CN116986026B - 一种石油勘测用一体化无人机系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石油勘测用一体化无人机系统，属于勘测技术领域，包括无人机和遥控器，无人机的底部设有用于石油勘测的勘测装置和用于无人机降落的腿足式起落架，无人机的内部设有电子设备，遥控器与无人机无线连接，用于远程控制无人机，本发明的无人机系统将滑翔翼飞机和旋翼无人机相结合，既便于无人机的降落和起飞，机翼为无人机提供升力，更加节省电池电量，又能有效地增加无人机的航程，增加石油勘探的范围以及无人机的工作时长。

Description

一种石油勘测用一体化无人机系统

技术领域

本发明涉及勘测技术领域，具体是涉及一种石油勘测用一体化无人机系统。

背景技术

天然石油资源深藏于地下，勘探时获取地层物理化学性质、地层结构等各种信息，加快利用和开发石油资源的速度，为石油勘探，油田开发提供重要的数据和资料。在早期石油勘探时，石油勘测主要是通过人工携带工具，在事先选定的区域进行实地考察和测量，野外地质调查过程中发现地质圈闭和调查地质构造情况。随着石油勘测技术的提升，由早期的人工野外地质调查逐渐发展为可控物探车模式，运用物探车不仅效率高，勘测方式可控，而且减少了对大气和地貌的破坏，提升了石油勘测行业的环保标准，在石油勘测行业得到广泛的使用。石油勘测通常维持数月甚至半年，现阶段石油勘测方法长时间勘测耗费巨大人力物力，而且石油资源通常分布在盆地等野外复杂环境，人员车辆难以抵达，迫切需要通过无人机快速而准确的完成野外石油勘探，同时能够适应野外各种复杂地形从而实现石油勘测的智能化。

将石油勘探技术与无人机技术相结合能极大的提高石油勘探的效率，以适应不同的地形进行远程勘探，但是现有的无人机技术大多数为多旋翼无人机，多旋翼无人机由于其风阻较大，因此耗能较高，无法进行长时间远程工作，进一步的限制了无人机勘探的范围，因此需要一种空气阻力小，航程较远的无人机以增加无人机勘探范围和无人机工作时长。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种石油勘测用一体化无人机系统。

本发明的技术方案是：一种石油勘测用一体化无人机系统，包括无人机、以及用于远程控制所述无人机的遥控器，所述无人机的底部设有用于石油勘测的勘测装置和用于无人机降落的腿足式起落架，无人机的内部设有电子设备，所述遥控器与无人机无线连接；

所述无人机包括机体、以及机体的两侧设有的机翼，所述机体的左右内壁上均固定连接有一个转动舵机，所述机翼内转动连接有转动杆，所述转动杆的内端与所对应一侧的所述转动舵机的输出轴传动连接，所述机翼的外侧转动连接有转动翼，所述转动杆的外端与所述转动翼内部固定连接，所述转动翼的底部设有机翼电机，所述机翼电机的输出轴上传动连接有机翼螺旋桨，所述机体的头部铰接有转动件，所述转动件的内部固定连接有头部电机，所述头部电机的输出轴穿过转动件并传动连接有头部螺旋桨，所述机体头部内固定连接有折叠舵机，所述折叠舵机的输出轴上固定连接有铰接杆，所述铰接杆的末端铰接有连接杆，所述连接杆的末端与所述转动件的上表面铰接，所述机体的尾部转动连接有尾翼，所述机体尾部的内部固定连接有机尾舵机，所述机尾舵机的输出轴端面与所述尾翼固定连接，所述尾翼的内部固定连接有尾部电机，所述尾部电机的输出轴上传动连接有尾部螺旋桨；

所述电子设备包括飞控板以及电池，所述飞控板固定连接在所述机体内部，所述飞控板的顶部设有无线信号收发器，所述无线信号收发器与所述飞控板电性连接，所述电池有两块，两个机翼的底部各安装有一块电池，电池与无线信号收发器和飞控板电性连接。

