CN214930610U - 一种可在水面航行的无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于飞行器的技术领域，更具体地说，是涉及一种可在水面航行的无人机，包括机身；旋翼组件，设于所述机身上方，所述旋翼组件包括能够实现机身飞行运动的旋翼，旋翼所在的面与机身的底面平行；和浮力块，设于所述机身下方，且倾斜设置于所述机身的底面。本实用新型提供的可在水面航行的无人机，与现有技术相比，通过将浮力块倾斜设置于所述机身的底面，旋翼组件包括能够实现机身飞行运动的旋翼，且旋翼所在的面与机身的底面平行，当无人机置于在水面航行时，无人机由于自重会与水面产生倾斜，当旋翼转动产生升力时，其中一部分升力转化为水平推力，无需改变无人机本体的动力结构，即可实现无人机在水面上像船一样航行。

Description

一种可在水面航行的无人机

技术领域

本实用新型属于飞行器的技术领域，更具体地说，是涉及一种可在水面航行的无人机。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。从技术角度定义可以分为：无人固定翼飞机、无人垂直起降飞机、无人飞艇、无人直升机、无人多旋翼飞行器以及无人伞翼机等。由于无人机具有体积小、造价低、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力较强等优点，因而在军事和民事等许多领域都得到了广泛使用。

但是，当需要在水面航行时，现有的可在水面航行的无人机需要改变无人机本体的动力结构才能在水面航行。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可在水面航行的无人机，以解决现有技术中存在的需要改变无人机本体的动力结构才能在水面航行的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种可在水面航行的无人机，包括机身；旋翼组件，设于所述机身上方，所述旋翼组件包括能够实现机身飞行运动的旋翼，旋翼所在的面与机身的底面平行；和浮力块，设于所述机身下方，且倾斜设置于所述机身的底面。

进一步地，还包括固定于所述机身下方的第一连接件和第二连接件，所述浮力块的两端分别通过所述第一连接件和第二连接件连接于所述机身；其中，所述第一连接件的长度尺寸大于所述第二连接件的长度尺寸。

进一步地，所述浮力块可拆卸地连接于所述机身。

进一步地，所述浮力块与所述机身的底面的倾斜的角度为8°-15°。

进一步地，所述浮力块为船形浮筒。

进一步地，所述机身装设有控制装置，所述控制装置和所述旋翼组件电连接，所述控制装置控制所述旋翼组件的运动。

进一步地，所述机身包括机体和设于所述机体上的多个机臂，所述控制装置设于所述机体，所述旋翼组件为多个，多个所述机臂围绕设置在所述机体周围，每个所述旋翼组件设于所述机臂上。

进一步地，所述旋翼组件还包括驱动件，所述驱动件设于所述机臂上，所述旋翼设于所述驱动件上；所述驱动件与所述控制装置电连接。

进一步地，所述机身的底部设有防水的拍摄装置。

进一步地，所述机身下方设有起落架，所述起落架沿垂直于所述机身的底面方向的长度大于所述浮力块沿垂直于所述机身的底面方向的长度。

本实用新型提供的可在水面航行的无人机，与现有技术相比，通过将浮力块倾斜设置于所述机身的底面，旋翼组件包括能够实现机身飞行运动的旋翼，且旋翼所在的面与机身的底面平行，当无人机置于在水面航行时，无人机由于自重会与水面产生倾斜，当旋翼转动产生升力时，其中一部分升力转化为水平推力，无需改变无人机本体的动力结构，即可实现无人机在水面上像船一样航行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的可在水面航行的无人机示意图一；

图2为本实用新型实施例提供的可在水面航行的无人机示意图二；

图3为本实用新型实施例提供的可在水面航行的无人机示意图三。

其中，图中各附图标记：

1-机身；11-机体；12-机臂；2-旋翼组件；21-驱动件；211-第一电机；212- 第二电机；213-第三电机；214-第四电机；22-旋翼；221-第一旋翼；222-第二旋翼；223-第三旋翼；224-第四旋翼；3-浮力块；4-第一连接件；5-第二连接件；6-起落架；7-拍摄装置。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，现对本实用新型提供的可在水面航行的无人机进行说明，所述无人机包括机身1；旋翼组件2，所述旋翼组件2设于所述机身1上方，所述旋翼组件2包括能够实现机身飞行运动的旋翼22，旋翼22所在的面与机身1 的底面平行；和浮力块3，所述浮力块3设于所述机身1下方，且倾斜设置于所述机身的底面。具体实施时，所述浮力块3可以为两个且相对设置于所述机身1的两侧，使得无人机在水面航行时更加平稳，可以通过遥控器或者移动终端远程控制无人机。当无人机在水面停机时，控制方式可以为：长按遥控器上的船模式按键2秒再短按一次，旋翼组件2启动并进入船模式。在船模式中，可以通过遥控器或者移动终端进行智能航行控制，点击遥控器或者移动终端界面上的“指点航行”按钮，然后在地图上点击想要去的地方，无人机就会自动航行到指定地点待命；还可以通过遥控器或者移动终端界面上的“航线规划”或“区域航线”按钮设置并编辑好运行航点，使得无人机按照规划好的航线航行；还可以通过遥控器或者移动终端界面上的“环绕航行”按钮在地图任意位置添加绕圈点，使得无人机以设置好的杭电和半径开始环绕航行。当无人机需要切换为飞行模式时，可通过遥控器或者移动终端长按船模式按键2秒退出船模式，旋翼组件2停止运动，当无人机退出船模式时，无人机可以立即切换成飞行模式起飞。

