本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)，具體涉及一種具有折疊輪的陸空兩用共軸反槳無(wú)人機(jī)。

背景技術(shù)：

1、無(wú)人機(jī)由于體積小巧，成本低廉等優(yōu)勢(shì)，在航拍、物流以及軍事等多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。其中，旋翼無(wú)人機(jī)由于其出色的懸停飛行能力，被廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)和搜救救援等工作。

2、目前，現(xiàn)有的旋翼無(wú)人機(jī)主要依賴空中的飛行移動(dòng)，并不具備在陸地上移動(dòng)的能力，當(dāng)需要無(wú)人機(jī)執(zhí)行土壤檢測(cè)、傳感器布置等地面工作任務(wù)時(shí)，普通無(wú)人機(jī)難以勝任。陸空兩用無(wú)人機(jī)的顯著優(yōu)勢(shì)就在于無(wú)人機(jī)能夠在執(zhí)行地面工作任務(wù)時(shí)通過(guò)陸地移動(dòng)裝置，比如折疊輪，切換為陸地移動(dòng)模式，從而靈活地完成地面工作任務(wù)。另外，相比于多旋翼設(shè)計(jì)，共軸雙槳設(shè)計(jì)因?yàn)樾砩倬哂懈偷哪芎?，結(jié)構(gòu)緊湊占用空間小，飛行穩(wěn)定性高，對(duì)于復(fù)雜的氣候條件適應(yīng)能力更強(qiáng)。因此，需要設(shè)計(jì)一種具有折疊輪的陸空兩用共軸反槳無(wú)人機(jī)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有大部分旋翼無(wú)人機(jī)存在的依賴空中飛行移動(dòng)、缺乏執(zhí)行地面工作任務(wù)的陸地移動(dòng)能力的問(wèn)題，而提供了一種具有折疊輪的陸空兩用共軸反槳無(wú)人機(jī)及其控制方法。其可通過(guò)展開(kāi)折疊輪切換空中飛行模式為陸地移動(dòng)模式，實(shí)現(xiàn)陸空兩用，為無(wú)人機(jī)執(zhí)行地面工作任務(wù)提供有力支持。

2、一種具有折疊輪的陸空兩用共軸反槳無(wú)人機(jī)，包括：

3、機(jī)架a、旋翼機(jī)構(gòu)b、2個(gè)折疊輪機(jī)構(gòu)c、感知控制組件d、電池系統(tǒng)e，其中：所述的旋翼機(jī)構(gòu)b包括上旋翼機(jī)構(gòu)b1和下旋翼機(jī)構(gòu)b2，除飛行器旋翼不同外，二者結(jié)構(gòu)相同，對(duì)稱設(shè)于機(jī)架a的上下兩側(cè)，形成正反槳結(jié)構(gòu)；所述2個(gè)折疊輪機(jī)構(gòu)c結(jié)構(gòu)相同，位于兩個(gè)旋翼機(jī)構(gòu)間且對(duì)稱設(shè)于機(jī)架a上；所述感知控制組件d包括機(jī)載電腦12和相機(jī)傳感器14。

4、所述機(jī)架a包括1個(gè)支撐中部及其兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置的2個(gè)空心圓柱端部，所述機(jī)載電腦12、相機(jī)傳感器14、電池系統(tǒng)e固接于機(jī)架a支撐中部；所述機(jī)架a的空心圓柱端部其外側(cè)表面設(shè)有螺紋段、光軸段，其中螺紋段靠近支撐中部，其上設(shè)有外螺紋與折疊輪機(jī)構(gòu)c中的折疊輪9內(nèi)側(cè)帶有內(nèi)螺紋的鉸鏈板ⅱ9012螺紋配合，在鉸鏈板ⅱ9012的下行程位置d2以下螺紋增厚使鉸鏈板ⅱ9012配合阻力增大用于卡緊限位鉸鏈板ⅱ9012，光軸段遠(yuǎn)離支撐中部，其上為無(wú)螺紋的光軸，機(jī)架a的空心圓柱端部?jī)?nèi)表面最外側(cè)固接空心軸減速電機(jī)10的定子10b。

