本實(shí)用新型涉及無人飛行器裝置，特別是一種多功能救援仿生無人飛行器。

背景技術(shù)：

無人飛行器，是指能夠自動(dòng)控制、具有自動(dòng)導(dǎo)航和執(zhí)行特殊任務(wù)且不需要人員直接駕駛操控的飛行設(shè)備。無人飛行器已經(jīng)深入人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?，起著至關(guān)重要的作用。其中，救援飛行器應(yīng)用需求十分廣泛，主要用于信息采集傳輸，物資投送及緊急情況處理等。

目前，國內(nèi)搶險(xiǎn)救援工作主要由消防官兵、志愿者及國際救援部隊(duì)完成。救援工作常位于火災(zāi)、洪澇災(zāi)害、泥石流、地震、生化爆炸等惡劣地區(qū)。在受災(zāi)人員被困、交通通訊長時(shí)間阻斷的情形下，人工救援呈現(xiàn)出明顯缺陷：1、救援效率較低。我們?nèi)丝诜倍?，地形?fù)雜，自然災(zāi)害事故、安全事故頻發(fā)，救援量大。人工救援往往因?yàn)榫仍ぞ呦拗?，救援時(shí)間較長。2、救援范圍有限。人工救援只能夠在有限的范圍內(nèi)活動(dòng)，考慮到救援人員自身的安全，救援人員無法到達(dá)更為危險(xiǎn)的境地。3、信息獲取較慢。災(zāi)害發(fā)生后，通訊中斷的情況下，救援人員無法短時(shí)間內(nèi)掌握災(zāi)害中心的情形，造成指揮上的依據(jù)匱乏，對指導(dǎo)救援措施造成很大困擾。

由此可見，傳統(tǒng)的人工救援已經(jīng)無法滿足現(xiàn)實(shí)需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種多功能救援仿生無人飛行器，通過無線遙控系統(tǒng)對無人機(jī)進(jìn)行操控，依靠攝像頭系統(tǒng)對事故現(xiàn)場情況進(jìn)行信息采集及傳輸，為制定救援計(jì)劃提供可靠參照。針對事故現(xiàn)場緊急情況，利用無人飛行器所配備的四種機(jī)械手臂進(jìn)行救援處理，避免事故進(jìn)一步擴(kuò)大。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出以下技術(shù)方案：一種多功能救援仿生無人飛行器，包括飛行器本體、主控系統(tǒng)、飛行系統(tǒng)、救援系統(tǒng)和攝像系統(tǒng)；所述飛行器本體包括底殼和設(shè)置在底殼上的底盤機(jī)架，底盤機(jī)架上方固接有機(jī)身上部，機(jī)身上部前端設(shè)有前艙門，機(jī)身上部上方設(shè)有主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)上方設(shè)有飛行系統(tǒng)。

所述底盤機(jī)架左右兩側(cè)設(shè)有切割機(jī)械手臂和夾取機(jī)械手臂，底盤機(jī)架上還設(shè)有供電裝置，底盤機(jī)架前端，靠近前艙門一側(cè)設(shè)置有噴水機(jī)械手臂和噴霧機(jī)械手臂，并設(shè)有獨(dú)立旋轉(zhuǎn)電機(jī)，底盤機(jī)架后端設(shè)有底盤變速器，底盤變速器連接至蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，底殼中下方設(shè)有攝像系統(tǒng)，底殼前后兩段設(shè)置有H型起落架。

所述飛行系統(tǒng)為共軸雙旋翼結(jié)構(gòu)，上旋翼通過螺栓與上旋翼支座連接，上旋翼套筒與上旋翼支座為一體結(jié)構(gòu)，套筒通過花鍵與內(nèi)軸配合，相應(yīng)地，下旋翼通過螺栓與下旋翼支座連接，下旋翼套筒與下旋翼支座為一體結(jié)構(gòu)，套筒通過花鍵與外軸配合。

