一种具备爬楼、跳跃功能的路空两用无人机及其运行方法技术

本发明专利技术公开了一种具备爬楼、跳跃功能的路空两用无人机及其运行方法。其包括机体和六根变形支臂。六根变形支臂的内端均安装在机体的边缘处。所述变形支臂包括内臂、中臂组件、外臂和陆空两用动力组件。内臂、中臂组件、外臂由内至外依次连接，且相互之间能够在动力元件的驱动下转动。陆空两用动力组件安装在外臂的外端。外臂包括第一外臂支架与第二外臂支架。外臂上安装有外臂伸缩驱动组件。外臂伸缩驱动组件包括伸缩驱动组件、伸缩锁止组件和减震组件。陆空两用动力组件包括底座、主轴、主轴驱动组件、飞行组件和陆地组件。本发明专利技术通过变形支臂的变形以及离合组件的通断，能够切换为飞行模式、行走功能模式和爬楼越障模式，具有很强的地形通过能力。

【技术实现步骤摘要】
一种具备爬楼、跳跃功能的路空两用无人机及其运行方法
本专利技术属于无人机
，具体涉及一种具备爬楼、跳跃功能的路空两用无人机及其运行方法。
技术介绍
目前，市场上的旋翼飞行器类型主要包括固定翼飞行器、多旋翼飞行器和一些传统的多旋翼飞行器大多采用固定桨距的螺旋桨，通过调节螺旋桨的转速产生不同的反扭力矩和拉力来控制飞行姿态的平衡。其中的路空两用无人机功能相比较而言更多，但传统的路空两用无人机大多数为简单的行走功能加上飞行功能，功能单一，特别是面对地形复杂多变的环境中无法正常使用，不能够稳定，局限性也大，不能应用于多种场合。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具备爬楼、跳跃功能的路空两用无人机及其运行方法。本专利技术一种具备爬楼、跳跃功能的路空两用无人机，包括机体和六根变形支臂。六根变形支臂的内端均安装在机体的边缘处。所述变形支臂包括内臂、中臂组件、外臂和陆空两用动力组件。内臂、中臂组件、外臂由内至外依次连接，且相互之间能够在动力元件的驱动下转动。陆空两用动力组件安装在外臂的外端。所述的陆空两用动力组件包括底座、主轴、主轴驱动组件、飞行组件和陆地组件。主轴支承在底座上；主轴的轴线与第四转动副的公共轴线垂直。主轴由主轴驱动组件驱动旋转。所述的飞行组件安装在主轴的外端；飞行组件上设置有螺旋桨。所述的陆地组件包括车轮、上台阶辅助组件和离合组件。车轮固定在主轴上。上台阶辅助组件和离合组件位于车轮与底座之间。上台阶辅助组件包括弹性条和套筒。套筒套置在主轴上。弹性条的内端与套筒的外侧面固定。弹性条弯曲设置，且外凸侧面上设置有多个防滑凸块。所述的套筒与主轴通过离合组件连接。套筒与主轴之间设置有摩擦锁定组件包括摩擦环和摩擦杆。摩擦环固定在套筒靠近底座的端部。摩擦杆的一端与底座固定，另一端与摩擦环位置对应。作为优选，所述的上台阶辅助组件还包括拉绳和收卷组件。拉绳的外端与弹性条的外端固定。拉绳的内端连接到收卷组件。所述的收卷组件包括收卷电机、收卷辊、收卷主动齿轮和收卷从动齿轮。收卷电机固定在套筒的侧面上。收卷辊支承在套筒的侧面上；拉绳的内端缠绕固定在收卷辊上。收卷主动齿轮、收卷从动齿轮与收卷电机、收卷辊分别固定。收卷主动齿轮采用不完全齿轮。收卷主动齿轮与收卷从动齿轮啮合。作为优选，所述的离合组件包括第一离合爪、第二离合爪、第一环形拉盘、第二环形拉盘、形状记忆合金条和复位弹簧。