5、所述的上旋翼機(jī)構(gòu)b1包括：飛行器旋翼ⅰ1a、馬達(dá)2、十字3、十字托4、固定架5、舵機(jī)組6，蓋板7，連接桿8，其中：所述飛行器旋翼ⅰ1a從上向下看順時(shí)針旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力；所述馬達(dá)2底端固接在十字3上，其可驅(qū)動(dòng)旋翼ⅰ1a旋轉(zhuǎn)；所述十字3可在十字托4上旋轉(zhuǎn)；所述十字托4可在固定架5上旋轉(zhuǎn)；所述的固定架5和舵機(jī)組6均固接于蓋板7外側(cè)；所述連接桿8上端穿過(guò)蓋板7，與固定架5的底座孔固定連接，下端依次穿過(guò)折疊輪機(jī)構(gòu)c的鉸鏈板ⅰ9011和空心軸減速電機(jī)10的轉(zhuǎn)子10a，固定在空心軸減速電機(jī)10的定子10b上；所述舵機(jī)組6包含兩個(gè)舵機(jī)，可控制十字3和十字托4的角度，進(jìn)而調(diào)整飛行器旋翼ⅰ1a方向，從而控制無(wú)人機(jī)飛行方向；下旋翼機(jī)構(gòu)b2的飛行器旋翼ⅱ1b從上向下看逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生升力。

6、所述折疊輪機(jī)構(gòu)c包括折疊輪9、空心軸減速電機(jī)10，卡扣11，所述折疊輪9包括鉸鏈板ⅰ9011、鉸鏈板ⅱ9012、支架桿ⅰ902、支架桿ⅱ903、鉸鏈ⅰ904、鉸鏈ⅱ905和輪外圈906；

7、所述鉸鏈板ⅰ9011下表面交替均布一字固定部ⅰ9011a和二字固定部ⅰ9011b，鉸鏈板ⅱ9012上表面交替均布一字固定部ⅱ9012a和二字固定部ⅱ9012b，鉸鏈板ⅰ9011的下表面和鉸鏈板ⅱ9012的上表面正對(duì)布置，鉸鏈板ⅰ9011的一字固定部ⅰ9011a位于鉸鏈板ⅱ9012的二字固定部ⅱ9012b的正上方；所述一字固定部ⅰ9011a和一字固定部ⅱ9012a均鉸接支架桿ⅱ903，所述二字固定部ⅰ9011b和二字固定部ⅱ9012b均鉸接支架桿ⅰ902，所述一字固定部ⅰ9011a及其下方二字固定部ⅱ9012b分別鉸接的支架桿ⅱ903、支架桿ⅰ902，二者中部鉸接，形成x形交叉布置；所述二字固定部ⅰ9011b及其下方一字固定部ⅱ9012a分別鉸接支架桿ⅰ902、支架桿ⅱ903，二者中部鉸接，形成x形交叉布置；每個(gè)支架桿ⅰ902外側(cè)均與鉸鏈ⅱ905中部鉸孔組ⅵ30鉸接，每個(gè)支架桿ⅱ903外側(cè)均與鉸鏈ⅰ904中部的鉸孔ⅵ27鉸接，所述上下交替正對(duì)布置的鉸鏈ⅰ904與鉸鏈ⅱ905形成多個(gè)鉸鏈組；所述輪外圈906內(nèi)側(cè)兩端設(shè)有鉸軸，通過(guò)其兩側(cè)鉸軸與相鄰2個(gè)鉸鏈組中一上一下的鉸鏈ⅰ904或鉸鏈ⅱ905內(nèi)側(cè)鉸接；