所述上旋翼和下旋翼旋向相反。

所述上旋翼上方設(shè)有信號發(fā)射與接收裝置，并與內(nèi)軸配合固定。

所述底盤變速器包括主齒輪、左副齒輪和右副齒輪，用于控制H型起落架的起落操作。

所述切割機(jī)械手臂、夾取機(jī)械手臂、噴水機(jī)械手臂和噴霧機(jī)械手臂均由單獨(dú)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可根據(jù)事故現(xiàn)場需求進(jìn)行配備和拆卸，噴水機(jī)械手臂和噴霧機(jī)械手臂可收至前艙門內(nèi)。

所述H型起落架起落桿設(shè)有液壓減震器。

尾翼為平行尾翼結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型有如下有益效果：

本使用新型該專利是在現(xiàn)有的遠(yuǎn)距離無線遙控傳輸設(shè)備的基礎(chǔ)上，結(jié)合仿生學(xué)、機(jī)構(gòu)學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)等原理和共軸雙旋翼技術(shù)，在綜合考慮事故現(xiàn)場通過性差、危害性高的前提下，采用雙旋翼共軸式飛行系統(tǒng)，機(jī)身模仿昆蟲的外形，小巧靈活，方便其在空中進(jìn)行小阻力飛行。由于事故情形多樣，本實(shí)用新型采用多種機(jī)械手裝置，能夠大大增強(qiáng)設(shè)備的救援能力。機(jī)械手裝置可根據(jù)具體需求進(jìn)行安裝和拆卸，適用性高，同時(shí)可以減輕飛行器負(fù)重，達(dá)到更好的續(xù)航效果。為了減輕裝置飛行降落對機(jī)身的沖擊力，在機(jī)身底部設(shè)計(jì)了液壓減震器裝置。該減震裝置不僅能夠緩沖設(shè)備降落時(shí)地面對其施加的沖擊反載荷，還能夠在飛行器進(jìn)行地面工作時(shí)支撐飛行器本體，增強(qiáng)了設(shè)備的操縱穩(wěn)定性。機(jī)身底部安裝有全方位攝像頭，對事故周邊環(huán)境進(jìn)行有效監(jiān)測，使其能夠在指揮人員的遠(yuǎn)距離操控下完成現(xiàn)場采樣、實(shí)時(shí)視頻傳輸及救援任務(wù)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

圖1為本實(shí)用新型整體裝配結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型在飛行狀態(tài)下主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型打開前艙門主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本實(shí)用新型底盤機(jī)架整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本實(shí)用新型底盤機(jī)架俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本實(shí)用新型底盤機(jī)架仰視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本實(shí)用新型攝像系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：上旋翼1、內(nèi)軸2、外軸3、信號發(fā)射與接收裝置4、下旋翼5，下旋翼套筒6、主控系統(tǒng)7、機(jī)身上部8、上旋翼支座9、上旋翼套筒10、下旋翼支座11、底殼12、H型起落架13、連桿14、液壓減震器15、液壓桿16、緩沖彈簧17、攝像系統(tǒng)18、切割機(jī)械手臂19、夾取機(jī)械手臂20、噴水機(jī)械手臂21、噴霧機(jī)械手臂22、底盤機(jī)架23、旋轉(zhuǎn)電機(jī)24、主齒輪25、左副齒輪26、右副齒輪27、右蝸桿軸28、右后蝸桿29、右后蝸輪30、右前蝸桿31、右前蝸輪32、右后蝸輪軸33、右前蝸輪軸34、左后蝸桿軸35、左后蝸桿36、左后蝸輪37、左前蝸桿38、左前蝸輪39、左后蝸輪軸40、左前蝸輪軸41、旋轉(zhuǎn)電機(jī)42、旋轉(zhuǎn)電機(jī)43、尾翼44、攝像頭底座181、旋轉(zhuǎn)電機(jī)182、Z軸保持架183、旋轉(zhuǎn)電機(jī)184、攝像頭185。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施方式做進(jìn)一步的說明。

