一种基于超声波探测的用于搜救的无人机的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于超声波探测的用于搜救的无人机，包括本体、设置在本体下方的支撑架、飞行机构和超声波收发机构，所述超声波收发机构包括竖直向上设置的转向电机和超声波收发器，该基于超声波探测的用于搜救的无人机通过无线通讯模块保证工作人员对无人机进行远程操控，从而提高了无人机的智能化；信号采集模块中，通过以第二运算放大器为主的跟随电路作为信号放大电路的基准电压，实现了基准电压的高阻抗，从而保证了基准电压的高抗干扰能力，进一步提高了信号采集的可靠性；不仅如此，通过制动电机拉动驱动线，再由驱动线拉动制动臂的转动，实现了制动片对驱动轴的制动，对无人机飞行进行减速，提高了无人机的探测和搜救的效率。
【专利说明】
一种基于超声波探测的用于搜救的无人机
技术领域
[0001]本发明涉及一种基于超声波探测的用于搜救的无人机。
【背景技术】
[0002]随着我国的经济建设的加快，科学技术水平也不断地提升，无人机作为科学技术的尖端产业，其对于人们的帮助还有很大值得开发的空间。
[0003]目前有部分无人机应用于搜救领域，在搜救过程中，对于地势复杂的地段，对于无人机飞行的要求特别高，现有的无人机的减速制动机构相当复杂，从而极大地提高了无人机的生产成本，降低了其市场竞争力；不仅如此，在无人机发送超声波以后，对超声波信号进行接收采集过程中，由于内部电路抗干扰能力差，基准电压已受到干扰而发生偏移，从而降低了探测的可靠性，而且由于内部电路的结构复杂，也提高了无人机的生产成本，降低了无人机的实用性。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是:为了克服现有技术无人机制动机构复杂且内部电路抗干扰能力差、生产成本高的不足，提供一种基于超声波探测的用于搜救的无人机。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于超声波探测的用于搜救的无人机，包括本体、设置在本体下方的支撑架、设置在本体上方的飞行机构和超声波收发机构，所述超声波收发机构包括竖直向上设置的转向电机和超声波收发器，所述转向电机固定在本体的上端面，所述转向电机通过转向电机的转向轴与超声波收发器传动连接；
[0006]所述飞行机构包括两个位于本体两侧的飞行组件，所述飞行组件包括支杆、竖直向上设置的驱动电机、驱动轴和若干水平设置的桨叶，所述支杆的一端固定在本体的上端面，所述支杆的另一端固定在驱动电机的底部，所述驱动电机通过驱动轴驱动桨叶旋转，各桨叶位于驱动轴的顶端且沿着驱动轴的外周周向均匀分布；
[0007]所述本体内还设有减速机构，所述减速机构包括驱动机构和与驱动机构传动连接的制动机构，所述制动机构包括两个位于驱动轴两侧的制动组件，所述制动组件包括制动片、制动杆、制动臂和制动引线，所述制动臂的横向界面呈回力标形状，所述回力标的开口远离驱动轴，所述制动臂的一端设有销钉，所述制动臂通过销钉固定在本体的内部，所述制动臂的另一端设有第一销轴，所述制动引线一端与驱动机构传动连接，所述制动引线的另一端通过第一销轴固定在制动臂上，所述制动杆固定制动臂上且靠近销钉的一端，所述制动片固定在制动杆上且靠近驱动轴；
[0008]所述驱动机构包括制动电机、制动轴、驱动线和两个驱动杆，所述驱动杆的一端设有第二销轴，所述驱动杆的数量与制动引线的数量一致且一一对应，所述制动引线通过第二销轴与对应的驱动杆连接，所述驱动杆的另一端设有固定轴，两个驱动杆通过固定轴互相连接，所述驱动线的一端固定在固定轴上，所述驱动线的另一端固定在制动轴上，所述制动电机通过制动轴与驱动线传动连接；
[0009]所述本体内设有无线通讯模块和信号采集模块，所述信号采集模块包括信号采集电路，所述信号采集电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述第一运算放大器的反相输入端与第一电阻连接，所述第一运算放大器的反相输入端通过第二电阻与第一运算放大器的输出端连接，所述第一运算放大器的同相输入端与第二运算放大器的输出端连接，所述第二运算放大器的反相输入端与第二运算放大器的输出端连接，所述第二运算放大器的同相输入端通过第三电阻外接3.3V直流电压电源，所述第二运算放大器的同相输入端通过第四电阻接地。
