CN212313886U - 一种复合式无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无人机设备技术领域，公开了一种复合式无人机，包括母机和子机，所述母机包括机架和连接在机架上的旋翼组件和固定翼，所述固定翼上设有前进驱动装置，所述机架上设有与所述旋翼组件、固定翼电连接的第一控制器，所述机架上还设有相互电连接的母机通信系统、返航控制器，所述机架上设有半圆槽，所述第一控制器与所述母机通信系统电连接；所述半圆槽包括电池、投放控制器、位置传感器、电磁铁和半圆槽壳体，所述半圆槽倾斜地设于所述机架的顶部，所述半圆槽壳体将所述电池、投放控制器、位置传感器包围在内。本实用新型能够平稳地实现子机的投放，同时对子机回收时，母机能够与子机达到相同的速度飞行，能够顺利地回收子机。

Description

一种复合式无人机

技术领域

本实用新型涉及无人机设备技术领域，特别是涉及一种复合式无人机。

背景技术

无人机分为可以垂直起降的旋翼型无人机和通过飞行起降的固定翼无人机。其中，旋翼型无人机通过轴线为竖向的螺旋桨提供竖向的抬升力，以驱动无人机在竖向方向上起降，其优点是无人机的起降过程无需很大的场地。旋翼型无人机在飞行中速度较低，且需要多个旋翼对无人机的运行方向进行控制和调节。固定翼无人机主要利用其机翼在滑翔中产生的升力对无人机进行抬升，其缺点是无人机的起降需要较大的飞行场地，其优点是无人机的飞行速度较快，广泛应用于测绘等领域中。

为了提高无人机使用的便利性，现有技术中有使用弹射装置进行固定翼无人机的投放的，这种投放方式的操作难度高、危险系数大。同时，也有将固定翼与旋翼结合的无人机，利用旋翼无人机将固定翼无人机提升，然后利用固定翼无人机的飞行使固定翼无人机起飞，实现固定翼无人机的投放，同时，固定翼无人机的回收也是利用旋翼直升机在空中与固定无人机达到相同速度，然后实现对接和降落。例如专利CN106882370A(专利号：201710139340.6)提供的一种固定翼与旋翼结合的组合飞行器，这种组合式无人机在起飞过程中使用旋翼将无人机提升到一定高度，然后使得旋翼无人机与固定翼无人机在空中具有相同的速度，通过在空中的脱离和对接，实现固定翼无人机的起飞和降落，这种组合式无人机结构、起降方法，具有以下缺点：

1、固定翼无人机在投放时，固定翼无人机发动机启动加速，此时旋翼无人机没有前进驱动器，固定翼无人机在起飞中难以与旋翼无人机一体保持平衡，导致组合式无人机容易在空中失衡；

2、旋翼无人机前进的飞行速度很难达到固定翼无人机的飞行速度，导致旋翼无人机对固定翼无人机的回收难度大，亟需解决无人机回收的同步难题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种解决无人机空中投放和回收的速度难以同步的复合式无人机，能够高效地实现无人机的空中投放和回收，包括母机和子机，所述母机包括机架和连接在机架上的旋翼组件和固定翼，所述固定翼上设有前进驱动装置，所述机架上设有与所述旋翼组件、固定翼电连接的第一控制器，所述机架上还设有相互电连接的母机通信系统、返航控制器，所述机架上设有半圆槽，所述第一控制器与所述母机通信系统电连接；

所述半圆槽包括电池、投放控制器、位置传感器、电磁铁和半圆槽壳体，所述半圆槽倾斜地设于所述机架的顶部，所述半圆槽高于所述旋翼组件和固定翼，所述半圆槽壳体将所述电池、投放控制器、位置传感器包围在内，所述电磁铁靠近所述半圆槽壳体的内侧壁抵接，所述投放控制器与所述母机通信系统、电磁铁和位置传感器电连接；

所述子机包括机身和连接在机身两侧的机翼，所述机身前部设有前进驱动装置，所述机身的底部设有与所述半圆槽配合的吸附体，所述机身内设有相互电连接的第二控制器和子机通信系统，所述第二控制器上电连接有发射雷达，所述第一控制器上电连接有用于监测所述发射雷达信号的监测雷达。