參見圖1-7，一種多功能救援仿生無人飛行器，飛行器本體、主控系統(tǒng)、飛行系統(tǒng)、救援機(jī)械手系統(tǒng)、攝像系統(tǒng)。飛行器本體包括底殼12和設(shè)置在底殼12上的底盤機(jī)架23，底盤機(jī)架23左右兩側(cè)設(shè)有切割機(jī)械手臂19和夾取機(jī)械手臂20。切割機(jī)械手臂19和夾取機(jī)械手臂20在飛行器飛行時(shí)處于收縮狀態(tài)，減小風(fēng)阻。底盤機(jī)架23末端設(shè)有底盤變速器，底盤變速器由主齒輪25、左副齒輪26和右副齒輪27組成，由旋轉(zhuǎn)電機(jī)24驅(qū)動(dòng)，用于控制蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)。左副齒輪26用于連接左后蝸桿軸35，左后蝸桿軸35可同時(shí)驅(qū)動(dòng)左后蝸桿36和左前蝸桿38，左后蝸桿36和左后蝸輪37配合，左后蝸輪37驅(qū)動(dòng)左后蝸輪軸40轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)后H型起落架轉(zhuǎn)動(dòng)。左前蝸桿38和左前蝸輪39配合，左前蝸輪39驅(qū)動(dòng)左前蝸輪軸41轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)前H型起落架13轉(zhuǎn)動(dòng)。

右副齒輪27用于連接右蝸桿軸28，右蝸桿軸28可同時(shí)驅(qū)動(dòng)右后蝸桿29和右前蝸桿31，右后蝸桿29和右后蝸輪30配合，右后蝸輪30驅(qū)動(dòng)右后蝸輪軸33轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)后H型起落架轉(zhuǎn)動(dòng)。右前蝸桿31和右前蝸輪32配合，右前蝸輪32驅(qū)動(dòng)右前蝸輪軸34轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)前H型起落架13轉(zhuǎn)動(dòng)。

蝸桿36和蝸桿29為左旋蝸桿，蝸桿38和蝸桿31為右旋蝸桿，蝸輪37和蝸輪30為左旋蝸輪，蝸輪32和蝸輪39為右旋蝸輪。不同旋向的設(shè)計(jì)，使得蝸桿軸朝一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，同一蝸桿軸上的兩個(gè)蝸輪所輸出的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，進(jìn)而使得起落架朝相反方向提升。

進(jìn)一步的，蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)由主齒輪25、左副齒輪26和右副齒輪27組成的底盤變速器驅(qū)動(dòng)，副齒輪26和右副齒輪27的大小、齒數(shù)、模數(shù)相等，能夠保證蝸桿軸28和左后蝸桿軸35同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。起落架由連桿14連接，進(jìn)一步保證了起落架提升的同步性。

進(jìn)一步的，蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)具有自鎖作用，能夠保證起落架的支撐穩(wěn)定性，使其不會(huì)隨意轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，H型起落架13的起落桿設(shè)有液壓減震器15，液壓減震器15由液壓桿16和緩沖彈簧17組成。液壓減震器15能夠吸收飛行器降落時(shí)由地面所產(chǎn)生的沖擊力，提升安全性和穩(wěn)定性。當(dāng)飛行器降落于不平整地面時(shí)，可以通過調(diào)整液壓桿16的伸縮長度來調(diào)整飛行器使其處于水平狀態(tài)。

進(jìn)一步的，H型起落架13在飛行器處于飛行狀態(tài)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)至水平位置，一是可以降低飛行阻力，而是便于攝像系統(tǒng)18進(jìn)行現(xiàn)場信息采集，不至于影響航拍視野范圍。

進(jìn)一步的，所述的第一機(jī)械手臂為夾取機(jī)械手臂20，第二機(jī)械手臂為切割機(jī)械手臂19，第三機(jī)械手臂為噴水機(jī)械臂21，第四機(jī)械手臂為噴霧機(jī)械臂22。通過不同的手臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行不同的工作，能夠在事故現(xiàn)場較為復(fù)雜的環(huán)境中救援、取樣、拍攝。

進(jìn)一步的，噴水機(jī)械臂21和噴霧機(jī)械臂22設(shè)于底盤機(jī)架23前部，機(jī)身上部8設(shè)有前艙門，第三機(jī)械手臂和第四機(jī)械手臂在非工況下處于收縮折疊狀態(tài)，可收至艙門內(nèi)。艙門內(nèi)的底盤機(jī)架23上還設(shè)有儲(chǔ)水箱及泡沫發(fā)生器，用于給噴水機(jī)械臂21和噴霧機(jī)械臂22提供水源和滅火泡沫。