[0010]作为优选，利用伺服电机控制精确度高的特点，从而提高了超声波收发器转向角度的精确性和减速机构减速的可靠性，所述转向电机和制动电机均为伺服电机。
[0011]作为优选，利用直流电机驱动能力强的特点，从而保证了无人机飞行的可靠性，所述驱动电机为直流电机。
[0012]作为优选，为了保证无人机中制动机构的制动臂能够复位，所述制动机构的一侧设有回位机构，所述回位机构包括固定板和回位弹簧，所述回位弹簧的一端固定在固定板上，所述回位弹簧的另一端固定在第一销轴上。
[0013]作为优选，所述回位弹簧处于正常状态。
[0014]作为优选，为了提高制动的可靠性，所述制动引线和驱动线均为碳素线。
[0015]作为优选，所述本体上设有信号接收窗口。
[0016]作为优选，所述信号接收窗口与无线通讯模块电连接，所述无线通讯模块通过WIFi传输无线信号。
[0017]本发明的有益效果是，该基于超声波探测的用于搜救的无人机通过无线通讯模块保证工作人员对无人机进行远程操控，从而提高了无人机的智能化;信号采集模块中，通过以第二运算放大器为主的跟随电路作为信号放大电路的基准电压，实现了基准电压的高阻抗，从而保证了基准电压的高抗干扰能力，进一步提高了信号采集的可靠性;不仅如此，通过制动电机拉动驱动线，再由驱动线拉动制动臂的转动，实现了制动片对驱动轴的制动，对无人机飞行进行减速，提高了无人机的探测和搜救的效率。
【附图说明】
[0018]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0019]图1是本发明的基于超声波探测的用于搜救的无人机的结构示意图；
[0020]图2是本发明的基于超声波探测的用于搜救的无人机的减速机构的结构示意图；
[0021]图3是本发明的基于超声波探测的用于搜救的无人机的信号采集电路的电路原理图；
[0022]图中:1.本体，2.信号接收窗口，3.支撑架，4.转向电机，5.超声波收发器，6.支杆，
7.驱动电机，8.驱动轴，9.桨叶，10.制动杆，11.制动片，12.销钉，13.制动臂，14.第一销轴，15.制动引线，16.第二销轴，17.固定轴，18.驱动杆，19.驱动线，20.制动轴，21.制动电机，22.固定板，23.回位弹簧，Ul.第一运算放大器，U2.第二运算放大器，Rl.第一电阻，R2.第二电阻，R3.第三电阻，R4.第四电阻。
【具体实施方式】
[0023]现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0024]如图1-图3所示，一种基于超声波探测的用于搜救的无人机，包括本体1、设置在本体I下方的支撑架3、设置在本体I上方的飞行机构和超声波收发机构，所述超声波收发机构包括竖直向上设置的转向电机4和超声波收发器5，所述转向电机4固定在本体I的上端面，所述转向电机4通过转向电机4的转向轴与超声波收发器5传动连接；
[0025]所述飞行机构包括两个位于本体I两侧的飞行组件，所述飞行组件包括支杆6、竖直向上设置的驱动电机7、驱动轴8和若干水平设置的桨叶9，所述支杆6的一端固定在本体I的上端面，所述支杆6的另一端固定在驱动电机7的底部，所述驱动电机7通过驱动轴8驱动桨叶9旋转，各桨叶9位于驱动轴8的顶端且沿着驱动轴8的外周周向均匀分布；
[0026]所述本体I内还设有减速机构，所述减速机构包括驱动机构和与驱动机构传动连接的制动机构，所述制动机构包括两个位于驱动轴8两侧的制动组件，所述制动组件包括制动片U、制动杆10、制动臂13和制动引线15，所述制动臂13的横向界面呈回力标形状，所述回力标的开口远离驱动轴8，所述制动臂13的一端设有销钉12，所述制动臂13通过销钉12固定在本体I的内部，所述制动臂13的另一端设有第一销轴14，所述制动引线15—端与驱动机构传动连接，所述制动引线15的另一端通过第一销轴14固定在制动臂13上，所述制动杆1固定制动臂13上且靠近销钉12的一端，所述制动片11固定在制动杆10上且靠近驱动轴8;
