一种多用途无人机的制作方法

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种多用途无人机。

背景技术：

无人机遥感(unmannedaerialvehicleremotesensing)是一种利用先进的无人驾驶飞行器技术、遥感传感器技术、遥测遥控技术、通讯技术、gps差分定位技术和遥感应用技术，具有自动化、智能化、专用化快速获取国土、资源、环境等空间遥感信息，完成遥感数据处理、建模和应用分析的应用技术。无人机遥感系统由于具有机动、快速、经济等优势，已经成为世界各国争相研究的热点课题，现已逐步从研究开发发展到实际应用阶段，成为未来的主要航空遥感技术之一。

无人机具有低成本、低损耗、可重复使用且风险小等诸多优势，其应用已经从最初的侦察、预警等军事领域扩大到资源勘测、气象观测及处理突发事件等非军事领域。无人机遥感的高时效、高分辨率等性能，是传统卫星遥感所无法比拟的，无人机的发展给遥感技术的应用提供了新的平台，将在资源环境调查与城市管理、动植物生长发育、灾害监测与抢险救援、国防安全与反恐维稳等诸多领域发挥重要作用，具有实时监测和提供“大数据”信息功能。

然而，基于传感器种类和作业需求的多样化，单从空中实现目标监测有一定局限性，比如水产养殖中水质、含氧量监测需要与水体充分接触；在农田信息监测时，作物冠层以下范围、病虫害监测中，在近距离获取数据能提高监测水平，降低农民管理难度。因此需要一种灵活、机动且能适应复杂多变的环境因素的无人机，以作为一种高效获取高分辨率信息、高精度信息的多用途工具。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种灵活性高、机动性强、具有复杂地形通过能力、能适应多变环境因素的多用途无人机。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种多用途无人机，所述多用途无人机包括承载体、连接机构和两个行走飞行组件，两个所述行走飞行组件对称设于所述承载体的两侧并通过所述连接机构与承载体相连，所述行走飞行组件包括机臂、用于带动无人机在空中飞行的飞行机构和用于带动无人机在地面行走的行走机构。承载体用于放置无人机的控制系统和供电系统等核心部件，行走飞行组件通过连接机构对称设置于承载体的两侧，有利于无人机飞行或行走工作时保持平衡，飞行机构能够带动无人机在空中飞行，行走机构能够带动无人机在地面行走，将飞行机构和行走机构集成在机臂上，提高了无人机结构的紧凑性，同时使无人机能够实现空中飞行和地面行走两种工作模式。

上述的多用途无人机，优选的，所述行走机构可拆卸固定于所述机臂的一侧，所述飞行机构通过一紧固装置设于所述机臂的两端。行走机构布置于机臂的侧面，便于使无人机行走时保持两侧的平衡，而飞行机构布置于机臂两端，不会与行走机构相互形成干涉，同时也有利于保持飞行时的平衡，飞行机构和行走机构的布置在考虑平衡和不影响工作的条件下，充分利用了机臂上的空间作为搭载体，提高了结构的紧凑性，有利于减小无人机的体积。

上述的多用途无人机，优选的，所述多用途无人机还包括可张开以使无人机漂浮于水面的折叠漂浮组件，所述折叠漂浮组件固定于所述承载体上，折叠漂浮组件包括舵机、推杆、两个连杆和两块漂浮板，所述推杆的一端与所述舵机相连，两个所述连杆的一端均铰接于推杆的另一端，两个连杆的另一端分别与两块所述漂浮板铰接，且两块漂浮板之间铰接相连。折叠漂浮组件通常处于折叠收起的状态，当无人机需要漂浮于水面上时，可控制将其打开，漂浮板提供的浮力能够使无人机漂浮于水面上，漂浮板不仅能够支撑力，还能起到保护承载体的作用。

上述的多用途无人机，优选的，所述紧固装置与机臂之间设有可使所述飞行机构整体向下转动的转向装置，所述转向装置包括旋转轴，所述旋转轴沿机臂的径向水平设置，紧固装置与机臂之间以可绕旋转轴转动的方式连接。当折叠漂浮组件打开，无人机漂浮在于水面上时，转向装置可使飞行机构整体向下转动，转向后的飞行机构可为水面运行提供推动力并能实现转向功能，当无需提供水面运行推动力时，转动后的飞行机构也能整体向上转动归位。

