CN210149097U - 一种陆空跨域的抢险无人机 - Google Patents

Abstract

一种陆空跨域的抢险无人机属于安全生产监控与应急救援技术领域，包括机体骨架、悬架底盘、机翼、涵道风扇、智能摄像头、飞行控制装置、电动机、电子调速器、电源和总控制系统。本实用新型采用越野悬架底盘和三涵道飞行平台相结合的结构，共用有一个控制系统进行控制，悬架底盘技术可以使机体的震动降低并保持相对较高的车速；当智能摄像头在识别到路基系统难以通过，需要飞行越障的复杂地理环境时，会发送指令到总控制系统，总控制系统继而将指令信息给飞行控制装置，飞行控制装置驱动三个涵道风扇进行越障飞行。越障飞行后，智能摄像头检测到环境安全后，缓慢降低三个涵道风扇转速使无人机着陆飞行，最后通过悬架底盘的缓冲力平稳着陆。

Description

一种陆空跨域的抢险无人机

技术领域

本实用新型属于安全生产监控与应急救援技术领域，特别是涉及到一种陆空跨域的抢险无人机。

背景技术

近年来地震、洪水等自然灾害频发，造成大量的人员伤亡和财产损失,人们开始利用应急救援机器人进行灾区侦察或搜救等活动。现阶段进行搜救的以地面微型探测机器人和无人机为主。当在野外复杂环境中时，机器人活动空间受限，难以进行跨域移动，而无人机更是无法进行精确定位或长时间执勤，此时，陆空两栖机器人登上了历史的舞台。但是，目前并没有一种陆空机器人可以进行野外复杂越野环境的搜救行动，亟需一种陆空两栖应急的无人机和相关技术。

专利文件CN105252980A公开了一种陆空两栖的应急救援机器人，这种机器人主要包括机身、机臂、旋翼、地面爬行轮、电机及传动轴保护壳，轮轴保护壳和地面控制器，机身包括飞行控制器、电子调速器、GPS系统、通信系统、图像采集系统、危险气体监测仪、电池。四个旋翼分别设置在四个电机及传动系统保护壳的顶部；四个地面爬行轮设置在四个电机及传动系统保护壳的底部，地面爬行轮通过轮轴相连，传动系统接受电机输出的动能，当机器人在空中飞行时传动系统与爬行轮断开，只将动量传递给旋翼；当机器人在地面爬行时，传动系统与旋翼断开，只将动量传递给地面爬行轮。该方案仅能进行慢速移动，并且无法越过山坡、小鸿沟等搜救环境进行工作。

因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种陆空跨域的抢险无人机用于解决现有技术中陆空两栖的应急救援机器人移动速度慢，无法越过山坡、小鸿沟等搜救环境的技术问题。

一种陆空跨域的抢险无人机，包括机体骨架、悬架底盘、机翼、涵道风扇、智能摄像头、飞行控制装置、电动机、电子调速器、电源和总控制系统，所述机体骨架的外部铺设蒙皮，机体骨架的下部与悬架底盘固定连接，机体骨架的两侧对称设置有带有攻角的机翼，机体骨架的尾部设置有风扇座，机体骨架的内部固定安装智能摄像头、飞行控制装置、电动机、电子调速器、电源和总控制系统；所述涵道风扇分别固定安装在机翼和风扇座上，涵道风扇通过电子调速器与飞行控制装置连接；所述总控制系统分别与智能摄像头、飞行控制装置、电动机以及电源连接；所述悬架底盘与电动机连接；所述电源分别与电动机和电子调速器连接。

所述悬架底盘包括悬架、转向关节、弹簧轴、弹簧、传动轴和轮胎；所述悬架为两组，其中一组悬架固定安装在机体骨架的下部前端，另一组悬架固定安装在机体骨架的下部后端；所述传动轴对称布置在悬架的两侧，传动轴的一端穿过悬架后与动力装置连接，传动轴的另一端与通过转向关节与轮胎连接；所述弹簧轴的外部套装有弹簧，弹簧轴的一端与悬架连接，弹簧轴的另一端与转向关节连接。

所述悬架包括悬架中心板、悬架下板、悬架上支撑板和悬架下支撑板；所述悬架中心板的上部与机体骨架固定连接，悬架中心板的下部与悬架下板固定连接，悬架中心板的两侧分别对称安装有悬架上支撑板和悬架下支撑板；所述悬架上支撑板位于悬架下支撑板的上方，悬架上支撑板与悬架下支撑板之间留有安装传动轴的间隙。

