一种四旋翼单螺旋桨无人飞船水域探测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种四旋翼单螺旋桨无人飞船水域探测装置，包括船体、位于船尾下方的水下螺旋桨、位于船体两侧的四个空气旋翼、位于船底的超声阵列模块、位于船舱内部的控制箱。控制箱包括控制无人飞船水面航行的水面航行控制模块、控制无人飞船飞行的空中飞行控制模块、数据采集模块、水下探测控制模块、通信模块、空气旋翼电机驱动模块、水下螺旋桨电机驱动模块、用于协调各个模块工作的处理器模块、为无人飞船提供电源的供电模块。本实用新型专利技术的无人飞船可控制船体两侧的四个空气旋翼控制无人飞船飞行、转向、平衡，大大提高了无人船探测的灵活性，水下螺旋桨仅靠电机控制转速，无舵机控制方向，能广泛应用于水下探测领域。

【技术实现步骤摘要】
一种四旋翼单螺旋桨无人飞船水域探测装置
本技术涉及无人船水域探测
，具体涉及一种四旋翼单螺旋桨无人飞船水域探测装置。
技术介绍
无人船是一种可以无需遥控，借助精确卫星定位和自身传感即可按照预设任务在水面航行的全自动水面机器人，英文名称为unmannedsurfacevessel，英文缩写为USV，无人船多用于测绘、水文和水质监测。用无人船代替人力可以大大地减少人力和提高效率，在以往的探测任务中，探测人员需要自身携带探测设备，搭载船艇前往探测地点进行水域探测，在探测过程中可能会出现船艇触礁，水域污染，天气恶劣等情况，威胁探测人员自身的安全，同时在一些空间狭窄，探测困难的环境下，探测员很难前往探测地点进行探测，无人船可以替代探测人员进行探测水域任务，探测人员可以通过远程操控无人船进行探测任务，也可以在一些环境下，让无人船自主智能地进行探测任务。现有的无人船通过螺旋桨推动无人船在水面上航行，这种方式的航行速度普遍比较慢，如果通过改变大功率的螺旋桨来提供更大的推力，无人船的续航能力会随之下降。现有的无人船在水面航行时容易受到波浪的影响导致船体出现摇摆，当使用超声阵列模块进行水下探测时，这种波浪带来的晃动，使得水下探测模块在发送和接收信号两个时刻的姿态有比较大的变化，影响接收水下目标反射的超声回波信号，导致探测精度低。无人船在使用超声阵列模块进行水下探测时，超声阵列模块向待测水域发射特定频谱结构的超声信号，超声阵列模块接收水下目标反射的超声回波信号，进而计算出水域的各种参数。现有的无人船只能进行定点定向的水域探测，无法获取更大范围的水域参数。现有无人船转向时，是通过控制水下电机的方向来实现转向的，这种方式在转向的同时，无人船也会发生位置移动，即现有无人船无法进行原地转向，在一些空间狭窄区域，无法原地转向会使无人船陷于空间狭窄区域而无法驶离。现有的无人船发生触礁或水下电机损坏时，无法自主到岸，无人船因触礁而船体受损时，无人船会沉入水下，造成无人飞船损坏。无人水下电机损坏，无法自主到岸，需要人员到现场取回无人船，造成人力消耗。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服无人船容易受自然地理环境或人造工程屏障的限制、水下探测速度慢、探测时容易受到波浪影响而降低探测精度、水下探测时探测方式单一，无法原地转向，发生触礁或水下电机损坏时无法自主到岸的缺陷，提供一种四旋翼单螺旋桨无人飞船水域探测装置，能方便快速地抵达探测水域，可实现原地转向，可通过空气旋翼自主回岸，可进行高精度、多方向的水下探测。