一种改良结构的水上探测无人机的制作方法

本发明属于无人机技术领域，涉及一种改良结构的水上探测无人机。

背景技术：

无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，无人机结构简单、使用成本低，已在野外施工、勘探、交通运输、旅游、赛事直播等领域中得到广泛应用。

目前无人机还被用于水上探测工作，利用无人机的机动性，缩短了探测时间，省去了人工探测的成本，但是无人机水上探测也存在一些不稳定的因素，当水面风浪较大时，无人机可能被吹落到水中，由于无人机上没有缓冲和提供浮力的装置，直接接触水面容易造成损坏；此外，由于无人机电池容量有限，当出现电量不足时需要返回充电，导致探测任务无法连续进行。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种改良结构的水上探测无人机，能够防止无人机意外跌落遭到损坏，还能够利用波浪能给下落至水面的无人机充电，提高续航能力。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种改良结构的水上探测无人机，包括无人机本体，所述无人机本体的四周均设有旋翼，四个所述旋翼的下方均设有底座，所述底座内设有下端具有开口的储存腔，所述储存腔内设有伸缩气囊，所述底座上设有压缩气瓶，所述压缩气瓶通过管子与伸缩气囊相连通，所述压缩气瓶的出气口上设有电磁阀一，所述无人机本体内设有空腔，所述空腔内设有控制器和蓄电池，所述电磁阀一通过控制器与蓄电池电连接，所述无人机本体下方的两侧分别设有当无人机降落至水面时能够使无人机本体漂浮在水面之上，还能利用波浪能进行发电的发电装置，两个所述发电装置左右对称设置，所述发电装置与蓄电池电连接。

当无人机在执行水上探测任务时，出现较大的风浪，使无人机发生意外坠落时，此时通过控制器打开压缩气瓶上的电磁阀一，释放压缩气瓶内的压缩空气，压缩空气通过管子进入到伸缩气囊内，伸缩气囊迅速向下膨胀，使无人机本体上的四个伸缩气囊先接触水面，起到缓冲作用，四个伸缩气囊还能使无人机本体平稳漂浮在水面上，等风浪过后继续执行探测任务；此外，当无人机出现电量不足的情况时，通过控制器使其自动下降至水面，发电装置能够使无人机本体漂浮在水面之上，利用波浪能进行发电，并将电能储存在蓄电池内，提高无人机的续航能力。

在上述的一种改良结构的水上探测无人机中，所述空腔上设有陀螺仪，所述陀螺仪通过控制器与蓄电池电连接。

当无人机本体出现较大幅度的晃动时，所述陀螺仪可以将位置变化的信号发送给控制器，控制器提前打开压缩气瓶的电磁阀一，给伸缩气囊充气，防止无人机本体快速下落直接撞击水面。

在上述的一种改良结构的水上探测无人机中，所述伸缩气囊的下端竖直设置有排气管，所述排气管上设有电磁阀二，所述电磁阀二通过控制器与蓄电池电连接。

当风浪结束后，控制器打开排气管上的电磁阀二，四个伸缩气囊内的压缩空气从各自的排气管排出，给无人机本体提供一个向上的推力，给无人机起飞助力，使其快速上升，减小起飞时电能的消耗。

在上述的一种改良结构的水上探测无人机中，所述发电装置包括固定轴、两个固定板一和两个连杆一，两个所述固定板一竖直设置在无人机本体的下侧面上，两个所述固定板一和两个连杆一一一对应，所述连杆一的一端通过铰接轴与相对应的固定板一铰接，两个所述连杆一的另一端分别固连在固定轴上，所述固定轴水平设置，所述固定轴的两端分别设有能够限定固定轴绕铰接轴转动范围的限位机构，所述固定轴上转动设置有圆柱状的浮体，所述浮体的外侧沿浮体的长度方向周向均匀设有若干个转叶，所述浮体位于两个连杆一之间，所述浮体内设有能够利用波浪带动浮体转动进行发电的发电机构。