所述弹簧轴的一端与悬架中心板连接，弹簧轴的另一端与转向关节连接。

所述机翼的攻角为12°。

所述涵道风扇的数量为三个，三个涵道风扇相对于重心呈均匀分布状态，且位于两侧机翼上的涵道风扇与重心的连线同Y轴呈30°角。

通过上述设计方案，本实用新型可以带来如下有益效果：

本实用新型采用越野悬架底盘和三涵道飞行平台相结合的结构，共用一个总控制系统进行控制，悬架底盘技术可以使机体的震动降低并保持相对较高的车速；当智能摄像头在识别到路基系统难以通过，需要飞行越障的复杂地理环境时，会发送指令到总控制系统，总控制系统继而将指令信息给飞行控制装置，飞行控制装置驱动三个涵道风扇进行越障飞行。机体骨架和蒙皮均采用碳纤维和碳纤维符合材料焊接而成，结构轻而强度高，蒙皮采用流线形设计，左右机翼分别有12°攻角，有助于前飞过程中提供风力。三个围绕重心均匀分布的涵道风扇提供主要的升力，并且通过列牛顿-欧拉方程组可知，控制三个涵道风扇的转速，可以调整无人机进行俯仰、翻滚等角度的飞行姿态。越障飞行后，智能摄像头检测到环境安全后，缓慢降低三个涵道风扇转速使无人机着陆飞行，最后通过悬架底盘的缓冲力平稳着陆。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明：

图1为本实用新型一种陆空跨域的抢险无人机的结构示意图。

图2为本实用新型一种陆空跨域的抢险无人机的俯视结构示意图。

图3为本实用新型一种陆空跨域的抢险无人机的仰视结构示意图。

图4为本实用新型一种陆空跨域的抢险无人机的总控制系统连接关系框图。

图中1-机体骨架、2-悬架底盘、3-机翼、4-涵道风扇、5-智能摄像头、6-飞行控制装置、7-电动机、8-电子调速器、9-电源、10-总控制系统、11-蒙皮、201-悬架、202-转向关节、203-弹簧轴、204-弹簧、205-传动轴、206-轮胎2011-悬架中心板、2012-悬架下板、2013-悬架上支撑板、2014-悬架下支撑板。

具体实施方式

如图所示，一种陆空跨域的抢险救灾无人机，包括机体骨架1、悬架底盘2、机翼3、涵道风扇4、智能摄像头5、飞行控制装置6、电动机7、电子调速器8、电源9和总控制系统10。

所述机体骨架1采用碳纤维材料，作为机体的框架式结构，机体骨架1外部铺设工程塑料碳纤维复合材质的蒙皮11并与蒙皮11焊接；蒙皮11包括上蒙皮和下蒙皮，上蒙皮和下蒙皮均采用流线型设计；所述悬架底盘2包括悬架201、转向关节202、弹簧轴203、弹簧204、传动轴205和轮胎206；所述机翼3数量为两个，左右对称，具有12°攻角；所述涵道风扇4为三个，分别固定安装在机翼3和位于机体骨架1尾部的风扇座上，放置位置如图2所示，相对于重心呈均匀分布，且左右机翼3上安装的涵道风扇4与重心的连线同Y轴呈30°角，涵道风扇4与机翼3焊接连接，涵道风扇4通过电子调速器8与飞行控制装置6连接；

所述悬架底盘2包括悬架201、转向关节202、弹簧轴203、弹簧204、传动轴205和轮胎206；所述悬架201为两组，其中一组悬架201固定安装在机体骨架1的下部前端，另一组悬架201固定安装在机体骨架1的下部后端，悬架201包括悬架中心板2011、悬架下板2012、悬架上支撑板2013和悬架下支撑板2014；所述悬架中心板2011的上部与机体骨架1固定连接，悬架中心板2011的下部与悬架下板2012固定连接，悬架中心板2011的两侧分别对称安装有悬架上支撑板2013和悬架下支撑板2014；所述悬架上支撑板2013和悬架下支撑板2014的数量均为四组，悬架上支撑板2013位于悬架下支撑板2014的上方并且悬架上支撑板2013和悬架下支撑板2014呈上下对称分布，悬架上支撑板2013与悬架下支撑板2014之间留有安装传动轴205的间隙。

所述传动轴205的数量为四个，两个为一组对称布置在一组悬架201的两侧；所述传动轴205数量为四个，传动轴205的一端穿过悬架201后与电动机7连接，传动轴205的另一端与通过转向关节202与轮胎206连接，电动机7通过传动轴205将扭矩输送到四个轮胎206，进行移动；所述弹簧轴203和弹簧204的数量均为4个，弹簧轴203的外部套装有弹簧204，弹簧轴203的一端与悬架201连接，弹簧轴203的另一端与转向关节202连接。所述弹簧204和弹簧轴203数量均为4个。