8、所述的卡扣11包括上卡扣11a、卡舌11b、卡簧11c和下卡扣11d，上卡扣11a頂端固接在鉸鏈板ⅰ9011的下表面，下卡扣11d底端固接在鉸鏈板ⅱ9012的上表面，上卡扣11a位于下卡扣11d的正上方，卡舌11b和卡簧11c位于上卡扣11a中，上卡扣11a下部一側(cè)設(shè)有出口槽ⅰ和限位滑槽，卡舌11b具有舌頭和舌體，舌頭上、下部為斜坡，舌頭中部為平臺(tái)，卡舌11b的舌體于限位滑槽內(nèi)滑動(dòng)，舌頭從上卡扣11a的出口槽ⅰ伸出，卡舌11b向內(nèi)通過(guò)舌體經(jīng)卡簧11c與上卡扣11a內(nèi)壁相連；下卡扣11d上部同側(cè)設(shè)有出口槽ⅱ；工作時(shí)，卡舌11b在卡簧11c的彈力作用下經(jīng)下卡扣11d的出口槽ⅱ伸出。

9、所述的機(jī)載電腦12用于讀取傳感器信息、計(jì)算數(shù)據(jù)，通過(guò)控制馬達(dá)2、舵機(jī)組6、空心軸減速電機(jī)10等部件控制無(wú)人機(jī)運(yùn)行，確保無(wú)人機(jī)的正常工作；所述的相機(jī)傳感器14用于獲取飛行器的視覺(jué)傳感信息。

10、所述的電池系統(tǒng)e包括鋰電池13，負(fù)責(zé)為無(wú)人機(jī)提供所需電能，支持無(wú)人機(jī)的飛行和任務(wù)執(zhí)行。

11、本發(fā)明的另一個(gè)目的是一種具有折疊輪的陸空兩用共軸反槳無(wú)人機(jī)控制方法。

12、所述的一種具有折疊輪的陸空兩用共軸反槳無(wú)人機(jī)控制方法，步驟如下：

13、1）飛行：?jiǎn)?dòng)旋翼機(jī)構(gòu)b，飛行器旋翼ⅰ1a從上向下看順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，飛行器旋翼ⅱ1b逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，為無(wú)人機(jī)飛行提供升力；舵機(jī)組6通過(guò)控制十字3和十字托4，控制無(wú)人機(jī)飛行方向；

14、2）降落：在無(wú)人機(jī)到達(dá)目標(biāo)位置上方時(shí)，飛行器旋翼（1a）和飛行器旋翼（1b）逐漸減速，接近地面時(shí)，操控機(jī)架a上側(cè)的空心軸減速電機(jī)（10）的轉(zhuǎn)子（10a）旋轉(zhuǎn)使折疊輪（9）展開(kāi)；飛行器旋翼ⅱ（1b）逐漸減速，停止旋轉(zhuǎn)；無(wú)人機(jī)緩慢降落至地面后自然傾倒，飛行器?。?a）逐漸減速，停止旋轉(zhuǎn)，機(jī)架a兩側(cè)的折疊輪9支撐無(wú)人機(jī)；

15、3）陸地移動(dòng)：舵機(jī)組（6）通過(guò)十字托（4），飛行器旋翼（1a）和控制飛行器旋翼（1b）向內(nèi)側(cè)傾斜，兩旋翼平面呈八字形；啟動(dòng)飛行器旋翼（1b）旋轉(zhuǎn)，與飛行器旋翼（1a），兩旋翼相同的方向和速度旋轉(zhuǎn)，折疊輪（9）旋轉(zhuǎn)，無(wú)人機(jī)在陸地移動(dòng)。