本实用新型提供的可在水面航行的无人机，与现有技术相比，通过将浮力块3倾斜设置于所述机身1的底面，旋翼组件2包括能够实现机身1飞行运动的旋翼22，且旋翼22所在的面与机身1的底面平行，当无人机置于在水面航行时，无人机由于自重会与水面产生倾斜，当旋翼22转动产生升力时，其中一部分升力转化为水平推力，无需改变无人机本体的动力结构，即可实现无人机在水面上像船一样航行。

进一步地，继续参阅图1，作为本实用新型提供的可在水面航行的无人机的一种具体实施方式，所述无人机还包括固定于所述机身1下方的第一连接件 4和第二连接件5，所述浮力块3的两端分别通过所述第一连接件4和第二连接件5连接于所述机身1；其中，所述第一连接件4的长度尺寸大于所述第二连接件5的长度尺寸。通过将第一连接件4和第二连接件5设置成不同的长度尺寸，就可以使得浮力块3和机身1的底面倾斜。

进一步地，作为本实用新型提供的可在水面航行的无人机的一种具体实施方式，所述浮力块3可拆卸地连接于所述机身1。具体实施时，所述第一连接件4和第二连接件5可以通过螺钉将浮力块3可拆卸地连接于机身1上。当然可以理解的是，浮力块3和机身1也可以设置成直接可拆卸安装的结构，只要是能够实现将浮力块3可拆卸地安装于所述机身1即可，本领域技术人员可以根据实际需要选择设置。通过将机身1与浮力块3可拆卸地连接，当无人机需要在空中飞行时，可以将浮力块3从机身1上拆下，从而减小无人机飞行时的阻力；同时，当浮力块3出现故障时，浮力块3相对机身1可拆卸的结构也可以方便更换或维修浮力块3。

进一步地，作为本实用新型提供的可在水面航行的无人机的一种具体实施方式，所述浮力块3与所述机身1的底面的倾斜的角度为8°-15°。

进一步地，请参阅图1和图2，作为本实用新型提供的可在水面航行的无人机的一种具体实施方式，所述浮力块3为船形浮筒。将浮筒设计为采用类似船体的外形设计形式，如可以包括顶部的板状结构和侧面及底部的弧形结构，底部具体可以为抛物线形结构，在面对海浪时，可以增加耐波性，同时还可以更有利于无人机在水面航行。

进一步地，请参阅图1和图3，作为本实用新型提供的可在水面航行的无人机的一种具体实施方式，所述机身1装设有控制装置(图中未示出)，所述控制装置和所述旋翼组件2电连接，所述控制装置控制所述旋翼组件2的运动。所述控制装置控制旋翼组件2的原理可以为：控制装置将无人机各旋翼转速转换为旋翼转速方程，并将无人机空间姿态位置信息转换为无人机飞行轨迹方程，然后将旋翼转速方程和无人机飞行轨迹方程转换为旋翼轨迹方程，再根据旋翼面区域内几何中心位置图像方程得到无人机动态受力中心位置方程，将无人机动态受力中心位置以动态矢量空间坐标点形式记录得到动态受力中心位置的动态空间矢量坐标，再根据重心的动态与动态受力中心位置的动态空间矢量坐标的动态变化关系得到飞行控制系统实时分析处理。

进一步地，请继续参阅图3，作为本实用新型提供的可在水面航行的无人机的一种具体实施方式，所述机身1包括机体11和设于所述机体11上的多个机臂12，所述控制装置设于所述机体11，所述旋翼组件2为多个，多个所述机臂12围绕设置在所述机体11周围，每个所述旋翼组件2设于所述机臂12上。通过机体11上设置多个机臂12，再将旋翼组件2设于机臂12上，可以减小无人机的机身1的尺寸和重量。

进一步地，请参阅图2和图3，作为本实用新型提供的可在水面航行的无人机的一种具体实施方式，所述旋翼组件2还包括驱动件21，所述驱动件21 设于所述机臂12上，所述旋翼22设于所述驱动件21上；所述驱动件21与所述控制装置电连接。所述驱动件21可以为电机，在本实施例中，旋翼组件2 可以为四个，通过调节四个电机(第一电机211、第二电机212、第三电机213 和第四电机214)的转速来改变四个旋翼22(第一旋翼221、第二旋翼222、第三旋翼223和第四旋翼224)的转速，实现升力的变化，从而控制无人机的姿态和位置。四个旋翼组件2的无人机是一种六自由度的垂直升降机，通过四个输入实现六个状态输出，又是一种欠驱动系统。当无人机进入船模式航行时，原理一样：