进一步地，所述勘测装置固定连接在机体的机舱位置，所述勘测装置包括勘测器，所述勘测器下方电性连接有探针，勘测器的底部固定连接有电动缸，所述电动缸的伸缩端与所述探针固定连接，用于将探针插入土壤中。

说明：通过电动缸将探针插入土壤中进行勘测，便于探针的插入和拔出。

进一步地，所述腿足式起落架包括四个支撑腿，一个支撑腿的顶部与机体的头部下端固定连接，两个支撑腿分别与两个机翼的底部固定连接，一个支撑腿与机体的尾部下端固定连接。

说明：通过四个支撑腿能够平稳降落，腿足式起落架能够有效避免机体降落时带来的震荡，进而对机体内部的电子元件起到有效的保护作用。

进一步地，所述支撑腿包括机架，所述机架的前侧壁上固定连接有竖杆，所述竖杆的侧壁上套有腿部滑块，所述腿部滑块的下端固定连接有支撑杆，所述腿部滑块的侧壁上铰接有滑块连杆，所述机架上铰接有中间连杆，竖杆的顶部铰接有曲柄连杆，曲柄连杆的末端与中间连杆的末端、滑块连杆的末端相互铰接所述支撑杆的下端固定连接有橡胶脚套。

说明：降落时，支撑杆受到冲击力带动腿部滑块向上移动，进而滑块连杆向上移动，由曲柄连杆和中间连杆起到减震效果。

进一步地，所述机体的头部下端设有相机云台，所述相机云台包括转动盘，所述转动盘的上端与所述机体的头部下端转动连接，所述机体内部安装有云台电机，所述云台电机的输出轴与所述转动盘传动连接，所述转动盘下方设有摄像头，所述摄像头两侧与所述转动盘上设有的连接座转动连接，所述连接座内设有摄像舵机，所述摄像舵机的输出轴与摄像头传动连接，所述云台电机和摄像舵机均与飞控板和电池电性连接。

说明：通过相机云台带动摄像头进行旋转，再通过摄像机对地面环境进行观察，便于无人机的降落，同时便于确认探针插入土壤的位置。

进一步地，所述摄像头外侧壁上固定连接有用于照明的探照灯，所述探照灯与所述飞控板和电池电性连接。

说明：在光线昏暗的环境下工作时，通过探照灯为摄像头提供摄像所需的光线。

进一步地，所述机翼两侧底部固定连接有示廓灯，所述示廓灯与所述飞控板和电池电性连接。

说明：地面工作人员在夜间可通过示廓灯确定无人机在空中的位置，便于无人机的回收。

进一步地，所述机体尾部的内部安装有高度传感器，所述高度传感器与所述飞控板和电池电性连接。

说明：高度传感器可有效确定无人机的飞行高度。

进一步地，所述飞控板下方固定连接有北斗定位模块，所述北斗定位模块下方固定连接有速度传感器，所述北斗定位模块和速度传感器均与所述飞控板和电池电性连接。

说明：北斗定位模块可准确在电子地图上对无人机的位置进行定位和标注，便于对无人机进行导航，速度传感器对无人机的飞行速度进行监测。

进一步地，上述一种石油勘测用一体化无人机系统的使用方法，包括以下步骤：

S1、通过遥控器将控制信号发送至无人机，无人机的无线信号收发器接收遥控器的控制信号，并将信号发送至飞控板，飞控板控制转动舵机转动，使转动翼转动，转动翼转动带动机翼螺旋桨向上转动，飞控板控制折叠舵机转动，折叠舵机转动带动转动杆转动，转动杆转动带动连接杆向机体后方运动，连接杆带动转动件向上转动，转动件向上转动带动头部螺旋桨向上转动，飞控板控制机尾舵机转动，机尾舵机转动带动尾翼向上转动，尾翼转动带动尾部螺旋桨向上转动；

