一种U形多旋翼水空两栖跨域无人机

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一种u形多旋翼水空两栖跨域无人机
技术领域
1.本发明属于空中无人机技术领域，具体地说，是一种u形多旋翼水空两栖跨域无人机。

背景技术：

2.无人机(unmanned aerial vehicle,uav)按照其动力方式可分为固定翼无人机(fixed wing unmanned aerial vehicle，fwuav)、旋翼无人机(rotor unmanned aerial vehicle,ruav)、无人飞艇(unmanned airship，ua)、可变翼无人机(variable wing airplane，vwa)、伞翼无人机(umbrella wing unmanned aerial vehicle,uwuav)、扑翼无人机(flapping wing unmanned aerial vehicle,fwuav)等。传统的无人机主要在陆地起降，空域开展作业，而新型的混合型跨域无人机包含了空中、陆地、水面甚至水下作业环境，混合型无人机可极大扩展无人机的作业区域，是无人机发展的重要方向。对于落水人员的救援通常采用先抛掷救生圈，然后再由船只抵近救援或由救援人员直接下水救援的方式。以上方式对救援设备与救援人员的专业性要求较高，并且限于环境的影响和救援设备的布放和航行速度，设备的使用经常超过最优救援时间，现有设备的环境适应能力和救援响应速度成为影响救援工作开展的重要因素。