本技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种四旋翼单螺旋桨无人飞船水域探测装置，所述探测装置包括船体，所述船体内部固定穿插两个竖向设置的第一空心支架，两个第一空心支架穿透船体两侧，在每个第一空心支架两侧分别留有2个固定接口，位于船体同侧的2个固定接口上分别固定穿插横向设置的第二空心支架，位于船体两侧的横向设置的第二空心支架的两端分别固定有1个无刷电机，分别为第一无刷电机、第二无刷电机、第三无刷电机和第四无刷电机，四个无刷电机通过竖向设置的第一空心支架和横向设置的第二空心支架固定在同一个平面上，且平行于船体底部，四个无刷电机的控制线和电源线通过竖向设置的第一空心支架和横向设置的第二空心支架内部引向无人飞船船体内部，与船体内部的控制箱相连，第一无刷电机、第二无刷电机、第三无刷电机和第四无刷电机的转轴分别固定有第一空气旋翼、第二空气旋翼、第三空气旋翼、第四空气旋翼；所述船体尾部下方安装有一个水下电机，水下电机的控制线和电源线与船体内部的控制箱相连，水下电机的转轴固定有水下螺旋桨；所述船体底部中心位置设置有超声阵列模块，超声阵列模块的控制线和电源线与船体内部的控制箱相连。作为优选，所述船体内部还设置有卫星定位接收机、姿态仪，卫星定位接收机、姿态仪的控制线和电源线与船体内部的控制箱相连。作为优选，所述控制箱设置有处理器、通信模块、数据采集模块、水面航行控制模块、空中飞行控制模块、水下探测控制模块、水下螺旋桨电机驱动模块、空气旋翼电机驱动模块和供电模块；其中，通信模块和处理器相连接、用于收发数据，并由处理器将控制命令分发水面航行控制模块、空中飞行控制模块、水下探测控制模块；数据采集模块的输入端与卫星定位接收机、姿态仪、超声阵列模块的输出端相连接，数据采集模块的输出端与处理器的输入端相连接，由处理器将采集的无人飞船水平位置、姿态、高度以及探测数据分发给水面航行控制模块、空中飞行控制模块、水下探测控制模块；水面航行控制模块、空中飞行控制模块、水下探测控制模块三个模块的输入端与处理器相连接，水面航行控制模块、空中飞行控制模块、水下探测控制模块三个模块的输出端与水下螺旋桨电机驱动模块和空气旋翼电机驱动模块相连接。作为优选，所述空气旋翼电机驱动模块与第一无刷电机、第二无刷电机、第三无刷电机和第四无刷电机相连接。作为优选，所述水下螺旋桨电机驱动模块与水下电机相连接。作为优选，所述船体是一个狭长的几何体，左右对称，其表面是一个光顺曲面。作为优选，所述第一无刷电机、第三无刷电机控制第一空气旋翼、第三空气旋翼顺时针转动，所述第二无刷电机、第四无刷电机控制第二空气旋翼、第四空气旋翼逆时针转动。作为优选，所述船体顶部安装有船舱门，通过打开船舱门取出船体内部的控制箱。作为优选，所述船体顶部还安装有天线和备用天线口，天线用于通信模块与服务器通信，备用天线口用于安装卫星天线并与船体底部的卫星定位接收机相连，接收卫星信号进行卫星定位。本技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：(1)无人飞船上方的空气旋翼转动时，为无人飞船提供向上的推力，可以减少无人飞船吃水量，进而减少航行时受到的阻力，加快水面航行速度。(2)无人飞船上方的空气旋翼转动时，为无人飞船提供向上的推力，可推动无人飞船离开水面，通过飞行的方式到达定点，因为空气的阻力小于水的阻力，所以通过飞行的方式进行运动，可以更加快速地到达定点。(3)通过控制无人飞船上方的四个空气旋翼以不同的速度转动，空气旋翼旋转产生的自旋力可以实现原地转向，而不会发生位置的移动。(4)当无人飞船发生触礁或水下电机损坏时，无人飞船上方的空气旋翼转动为无人飞船提供向上的推力，推动无人飞船离开水面，飞行到岸。(5)当无人飞船探测时受到波浪的影响发生摇摆时，无人飞船上方的四个空气旋翼以不同的速度转动，通过产生的力来平衡波浪带来的冲击力，可以达到平衡无人飞船的目的，同时也可以通过这种方式自主改变无人飞船姿态，进行水下探测扫描，增加探测的功能性。附图说明图1是本技术公开的四旋翼无人飞船俯视图；图2是本技术公开的四旋翼无人飞船右视图；图3是本技术公开的四旋翼无人飞船剖视图；图4是本技术公开的四旋翼无人飞船中控制箱结构框图。