CN106564349A - 一种三栖无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种三栖无人机，本发明通过在机身内部设置第一丝杆步进电机拉动或推移滑块以调整机翼后掠角度；在两机翼一端设置用于垂直升降的第一舵机、第一无刷电机和第一螺旋桨，在机身尾部设置用于无人机向前推进的第二舵机、第二无刷电机以及第二螺旋桨；在机身底部一前一后设置车轮起落架孔，通过第三舵机驱动车轮起落架穿过车轮起落架孔以使无人机能够可靠进行平稳着落；通过电机对车轮进行驱动，使得无人机能够在陆地进行行走。无人机通过设置于机身内的水泵将水吸入储水器内，使无人机重量增加，以适应不同水位深度。本发明相对于现有技术的无人机，能够实现可靠的空中飞行、陆上行走、水中潜行的功能，从而扩大无人机应用范围。

Description

一种三栖无人机

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种三栖无人机。

背景技术

无人机因为制造成本较低、机动性能好、生存能力强、无人员伤亡风险等优点，因此在现代军事战争中占据极其重要的地位，特别是在民用领域中拥有非常广阔的应用前景，可广泛应用于军事侦察、航拍、追踪、搜救等领域。

但是，现有技术中的无人机绝大部分只实现飞行的功能，同时实现空中飞翔和陆上行走两个功能的无人机数量更少，因此无人机能够同时实现空中飞翔、陆上行走以及水中潜行三项功能成为急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种三栖无人机，旨在使无人机同时具备飞行、陆上行走和潜水三种功能，从而扩大无人机的应用范围。

为实现上述目的，本发明提出的一种三栖无人机，包括流线型的机身，所述机身尾部上方安装有垂直尾翼以及与水平尾翼，所述垂直尾翼靠近所述机身尾部还连接有用于调整方向的方向舵；所述机身内部设有第一丝杆步进电机通过连杆机构将滑块沿所述机身首尾方向前后推移，所述机身上方两侧各设有机翼，所述机翼的一端与连杆的一端铰接相连，所述连杆的另一端与所述滑块上部铰接相连，所述机翼的另一端依次安装有第一舵机、第一无刷电机以及第一螺旋桨，所述机身尾部则安装有第二舵机、第二无刷电机以及第二螺旋桨；所述机身底部一前一后各设有车轮起落架孔，所述车轮起落架孔上方还设有车轮起落架，所述车轮起落架被第三舵机驱动穿过所述车轮起落架孔，所述车轮起落架底部设有车轮电机以驱动车轮，所述车轮起落架孔被盖板关闭或打开；所述机身内部还设有储水器与设置于所述机身外壁的水泵管道通连。

优选地，所述机身前部两侧各安装有用于所述三栖无人机水下潜行保持所述机身水平稳定行驶的前翼。

优选地，安装于所述车轮起落架底部的电机包括第一电机和第二电机，所述第一电机和所述第二电机的转速可不一致。

优选地，所述车轮起落架孔内边沿设有密封橡胶条，所述盖板被第二丝杆步进电机推动沿所述密封橡胶条的凹槽进行前后移动，将所述车轮起落架孔关闭或打开。

优选地，所述机身的机头为透明材料制造而成。

优选地，设置于所述机身内部可移动的电池被第三丝杆步进电机前后推动以改变所述三栖无人机重心。

优选地，所述机翼另一端与所述第一舵机之间还设有第四舵机

本发明技术方案通过在机身尾部安装垂直尾翼、水平尾翼以及方向舵，并且通过在机身内部设置第一丝杆步进电机拉动或推移滑块以调整机翼的后掠角度，从而使无人机能够适用空中飞翔、陆地行走、水下潜行的不同工况。并且机翼一端设置用于无人机垂直升降的第一舵机、第一无刷电机和第一螺旋桨，以及在机身尾部设置用于无人机向前推进的第二舵机、第二无刷电机以及第二螺旋桨。另外，在机身的底部一前一后设置车轮起落架孔，通过第三舵机驱动车轮起落架穿过车轮起落架孔以使无人机能够可靠平稳地着落，并且通过电机对车轮进行驱动，使得无人机能够在陆地进行行走。无人机还通过设置于机身表面的水泵将水吸入储水器内，将无人机的重量增加，使无人机潜行于不同深度的水体内。