S2、通过飞控板控制机翼电机、头部电机、尾部电机转动进而带动机翼螺旋桨、头部螺旋桨、尾部螺旋桨转动为机体提供向上的升力；

S3、待无人机升空后，飞控板控制转动舵机、折叠舵机、机尾舵机转动使无人机变换飞行姿态，高速移动下由机翼对机体提供升力，尾部螺旋桨为机体转向提供动力；

S4、到达预定位置后，使无人机的飞行姿态与步骤S1的飞行姿态一致，降低机翼电机、头部电机、尾部电机转速使机体缓慢下降，机体落地后，飞控板控制电动缸工作，电动缸工作带动探针伸入土壤中进行检测。

本发明的有益效果是：

（1）采用本发明的无人机系统提高了石油勘测范围和智能化程度，代替人员或者车辆前往无法抵达的野外复杂地形；

（2）本发明通过无人机取代人工和物探车展开野外石油勘测，结合腿足式起落架可以使无人机着陆后适应各种复杂野外地形；

（3）本发明无需耗费巨大的人力物力，只需一台无人机系统即可在野外开展长达数月的勘测，提高了石油勘测的安全性同时降低了成本；

（4）本发明的无人机将滑翔翼飞机和旋翼无人机相结合，既便于无人机的降落和起飞，机翼为无人机提供升力，更加节省电池电量，又能有效地增加无人机的航程，增加石油勘探的范围以及无人机的工作时长。

附图说明

图1是本发明一体化无人机系统的整体结构示意图。

图2是机翼与机体连接关系俯视图。

图3是机体的结构示意图。

图4是相机云台的左视图。

其中，1-无人机、2-遥控器、3-勘测装置、4-腿足式起落架、5-电子设备、11-机体、12-机翼、121-转动舵机、122-转动杆、123-转动翼、124-机翼电机、125-机翼螺旋桨、13-转动件、131-头部电机、132-头部螺旋桨、133-折叠舵机、134-铰接杆、135-连接杆、14-尾翼、141-机尾舵机、142-尾部电机、143-尾部螺旋桨、51-飞控板、52-电池、53-无线信号收发器、31-勘测器、32-探针、33-电动缸、41-支撑腿、411-机架、412-竖杆、413-腿部滑块、414-支撑杆、415-滑块连杆、416-中间连杆、417-曲柄连杆、418-橡胶脚套、15-相机云台、151-转动盘、152-云台电机、153-摄像头、154-摄像舵机、16-探照灯、17-示廓灯、54-高度传感器、55-北斗定位模块、56-速度传感器。

具体实施方式

实施例1：如图1~图3所示，一种石油勘测用一体化无人机系统，包括无人机1、以及用于远程控制无人机1的遥控器2，无人机1的底部设有用于石油勘测的勘测装置3和用于无人机1降落的腿足式起落架4，无人机1的内部设有电子设备5，遥控器2与无人机1无线连接；

无人机1包括机体11、以及机体11的两侧设有的机翼12，机体11的左右内壁上均固定连接有一个转动舵机121，机翼12内转动连接有转动杆122，转动杆122的内端与所对应一侧的转动舵机121的输出轴传动连接，机翼12的外侧转动连接有转动翼123，转动杆122的外端与转动翼123内部固定连接，转动翼123的底部设有机翼电机124，机翼电机124的输出轴上传动连接有机翼螺旋桨125，机体11的头部铰接有转动件13，转动件13的内部固定连接有头部电机131，头部电机131的输出轴穿过转动件13并传动连接有头部螺旋桨132，机体11头部内固定连接有折叠舵机133，折叠舵机133的输出轴上固定连接有铰接杆134，铰接杆134的末端铰接有连接杆135，连接杆135的末端与转动件13的上表面铰接，机体11的尾部转动连接有尾翼14，机体11尾部的内部固定连接有机尾舵机141，机尾舵机141的输出轴端面与尾翼14固定连接，尾翼14的内部固定连接有尾部电机142，尾部电机142的输出轴穿过尾翼14并传动连接有尾部螺旋桨143；