当无人机下降至水面时，四个伸缩气囊和两个浮体同时接触水面，起到缓冲作用，同时还能给无人机本体提供浮力，使其漂浮于水面之上，浮体上的转叶受到波浪冲击带动浮体绕着固定轴转动，发电机构利用浮体的转动进行发电，绿色环保；所述限位机构可以限定固定轴绕铰接轴的转动范围，避免固定轴绕铰接轴的转动角度过大使无人机本体接触水面或者发生侧翻，提高无人机水上充电的稳定性；此外，当无人机降落到地面时，可以根据不同的地形来调整两个浮体的高度，使无人机本体保持水平状态，避免侧翻。

在上述的一种改良结构的水上探测无人机中，所述发电机构包括永磁铁一、永磁铁二和线圈，所述浮体内设有安装腔，所述磁铁一和磁铁二相对设置在安装腔的侧壁上，并且磁极相反，所述固定轴上平行设置有两个通孔一，两个所述通孔一分别位于安装腔的两端，两个所述通孔一的轴线均与固定轴的轴线垂直且在同一平面上，所述线圈通过两个通孔一缠绕在固定轴的外侧，所述线圈与蓄电池电连接。

由于两个浮体受到波浪冲击绕着固定轴转动，使安装腔内的永磁铁一、永磁铁二与固定轴上缠绕的线圈发生相对转动，根据电磁感应原理，线圈切割永磁铁一和永磁铁二的磁感线，产生感应电流，将电能储存在蓄电池内，绿色环保。

在上述的一种改良结构的水上探测无人机中，所述限位机构包括固定板二、连杆二、活塞杆和活塞缸，所述活塞缸通过支架竖直设置在无人机本体的侧壁上，所述活塞杆的一端位于活塞缸内且端部固设有活塞，所述活塞杆的另一端伸出活塞缸且端部固连有连接柱，所述活塞滑动设置在活塞缸内，所述活塞将活塞缸内部分为上腔和下腔，所述上腔和下腔内均装满水，所述上腔的顶部设有上进水管和上出水管，所述下腔的底部设有下进水管和下出水管，所述无人机本体的上侧面上设有储水箱，所述上进水管、上出水管、下进水管和下出水管均与储水箱相连通，所述上进水管、上出水管、下进水管和下出水管上均设有单向阀，所述活塞杆上套设有复位弹簧，所述复位弹簧位于活塞与活塞缸之间，所述连接柱的外侧设有固定板三，所述固定板三与连杆二的一端铰接，所述连杆二的另一端与固定板二的一端铰接，所述固定板二的另一端与固定轴的端部固连。

当波浪冲击浮体使固定轴绕铰接轴向无人机本体的外侧转动时，通过连杆二带动活塞杆和活塞向下滑动，活塞杆上的复位弹簧被压缩，所述复位弹簧可以限定固定轴绕铰接轴向外转动的范围，使无人机本体始终位于水面之上，当活塞向下滑动时，下腔内的水受到挤压从下出水管流入到储水箱内，同时上腔内形成负压，上进水管从储水箱抽水到上腔内；当波浪冲击浮体使固定轴绕铰接轴向无人机本体的内侧转动时，通过连杆二带动活塞杆和活塞向上滑动，活塞杆上的复位弹簧被拉伸，所述复位弹簧可以限定固定轴绕铰接轴向内转动的范围，防止由于两个浮体距离太近使无人机本体发生侧翻，当活塞向上滑动时，上腔内的水受到挤压从上出水管流入到储水箱内，同时下腔内形成负压，下进水管从储水箱抽水到下腔内；此外，由于单向阀的设置使得上进水管和下进水管只能进水，上出水管和下出水管只能出水，确保活塞缸正常工作，对无人机降落起缓冲作用。

在上述的一种改良结构的水上探测无人机中，所述上进水管、上出水管、下进水管和下出水管的通孔内均通过支架设有发电机，所述发电机的输入轴端部设有叶轮，所述发电机与蓄电池电连接。