本发明相对于现有技术的无人机，能够实现可靠的空中飞行、陆上行走、水中潜行的功能，从而扩大无人机的应用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明三栖无人机垂直起降时的结构示意图；

图2为本发明三栖无人机空中飞翔时的结构示意图；

图3为本发明三栖无人机陆地行走时的结构示意图；

图4为本发明三栖无人机水中潜行时的结构示意图；

图5为本发明三栖无人机内部结构示意图；

图6为本发明三栖无人机机翼后掠角变换的结构示意图；

图7为本发明三栖无人机车轮起落架的结构示意图；

图8为本发明三栖无人机尾部动力结构示意图；

图9为图8中A处的局部放大图；

图10为本发明三栖无人机的车轮起落架孔密封位置的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				1	机身	15	电池
2	前翼	16	储水器
				3	机翼	17	水泵
4	第一舵机	18	盖板
				5	第一无刷电机	19	车轮
6	第一螺旋桨	20	第一丝杆步进电机
				7	水平尾翼	21	连杆
8	垂直尾翼	22	滑块
				9	方向舵	23	第一电机
10	第二舵机	24	第二电机
				11	第二无刷电机	25	车轮起落架
12	第二螺旋桨	26	第二丝杆步进电机
				13	机头	27	车轮起落架孔
14	第三舵机	28	密封橡胶条

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参见图1至图5，本发明提成的一种三栖无人机，包括呈流线型的机身1，机身1尾部上方安装有用于控制无人机左右方向转向的垂直尾翼8，以及用于控制无人机上下方向转向的水平尾翼7，垂直尾翼8靠无人机尾一端还连接有用于调整无人机飞行方向的方向舵9。优选地，机身1前部两侧各安装有用于三栖无人机水下潜行时，保持机身1水平稳定行驶的前翼2。

参见图1至图5，本发明的机身1内部设有第一丝杆步进电机20通过连杆机构与滑块22相连，从而推动滑块22沿着机身1首尾方向进行前后推移。同时，机身1的上方两侧各安装有机翼3，机翼3的一端与连杆21的一端铰接相连，而连杆21的另一端则与滑块22的上部铰接相连，当第一丝杆步进电机20将滑块22沿着无人机首尾方向推移滑块22时，滑块22通过其顶部与连杆21铰接的转动副将连杆21牵动，使得机翼3沿着其一端的旋转轴摆动角度。机翼3的另一端依次安装有第一舵机4、第一无刷电机5以及第一螺旋桨6，而机身1的尾部则依次安装有第二舵机10、第二无刷电机11以及第二螺旋桨12，优选地，本发明机翼3的另一端与第一舵机4之间还安装有第四舵机。

参见图1至图10，本发明的机身1底部一前一后各设有车轮起落架27，车轮起落架孔27上方还设有车轮起落架25，其中车轮起落架25被第三舵机14驱动而穿过车轮起落架孔27，本发明的车轮起落架25底部设有车轮19电机以驱动车轮19。优选地，安装于车轮起落架25的电机包括第一电机23以及第二电机24，该第一电机23以及第二电机24在无人机转向时，第一电机23和第二电机24的转速不相一致，使得无人机在实际运行过程中能够方便进行转向。

参见图10，本发明中，设置于机身1底部车轮起落架孔27可被盖板18关闭或打开。优选地，车轮起落架孔27内孔边沿设有密封橡胶条28，盖板18一端与第二丝杆步进电机26相连。当需要对车轮起落架孔27进行或关闭时，第二丝杆步进电机26推动盖板18沿着密封橡胶条28内部凹槽进行前后移动则可实现。同时，在车轮起落架孔27的内控边沿安装设有凹槽的密封橡胶条28，可有效地提高盖板18对车轮起落架孔27的密封效果。