电子设备5包括飞控板51以及电池52，飞控板51固定连接在机体11内部，飞控板51的顶部设有无线信号收发器53，无线信号收发器53与飞控板51电性连接，电池52有两块，两个机翼12的底部各安装有一块电池52，电池52与无线信号收发器53和飞控板51电性连接。

勘测装置3固定连接在机体11的机舱位置，勘测装置3包括勘测器31，勘测器31下方电性连接有探针32，勘测器31的底部固定连接有电动缸33，电动缸33的伸缩端与探针32固定连接，用于将探针32插入土壤中。

腿足式起落架4包括四个支撑腿41，一个支撑腿41的顶部与机体11的头部下端固定连接，两个支撑腿41分别与两个机翼12的底部固定连接，一个支撑腿41与机体11的尾部下端固定连接。

支撑腿41包括机架411，机架411的前侧壁上固定连接有竖杆412，竖杆412的侧壁上套有腿部滑块413，腿部滑块413的下端固定连接有支撑杆414，腿部滑块413的侧壁上铰接有滑块连杆415，机架411上铰接有中间连杆416，竖杆412的顶部铰接有曲柄连杆417，曲柄连杆417的末端与中间连杆416的末端、滑块连杆415的末端相互铰接支撑杆414的下端固定连接有橡胶脚套418。

实施例2：本实施例与实施例1不同之处在于，如图4所示，机体11的头部下端设有相机云台15，相机云台15包括转动盘151，转动盘151的上端与机体11的头部下端转动连接，机体11内部安装有云台电机152，云台电机152的输出轴与转动盘151传动连接，转动盘151下方设有摄像头153，摄像头153两侧与转动盘151上设有的连接座转动连接，连接座内设有摄像舵机154，摄像舵机154的输出轴与摄像头153传动连接，云台电机152和摄像舵机154均与飞控板51和电池52电性连接。

摄像头153外侧壁上固定连接有用于照明的探照灯16，探照灯16与飞控板51和电池52电性连接。

实施例3：本实施例与实施例2不同之处在于，机翼12两侧底部-固定连接有示廓灯17，示廓灯17与飞控板51和电池52电性连接。

机体11尾部的内部安装有高度传感器54，高度传感器54与飞控板51和电池52电性连接。

飞控板51下方固定连接有北斗定位模块55，北斗定位模块55下方固定连接有速度传感器56，北斗定位模块55和速度传感器56均与飞控板51和电池52电性连接。

实施例4：本实施例记载的是基于实施例3的石油勘测用一体化无人机系统的使用方法，包括以下步骤：

S1、通过遥控器2将控制信号发送至无人机1，无人机1的无线信号收发器53接收遥控器2的控制信号，并将信号发送至飞控板51，飞控板51控制转动舵机121转动，使转动翼123转动，转动翼123转动带动机翼螺旋桨125向上转动，飞控板51控制折叠舵机133转动，折叠舵机133转动带动转动杆122转动，转动杆122转动带动连接杆135向机体11后方运动，连接杆135带动转动件13向上转动，转动件13向上转动带动头部螺旋桨132向上转动，飞控板51控制机尾舵机141转动，机尾舵机141转动带动尾翼14向上转动，尾翼14转动带动尾部螺旋桨143向上转动；

S2、通过飞控板51控制机翼电机124、头部电机131、尾部电机142转动进而带动机翼螺旋桨125、头部螺旋桨132、尾部螺旋桨143转动为机体11提供向上的升力；

S3、待无人机1升空后，飞控板51控制转动舵机121、折叠舵机133、机尾舵机141转动使无人机1变换飞行姿态，高速移动下由机翼12对机体11提供升力，尾部螺旋桨143为机体11转向提供动力；