第一离合爪与主轴固定。第二离合爪与套筒的端部固定。第一离合爪与第二离合爪的相对侧面上设置有相互匹配的锁合齿。所述的第一环形拉盘套置在套筒上。第二环形拉盘套置在主轴上。第一离合爪与第二离合爪位于第一环形拉盘与第二环形拉盘之间。第一环形拉盘与第二环形拉盘相对侧面之间设置有多个复位弹簧和多根形状记忆合金条。当形状记忆合金条通电时缩短，第一离合爪与第二离合爪对接，摩擦杆与摩擦环分离。当形状记忆合金条断电时，第一离合爪与第二离合爪分离，摩擦杆与摩擦环接触。作为优选，所述的内臂与机体的边缘处构成第一转动副。内臂由内臂驱动组件驱动旋转。中臂组件包括第一中臂支架与第二中臂支架。第一中臂支架的内端与内臂的外端构成第二转动副；第二中臂支架的内端与第一中臂支架的外端构成第三转动副。外臂的内端与第二中臂支架的外端构成第四转动副。外臂由外臂旋转驱动组件驱动旋转。第二转动副的公共轴线与第一转动副的公共轴线垂直相交。第三转动副的公共轴线与第二转动副的公共轴线垂直相交。第四转动副的公共轴线与第三转动副的公共轴线垂直相交。所述变形支臂还包括中臂驱动组件。所述的中臂驱动组件包括翻转驱动组件和旋转驱动组件。翻转驱动组件驱动第一中臂支架转动旋转驱动组件驱动第二中臂支架转动。作为优选，所述的锁止条与伸缩架之间设置有扭簧。该扭簧为锁止条提供远离锁止槽的弹力。作为优选，所述的伸缩驱动组件包括第五电机和凸轮。所述的伸缩架呈矩形框状；凸轮支承在第一外臂支架上，且位于伸缩架内。凸轮的工作轮廓呈莱洛三角形。伸缩架在滑动方向上的两个侧面均与凸轮接触。所述的凸轮由第五电机驱动旋转。作为优选，所述的主轴驱动组件包括主轴动力电机和主轴传动齿轮。主轴动力电机固定在底座上；两个主轴传动齿轮与主轴动力电机的输出轴、主轴分别固定。两个主轴传动齿轮啮合。作为优选，所述的飞行组件包括桨叶安装块、旋翼转向电机、旋翼动力电机、第一转向锥齿、第二转向锥齿和螺旋桨。桨叶安装块与主轴的外端转动连接。第一转向锥齿、第二转向锥齿与主轴的顶端、桨叶安装块分别固定；.第一转向锥齿与第二转向锥齿啮合。旋翼转向电机固定在桨叶安装块，且输出轴与第二转向锥齿固定。旋翼动力电机固定在桨叶安装块的外端，且输出轴与螺旋桨固定。作为优选，所述的外臂包括第一外臂支架与第二外臂支架。第一外臂支架与第二外臂支架构成滑动方向平行于第四转动副公共轴线的滑动副。外臂上安装有外臂伸缩驱动组件。外臂伸缩驱动组件包括伸缩驱动组件、伸缩锁止组件和减震组件。第一外臂支架上滑动连接有伸缩架。伸缩驱动组件驱动伸缩架进行滑动。所述的减震组件包括弹簧挡板和缓震弹簧。弹簧挡板固定在伸缩架的外侧。第二外臂支架的内端固定有锁止板。锁止板与弹簧挡板之间设置有一根或多根缓震弹簧。所述的伸缩锁止组件包括第六电机、锁止条和旋压块。锁止条的一端与伸缩架的外侧铰接。锁止板上开设有锁止槽。锁止条朝向锁止槽的侧面上开设有依次排列的多个锁止齿。旋压块支承在第一外臂支架上。旋压块抵住锁止条。旋压块转动能够带动锁止条上的锁止齿挤压锁止板上的锁止槽，实现伸缩架与第二外臂支架的固连；旋压块由第六电机驱动旋转。作为优选，该具备爬楼、跳跃功能的路空两用无人机具有飞行模式、行走模式和爬楼越障模式；飞行模式下，内臂、中臂组件、外臂伸至水平状态，且使得陆空两用动力组件内的螺旋桨朝上设置。