[0027]所述驱动机构包括制动电机21、制动轴20、驱动线19和两个驱动杆18，所述驱动杆18的一端设有第二销轴16，所述驱动杆18的数量与制动引线15的数量一致且一一对应，所述制动引线15通过第二销轴16与对应的驱动杆18连接，所述驱动杆18的另一端设有固定轴17，两个驱动杆18通过固定轴17互相连接，所述驱动线19的一端固定在固定轴17上，所述驱动线19的另一端固定在制动轴20上，所述制动电机21通过制动轴20与驱动线19传动连接；
[0028]所述本体I内设有无线通讯模块和信号采集模块，所述信号采集模块包括信号采集电路，所述信号采集电路包括第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，所述第一运算放大器Ul的反相输入端与第一电阻Rl连接，所述第一运算放大器Ul的反相输入端通过第二电阻R2与第一运算放大器Ul的输出端连接，所述第一运算放大器Ul的同相输入端与第二运算放大器U2的输出端连接，所述第二运算放大器U2的反相输入端与第二运算放大器U2的输出端连接，所述第二运算放大器U2的同相输入端通过第三电阻R3外接3.3V直流电压电源，所述第二运算放大器U2的同相输入端通过第四电阻R4接地。
[0029]作为优选，利用伺服电机控制精确度高的特点，从而提高了超声波收发器5转向角度的精确性和减速机构减速的可靠性，所述转向电机4和制动电机21均为伺服电机。
[0030]作为优选，利用直流电机驱动能力强的特点，从而保证了无人机飞行的可靠性，所述驱动电机7为直流电机。
[0031 ]作为优选，为了保证无人机中制动机构的制动臂13能够复位，所述制动机构的一侧设有回位机构，所述回位机构包括固定板22和回位弹簧23，所述回位弹簧23的一端固定在固定板22上，所述回位弹簧23的另一端固定在第一销轴14上。
[0032]作为优选，所述回位弹簧23处于正常状态。
[0033]作为优选，为了提高制动的可靠性，所述制动引线15和驱动线19均为碳素线。
[0034]作为优选，所述本体I上设有信号接收窗口2。
[0035]作为优选，所述信号接收窗口2与无线通讯模块电连接，所述无线通讯模块通过WIFi传输无线信号。
[0036]该基于超声波探测的用于搜救的无人机中，支撑架3用于保证无人机的安全着陆；飞行机构用于实现无人机的可靠飞行，其中驱动电机7通过驱动轴8驱动桨叶9旋转，保证了无人机的可靠飞行，；超声波收发机构用于收发超声波，实现无人机的超声波探测搜救，其中转向电机4通过转向电机4的转向轴控制超声波收发器5转动，保证了无人机探测的范围和搜救的可靠性;减速机构用于保证无人机飞行过程中进行减速，进一步提高了无人机的探测和搜救的效率，其中，制动电机21通过制动轴20拉动驱动线19，则驱动线19就会拉动驱动杆18，驱动杆18通过制动引线15对相应的制动臂13做功，由于制动臂13通过销钉12固定而且制动臂13的横向界面呈回力标形状，所述回力标的开口远离驱动轴8，则制动臂13上的制动杆10就会推动制动片11朝着驱动轴8靠近，从而实现了对驱动轴8的制动，对无人机飞行进行减速。
[0037]该基于超声波探测的用于搜救的无人机中的无线通讯模块用于保证工作人员对无人机进行远程操控，从而提高了无人机的智能化;信号采集模块用于对超声波信号进行检测，其中通过以第一运算放大器Ul为主的信号放大电路进行放大，从而保证了信号采集的可靠性，同时通过以第二运算放大器U2为主的跟随电路作为信号放大电路的基准电压，实现了基准电压的高阻抗，从而保证了基准电压的高抗干扰能力，进一步提高了信号采集的可靠性，从而提高了无人机搜救的可靠性。
[0038]与现有技术相比，该基于超声波探测的用于搜救的无人机通过无线通讯模块保证工作人员对无人机进行远程操控，从而提高了无人机的智能化;信号采集模块中，通过以第二运算放大器U2为主的跟随电路作为信号放大电路的基准电压，实现了基准电压的高阻抗，从而保证了基准电压的高抗干扰能力，进一步提高了信号采集的可靠性;不仅如此，通过制动电机21拉动驱动线19，再由驱动线19拉动制动臂13的转动，实现了制动片11对驱动轴8的制动，对无人机飞行进行减速，提高了无人机的探测和搜救的效率。
[0039]以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【主权项】