作为优选方案，所述吸附体包括铁质的吸附壳体，所述吸附壳体内设有吸附铁芯，所述吸附壳体与所述半圆槽壳体的形状相配合。

作为优选方案，所述旋翼组件包括马达和连接于所述马达上的螺旋桨，所述前进驱动装置包括驱动马达和连接于所述驱动马达上的前进螺旋桨。

作为优选方案，所述机架底部还连接有减震起落架，所述减震起落架包括横向的支脚、连接在所述支脚与所述机架之间的避震器。

本实用新型提供了一种复合式无人机，具有以下有益效果：

1、母机、子机上均具有固定翼和前进驱动装置，母机、子机均能够通过前进驱动装置驱动向前飞行，使得母机对子机进行投放时，母机、子机均能够通过飞行前进，使得母机、子机稳定飞行后再分离，通过母机实现对子机的稳定投放；

2、母机具有旋翼组件和前进驱动装置，母机通过旋翼组件上升后，母机通过前进驱动装置驱动飞行，以节约母机的能源，使得母机能够通过飞行达到子机的飞行速度，保证了母机在空中较强的续航能力；

3、母机对子机回收时，母机通过前进驱动装置达到与子机相同的巡航速度，降低母机与子机在空中对接的难度，提高母机与子机在空中对接的平稳度，大大提高了母机对子机回收的效率；

4、母机具有旋翼组件和前进驱动装置，子机通过前进驱动装置在空中飞行，母机的起飞场地需求低，结合了旋翼组件垂直提升和飞行飞行的优势，主要执行对子机的投放和回收任务，无需长时间的续航；子机通过前进驱动装置执行在空中的测绘、巡航任务，能量消耗速度低，使得子机能够具有长时间的续航；本无人机系统兼具起飞场地小、无人机系统的能量消耗低的优势，系统节能、适应性强。

附图说明

图1是本实用新型实施例中的复合式无人机的控制结构示意图；

图2是本实用新型实施例中的复合式无人机的主视结构示意图；

图3是本实用新型实施例中的复合式无人机的侧视结构示意图；

图4是本实用新型实施例中的复合式无人机的减震起落架的结构示意图；

图5是本实用新型实施例中的无人机投放和回收方法的步骤示意图；

图中，10、母机；11、机架；12、旋翼组件；121、马达；122、螺旋桨；13、固定翼；14、第一控制器；15、母机通信系统；16、返航控制器；17、监测雷达；20、子机；21、机身；22、机翼；23、前进驱动装置；231、驱动马达；232、前进螺旋桨；24、第二控制器；25、子机通信系统；26、发射雷达；30、半圆槽；31、电池；32、投放控制器；33、位置传感器；34、电磁铁；35、半圆槽壳体；50、吸附体；51、吸附壳体；52、吸附铁芯；60、减震起落架；61、支脚；62、避震器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1至图5所示，本实用新型优选实施例的一种无人机投放和回收方法以及复合式无人机，相比于现有技术，解决了对子机进行回收中的过程中的速度同步问题，使得无人机系统在对子机进行投放和回收时运行都较为平稳，对子机的投放和回收效率高，对场地的适应性得到了大大提高。

基于上述技术方案，如图5所示，本实施例中提供一种无人机投放和回收方法，包括如下步骤：

S1、以具有旋翼和固定翼的无人机为母机，以具有固定翼的无人机为子机，将子机可分离地固定在母机上。

其中，在投放子机时，在地面上将子机与母机可以分离的固定，子机可分离的固定在母机上，可以控制母机与子机在空中分离，通过母机将子机送入空中，然后将母机与子机分离，实现对子机的投放。这里，母机与子机可以通过电磁铁连接，母机可以通过遥控控制。

S2、母机通过旋翼驱动上升，将子机提升到指定高度范围内；

这里，母机与子机一同通过旋翼驱动上升，利用了旋翼无人机起飞场地需求小的优势，使得子机的起飞过程不需要大面积的飞行场地。其中，母机通过GPS测定高度信息，通过母机与地面通信，使得母机可以在预设的高度或者在地面上设定母机上升的高度位置。

S3、母机通过固定翼上的前进驱动器驱动飞行，子机在空中启动固定翼上的前进驱动器；

这里，母机与子机的固定翼的前进驱动器同时启动，使得母机可以与子机在空中同时在前进驱动器的飞行速度下飞行，通过母机与子机一同飞行，实现母机、子机的速度同步，使得子机达到飞行速度。

现有技术中，利用旋翼无人机对固定翼无人机进行投放的方案中，旋翼无人机通过自身的推动实现对固定翼无人机的加速，旋翼无人机的横向飞行速度、加速度均有限，不能将旋翼无人机加速到飞行速度。

而利用固定翼无人机的前进驱动装置加速，则固定翼无人机的前进驱动器与旋翼无人机的旋翼之间难以保持平衡，固定翼无人机的前进驱动器需要驱动旋翼无人机和固定翼无人机一体运动，对旋翼无人机的能量消耗大，降低了固定翼无人机的续航能力。本方法则能够提高子机的续航能力。