伸缩锁止组件将伸缩架与第二外臂支架锁定。行走模式下，内臂、中臂组件、外臂转动至陆空两用动力组件内的车轮轴线水平的状态；且六个车轮形成前、中、后三对车轮。伸缩锁止组件解除伸缩架与第二外臂支架之间的锁定，使得减震组件能够起到减震的效果。离合组件将主轴与套筒分离。爬楼越障模式下，在行走模式的基础上，收卷组件将弹性条释放出来；离合组件将主轴与套筒接合。使得离合组件将主轴与套筒分离。随着车轮一同转动。该具备爬楼、跳跃功能的路空两用无人机的运行方法，包括飞行方法、行走方法和爬楼越障方法。所述的飞行方法具体如下：将该路空两用无人机调节至飞行模式；陆空两用动力组件内的螺旋桨旋转，带动该路空两用无人机飞行。所述的行走方法具体如下：将该路空两用无人机调节至行走模式；各车轮转动，带动该路空两用无人机在地面上行驶。当发生颠簸时，通过减震组件内缓震弹簧的伸缩来进行避震。通过变形支臂2绕水平轴线的翻转来升高或降低重心。所述的爬楼越障方法具体如下：将该路空两用无人机调节至爬楼越障模式；当弹性条的转动中抵住台阶或障碍物的边缘时，将对该路空两用无人机产生反作用力，使得该路空两用无人机被抬高，实现跨越台阶或障碍物。本专利技术具有的有益效果是：1、本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具备爬楼、跳跃功能的路空两用无人机，包括机体和六根变形支臂；其特征在于：六根变形支臂的内端均安装在机体(1)的边缘处；所述变形支臂(2)包括内臂(3)、中臂组件(5)、外臂(7)和陆空两用动力组件(9)；内臂(3)、中臂组件(5)、外臂(7)由内至外依次连接，且相互之间能够在动力元件的驱动下转动；陆空两用动力组件(9)安装在外臂(7)的外端；/n所述的陆空两用动力组件(9)包括底座(9-1)、主轴(9-2)、主轴驱动组件(10)、飞行组件(11)和陆地组件(12)；主轴(9-2)支承在底座(9-1)上；主轴(9-2)的轴线与第四转动副的公共轴线垂直；主轴(9-2)由主轴驱动组件(10)驱动旋转；所述的飞行组件(11)安装在主轴(9-2)的外端；飞行组件(11)上设置有螺旋桨；/n所述的陆地组件(12)包括车轮(12-1)、上台阶辅助组件(12-2)和离合组件(12-3)；车轮(12-1)固定在主轴(9-2)上；上台阶辅助组件(12-2)和离合组件(12-3)位于车轮(12-1)与底座(9-1)之间；上台阶辅助组件(12-2)包括弹性条(12-2-1)和套筒(12-2-3)；套筒(12-2-3)套置在主轴(9-2)上；弹性条(12-2-1)的内端与套筒(12-2-3)的外侧面固定；弹性条(12-2-1)弯曲设置，且外凸侧面上设置有多个防滑凸块；所述的套筒(12-2-3)与主轴(9-2)通过离合组件(12-3)连接；套筒(12-2-3)与主轴(9-2)之间设置有摩擦锁定组件(14)包括摩擦环(14-1)和摩擦杆(14-2)；摩擦环(14-1)固定在套筒(12-2-3)靠近底座(9-1)的端部；摩擦杆(14-2)的一端与底座(9-1)固定，另一端与摩擦环(14-1)位置对应。/n...