進(jìn)一步的，噴水機(jī)械臂21和噴霧機(jī)械臂22均為多自由度機(jī)械臂，均有獨(dú)立旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可根據(jù)救援實(shí)際需求進(jìn)行更換和拆卸。

優(yōu)選的方案中，所述的飛行系統(tǒng)為共軸雙旋翼結(jié)構(gòu),上旋翼1通過螺栓與上旋翼支座9連接，上旋翼套筒10與上旋翼支座9為一體結(jié)構(gòu)，套筒10通過花鍵與內(nèi)軸2配合。相應(yīng)地，下旋翼5通過螺栓與下旋翼支座11連接，下旋翼套筒6與下旋翼支座11為一體結(jié)構(gòu)，套筒6通過花鍵與外軸3配合。上下旋翼旋向相反，內(nèi)外軸轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，共同作用為飛行器提供升力。共軸雙旋翼內(nèi)外軸通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由供電裝置驅(qū)進(jìn)行供電。供電裝置為發(fā)電機(jī)或蓄電池，可以為內(nèi)外軸變速器供電，通過變速器控制內(nèi)外軸轉(zhuǎn)速，從而控制飛行速度。

主控系統(tǒng)7用于控制飛行器的飛行系統(tǒng)、救援機(jī)械手系統(tǒng)、升降系統(tǒng)和攝像系統(tǒng)。信號發(fā)射與接收裝置4用于將攝像系統(tǒng)采集的現(xiàn)場信息發(fā)送給主控系統(tǒng)7，由主控系統(tǒng)7傳回控制中心。同時(shí)信號發(fā)射與接收裝置4接收控制中心的指令，傳給主控系統(tǒng)7，進(jìn)而完成相應(yīng)動(dòng)作。

機(jī)身底殼下方設(shè)有攝像系統(tǒng)18，攝像系統(tǒng)18由攝像頭底座181、旋轉(zhuǎn)電機(jī)182、Z軸保持架183、旋轉(zhuǎn)電機(jī)184和攝像頭185組成。攝像頭底座181安裝于飛行器底殼12中下方位置，Z軸保持架183由旋轉(zhuǎn)電機(jī)182驅(qū)動(dòng)，使得攝像系統(tǒng)18能夠在Z軸方向周向轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)電機(jī)184設(shè)于Z軸保持架183下端，用于驅(qū)動(dòng)攝像頭185，使得攝像頭185能夠進(jìn)行俯仰動(dòng)作。雙自由度攝像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，能夠增大航拍角度和視野。當(dāng)飛行器前進(jìn)飛行器處于狀態(tài)的前提下，若此時(shí)飛行器改為向后方飛行，只需通過調(diào)整攝像頭185的俯仰角，使攝像頭185朝向飛行器后方，即可輔助飛行器向后方飛行。

進(jìn)一步的，攝像系統(tǒng)18使得飛行器的飛行的過程中對事故現(xiàn)場進(jìn)行航拍，并向控制中心返回信息數(shù)據(jù)。同時(shí)，攝像頭能夠輔助飛行器在復(fù)雜地域進(jìn)行飛行，提高定位精度。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)為：

1、共軸雙旋翼的飛行系統(tǒng)，使得飛行器更加靈活小巧，便于在狹小環(huán)境中使用。

2、多功能多自由度可拆卸機(jī)械手臂的設(shè)計(jì)，能夠提供多種事故現(xiàn)場方案。

3、帶液壓減震器的的起落架，能夠吸收飛行器降落時(shí)由地面所產(chǎn)生的沖擊力。

4、蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的起落架傳動(dòng)系統(tǒng)，可以防止飛行器在停放過程中傾覆。

5、兩自由度攝像系統(tǒng)，既能夠輔助飛行器在空中飛行，又可以對復(fù)雜事故現(xiàn)場進(jìn)行航拍，返回現(xiàn)場信息。

上面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型優(yōu)選的具體實(shí)施方式和實(shí)施原理作了詳細(xì)說明，但是本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式和實(shí)施原理，在本領(lǐng)域技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下做出各種變化。因而，本發(fā)明的發(fā)明范圍并不被上述實(shí)施例所限，而應(yīng)該是符合權(quán)利要求書所提到的創(chuàng)新性特征的最大范圍。