当活塞杆带动活塞向下滑动时，下腔内的水受到挤压从下出水管流入到储水箱内，同时上腔内形成负压，上进水管从储水箱抽水到上腔内，上进水管和下出水管内的水流动带动各自通孔内的叶轮转动，使发电机发电；当活塞杆带动活塞向上滑动时，上腔内的水受到挤压从上出水管流入到储水箱内，同时下腔内形成负压，下进水管从储水箱抽水到下腔内，上出水管和下进水管内的水流动带动各自通孔内的叶轮转动，再次使发电机发电，将波浪能转化为电能，提高波浪能的利用率。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、当无人机在执行水上探测任务时，出现较大的风浪，使无人机发生较大的晃动时，陀螺仪将位置变化信号发送给控制器，控制器提前打开压缩气瓶上的电磁阀一，释放压缩气瓶内的压缩空气，压缩空气通过管子进入到伸缩气囊内，伸缩气囊迅速向下膨胀，当无人机被风浪吹落至水面时，四个伸缩气囊和两个浮体先接触水面，起到缓冲作用，四个伸缩气囊还能使无人机本体平稳漂浮在水面上，等风浪过后，通过控制器打开排气管上的电磁阀二，使四个伸缩气囊内的压缩空气从各自的排气管排出，给无人机提供一个向上的推力，给无人机起飞助力，使其快速上升，减小起飞时电能的消耗；

2、当无人机出现电量不足的情况时，通过控制器自动下降至水面，利用波浪冲击浮体上的叶片，带动浮体绕着固定轴转动，使安装腔内的永磁铁一和永磁铁二与固定轴上缠绕的线圈发生相对转动，根据电磁感应原理，线圈切割永磁铁一和永磁铁二的磁感线，产生感应电流，将电能储存在蓄电池内，绿色环保；

3、当波浪冲击浮体使固定轴绕铰接轴向无人机的外侧转动时，通过连杆二带动活塞杆和活塞向下滑动，活塞杆上的复位弹簧被压缩，所述复位弹簧可以限定固定轴绕铰接轴向外转动的范围，使无人机始终位于水面之上，当波浪冲击浮体使固定轴绕铰接轴向无人机的内侧转动时，通过连杆二带动活塞杆和活塞向上滑动，活塞杆上的复位弹簧被拉伸，所述复位弹簧可以限定固定轴绕铰接轴向内转动的范围，防止由于两个浮体距离太近使无人机发生侧翻；

4、当活塞杆带动活塞向下滑动时，下腔内的水受到挤压从下出水管流入到储水箱内，同时上腔内形成负压，上进水管从储水箱抽水到上腔内，上进水管和下出水管内的水流动带动各自通孔内的叶轮转动，使发电机发电；当活塞杆带动活塞向上滑动时，上腔内的水受到挤压从上出水管流入到储水箱内，同时下腔内形成负压，下进水管从储水箱抽水到下腔内，上出水管和下进水管内的水流动带动各自通孔内的叶轮转动，再次使发电机发电，将波浪能转化为电能，提高波浪能的利用率。

附图说明

图1是本改良结构的水上探测无人机的结构示意图；

图2是图1中a-a处的剖视图；

图3是图1中b-b处的剖视图；

图4是图1中c-c处的剖视图；

图5是图1中d处的局部放大图；

图6是伸缩气囊充气时的结构示意图；

图7是上进水管、上出水管、下进水管、下出水管的局部剖视图。

图中：1、无人机本体；1a、旋翼；1b、空腔；1c、控制器；1d、蓄电池；1e、固定板一；1f、铰接轴；2、浮体；2a、安装腔；2b、永磁铁一；2c、永磁铁二；2d、转叶；3、固定轴；3a、通孔一；3b、连杆一、3c、连杆二；3d、固定板二；4、线圈；5、连接柱；5a、固定板三；6、活塞杆；6a、活塞缸；6b、活塞；6c、复位弹簧；7、上腔；7a、上进水管；7b、上出水管；8、下腔；8a、下进水管；8b、下出水管；9、摄像头；10、底座；10a、储存腔；10b、压缩气瓶；11、伸缩气囊；12、陀螺仪；13、储水箱；14、发电机；14a、叶轮。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1至7所示，一种改良结构的水上探测无人机，包括无人机本体1，所述无人机本体1的四周均设有旋翼1a，四个所述旋翼1a的下方均设有底座10，所述底座10内设有下端具有开口的储存腔10a，所述储存腔10a内设有伸缩气囊11，所述底座10上设有压缩气瓶10b，所述压缩气瓶10b通过管子与伸缩气囊11相连通，所述压缩气瓶10b的出气口上设有电磁阀一，所述无人机本体1内设有空腔1b，所述空腔1b内设有控制器1c和蓄电池1d，所述电磁阀一通过控制器1c与蓄电池1d电连接，所述无人机本体1下方的两侧分别设有当无人机降落至水面时能够使无人机本体1漂浮在水面之上，还能利用波浪能进行发电的发电装置，两个所述发电装置左右对称设置，所述发电装置与蓄电池1d电连接。