S4、控制母机与子机在指定位置分离；

这里，母机与子机之间可以通信连接，母机也可以与地面通信站通信，通过地面通信站或者母机预设的程序控制母机与子机分离。在达到子机的飞行速度后，实现母机与子机分离，使得对母机、子机的分离很平稳。

S5、回收子机时，母机通过旋翼驱动上升，母机通过固定翼上的前进驱动器驱动飞行，达到与子机相同的飞行速度；

这里，母机对子机回收时，先上升、后飞行，与现有技术不同的是，将对子机的回收过程设置在母机的飞行过程中，使得母机与子机能够通过飞行达到相同的巡航速度，降低了母机的能量消耗速度，母机也能够达到与子机的相同巡航速度，有利于母机、子机在空中的对接。且通过巡航过程将子机回收，使得母机对子机的回收过程较为平稳，提高了对子机回收过程的安全性。

S6、母机与子机在空中对接，以相同速度飞行，通过控制母机和子机的固定翼上的前进驱动器减速，启动母机的旋翼将母机和子机一起降落，实现子机的回收。

这里，母机与子机对接后，通过旋翼对母机进行降落回收，利用了旋翼无人机的起降场地需求小的优势，使得子机的回收过程无需大面积的飞行场地，且回收过程稳定安全，大大提高了对子机的回收速度。

优选地，在步骤S1和S6中，母机与子机通过电磁铁对接，其中，电磁铁可以设置在母机上，子机上设置与电磁铁对应的吸附体，实现子机与母机的对接和吸附。通过电磁铁对接，母机与子机的对接过程便于通过电控制，能够对母机与子机的对接进行高效地控制。

优选地，在步骤S3中，母机在与子机脱离时，通过遥控或者设置母机的预定高度值对母机的高度进行控制。这里，通过在母机预设高度值时，在母机的飞行控制器中通过程序设置母机的飞行高度、对子机的投放时的高度。同时，母机上设有母机通信系统，地面上设有地面通信系统，母机可以在地面通信系统与母机通信系统通信的控制下，控制母机与子机分离，实现母机对子机的投放。

优选地，在步骤S4中，母机加速飞行，子机在母机加速飞行中与母机分离。通过在加速过程中，母机与子机分离，实现对子机的投放，能够提高母机对子机的投放效率。

优选地，在步骤S4中,母机在与子机脱离后，母机通过返航控制器控制返航。其中，母机对子机回收时，母机也可以在子机的控制下实现母机与子机的返航。

优选地，在步骤S1中，一台母机每次投放一台子机，能够降低母机的起飞重量，降低母机与子机对接后的复合体的体积。

本实用新型还提供了一种复合式无人机，如图1至图4所示，包括母机10和子机20，子机20用于在空中执行测绘任务，母机10用于对子机20进行投放和回收。本复合无人机能够通过上述的无人机投放和回收方法对无人机进行投放和回收。

其中，母机10包括机架11和连接在机架11上的旋翼组件12和固定翼13，机架11是母机10的主体支架结构，旋翼组件12用于对母机10提供上升的动力。

具体地，固定翼13上设有前进驱动装置23，机架11上设有与旋翼组件12、固定翼13电连接的第一控制器14，机架11上还设有相互电连接的母机通信系统15、返航控制器16，机架11上设有半圆槽30，第一控制器14与母机通信系统15电连接。在飞行时，母机通信系统15发出信号通过第一控制器14控制母机10飞行，返航控制器16通过第一控制器14控制母机10返航。

具体地，半圆槽30包括电池31、投放控制器32、位置传感器33、电磁铁34和半圆槽壳体35。其中，半圆槽30上的位置传感器33可以为红外线传感器，可以探测子机20是否对接在半圆槽30上。

具体地，投放控制器32能够对子机20的投放过程进行控制，其中，投放控制器32与母机通信系统15电连接，投放控制器32也与电磁铁34电连接，使得母机通信系统15能够对投放控制器32发出信号，使得投放控制器32控制电磁铁34的通断电，实现对子机20的吸附和投放。

具体地，半圆槽30包括半圆槽30倾斜地设于机架11的顶部，半圆槽30高于旋翼组件12和固定翼13，半圆槽壳体35将电池31、投放控制器32、位置传感器33包围在内，使得位置传感器33能够检测子机20的位置。

具体地，电磁铁34靠近半圆槽壳体35的内侧壁抵接，位置传感器33与电磁铁34电连接，投放控制器32与母机通信系统15、电磁铁34和位置传感器33电连接。位置传感器33对子机20的位置进行检测，投放控制器32接收子机20的位置信号，投放控制器32将信号传送到母机通信系统15进行处理。