所述机体骨架1的内部固定安装有智能摄像头5、飞行控制装置6、电动机7、电源9和总控制系统10，智能摄像头5通过识别到路基难以运行的环境特征，发送指令给飞行控制装置6，飞行控制装置6能够控制涵道风扇4进行飞行跨越障碍；

所述弹簧204、悬架下支撑板2014和悬架上支撑板2013具有一定的活动范围，悬架201与弹簧轴203之间具有转动副，当无人机从一定高度落下时，反力会使悬架201和弹簧204发生形变，从而减少无人机受力，通过机械运动提高无人机的机动性和抗震性；

所述三个围绕重心均匀分布的涵道风扇4提供主要的升力，并且通过列牛顿-欧拉方程组可知，控制三个涵道风扇4的转速，可以调整无人机进行俯仰、翻滚等角度的飞行姿态。

所述无人机越障飞行后，智能摄像头5检测到环境安全后，缓慢降低三涵道风扇4转速使无人机着陆飞行，最后通过悬架底盘2的缓冲力平稳着陆。

所述电源9为蓄电池，电源9分别与电动机7、电子调速器8、以及总控制系统10连接。

所述总控制系统10分别与智能摄像头5、飞行控制装置6以及电动机7连接，总控制系统10采用STM32芯片；所述飞行控制装置6采用PIX模块组；所述智能摄像头5采用OpenMV型号的摄像头。

Claims (6)

1.一种陆空跨域的抢险无人机，其特征是：包括机体骨架(1)、悬架底盘(2)、机翼(3)、涵道风扇(4)、智能摄像头(5)、飞行控制装置(6)、电动机(7)、电子调速器(8)、电源(9)和总控制系统(10)，所述机体骨架(1)的外部铺设蒙皮(11)，机体骨架(1)的下部与悬架底盘(2)固定连接，机体骨架(1)的两侧对称设置有带有攻角的机翼(3)，机体骨架(1)的尾部设置有风扇座，机体骨架(1)的内部固定安装智能摄像头(5)、飞行控制装置(6)、电动机(7)、电子调速器(8)、电源(9)和总控制系统(10)；所述涵道风扇(4)分别固定安装在机翼(3)和风扇座上，涵道风扇(4)通过电子调速器(8)与飞行控制装置(6)连接；所述总控制系统(10)分别与智能摄像头(5)、飞行控制装置(6)、电动机(7)以及电源(9)连接；所述悬架底盘(2)与电动机(7)连接；所述电源(9)分别与电动机(7)和电子调速器(8)连接。

2.根据权利要求1所述的一种陆空跨域的抢险无人机，其特征是：所述悬架底盘(2)包括悬架(201)、转向关节(202)、弹簧轴(203)、弹簧(204)、传动轴(205)和轮胎(206)；所述悬架(201)为两组，其中一组悬架(201)固定安装在机体骨架(1)的下部前端，另一组悬架(201)固定安装在机体骨架(1)的下部后端；所述传动轴(205)对称布置在悬架(201)的两侧，传动轴(205)的一端穿过悬架(201)后与电动机(7)连接，传动轴(205)的另一端与通过转向关节(202)与轮胎(206)连接；所述弹簧轴(203)的外部套装有弹簧(204)，弹簧轴(203)的一端与悬架(201)连接，弹簧轴(203)的另一端与转向关节(202)连接。

3.根据权利要求2所述的一种陆空跨域的抢险无人机，其特征是：所述悬架(201)包括悬架中心板(2011)、悬架下板(2012)、悬架上支撑板(2013)和悬架下支撑板(2014)；所述悬架中心板(2011)的上部与机体骨架(1)固定连接，悬架中心板(2011)的下部与悬架下板(2012)固定连接，悬架中心板(2011)的两侧分别对称安装有悬架上支撑板(2013)和悬架下支撑板(2014)；所述悬架上支撑板(2013)位于悬架下支撑板(2014)的上方，悬架上支撑板(2013)与悬架下支撑板(2014)之间留有安装传动轴(205)的间隙。

4.根据权利要求3所述的一种陆空跨域的抢险无人机，其特征是：所述弹簧轴(203)的一端与悬架中心板(2011)连接，弹簧轴(203)的另一端与转向关节(202)连接。

5.根据权利要求1所述的一种陆空跨域的抢险无人机，其特征是：所述机翼(3)的攻角为12°。

6.根据权利要求1所述的一种陆空跨域的抢险无人机，其特征是：所述涵道风扇(4)的数量为三个，三个涵道风扇(4)相对于重心呈均匀分布状态，且位于两侧机翼(3)上的涵道风扇(4)与重心的连线同Y轴呈30°角。

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