无人机利用摄像头9进行水上探测，当水上的风浪较大，使无人机发生意外坠落时，此时通过控制器1c打开压缩气瓶10b上的电磁阀一，释放压缩气瓶10b内的压缩空气，压缩空气通过管子进入到伸缩气囊11内，伸缩气囊11迅速向下膨胀，使无人机本体1上的四个伸缩气囊11先接触水面，起到缓冲作用，四个伸缩气囊11还能使无人机本体1平稳漂浮在水面上，等风浪过后继续执行探测任务；此外，当无人机出现电量不足的情况时，通过控制器1c使其自动下降至水面，发电装置能够使无人机本体1漂浮在水面之上，利用波浪能进行发电，并将电能储存在蓄电池1d内，提高无人机的续航能力。

具体来说，所述空腔1b上设有陀螺仪12，所述陀螺仪12通过控制器1c与蓄电池1d电连接。

当无人机本体1出现较大幅度的晃动时，所述陀螺仪12可以将位置变化的信号发送给控制器1c，控制器1c提前打开压缩气瓶10b的电磁阀一，给伸缩气囊11充气，防止无人机本体1快速下落直接撞击水面。

具体来说，所述伸缩气囊11的下端竖直设置有排气管11a，所述排气管11a上设有电磁阀二，所述电磁阀二通过控制器1c与蓄电池1d电连接。

当风浪结束后，控制器1c打开排气管11a上的电磁阀二，四个伸缩气囊11内的压缩空气从各自的排气管11a排出，给无人机本体1提供一个向上的推力，给无人机起飞助力，使其快速上升，减小起飞时电能的消耗。

具体来说，所述发电装置包括固定轴3、两个固定板一1e和两个连杆一3b，两个所述固定板一1e竖直设置在无人机本体1的下侧面上，两个所述固定板一1e和两个连杆一3b一一对应，所述连杆一3b的一端通过铰接轴1f与相对应的固定板一1e铰接，两个所述连杆一3b的另一端分别固连在固定轴3上，所述固定轴3水平设置，所述固定轴3的两端分别设有能够限定固定轴3绕铰接轴1f转动范围的限位机构，所述固定轴3上转动设置有圆柱状的浮体2，所述浮体2的外侧沿浮体2的长度方向周向均匀设有若干个转叶2d，所述浮体2位于两个连杆一3b之间，所述浮体2内设有能够利用波浪带动浮体2转动进行发电的发电机构。

当无人机下降至水面时，四个伸缩气囊11和两个浮体2同时接触水面，起到缓冲作用，同时还能给无人机本体1提供浮力，使其漂浮于水面之上，浮体2上的转叶2d受到波浪冲击带动浮体2绕着固定轴3转动，发电机构利用浮体2的转动进行发电，绿色环保；所述限位机构可以限定固定轴3绕铰接轴1f的转动范围，避免固定轴3绕铰接轴1f的转动角度过大使无人机本体1接触水面或者发生侧翻，提高无人机水上充电的稳定性；此外，当无人机降落到地面时，可以根据不同的地形来调整两个浮体2的高度，使无人机本体1保持水平状态，避免侧翻。

具体来说，所述发电机构包括永磁铁一2b、永磁铁二2c和线圈4，所述浮体2内设有安装腔2a，所述磁铁一2b和磁铁二2c相对设置在安装腔2a的侧壁上，并且磁极相反，所述固定轴3上平行设置有两个通孔一3a，两个所述通孔一3a分别位于安装腔2a的两端，两个所述通孔一3a的轴线均与固定轴3的轴线垂直且在同一平面上，所述线圈4通过两个通孔一3a缠绕在固定轴3的外侧，所述线圈4与蓄电池1d电连接。