参见图1至图10，本发明机身1前部的机头13为透明材料制造而成，方便无人机在实际行驶过程中进行空中航拍、路面抓拍或者水中拍摄等活动。本发明的机身1内部还设有储水器16与设置于机身1外壁的水泵17管道通连，无人机需在水体中行驶时，通过水泵17将水吸进机身1内部的储水器16内，无人机的整体重量则会快速增加，从而使得无人机逐渐沉降于水体中。同时，通过吸入水量的多少以调整无人机在水中的不同深度。另外，本发明的无人机内部还设置有可移动的电池15被第三丝杆步进电机沿着无人机首尾方向进行移动，从而改变三栖无人机的重心。

请参见图1至图10，本发明的三栖无人机能够实现空中飞翔、陆地行走以及水中潜行三种工况，其工作原理为：

当三栖无人机需要在空中飞翔时，无人机首先需要垂直升空，机身1内部的第一丝杆步进电机20通过连杆机构拖拉滑块22向机身1的尾部方向直线移动，与机翼3一端铰接相连的连杆21也随着滑块22的移动而摆动，从而带动机翼3从平行于机身1逐渐摆动至与机身1首尾轴线垂直，使得机翼3的后掠角为0°，这时机翼3的横向伸展幅度最大。位于机翼3另一端的第一舵机4通过角度调整，使第一无刷电机5的电机轴线与地面垂直并且第一螺旋桨6朝上，第一螺旋桨6在第一无刷电机5的驱动进行旋转，机身1底部车轮起落架孔27则被盖板18所关闭。第一无刷电机5驱动第一螺旋桨6，使无人机获得垂直上升的作用力，通过上述步骤，无人机能够在复杂地形进行起飞，而无需使用跑道助飞。当无人机上升至预设高度后，位于机身1尾部的第二舵机10通过角度调整，使得第二无刷电机11轴向与机身1的轴向平行，第二舵机10驱动第二螺旋桨12进行旋转，使得无人机获得向前飞行的动力，这时的第一舵机4通过改变角度，从而使得第一无刷电机5的中心轴与机身1轴线平行，使得第一螺旋桨6对无人机产生向前飞行的作用力，在第一螺旋桨6和第二螺旋桨12的共同作用下，无人机能够实现空中飞翔的功能。

无人机在飞行过程中，第一丝杆步进电机20通过连杆机构将滑块22向机身1头部拖拉，机翼3的后掠角从0°逐渐增大。其中，机翼3后掠角优选角度为45°，并且第一舵机4通过机翼3后掠角的角度调整，使得无人机飞行时的空气阻力系数降低，这样无人机的飞行里程则可相应增大，而提高无人机的工作效率。

当无人机需进行陆地行走时，无人机需首先进行安全着落。第二无刷电机11通过逐渐降低转速，第二螺旋桨12的逐渐停止转动，使无人机空中飞行的速度逐渐降低，这时的第一舵机4通过角度调整，使得第一无刷电机5的电机轴线垂直于地面，第一无刷电机5通过逐渐降低转速，使得无人机的向上抬升作用力逐渐减少，从而使得无人机在自身重力的作用下缓慢降落于地面上。无人机缓慢降落的过程中，位于机身1内部的第二丝杆步进电机26拖拉盖板18，使得位于机身1底部的车轮起落架孔27打开，这样第三舵机14通过相应的连杆机构将车轮起落架25逐渐向车轮起落架孔27向外推，使得无人机通过车轮起落架25以及车轮19支撑于地面上。无人机通过车轮起落架25底部的电机驱动车轮19，这样无人机则可在陆地上进行行走。优选地，无人机在行走过程中，第一丝杆步进电机20将滑块22向机身1首部进行推移，使得无人机的机翼3向机身1尾部进行折叠，这样机翼3的后掠角则变成90°。因为无人机的机翼3向后折叠，无人机的横向宽度相应变小，使得无人机在陆地行走过程中的风阻变小，无人机因无需克服不必要的风阻而使行驶里程更远。无人机行驶时，通过安装于车轮起落架25的第一电机23和第二电机24的转速不相一致，使得无人机在实际运行过程中能够方便进行转向。

