侧的旋翼电机405带动转动旋翼407产生一侧风力，以此使无人机发生转动，改变无人机漂流时的方向。
如图6所示，转动护环402的中部一体成型有挤压柱4021，挤压柱4021与第二挤压槽3042的内部滑动连接，在初始状态下，无人机处于飞行模式时，挤压座304处于挤压螺杆302的一端，滑动挤压轴2011处于第二挤压槽3042下部的水平段内部，以此避免挤压座304发生转动，当挤压电机301带动挤压螺杆302转动时，使挤压座304向挤压螺杆302的另一端滑动，使得第二挤压槽3042的挤压段挤压挤压柱4021向上转动，使得转动护环402发生倾斜，直至挤压座304处于挤压螺杆302的另一端，此时挤压柱4021处于第二挤压槽3042上端的水平段内部，对挤压柱4021进行锁定，此时转动护环402的转动角度处于最大状态，无人机进入漂流状态；
当挤压电机301反向转动时，带动挤压螺杆302反向转动，使得挤压座304逐渐向挤压螺杆302一端移动，使得第二挤压槽3042的挤压段挤压挤压柱4021向下转动，使得转动护环402逐渐处于水平状态，直至挤压座304处于挤压螺杆302的另一端，此时挤压柱4021处于第二挤压槽3042下端的水平段内部，对挤压柱4021进行锁定，此时转动护环402处于水平状态，无人机恢复至飞行状态。
如图1和图2所示，漂浮装置5包括安装座501、固定环502和储气仓503，安装座501与旋翼架401另一端的下部固定连接，固定环502的上部与安装座501的下部固定连接，储气仓503与固定环502的内部固定连接，无人机降落在水面上时，处于旋翼架401两侧的储气仓503为无人机提供漂浮力，使无人机与水面的接触呈三点式，以此增加无人机在水面进行作业时的稳定性。
本发明的工作原理为：在初始状态下，无人机处于飞行模式时，驱动装置2收纳于安装主体1的另一端，旋翼装置4处于水平状态，当无人机降落到水面进行作业时，挤压装置3挤压转动座201的上端，使得转动座201以中部为轴向下转动，直至将驱动桨205转动至安装主体1的下部，当启动驱动电机202时带动主动杆203转动，主动杆203带动与其相互啮合地从动杆204进行转动，进而使驱动桨205进行转动，以此控制驱动无人机在水面上进行移动；同时挤压装置3挤压旋翼装置4，使得旋翼装置4内部的转动护环402向下转动倾斜，以此通过启动倾斜的转动旋翼407使无人机发生角度转动，控制无人机在水面的行进方向，此时无人机进入漂流模式；当需要水面的无人机进行起飞时，挤压装置3挤压转动座201的上端，使转动座201以中部为轴向上转动，直至将驱动桨205转动至安装主体1的后部进行收纳，同时挤压装置3挤压旋翼装置4，使得旋翼装置4内部的转动护环402向上转动至水平状态，此时无人机进入飞行模式。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。
Claims (4)
1.一种飞行与漂流结合式水上作业无人机，其特征在于：包括安装主体(1)，所述安装主体(1)内部的一端固定安装有供电装置(101)，所述安装主体(1)内部的另一端转动设置驱动装置(2)，所述驱动装置(2)包括转动座(201)、驱动电机(202)、主动杆(203)、从动杆(204)和驱动桨(205)，所述转动座(201)的两侧与安装主体(1)的内部转动连接，所述驱动电机(202)与转动座(201)的上端固定连接，所述主动杆(203)的一端与驱动电机(202)的输出端固定连接，所述从动杆(204)的一端与主动杆(203)的另一端相啮合，所述驱动桨(205)与从动杆(204)的另一端固定连接，所述转动座(201)的顶端滑动连接有挤压装置(3)，所述挤压装置(3)包括挤压电机(301)、挤压螺杆(302)、挤压块(303)和挤压座(304)，所述挤压电机(301)与安装主体(1)的内部固定连接，所述挤压螺杆(302)与挤压电机(301)的输出端固定连接，所述挤压块(303)的内部与挤压螺杆(302)的外缘螺纹连接，所述挤压座(304)下部与挤压块(303)上部固定连接，所述挤压座(304)的内部开设有第一挤压槽(3041)和第二挤压槽(3042)，所述第一挤压槽(3041)和第二挤压槽(3042)的内部均包括挤压段和水平段，所述挤压段设置为倾斜状，且所述挤压段的上下两端均设置有水平段，所述第一挤压槽(3041)的内部与挤压轴(2011)滑动连接，所述第二挤压槽(3042)的内部与旋翼装置(4)的内部滑动连接，所述挤压装置(3)内部的一端滑动连接有旋翼装置(4)，所述旋翼装置(4)设置有四个，其中两个所述旋翼装置(4)能相对安装主体(1)进行转动，另外两个所述旋翼装置(4)相对安装主体(1)进行固定，所述旋翼装置(4)包括旋翼架(401)、转动护环(402)、固定护环(403)、固定桥(404)、旋翼电机(405)、主动轴(406)和转动旋翼(407)，所述旋翼架(401)与安装主体(1)的两侧固定连接，所述转动护环(402)与旋翼架(401)内部的一端转动连接，所述固定护环(403)与旋翼架(401)内部的另一端固定连接，所述固定桥(404)与转动护环(402)和固定护环(403)外缘的上部固定连接，所述旋翼电机(405)与固定桥(404)的中部固定连接，所述主动轴(406)的上端与旋翼电机(405)的输出端固定连接，所述转动旋翼(407)设置有多个，且呈环形分布于主动轴(406)的外缘并与其固定连接，所述转动护环(402)的中部一体成型有挤压柱(4021)，所述挤压柱(4021)与第二挤压槽(3042)的内部滑动连接，所述旋翼装置(4)的下端固定连接有漂浮装置(5)。
2.根据权利要求1所述的一种飞行与漂流结合式水上作业无人机，其特征在于：所述转动座(201)的顶端一体成型有挤压轴(2011)，所述挤压轴(2011)与挤压装置(3)的内部滑动连接，所述转动座(201)的两侧一体成型有转动轴(2012)，所述转动座(201)的内部开设有通孔(2013)。
3.根据权利要求1所述的一种飞行与漂流结合式水上作业无人机，其特征在于：所述主动杆(203)的中部一体成型有排水罩(2031)，所述排水罩(2031)整体设置为圆台状。
4.根据权利要求1所述的一种飞行与漂流结合式水上作业无人机，其特征在于：所述漂浮装置(5)包括安装座(501)、固定环(502)和储气仓(503)，所述安装座(501)与旋翼架(401)另一端的下部固定连接，所述固定环(502)的上部与安装座(501)的下部固定连接，所述储气仓(503)与固定环(502)的内部固定连接。
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