由于两个浮体2受到波浪冲击绕着固定轴3转动，使安装腔2a内的永磁铁一2b、永磁铁二2c与固定轴3上缠绕的线圈4发生相对转动，根据电磁感应原理，线圈4切割永磁铁一2b和永磁铁二2c的磁感线，产生感应电流，将电能储存在蓄电池1d内，绿色环保。

具体来说，所述限位机构包括固定板二3d、连杆二3c、活塞杆6和活塞缸6a，所述活塞缸6a通过支架竖直设置在无人机本体1的侧壁上，所述活塞杆6的一端位于活塞缸6a内且端部固设有活塞6b，所述活塞杆6的另一端伸出活塞缸6a且端部固连有连接柱5，所述活塞6b滑动设置在活塞缸6a内，所述活塞6b将活塞缸6a内部分为上腔7和下腔8，所述上腔7和下腔8内均装满水，所述上腔7的顶部设有上进水管7a和上出水管7b，所述下腔8的底部设有下进水管8a和下出水管8b，所述无人机本体1的上侧面上设有储水箱13，所述上进水管7a、上出水管7b、下进水管8a和下出水管8b均与储水箱13相连通，所述上进水管7a、上出水管7b、下进水管8a和下出水管8b上均设有单向阀，所述活塞杆6上套设有复位弹簧6c，所述复位弹簧6c位于活塞6b与活塞缸6a之间，所述连接柱5的外侧设有固定板三5a，所述固定板三5a与连杆二3c的一端铰接，所述连杆二3c的另一端与固定板二3d的一端铰接，所述固定板二3d的另一端与固定轴3的端部固连。

当波浪冲击浮体2使固定轴3绕铰接轴1f向无人机本体1的外侧转动时，通过连杆二3c带动活塞杆6和活塞6b向下滑动，活塞杆6上的复位弹簧6c被压缩，所述复位弹簧6c可以限定固定轴3绕铰接轴1f向外转动的范围，使无人机本体1始终位于水面之上，当活塞6b向下滑动时，下腔8内的水受到挤压从下出水管8b流入到储水箱13内，同时上腔7内形成负压，上进水管7a从储水箱13抽水到上腔7内；当波浪冲击浮体2使固定轴3绕铰接轴1f向无人机本体1的内侧转动时，通过连杆二3c带动活塞杆6和活塞6b向上滑动，活塞杆6上的复位弹簧6c被拉伸，所述复位弹簧6c可以限定固定轴3绕铰接轴1f向内转动的范围，防止由于两个浮体2距离太近使无人机本体1发生侧翻，当活塞6b向上滑动时，上腔7内的水受到挤压从上出水管7b流入到储水箱13内，同时下腔8内形成负压，下进水管8a从储水箱13抽水到下腔8内；此外，由于单向阀的设置使得上进水管7a和下进水管8a只能进水，上出水管7b和下出水管8b只能出水，确保活塞缸6a正常工作，对无人机降落起缓冲作用。

具体来说，所述上进水管7a、上出水管7b、下进水管8a和下出水管8b的通孔内均通过支架设有发电机14，所述发电机14的输入轴端部设有叶轮14a，所述发电机14与蓄电池1d电连接。

当活塞杆6带动活塞6b向下滑动时，下腔8内的水受到挤压从下出水管8b流入到储水箱13内，同时上腔7内形成负压，上进水管7a从储水箱13抽水到上腔7内，上进水管7a和下出水管8b内的水流动带动各自通孔内的叶轮14a转动，使发电机14发电；当活塞杆6带动活塞6b向上滑动时，上腔7内的水受到挤压从上出水管7b流入到储水箱13内，同时下腔8内形成负压，下进水管8a从储水箱13抽水到下腔8内，上出水管7b和下进水管8a内的水流动带动各自通孔内的叶轮14a转动，再次使发电机14发电，将波浪能转化为电能，提高波浪能的利用率。

本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例作各种修改、补充或采用类似的方法替代，但并不会偏离本发明的精神或超越所附权利要求书所定义的范围。