上述的多用途无人机，优选的，所述紧固装置包括上紧固板和下紧固板，所述上紧固板和下紧固板之间留有供所述机臂端部插入的空间，且上紧固板和下紧固板可拆卸固定连接，上紧固板或下紧固板上设有用于安装所述飞行机构的安装板。连接时机臂的端部插入上紧固板和下紧固板的空间中，并用螺栓或其他可拆卸固定连接组件固定，同时将飞行机构安装在安装板上，从而可将飞行机构牢固固定在机臂两端。

上述的多用途无人机，优选的，所述安装板设于所述下紧固板上，所述安装板与下紧固板的相接处设有定位槽，所述定位槽的宽度与所述机臂的端部相匹配。定位槽与机臂的端部配合，便于紧固装置与机臂的定位，保证飞行机构的定位安装精度，从而保证无人机工作时各个方向的平衡。

上述的多用途无人机，优选的，所述连接机构包括两个连接杆和可弯曲折叠或固定连接的折叠装置，所述折叠装置的两端分别与两个所述连接杆的一端固定连接，两个连接杆的另一端分别与所述机臂和所述承载体固定连接。折叠装置能够实现行走飞行组件和承载体之间的相对折叠，缩小整机运输和携带时的尺寸，在运输过程中便于携带，提高作业效率和速度，两个连接杆的长度也可根据实际需求进行选择，以便适应不同的地形，如可以通过增加连接杆的宽度设有更大的旋翼提高无人机的载重能力，使无人机搭载设备的选择范围增加。

上述的多用途无人机，优选的，所述折叠装置包括第一折叠件和第二折叠件，所述第一折叠件和第二折叠件的一端铰接，所述第一折叠件上设有卡钩，所述第二折叠件上设有可与所述卡钩卡紧配合的横臂，所述横臂上连接有用于带动横臂上下移动的锁紧杆，所述锁紧杆上设有用于提供弹力以使横臂牢固卡在卡钩中的弹簧。当横臂卡在卡钩的卡槽中时，折叠件被固定无法折叠，保证无人机正常使用时的固定连接作用，当通过锁紧杆上下移动横臂时，可将横臂从卡钩的卡槽中移出，解除卡钩和横臂相互卡住连接后，可通过第一折叠件和第二折叠件的铰接点快速将行走飞行组件折叠，便于运输过程中携带，弹簧提供弹力使横臂与卡钩牢固卡紧保证正常的固定连接，需折叠时可按压锁紧杆克服弹力进行调节。该结构通过配合承载体、行走飞行组件等部件，保证折叠后最小，各部件之间不会相互干涉。

上述的多用途无人机，优选的，所述行走机构包括履带安装支架、履带驱动轮、履带从动轮、履带和驱动电机，所述履带安装支架固定设置于所述机臂上，所述履带驱动轮与驱动电机相连，所述履带驱动轮和履带从动轮设于所述履带安装支架上，所述履带与所述履带驱动轮和履带从动轮配合连接。行走机构采用履带底盘的结构，使无人机在地面行走时具有较强的地形通过能力，能够平稳通过农田中的沟、坎以及泥浆环境。

上述的多用途无人机，优选的，所述承载体的内部设有用于放置控制系统和供电系统的腔室，承载体两侧的中间位置对称设有两个延伸臂，所述延伸臂与所述连接机构固定连接。腔室可放置控制系统和供电系统，同时还可根据实际需求，在承载体外壁上留一定的缝隙，形成半封闭区域，能同时保证承载体内部空腔的通风散热，也能防止作业时外界环境对内部元器件进行干扰。设置延伸臂便于与连接机构的连接杆进行连接，以便快速根据实际情况选择合适的连接机构。

上述的多用途无人机，优选的，所述承载体上还设有电池安装板和若干个电池板支柱，所述电池板支柱的一端与承载体固定连接，另一端与所述电池安装板固定连接。电池固定设置在电池安装板上，电池安装板上设有散热孔便于散热。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.本发明的多用途无人机结构简单、灵活性高、机动性强，具有复杂地形通过能力，能适应多变环境因素，从而实现多环境信息收集与发布、紧急救援物资投递和空中监测等多种功能；

2.本发明的多用途无人机可通过飞行机构实现在空中飞行，通过行走机构实现在地面行走，通过折叠漂浮组件实现在水面漂浮，同时配合转向装置将飞行机构转向还能实现在水面滑行，因此具有空中飞行、地面行走和水面作业三种工作模式；