(1)当第一电机211和第三电机213逆时针旋转的同时，第二电机212 和第四电机214顺时针旋转，因此，无人机平衡飞行时，陀螺效应和空气动力扭矩效应均被抵消；

(2)俯仰运动：当第一电机211的转速上升，第三电机213的转速下降，且第一电机211和第三电机213的转速改变量大小相等，第二电机212和第四电机214的转速保持不变。此时，由于第一旋翼221的升力上升，第三旋翼223 的升力下降，产生的不平衡力矩使机身1绕Y轴旋转，同理，当第一电机211 的转速下降，第三电机213的转速上升，机身1便绕Y轴向另一方向旋转，实现无人机的俯仰运动；

(3)偏航运动：旋翼22转动过程中由于空气阻力会形成与转动方向相反的反扭矩，为了克服反扭矩影响，可使四个旋翼22中的两个正转，另外两个反转，且对角线上的各个旋翼转动方向相同。反扭矩的大小与旋翼22转速有关，当四个电机转速相同时，四个旋翼22产生的反扭矩相互平衡，无人机不发生转动；当四个电机的转速不完全相同时，不平衡的反扭矩会引起无人机转动。当第一电机211和第三电机213的转速上升，第二电机212和第四电机214的转速下降时，第一旋翼221和第三旋翼223对机身1的反扭矩大于第二旋翼222 和第四旋翼224对机身1的反扭矩，机身1便在富余反扭矩的作用下绕Z轴转动，实现无人机的偏航运动，转向时第一电机211和第三电机213的转向相反。对应停留在水面的无人机开始转动。

(4)前后运动：要想实现无人机在水面内前后、左右运动，必须在水平面内对无人机施加一定的力。增加第三电机213转速，相应减小第一电机211的转速，同时保持第二电机212和第四电机214的转速不变，反扭矩依然要保持平衡。无人机首先发生一定程度的倾斜，从而使旋翼22拉力产生水平分量，因此可以实现无人机的前飞运动，对应无人机在水面时向前航行。向后飞行或航行与向前飞行或航行正好相反。

进一步地，请参阅图2，作为本实用新型提供的可在水面航行的无人机的一种具体实施方式，所述机身的底部设有防水的拍摄装置7。具体实施时，所述防水的拍摄装置7可以为防水相机，通过防水相机实现水下画面的拍摄；也可以包括防水相机和云台，通过云台可以防止相机拍摄时发生晃动，还可以对相机角度进行调整，以适应用户各拍摄角度的需求。

进一步地，请继续参阅图2，作为本实用新型提供的可在水面航行的无人机的一种具体实施方式，所述机身1下方设有起落架6，所述起落架6沿垂直于所述机身1的底面方向的长度大于所述浮力块3沿垂直于所述机身1的底面方向的长度。由于所述起落架6沿垂直于所述机身1的底面方向的长度大于所述浮力块3沿垂直于所述机身1的底面方向的长度，当所述起落架6位于地面时，所述浮力块3处于悬空状态。所以，当无人机从水面航行状态变换为飞行状态再停在地面的过程中，无需将浮力块3拆下，也可以实现各个状态的变换，提高了无人机使用的灵活性和适用性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可在水面航行的无人机，其特征在于，包括：

机身；

旋翼组件，设于所述机身上方，所述旋翼组件包括能够实现机身飞行运动的旋翼，旋翼所在的面与机身的底面平行；和

浮力块，设于所述机身下方，且倾斜设置于所述机身的底面。

2.如权利要求1所述的可在水面航行的无人机，其特征在于，还包括固定于所述机身下方的第一连接件和第二连接件，所述浮力块的两端分别通过所述第一连接件和第二连接件连接于所述机身；其中，所述第一连接件的长度尺寸大于所述第二连接件的长度尺寸。

3.如权利要求2所述的可在水面航行的无人机，其特征在于，所述浮力块可拆卸地连接于所述机身。

4.如权利要求1所述的可在水面航行的无人机，其特征在于，所述浮力块与所述机身的底面的倾斜的角度为8°-15°。

5.如权利要求1所述的可在水面航行的无人机，其特征在于，所述浮力块为船形浮筒。

6.如权利要求1所述的可在水面航行的无人机，其特征在于，所述机身装设有控制装置，所述控制装置和所述旋翼组件电连接，所述控制装置控制所述旋翼组件的运动。

7.如权利要求6所述的可在水面航行的无人机，其特征在于，所述机身包括机体和设于所述机体上的多个机臂，所述控制装置设于所述机体，所述旋翼组件为多个，多个所述机臂围绕设置在所述机体周围，每个所述旋翼组件设于所述机臂上。

8.如权利要求7所述的可在水面航行的无人机，其特征在于，所述旋翼组件还包括驱动件，所述驱动件设于所述机臂上，所述旋翼设于所述驱动件上；所述驱动件与所述控制装置电连接。

9.如权利要求1所述的可在水面航行的无人机，其特征在于，所述机身的底部设有防水的拍摄装置。

10.如权利要求1所述的可在水面航行的无人机，其特征在于，所述机身下方设有起落架，所述起落架沿垂直于所述机身的底面方向的长度大于所述浮力块沿垂直于所述机身的底面方向的长度。

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