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种四旋翼单螺旋桨无人飞船水域探测装置，其特征在于，所述探测装置包括船体(1)，所述船体(1)内部固定穿插两个竖向设置的第一空心支架(2)，两个第一空心支架(2)穿透船体(1)两侧，在每个第一空心支架(2)两侧分别留有2个固定接口(3)，位于船体(1)同侧的2个固定接口(3)上分别固定穿插横向设置的第二空心支架(12)，位于船体(1)两侧的第二空心支架(12)的两端分别固定有1个无刷电机，分别为第一无刷电机(4)、第二无刷电机(5)、第三无刷电机(6)和第四无刷电机(7)，四个无刷电机(4～7)通过第一空心支架(2)和第二空心支架(12)固定在同一个平面上，且平行于船体(1)底部，四个无刷电机(4～7)的控制线和电源线通过第一空心支架(2)和第二空心支架(12)内部引向无人飞船船体(1)内部，与船体(1)内部的控制箱(27)相连，第一无刷电机(4)、第二无刷电机(5)、第三无刷电机(6)和第四无刷电机(7)的转轴分别固定有第一空气旋翼(8)、第二空气旋翼(9)、第三空气旋翼(10)、第四空气旋翼(11)；/n所述船体(1)尾部下方安装有一个水下电机(19)，水下电机(19)的控制线和电源线与船体(1)内部的控制箱(27)相连，水下电机(19)的转轴固定有水下螺旋桨(13)；/n所述船体(1)底部中心位置设置有超声阵列模块(18)，超声阵列模块(18)的控制线和电源线与船体(1)内部的控制箱(27)相连。/n...

【技术特征摘要】
1.一种四旋翼单螺旋桨无人飞船水域探测装置，其特征在于，所述探测装置包括船体(1)，所述船体(1)内部固定穿插两个竖向设置的第一空心支架(2)，两个第一空心支架(2)穿透船体(1)两侧，在每个第一空心支架(2)两侧分别留有2个固定接口(3)，位于船体(1)同侧的2个固定接口(3)上分别固定穿插横向设置的第二空心支架(12)，位于船体(1)两侧的第二空心支架(12)的两端分别固定有1个无刷电机，分别为第一无刷电机(4)、第二无刷电机(5)、第三无刷电机(6)和第四无刷电机(7)，四个无刷电机(4～7)通过第一空心支架(2)和第二空心支架(12)固定在同一个平面上，且平行于船体(1)底部，四个无刷电机(4～7)的控制线和电源线通过第一空心支架(2)和第二空心支架(12)内部引向无人飞船船体(1)内部，与船体(1)内部的控制箱(27)相连，第一无刷电机(4)、第二无刷电机(5)、第三无刷电机(6)和第四无刷电机(7)的转轴分别固定有第一空气旋翼(8)、第二空气旋翼(9)、第三空气旋翼(10)、第四空气旋翼(11)；
所述船体(1)尾部下方安装有一个水下电机(19)，水下电机(19)的控制线和电源线与船体(1)内部的控制箱(27)相连，水下电机(19)的转轴固定有水下螺旋桨(13)；
所述船体(1)底部中心位置设置有超声阵列模块(18)，超声阵列模块(18)的控制线和电源线与船体(1)内部的控制箱(27)相连。


2.根据权利要求1所述的一种四旋翼单螺旋桨无人飞船水域探测装置，其特征在于，所述船体(1)内部还设置有卫星定位接收机(29)、姿态仪(30)，卫星定位接收机(29)、姿态仪(30)的控制线和电源线与船体(1)内部的控制箱(27)相连。


3.根据权利要求2所述的一种四旋翼单螺旋桨无人飞船水域探测装置，其特征在于，所述控制箱(27)包括处理器(28)、通信模块(24)、数据采集模块(22)、水面航行控制模块(20)、空中飞行控制模块(21)、水下探测控制模块(23)、水下螺旋桨电机驱动模块(26)、空气旋翼电机驱动模块(25)和供电模块(17)；
其中，通信模块(24)和处理器(28)相连接、用于收发数据，并由处理器(28)将控制命令分发给水面航行控制模块(20)、空中飞行控制模块(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦岗，黄晓鸿，曹燕，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44