3.本发明的行走机构采用履带结构，能够平稳通过农田中的沟、坎及泥浆环境，具有很好的地形通过能力和灵活度，空中飞行速度能够达到10m/s，操作简单，起降条件要求低；

4.本发明的多用途无人机，两个行走飞行组件与连接机构形成h型机架，同时配合折叠装置能够实现无人机设备的折叠，在运输过程中便于携带。

附图说明

图1是实施例的多用途无人机的立体结构示意图(转向装置未转向状态)。

图2是实施例的多用途无人机的立体结构示意图(转向装置向下转向状态)

图3是实施例中行走飞行组件的立体结构示意图。

图4是实施例中紧固装置的立体结构示意图。

图5是实施例中折叠装置的立体结构示意图。

图6是实施例中支承体的立体结构示意图。

图7是实施例中转向装置的立体结构示意图。

图8是实施例的多用途无人机折叠状态下的立体结构示意图。

图9是实施例的多用途无人机的控制流程图。

图例说明：

1、承载体；11、侧板；12、支撑螺柱；13、盖板；14、延伸臂；15、电池板支柱；16、电池安装板；17、延伸臂紧固夹；2、行走飞行组件；21、机臂；22、飞行机构；23、行走机构；231、履带安装支架；232、履带驱动轮；233、履带从动轮；234、履带；24、紧固装置；241、上紧固板；242、下紧固板；244、固定杆；245、安装板；3、连接机构；31、连接杆；32、折叠装置；321、第一折叠件；322、第二折叠件；333、卡钩；334、横臂；335、锁紧杆；4、折叠漂浮组件；42、推杆；43、连杆；44、漂浮板；5、转向装置；51、旋转轴。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

如图1所示，本实施例的多用途无人机，多用途无人机包括承载体1、连接机构3和两个行走飞行组件2，两个行走飞行组件2对称设于承载体1的两侧并通过连接机构3与承载体1相连，行走飞行组件2包括机臂21、用于带动无人机在空中飞行的飞行机构22和用于带动无人机在地面行走的行走机构23。本实施例无人机的机架结构呈h型，两侧的两个行走飞行组件2相当于h型机架的两条纵梁，连接机构3和承载体1组成h型机架的横梁，具有结构简单、稳固、阻力小、易于保持两侧平衡等优点。

本实施例中，行走机构23可拆卸固定于机臂21的一侧，飞行机构22通过一紧固装置24设于机臂21的两端。具体的，两个机臂21的两端均设有旋翼式的飞行机构22，形成四旋翼式多用途无人机结构，行走机构23通过两个紧固夹固定在机臂21的外侧，将飞行机构22和行走机构23均集成在机臂21上，在能实现各自功能的同时互不干涉。

如图2所示，本实施例中，多用途无人机还包括可张开以使无人机漂浮于水面的折叠漂浮组件4，折叠漂浮组件4固定于承载体1上，折叠漂浮组件4包括舵机、推杆42、两个连杆43和两块漂浮板44，推杆42的一端与舵机相连，两个连杆43的一端均铰接于推杆42的另一端，两个连杆43的另一端分别与两块漂浮板44铰接，且两块漂浮板44之间铰接相连。具体的，折叠漂浮组件4对称设置于承载体1的两侧，以保证整个无人机机身受力平衡，漂浮板由eva材质制成，eva材料质量轻，能产生足够支撑无人机的浮力，两块漂浮板44之间通过弹簧合页铰接，为了避免折叠漂浮组件4在无人机执行地面行走模式时造成干涉，折叠漂浮组件4的设置位置及高度需根据行走机构23进行相应的调整。当无人机需要漂浮在水面时，舵机(图中未示出)推动推杆42向下运动，推杆42带动两个连杆43向两侧展开，连杆43向两侧展开的同时带动沿弹簧合页折叠的两块漂浮板44也水平展开，同时还可在折叠漂浮组件上设置控制漂浮板44打开角度的限位装置，达到限位的位置后，漂浮板44水平打开使无人机漂浮在水面上，折叠的过程与打开过程相反，舵机拉动推杆42向上运动，两个连杆43在推杆42的带动下，由两侧朝推杆42所在的中间位置收紧，连杆43收紧的同时带动两块漂浮板44沿弹簧合页处折叠，进而完成折叠，折叠后的漂浮板44位于承载体1延伸臂14的正下方，有利于减少对无人机整机空气动力的影响。