1.一种基于超声波探测的用于搜救的无人机，其特征在于，包括本体(I)、设置在本体(I)下方的支撑架(3)、设置在本体(I)上方的飞行机构和超声波收发机构，所述超声波收发机构包括竖直向上设置的转向电机(4)和超声波收发器(5)，所述转向电机(4)固定在本体(I)的上端面，所述转向电机(4)通过转向电机(4)的转向轴与超声波收发器(5)传动连接； 所述飞行机构包括两个位于本体(I)两侧的飞行组件，所述飞行组件包括支杆(6)、竖直向上设置的驱动电机(7)、驱动轴(8)和若干水平设置的桨叶(9)，所述支杆(6)的一端固定在本体(I)的上端面，所述支杆(6)的另一端固定在驱动电机(7)的底部，所述驱动电机(7)通过驱动轴(8)驱动桨叶(9)旋转，各桨叶(9)位于驱动轴(8)的顶端且沿着驱动轴(8)的外周周向均勾分布； 所述本体(I)内还设有减速机构，所述减速机构包括驱动机构和与驱动机构传动连接的制动机构，所述制动机构包括两个位于驱动轴(8)两侧的制动组件，所述制动组件包括制动片(U)、制动杆(10)、制动臂(13)和制动引线(15)，所述制动臂(13)的横向界面呈回力标形状，所述回力标的开口远离驱动轴(8)，所述制动臂(13)的一端设有销钉(12)，所述制动臂(13)通过销钉(12)固定在本体(I)的内部，所述制动臂(13)的另一端设有第一销轴(14)，所述制动引线(15)—端与驱动机构传动连接，所述制动引线(15)的另一端通过第一销轴(14)固定在制动臂(13)上，所述制动杆(10)固定制动臂(13)上且靠近销钉(12)的一端，所述制动片(11)固定在制动杆(10)上且靠近驱动轴(8); 所述驱动机构包括制动电机(21)、制动轴(20)、驱动线(I9)和两个驱动杆(18)，所述驱动杆(18)的一端设有第二销轴(16)，所述驱动杆(18)的数量与制动引线(15)的数量一致且——对应，所述制动引线(15)通过第二销轴(16)与对应的驱动杆(18)连接，所述驱动杆(18)的另一端设有固定轴(17)，两个驱动杆(18)通过固定轴(17)互相连接，所述驱动线(19)的一端固定在固定轴(17)上，所述驱动线(19)的另一端固定在制动轴(20)上，所述制动电机(21)通过制动轴(20)与驱动线(19)传动连接； 所述本体(I)内设有无线通讯模块和信号采集模块，所述信号采集模块包括信号采集电路，所述信号采集电路包括第一运算放大器(Ul)、第二运算放大器(U2)、第一电阻(Rl)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)和第四电阻(R4)，所述第一运算放大器(Ul)的反相输入端与第一电阻(Rl)连接，所述第一运算放大器(Ul)的反相输入端通过第二电阻(R2)与第一运算放大器(Ul)的输出端连接，所述第一运算放大器(Ul)的同相输入端与第二运算放大器(U2)的输出端连接，所述第二运算放大器(U2)的反相输入端与第二运算放大器(U2)的输出端连接，所述第二运算放大器(U2)的同相输入端通过第三电阻(R3)外接3.3V直流电压电源，所述第二运算放大器(U2)的同相输入端通过第四电阻(R4)接地。2.如权利要求1所述的基于超声波探测的用于搜救的无人机，其特征在于，所述转向电机(4)和制动电机(21)均为伺服电机。3.如权利要求1所述的基于超声波探测的用于搜救的无人机，其特征在于，所述驱动电机(7)为直流电机。4.如权利要求1所述的基于超声波探测的用于搜救的无人机，其特征在于，所述制动机构的一侧设有回位机构，所述回位机构包括固定板(22)和回位弹簧(23)，所述回位弹簧(23)的一端固定在固定板(22)上，所述回位弹簧(23)的另一端固定在第一销轴(14)上。5.如权利要求4所述的基于超声波探测的用于搜救的无人机，其特征在于，所述回位弹簧(23)处于正常状态。6.如权利要求1所述的基于超声波探测的用于搜救的无人机，其特征在于，所述制动引线(15)和驱动线(19)均为碳素线。7.如权利要求1所述的基于超声波探测的用于搜救的无人机，其特征在于，所述本体(I)上设有信号接收窗口( 2)。8.如权利要求7所述的基于超声波探测的用于搜救的无人机，其特征在于，所述信号接收窗口(2)与无线通讯模块电连接，所述无线通讯模块通过WIFi传输无线信号。
【文档编号】G01S15/88GK105866780SQ201610226696
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月12日
【发明人】张萍
【申请人】张萍