当无人机需要在水中进行潜行时，无人机机身1的第一丝杆步进电机20通过将滑块22向机身1首部推移，使得机翼3向机身1尾部收缩，这时机翼3后掠角则为90°。设置于机身1底部车轮起落架25被第三舵机14通过相应的连杆机构进行角度调整而折叠回机身1内部，这时的第二丝杆步进电机26推动盖板18将车轮起落架孔27覆盖密封。优选地，车轮起落架孔27的内孔边沿设有密封橡胶条28，该密封橡胶条28内部设有凹槽，第二丝杆步进电机26推动盖板18沿着密封橡胶条28的凹槽前进，从而使得盖板18的密封性更好。当无人机漂浮于水体表面后，通过设置于机身1表面的水泵17将水吸进至机身1内的储水器16，并随着储水器16内的水量逐渐增多，这样无人机的整体重量逐渐增大，无人机逐渐潜入于水体内，无人机通过吸入水量的多少，以调整无人机在水中不同的深度，以适应不同的水中工况。然后通过设置于机身1尾部的第二舵机10、第二无刷电机11以及第二螺旋桨12，对无人机产生向前的推动力，这样无人机能够在水体中潜行。优选地，在机身1的前部两侧各设有用于维持水中潜行时稳定机身1的水平前翼2，这样无人机在水中潜行时更加稳定和可靠。

本发明无人机的机身1前部的机头13使用透明的材料制造而成，这样无人机在空中飞翔、陆地行走以及水中潜行时，都可便于在无人机内部设置拍摄设备而完成相关的录取视频、拍摄照片等工作。

本发明无人机的机翼3另一端与第一舵机4之间还可设有第四舵机，通过第一舵机4和第四舵机的相互配合以调整第一无刷电机5的工作角度，使得无人机在垂直上升过程中能够快速进行角度调整，这样无人机在垂直上升时更加平稳可靠。

本发明无人机内部的电池15设置为移动的形式，并且通过第三丝杆步进电机对电池15在机身1首尾方向进行相应移动，这样无人机在空中飞翔、陆上行走以及水中潜行过程的重心相应得到调整，以适应不同的工况。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种三栖无人机，其特征在于，包括流线型的机身，所述机身尾部上方安装有垂直尾翼以及与水平尾翼，所述垂直尾翼靠近所述机身尾部还连接有用于调整方向的方向舵；所述机身内部设有第一丝杆步进电机通过连杆机构将滑块沿所述机身首尾方向前后推移，所述机身上方两侧各设有机翼，所述机翼的一端与连杆的一端铰接相连，所述连杆的另一端与所述滑块上部铰接相连，所述机翼的另一端依次安装有第一舵机、第一无刷电机以及第一螺旋桨，所述机身尾部则安装有第二舵机、第二无刷电机以及第二螺旋桨；所述机身底部一前一后各设有车轮起落架孔，所述车轮起落架孔上方还设有车轮起落架，所述车轮起落架被第三舵机驱动穿过所述车轮起落架孔，所述车轮起落架底部设有车轮电机以驱动车轮，所述车轮起落架孔被盖板关闭或打开；所述机身内部还设有储水器与设置于所述机身外壁的水泵管道通连。

2.如权利要求1所述的三栖无人机，其特征在于，所述机身前部两侧各安装有用于所述三栖无人机水下潜行保持所述机身水平稳定行驶的前翼。

3.如权利要求1所述的三栖无人机，其特征在于，安装于所述车轮起落架底部的电机包括第一电机和第二电机，所述第一电机和所述第二电机的转速可不一致。

4.如权利要求1所述的三栖无人机，其特征在于，所述车轮起落架孔内边沿设有密封橡胶条，所述盖板被第二丝杆步进电机推动沿所述密封橡胶条的凹槽进行前后移动，将所述车轮起落架孔关闭或打开。

5.如权利要求1所述的三栖无人机，其特征在于，所述机身的机头为透明材料制造而成。

6.如权利要求1所述的三栖无人机，其特征在于，设置于所述机身内部可移动的电池被第三丝杆步进电机前后推动以改变所述三栖无人机重心。

7.如权利要求1所述的三栖无人机，其特征在于，所述机翼另一端与所述第一舵机之间还设有第四舵机。