16、本發(fā)明提供了一種具有折疊輪的陸空兩用共軸反槳無(wú)人機(jī)，屬無(wú)人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，它包括：機(jī)架、旋翼機(jī)構(gòu)、2個(gè)折疊輪機(jī)構(gòu)、感知控制組件和電池系統(tǒng)，其中：所述旋翼機(jī)構(gòu)包括上旋翼機(jī)構(gòu)和下旋翼機(jī)構(gòu)，上旋翼機(jī)構(gòu)設(shè)于機(jī)架上側(cè)，下旋翼機(jī)構(gòu)設(shè)于機(jī)架下側(cè)，形成共軸正反槳結(jié)構(gòu)；所述2個(gè)折疊輪機(jī)構(gòu)均對(duì)稱設(shè)于機(jī)架的上下兩側(cè)；旋翼機(jī)構(gòu)中由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)旋翼，為飛行器提供升力，由舵機(jī)組調(diào)整旋翼方向，從而控制無(wú)人機(jī)飛行方向；所述折疊輪機(jī)構(gòu)的開(kāi)合由空心軸減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，折疊輪機(jī)構(gòu)的展開(kāi)狀態(tài)由卡扣鎖定；感知控制組件包括相機(jī)傳感器和機(jī)載電腦，用于飛行器的視覺(jué)傳感信息的獲取、傳感器信息處理和飛行控制。本發(fā)明可通過(guò)展開(kāi)折疊輪完成空中飛行模式到陸地移動(dòng)模式的轉(zhuǎn)換，拓展了無(wú)人機(jī)的應(yīng)用范圍，提高其執(zhí)行任務(wù)的靈活性，相比于多旋翼設(shè)計(jì)，本發(fā)明采用的共軸反槳設(shè)計(jì)能耗更低，結(jié)構(gòu)緊湊，飛行穩(wěn)定性高，本發(fā)明結(jié)構(gòu)精巧，零部件易于拆卸和更換，具有較好的維護(hù)性和較低的成本。

17、陸地移動(dòng)時(shí)，舵機(jī)組（6）通過(guò)十字托（4），飛行器旋翼（1a）和控制飛行器旋翼（1b）向內(nèi)側(cè)傾斜，兩旋翼平面呈八字形；啟根據(jù)機(jī)架a兩側(cè)折疊輪9的轉(zhuǎn)動(dòng)速度調(diào)整飛行器旋翼ⅰ1a和飛行器旋翼ⅱ1b轉(zhuǎn)動(dòng)速度，飛行器旋翼ⅰ1a、飛行器旋翼ⅱ1b和折疊輪9產(chǎn)生的角動(dòng)量相互抵消，保證無(wú)人機(jī)在陸地移動(dòng)時(shí)無(wú)人機(jī)機(jī)架a的穩(wěn)定。解決了共軸反槳無(wú)人機(jī)兩個(gè)折疊輪陸地運(yùn)動(dòng)控制難的問(wèn)題。解決了共軸反槳無(wú)人機(jī)兩個(gè)折疊輪陸地運(yùn)動(dòng)控制難的問(wèn)題。

18、綜上，本發(fā)明提供的一種具有折疊輪的陸空兩用共軸反槳無(wú)人機(jī)具有的有益效果如下：

19、目前，旋翼無(wú)人機(jī)逐漸為人們廣泛使用，但現(xiàn)有的旋翼無(wú)人機(jī)主要依賴空中的飛行移動(dòng)、缺乏適用于地面工作任務(wù)的陸地移動(dòng)能力。本發(fā)明提供的折疊輪結(jié)構(gòu)，可以在無(wú)人機(jī)需要執(zhí)行地面工作任務(wù)時(shí)，通過(guò)展開(kāi)折疊輪完成由空中飛行模式到陸地移動(dòng)模式的切換，實(shí)現(xiàn)了陸空兩用，拓展了無(wú)人機(jī)的應(yīng)用范圍，提高了無(wú)人機(jī)執(zhí)行任務(wù)時(shí)的靈活性。相比于多旋翼設(shè)計(jì)，本發(fā)明采用的共軸反槳設(shè)計(jì)能耗更低，結(jié)構(gòu)緊湊，飛行穩(wěn)定性高。同時(shí)本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)小巧，零部件易于拆卸和更換，具有較好的維護(hù)性和較低的成本。