技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种可对落水人员实施救援的水空两栖跨域无人机，是一种具备陆地或水面垂直起降，水面航行的无人机系统，可实现快速响应、远距离遥控，自主目标搜索与降落，并在水中抵近目标，其在水中可为落水人员提供足够的正浮力，保证其头部和上肢始终露出水面。
4.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
5.一种u形多旋翼水空两栖跨域无人机，包括机身、若干飞行推进器，2个水下推进器，所述机身为u形结构塑料机身，内部由聚乙烯泡沫填充，组成无人机的基本框架，机身的头部为方形密封舱，其内部放置有电源模块、信息综合处理计算机、飞行控制器，及与该飞行控制器连接的信号接收机，所述电源模块为整个无人机提供电源，所述飞行控制器向位于各飞行推进器旁边的单向电调发送信号，单向电调驱动飞行推进器的电机旋转，实现该无人机的垂直起降，悬停，转向与飞行；所述2个水下推进器与配套的双向驱动电调，分别固定在机身的尾部；所述机身上设有双目摄像头、gps接收机、摄像头、电源开关；所述信息综合处理计算机根据设定的使命及双目摄像头、gps接收机的信息进行无人机路径规划。
6.进一步地，所述飞行推进器为四个，其由无刷电机与碳纤维桨叶构成，对称分布于机身两侧的圆形预留孔洞中，并由金属结构件与机身的框架结构相连。
7.进一步地，所述飞行推进器上设有推进器保护罩，防止人体和物体触碰到桨叶。
8.进一步地，所述双目摄像头(8)放置于机身(1)头部方形密封舱最前部，用于进行图像采集及目标位置估计。
9.进一步地，所述gps接收机位于机身前部，用于确定无人机的位置和速度。
10.进一步地，所述电源开关放置于机身头部方形密封舱侧面，用于控制无人机的开关机。
11.进一步地，所述摄像头，其放置于机身头部正前方，用来拍摄实时画面并采集视觉信息。
12.进一步地，所述电源模块包括两块并联的锂电池，其分别放置于所述舱体内部左右两侧的电池舱内。
13.进一步地，所述飞行推进器的单向电调为四个，两两一组，分别放置于所述舱体内部的左右两侧的水密舱内，所述飞行控制器放置于所述舱体前部的控制舱中。
14.进一步地，所述信号接收机接收遥控信号并把信号发送给飞行控制器，以实现对无人机的远程遥控。
15.进一步地，所述机身前部的方形密封舱两侧固定有圆柱形手柄，其直径为30mm，长度125mm可在救援时用于抓握。
16.有益效果
17.本发明将无人机与救生浮板进行联合设计，利用无人机可飞行、机动性好及可观测目标的特点，实现对目标的自主搜索与迅速救助，可极大提升对遇险人员救援的响应速度，同时也降低了对救援人员专业能力的较高要求，具有极大的应用前景。
附图说明
18.图1为本发明空中飞行状态的轴测图；
19.图2为本发明空中飞行状态的仰视图；
20.图3为本发明空中飞行状态的下视图；
21.图4为本发明内部结构示意图。
22.图中：1为机身，2为飞行推进器，3为水下推进器，4为飞行控制器，5为电源模块，6为单向电调，7为信号接收机，8为双目摄像头，9为gps接收机，10为信息综合处理计算机，11为电源开关，12为飞行推进器保护罩，13为充电接口，14为锂电池，15为无刷电机，16为碳纤维桨叶，17为手柄，18为双向电调。
具体实施方式
23.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
24.如图1-4所示，本发明提供了一种u形多旋翼水空两栖跨域无人机，包括：机身1、飞行推进器2、水下推进器3、飞行控制器4、电源模块5、单向电调6、信号接收机7、双目摄像头8、gps接收机9、信息综合处理计算机10、电源开关11、飞行推进器保护罩12、充电接口13、锂电池14、无刷电机15、碳纤维桨叶16、手柄17、双向电调18。
25.本发明的实施例中，飞行控制器4向四个单向电调6和两个双向电调18发送信号，单向电调6控制四个飞行推进器2的电机旋转速度，实现该无人机的垂直起降，悬停，转向与飞行；双向电调18控制两个水下推进器3的旋转速度，实现无人机在水面的航行与转向。
26.飞行推进器2为四个，对称分布于机身1两侧的圆形预留孔洞中，并由金属结构件
与机身的框架结构相连。
27.无人机机身1为u形结构，包括由塑料材质构成的基本框架和为无人机在水面提供正浮力的聚乙烯泡沫填充物；两个水下推进器3与配套双向驱动电调18，分别固定在机身1的尾部。
28.飞行推进器保护罩12放置于飞行推进器2上部，防止人体和物体触碰到桨叶。
29.双目摄像头8放置于机身1最前部，用于进行图像采集及目标位置估计。
30.gps接收机9位于头部方形密封舱侧面前部，用于确定无人机的位置和速度。
31.电源开关11放置于机身1头部方形密封舱侧面，用于控制无人机的开关机。
32.充电接口13放置于机身1头部方形密封舱侧面，用于给无人机进行充电。
33.电源模块5包括两块并联的锂电池14,其分别放置于所述舱体内部左右两侧的电池舱内。
34.飞行推进器2的双向电调6为四个，两两一组，分别放置于舱体内部的左右两侧的水密舱内，飞行控制器4放置于所述舱体前部的控制舱中。
35.飞行控制器4放置于机身1前部的方形密封舱内，用于控制无人机的飞行。