S4、到达预定位置后，使无人机1的飞行姿态与步骤S1的飞行姿态一致，降低机翼电机124、头部电机131、尾部电机142转速使机体11缓慢下降，机体11落地后，飞控板51控制电动缸33工作，电动缸33工作带动探针32伸入土壤中进行检测。

以上实施例中采用的遥控器2、转动舵机121、机翼电机124、头部电机131、折叠舵机133、机尾舵机141、尾部电机142、飞控板51、无线信号收发器53、勘测器31、探针32、电动缸33、云台电机152、摄像舵机154、高度传感器54、北斗定位模块55、速度传感器56均采用市售产品，只要能实现本发明的功能即可，本领域技术人员可根据常规常识选择使用，在此不做特殊限定。

Claims (6)

1.一种石油勘测用一体化无人机系统，其特征在于，包括无人机（1）、以及用于远程控制所述无人机（1）的遥控器（2），所述无人机（1）的底部设有用于石油勘测的勘测装置（3）和用于无人机（1）降落的腿足式起落架（4），无人机（1）的内部设有电子设备（5），所述遥控器（2）与无人机（1）无线连接；

所述无人机（1）包括机体（11）、以及机体（11）的两侧设有的机翼（12），所述机体（11）的左右内壁上均固定连接有一个转动舵机（121），所述机翼（12）内转动连接有转动杆（122），所述转动杆（122）的内端与所对应一侧的所述转动舵机（121）的输出轴传动连接，所述机翼（12）的外侧转动连接有转动翼（123），所述转动杆（122）的外端与所述转动翼（123）固定连接，所述转动翼（123）的底部设有机翼电机（124），所述机翼电机（124）的输出轴上传动连接有机翼螺旋桨（125），所述机体（11）的头部铰接有转动件（13），所述转动件（13）的内部固定连接有头部电机（131），所述头部电机（131）的输出轴穿过转动件（13）并传动连接有头部螺旋桨（132），所述机体（11）头部内固定连接有折叠舵机（133），所述折叠舵机（133）的输出轴上固定连接有铰接杆（134），所述铰接杆（134）的末端铰接有连接杆（135），所述连接杆（135）的末端与所述转动件（13）的上表面铰接，所述机体（11）的尾部转动连接有尾翼（14），所述机体（11）尾部的内部固定连接有机尾舵机（141），所述机尾舵机（141）的输出轴端面与所述尾翼（14）固定连接，所述尾翼（14）的内部固定连接有尾部电机（142），所述尾部电机（142）的输出轴穿过尾翼（14）并传动连接有尾部螺旋桨（143）；

所述电子设备（5）包括飞控板（51）以及电池（52），所述飞控板（51）固定连接在所述机体（11）内部，所述飞控板（51）的顶部设有无线信号收发器（53），所述无线信号收发器（53）与所述飞控板（51）电性连接，所述电池（52）有两块，两个机翼（12）的底部各安装有一块电池（52），电池（52）与无线信号收发器（53）和飞控板（51）电性连接；

所述勘测装置（3）固定连接在机体（11）的机舱位置，所述勘测装置（3）包括勘测器（31），所述勘测器（31）下方电性连接有探针（32），勘测器（31）的底部固定连接有电动缸（33），所述电动缸（33）的伸缩端与所述探针（32）固定连接，用于将探针（32）插入土壤中；

所述腿足式起落架（4）包括四个支撑腿（41），一个支撑腿（41）的顶部与机体（11）的头部下端固定连接，两个支撑腿（41）分别与两个机翼（12）的底部固定连接，一个支撑腿（41）与机体（11）的尾部下端固定连接；