如图7所示，本实施例中，紧固装置24与机臂21之间设有可使飞行机构22整体向下转动的转向装置5，转向装置5包括旋转轴51，旋转轴51沿机臂21的径向水平设置，紧固装置24与机臂21之间以可绕旋转轴51转动的方式连接。具体的，转向装置5还包括紧固装置连接件和机臂连接件，紧固装置连接件的一端与紧固装置24连接，机臂连接件为一连接座，紧固装置连接件、机臂连接件和机臂21之间通过旋转轴51铰接，紧固装置连接件内设有两个滚动轴承，使紧固装置24上的飞行机构22可绕旋转轴51转动，为了利用飞行机构22完成水面运行时的动力驱动和转向功能，旋转轴51需沿机臂21的径向水平设置，更具体的，以竖直方向为z轴，机臂21的长度延伸方向为x轴，在水平面上垂直于x轴的方向为y轴，此时机臂21在水平面的径向就是y轴的方向，将旋转轴51设置在y轴的方向上，可以实现飞行机构22和紧固装置24整体绕y轴方向上下转动，需要水面漂浮运动时可控制转动舵机带动紧固装置连接件旋转，将飞行机构22整体旋转90°，将驱动力的方向有竖直方向转换成水平方向，从而实现水面运行时的运动及转向。

如图4所示，本实施例中，紧固装置24包括上紧固板241和下紧固板242，上紧固板241和下紧固板242之间留有供机臂21端部插入的空间，且上紧固板241和下紧固板242可拆卸固定连接，上紧固板241或下紧固板242上设有用于安装飞行机构22的安装板245。具体的，上紧固板241和下紧固板242的侧面设有相互配合的固定孔，固定孔中穿设有固定杆244，从而实现上紧固板241和下紧固板242之间的固定，下紧固板242上设有向外侧延伸的安装板245，安装板245上设有用于安装飞行机构22的安装孔。具体的，飞行机构22包括旋翼和驱动旋翼旋转的电机，上紧固板241和下紧固板242呈弧形板状，二者配合构成供机臂21插入的空间，安装飞行机构22时，将机臂21的端部插入上紧固板241和下紧固板242之间的空间中，然后在固定孔中插入螺栓作为固定杆244，并用螺母锁紧，此时紧固装置24将机臂21夹紧固定，由于下紧固板242上设有安装板245作为电机安装底座，可以将飞行机构22的电机以及旋翼等飞行动力部分紧固安装于此处，以满足无人机的飞行条件。

本实施例中，安装板245设于下紧固板242上，安装板245与下紧固板242的相接处设有定位槽，定位槽的宽度与机臂21的端部相匹配。具体的，下紧固板242呈下凹的弧形板状，下紧固板242的下凹程度与机臂21端部的形状相同，安装板245与下紧固板242的两侧相接，相接部的中间位置设有定位槽，定位槽的形状与机臂21端部的形状相匹配，以便在安装时使机臂21在各个方向均与上紧固板241和下紧固板242紧密接触并固定，保证安装精度。

如图5和图8所示，本实施例中，连接机构3包括两个连接杆31和可弯曲折叠或固定连接的折叠装置32，折叠装置32的两端分别与两个连接杆31的一端固定连接，两个连接杆31的另一端分别与机臂21和承载体1固定连接。具体的，两个连接杆31均为碳管，机臂21的中间位置设有一紧固夹，紧固夹包括上下盖板、螺栓和螺母，上下盖板之间夹设有一碳管，通过螺栓和螺母将碳管固定，该碳管与一连接杆31连接，另一连接杆31与延伸臂14连接。

本实施例中，折叠装置32包括第一折叠件321和第二折叠件322，第一折叠件321和第二折叠件322的一端铰接，第一折叠件321上设有卡钩333，第二折叠件322上设有可与卡钩333卡紧配合的横臂334，横臂334上连接有用于带动横臂334上下移动的锁紧杆335，锁紧杆335上设有用于提供弹力以使横臂334牢固卡在卡钩333中的弹簧。具体的，第一折叠件321和第二折叠件322均呈圆筒状结构以便与两端的连接杆31通过螺栓连接，第一折叠件321和第二折叠件322的端部设有用于与连接杆31连接的紧固夹，为了降低重量，第一折叠件321和第二折叠件322的端部采用半封闭结构，第一折叠件321与第二折叠件322对接处呈方形板状，第一折叠件321与第二折叠件322之间最大展开角度为90°，卡钩333和横臂334均设于方形板状的对接处，卡钩333和横臂334挂载实现折叠装置32的合紧状态。第二折叠件322上设有u型凹槽，横臂334设于凹槽中，横臂334的中部与锁紧杆335相连，以通过锁紧杆335带动横臂334上下调节，锁紧杆335上还套设有弹簧提供弹力以使横臂334和卡钩333相互配合锁紧。