36.信号接收机7放置于机身1前部的方形密封舱内，其接收遥控信号并把信号发送给飞行控制器4，以实现对无人机的远程遥控。
37.信息综合处理计算机10放置于机身1前部的方形密封舱内，其根据设定的使命及双目摄像头8、gps接收机9等传感器的信息进行无人机路径规划。
38.机身1前部的方形密封舱两侧固定有圆柱形手柄17,其直径为30mm，长度120mm，可在救援时用于抓握。
39.综上所述，本发明的一种u形多旋翼水空两栖跨域无人机，在飞行模式下，飞行控制器向四旋翼推进器的配套电调发送信号，通过调控四旋翼电机的速度，实现该无人机的垂直起降、悬停、转向、飞行及水面起飞。无人机前端的两块圆柱型手柄，可供被救助人员把握，结合后部外形设计，可使被救助人员处在较省力、舒适的操作姿势。在水面航行模式下，飞行控制器向两个水下推进器的配套电调发送信号，通过调控两水下推进电机的速度，实现该无人机在水面的前向航行、转弯。在自主飞行模式下，无人机在飞至目标水域后，位于无人机前端的摄像头对水面目标图像进行采集，目标识别模块在检测到目标后控制无人机降落至目标一定范围之内，如需调整位置，可使用水下推进器实现水面航行；在遥控模式下，操作员控制无人机的起飞和降落，并控制无人机抵近被救援目标附近。
40.本发明具有可实现空中飞行、水面救援、两栖跨域、空中快速抵达、水面二次抵近的功能，具有受环境影响小、抵近目标速度快、可远程遥控和自主抵近救援，对施救人员专业技能要求较低等特点，可适用于不同的应用场景，能够极大提升对落水人员的救援能力。
41.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种u形多旋翼水空两栖跨域无人机，其特征在于：包括机身(1)、若干飞行推进器(2)，2个水下推进器(3)，所述机身(1)为u形结构塑料机身，内部由聚乙烯泡沫填充，组成无人机的基本框架，机身(1)的头部为方形密封舱，其内部放置有电源模块(5)、信息综合处理计算机(10)、飞行控制器(4)，及与该飞行控制器(4)连接的信号接收机(7)，所述电源模块(5)为整个无人机提供电源，所述飞行控制器(4)向位于各飞行推进器(2)旁边的单向电调(6)发送信号，单向电调(6)驱动飞行推进器(2)的电机旋转，实现该无人机的垂直起降，悬停，转向与飞行；所述2个水下推进器与配套的双向驱动电调(18)，分别固定在机身(1)的尾部；所述机身(1)上设有双目摄像头(8)、gps接收机(9)、摄像头(16)、电源开关(11)；所述信息综合处理计算机(10)根据设定的使命及双目摄像头(8)、gps接收机(9)的信息进行无人机路径规划。2.根据权利要求1所述的一种u形多旋翼水空两栖跨域无人机，其特征在于：所述飞行推进器(2)为四个，其由无刷电机(15)与碳纤维桨叶(16)构成，对称分布于机身(1)两侧的圆形预留孔洞中，并由金属结构件与机身的框架结构相连。3.根据权利要求1所述的一种u形多旋翼水空两栖跨域无人机，其特征在于：所述飞行推进器(2)上设有推进器保护罩(12)，防止人体和物体触碰到桨叶。4.根据权利要求1所述的一种u形多旋翼水空两栖跨域无人机，其特征在于：所述双目摄像头(8)放置于机身(1)头部方形密封舱最前部，用于进行图像采集及目标位置估计。5.根据权利要求1所述的一种u形多旋翼水空两栖跨域无人机，其特征在于：所述gps接收机(9)位于机身(1)前部，用于确定无人机的位置和速度。6.根据权利要求1所述的一种u形多旋翼水空两栖跨域无人机，其特征在于：所述电源开关(11)放置于机身(1)头部方形密封舱侧面，用于控制无人机的开关机。7.根据权利要求1所述的一种u形多旋翼水空两栖跨域无人机，其特征在于：所述摄像头(16)，其放置于机身(1)头部正前方，用来拍摄实时画面并采集视觉信息。8.根据权利要求1所述的一种u形多旋翼水空两栖跨域无人机，其特征在于：所述电源模块(5)包括两块并联的锂电池(14)，其分别放置于所述舱体内部左右两侧的电池舱内。9.根据权利要求1所述的一种u形多旋翼水空两栖跨域无人机，其特征在于：所述飞行推进器(2)的单向电调(6)为四个，两两一组，分别放置于所述舱体内部的左右两侧的水密舱内，所述飞行控制器(4)放置于所述舱体前部的控制舱中。10.根据权利要求1所述的一种u形多旋翼水空两栖跨域无人机，其特征在于：所述信号接收机(7)接收遥控信号并把信号发送给飞行控制器(4)，以实现对无人机的远程遥控。11.根据权利要求1所述的一种u形多旋翼水空两栖跨域无人机，其特征在于：所述机身(1)前部的方形密封舱两侧固定有圆柱形手柄(17)，其直径为30mm，长度125mm。

技术总结

本发明公开一种U形多旋翼水空两栖跨域无人机，包括机身、四旋翼螺旋桨推进器、双水下螺旋桨推进器，机身包括由塑料材质构成的基本框架、提供浮力的泡沫材质填充物、手柄、摄像头、目标识别模块、飞行控制器、信号接收机、GPS接收机、控制空中螺旋桨的单向电调、控制水下推进器的双向电调及为该无人机提供电源的电池及充电口。本发明具有可实现空中飞行，水面救援，两栖跨域，空中快速抵达、水面二次抵近的功能，具有受环境影响小、抵近目标速度块、可远程遥控和自主抵近救援，对施救人员专业技能要求较低等特点，可适用于不同的应用场景，能够极大提升对落水人员的救援能力。大提升对落水人员的救援能力。大提升对落水人员的救援能力。