具体地，电磁铁34由线圈、吸铁体、绝磁层、和芯体组成；电磁铁对称设置于半圆槽壳体35的两侧面，吸附体50也设置在机身21两侧，能够通过电磁铁34实现对吸附体50的吸附。

具体地，子机20包括机身21和连接在机身21两侧的机翼22，机身21前部设有前进驱动装置23，机身21的底部设有与半圆槽30配合的吸附体50，通过吸附体50可以实现子机20与半圆槽30的吸附和分离。

具体地，机身21内设有相互电连接的第二控制器24和子机通信系统25，第二控制器24上电连接有发射雷达26，第一控制器14上电连接有用于监测发射雷达26信号的监测雷达17。发射雷达26、监测雷达17用于子机20与母机10在对接和分离时进行检测，其中，子机20、母机10能够根据发射雷达26、监测雷达17的位置信息调整自身位置使得，子机20、母机10能够顺利地在空中对接。子机通信系统25能够接收母机10的母机通信系统15的信号，子机通信系统25通过对第二控制器24发出信号，控制子机20的飞行。其中，第二控制器24与前进驱动装置23电连接，实现对子机20的飞行控制。

优选地，吸附体50包括铁质的吸附壳体51，吸附壳体51内设有吸附铁芯52，吸附壳体51与半圆槽壳体35的形状相配合，其中，吸附壳体51内的吸附铁芯52可以更换为电磁铁，实现对子机20的吸附体50的精确控制。

优选地，旋翼组件12包括马达121和连接于马达121上的螺旋桨122，前进驱动装置23包括驱动马达231和连接于驱动马达231上的前进螺旋桨232。在飞行时，第一控制器14控制螺旋桨122的飞行，

优选地，机架11底部还连接有减震起落架60，减震起落架60包括横向的支脚61、连接在支脚61与机架11之间的避震器62。避震器62采用弹簧避震器，以在母机10落地时缓冲冲击。

综上，本实用新型的无人机投放和回收系统，能够实现对无人机的高效投放和回收，提高了固定翼无人机的投放稳定性和安全性，应用前景广。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种复合式无人机，其特征在于，包括母机(10)和子机(20)，所述母机(10)包括机架(11)和连接在机架(11)上的旋翼组件(12)和固定翼(13)，所述固定翼(13)上设有前进驱动装置(23)，所述机架(11)上设有与所述旋翼组件(12)、固定翼(13)电连接的第一控制器(14)，所述机架(11)上还设有相互电连接的母机通信系统(15)、返航控制器(16)，所述机架(11)上设有半圆槽(30)，所述第一控制器(14)与所述母机通信系统(15)电连接；

所述半圆槽(30)包括电池(31)、投放控制器(32)、位置传感器(33)、电磁铁(34)和半圆槽壳体(35)，所述半圆槽(30)倾斜地设于所述机架(11)的顶部，所述半圆槽(30)高于所述旋翼组件(12)和固定翼(13)，所述半圆槽壳体(35)将所述电池(31)、投放控制器(32)、位置传感器(33)包围在内，所述电磁铁(34)靠近所述半圆槽壳体(35)的内侧壁抵接，所述投放控制器(32)与所述母机通信系统(15)、电磁铁(34)和位置传感器(33)电连接；

所述子机(20)包括机身(21)和连接在机身(21)两侧的机翼(22)，所述机身(21)前部设有前进驱动装置(23)，所述机身(21)的底部设有与所述半圆槽(30)配合的吸附体(50)，所述机身(21)内设有相互电连接的第二控制器(24)和子机通信系统(25)，所述第二控制器(24)上电连接有发射雷达(26)，所述第一控制器(14)上电连接有用于监测所述发射雷达(26)信号的监测雷达(17)。

2.如权利要求1所述的复合式无人机，其特征在于，所述吸附体(50)包括铁质的吸附壳体(51)，所述吸附壳体(51)内设有吸附铁芯(52)，所述吸附壳体(51)与所述半圆槽壳体(35)的形状相配合。

3.如权利要求2所述的一种复合式无人机，其特征在于，所述旋翼组件(12)包括马达(121)和连接于所述马达(121)上的螺旋桨(122)，所述前进驱动装置(23)包括驱动马达(231)和连接于所述驱动马达(231)上的前进螺旋桨(232)。

4.如权利要求3所述的一种复合式无人机，其特征在于，所述机架(11)底部还连接有减震起落架(60)，所述减震起落架(60)包括横向的支脚(61)、连接在所述支脚(61)与所述机架(11)之间的避震器(62)。

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