所述支撑腿（41）包括机架（411），所述机架（411）的前侧壁上固定连接有竖杆（412），所述竖杆（412）的侧壁上套有腿部滑块（413），所述腿部滑块（413）的下端固定连接有支撑杆（414），所述腿部滑块（413）的侧壁上铰接有滑块连杆（415），所述机架（411）上铰接有中间连杆（416），竖杆（412）的顶部铰接有曲柄连杆（417），曲柄连杆（417）的末端与中间连杆（416）的末端、滑块连杆（415）的末端相互铰接，所述支撑杆（414）的下端固定连接有橡胶脚套（418）；

所述机体（11）的头部下端设有相机云台（15），所述相机云台（15）包括转动盘（151），所述转动盘（151）的上端与所述机体（11）的头部下端转动连接，所述机体（11）内部安装有云台电机（152），所述云台电机（152）的输出轴与所述转动盘（151）传动连接，所述转动盘（151）下方设有摄像头（153），所述摄像头（153）两侧与所述转动盘（151）上设有的连接座转动连接，所述连接座内设有摄像舵机（154），所述摄像舵机（154）的输出轴与摄像头（153）传动连接，所述云台电机（152）和摄像舵机（154）均与飞控板（51）和电池（52）电性连接。

2.如权利要求1所述的一种石油勘测用一体化无人机系统，其特征在于，所述摄像头（153）外侧壁上固定连接有用于照明的探照灯（16），所述探照灯（16）与所述飞控板（51）和电池（52）电性连接。

3.如权利要求1所述的一种石油勘测用一体化无人机系统，其特征在于，所述机翼（12）两侧底部固定连接有示廓灯（17），所述示廓灯（17）与所述飞控板（51）和电池（52）电性连接。

4.如权利要求1所述的一种石油勘测用一体化无人机系统，其特征在于，所述机体（11）尾部的内部安装有高度传感器（54），所述高度传感器（54）与所述飞控板（51）和电池（52）电性连接。

5.如权利要求1所述的一种石油勘测用一体化无人机系统，其特征在于，所述飞控板（51）下方固定连接有北斗定位模块（55），所述北斗定位模块（55）下方固定连接有速度传感器（56），所述北斗定位模块（55）和速度传感器（56）均与所述飞控板（51）和电池（52）电性连接。

6.如权利要求1-5任意一项所述的一种石油勘测用一体化无人机系统，其特征在于，所述石油勘测用一体化无人机系统的使用方法，包括以下步骤：

S1、通过遥控器（2）将控制信号发送至无人机（1），无人机（1）的无线信号收发器（53）接收遥控器（2）的控制信号，并将信号发送至飞控板（51），飞控板（51）控制转动舵机（121）转动，使转动翼（123）转动，转动翼（123）转动带动机翼螺旋桨（125）向上转动，飞控板（51）控制折叠舵机（133）转动，折叠舵机（133）转动带动转动杆（122）转动，转动杆（122）转动带动连接杆（135）向机体（11）后方运动，连接杆（135）带动转动件（13）向上转动，转动件（13）向上转动带动头部螺旋桨（132）向上转动，飞控板（51）控制机尾舵机（141）转动，机尾舵机（141）转动带动尾翼（14）向上转动，尾翼（14）转动带动尾部螺旋桨（143）向上转动；

S2、通过飞控板（51）控制机翼电机（124）、头部电机（131）、尾部电机（142）转动进而带动机翼螺旋桨（125）、头部螺旋桨（132）、尾部螺旋桨（143）转动为机体（11）提供向上的升力；

S3、待无人机（1）升空后，飞控板（51）控制转动舵机（121）、折叠舵机（133）、机尾舵机（141）转动使无人机（1）变换飞行姿态，高速移动下由机翼（12）对机体（11）提供升力，尾部螺旋桨（143）为机体（11）转向提供动力；

S4、到达预定位置后，使无人机（1）的飞行姿态与步骤S1的飞行姿态一致，降低机翼电机（124）、头部电机（131）、尾部电机（142）转速使机体（11）缓慢下降，机体（11）落地后，飞控板（51）控制电动缸（33）工作，电动缸（33）工作带动探针（32）伸入土壤中进行检测。