如图3所示，本实施例中，行走机构23包括履带安装支架231、履带驱动轮232、履带从动轮233、履带234和驱动电机，履带安装支架231固定设置于机臂21上，履带驱动轮232与驱动电机相连，履带驱动轮232和履带从动轮233设于履带安装支架231上，履带234与履带驱动轮232和履带从动轮233配合连接。具体的，每个行走机构23上设有两个履带安装支架231，履带安装支架231通过紧固夹固定于机臂21上，紧固夹的一端与履带安装支架231固接，紧固夹的另一端穿设于机臂21上且在松开的状态下能沿机臂21滑动，选择好位置后用螺栓将紧固夹与机臂21锁紧固定，该结构便于调节两个履带安装支架231之间的距离，进而完成履带234松紧调节，提高履带234的地形适应能力，驱动电机为两个直流电机，与无人机的供电系统电连接，履带驱动轮232设有两个，分别由两个直流电机驱动，然后带动履带从动轮233运动，进而实现履带234在地面行走，通过改变两个直流电机的转向转速等实现转弯等功能，以适应田间、草地等工作环境。

如图6所示，本实施例中，承载体1的内部设有用于放置控制系统和供电系统的腔室，承载体1两侧的中间位置对称设有两个延伸臂14，延伸臂14与连接机构3固定连接。具体的，承载体1包括侧板11、支撑螺柱12和两个盖板13，两个盖板13相互平行设置，盖板13与侧板11接触的面上设有供侧板11嵌入的槽，支撑螺柱12设于两个盖板13之间，支撑螺柱12的两端与螺母配合将侧板11和两个盖板13锁紧固定，多块侧板11间隔布置留有缝隙，以形成半封闭区域，利于通风和散热。延伸臂14通过紧固夹固定于承载体1的两侧，紧固夹通过螺栓固定。承载体1作为无人机机架主体，内部放置无人机控制部分和供电部分，盖板13的形状为窄边矩形双层结构，足够支撑无人机飞行时对延伸臂14的压力，上下盖板13组合能减少机架中心所占面积，形成紧凑型无人机机架结构，支撑螺柱12采用轻质铝合金材料，将上下盖板连接，组合形成支撑面，保证承载体1强度，承载体1侧面使用侧板11封闭，形成一个半封闭区域，保证内部部件通风散热，防止作业时外界环境对内部电子器件的干扰。盖板13的材质为碳纤维板，保证机身强度，降低机身重量，延伸臂14通过延伸臂紧固夹17固定，延伸臂紧固夹17为内圆外方形结构，其方形的外部框架支撑承载体1的上盖板和下盖板，延伸臂紧固夹17的内部为圆形紧固夹结构，以限制延伸臂14的轴向运动，同时能分散延伸臂14承受的压力，提高延伸臂14的使用寿命。

本实施例中，承载体1上还设有电池安装板16和若干个电池板支柱15，电池板支柱15的一端与承载体1固定连接，另一端与电池安装板16固定连接。具体的，四个电池板支柱15均匀分布在下侧的盖板13上，电池安装板16中心设有两个u形孔，在保证锂电池安装前提下减轻重量。

本实施例的多用途无人机为四旋翼多用途无人机，其具有三种工作模式，分别是飞行模式、地面行走模式和水面滑行模式，该多用途无人机的控制方法如图9所示。

执行飞行模式前，需将折叠装置32合紧，使承载体1、行走飞行组件2和连接机构3打开处于水平位置，无人机呈展开的姿态，安装好飞行机构，检查电池连接情况，通电后调整飞行参数，进而实现飞行功能。

执行地面行走模式前，同样使无人机呈展开的姿态，此时行走飞行组件2处于水平位置，两个电机动作驱动履带234在地面行走。

执行水面滑行模式前，需将固定在电池安装板16下方的折叠漂浮组件4展开，利用漂浮板44为无人机提供足够的浮力，同时通过转向装置5将飞行机构22旋转，改变驱动力的提供方向，形成水面滑行模式下的驱动力，同时还可通过调节飞行机构22电机转速控制速度大小。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。