【技术特征摘要】
1.一种具备爬楼、跳跃功能的路空两用无人机，包括机体和六根变形支臂；其特征在于：六根变形支臂的内端均安装在机体(1)的边缘处；所述变形支臂(2)包括内臂(3)、中臂组件(5)、外臂(7)和陆空两用动力组件(9)；内臂(3)、中臂组件(5)、外臂(7)由内至外依次连接，且相互之间能够在动力元件的驱动下转动；陆空两用动力组件(9)安装在外臂(7)的外端；
所述的陆空两用动力组件(9)包括底座(9-1)、主轴(9-2)、主轴驱动组件(10)、飞行组件(11)和陆地组件(12)；主轴(9-2)支承在底座(9-1)上；主轴(9-2)的轴线与第四转动副的公共轴线垂直；主轴(9-2)由主轴驱动组件(10)驱动旋转；所述的飞行组件(11)安装在主轴(9-2)的外端；飞行组件(11)上设置有螺旋桨；
所述的陆地组件(12)包括车轮(12-1)、上台阶辅助组件(12-2)和离合组件(12-3)；车轮(12-1)固定在主轴(9-2)上；上台阶辅助组件(12-2)和离合组件(12-3)位于车轮(12-1)与底座(9-1)之间；上台阶辅助组件(12-2)包括弹性条(12-2-1)和套筒(12-2-3)；套筒(12-2-3)套置在主轴(9-2)上；弹性条(12-2-1)的内端与套筒(12-2-3)的外侧面固定；弹性条(12-2-1)弯曲设置，且外凸侧面上设置有多个防滑凸块；所述的套筒(12-2-3)与主轴(9-2)通过离合组件(12-3)连接；套筒(12-2-3)与主轴(9-2)之间设置有摩擦锁定组件(14)包括摩擦环(14-1)和摩擦杆(14-2)；摩擦环(14-1)固定在套筒(12-2-3)靠近底座(9-1)的端部；摩擦杆(14-2)的一端与底座(9-1)固定，另一端与摩擦环(14-1)位置对应。


2.根据权利要求1所述的一种具备爬楼、跳跃功能的路空两用无人机，其特征在于：所述的上台阶辅助组件(12-2)还包括拉绳(12-2-2)和收卷组件(13)；拉绳(12-2-2)的外端与弹性条(12-2-1)的外端固定；拉绳(12-2-2)的内端连接到收卷组件(13)；所述的收卷组件(13)包括收卷电机(13-1)、收卷辊(13-2)、收卷主动齿轮(13-3)和收卷从动齿轮(13-4)；收卷电机(13-1)固定在套筒(12-2-3)的侧面上；收卷辊(13-2)支承在套筒(12-2-3)的侧面上；拉绳(12-2-2)的内端缠绕固定在收卷辊(13-2)上；收卷主动齿轮(13-3)、收卷从动齿轮(13-4)与收卷电机(13-1)、收卷辊(13-2)分别固定；收卷主动齿轮(13-3)采用不完全齿轮；收卷主动齿轮(13-3)与收卷从动齿轮(13-4)啮合。


3.根据权利要求1所述的一种具备爬楼、跳跃功能的路空两用无人机，其特征在于：所述的离合组件(12-3)包括第一离合爪(12-3-1)、第二离合爪(12-3-2)、第一环形拉盘(12-3-3)、第二环形拉盘(12-3-4)、形状记忆合金条(12-3-5)和复位弹簧(12-3-6)；第一离合爪(12-3-1)与主轴(9-2)固定；第二离合爪(12-3-2)与套筒(12-2-3)的端部固定；第一离合爪(12-3-1)与第二离合爪(12-3-2)的相对侧面上设置有相互匹配的锁合齿；所述的第一环形拉盘(12-3-3)套置在套筒(12-2-3)上；第二环形拉盘(12-3-4)套置在主轴(9-2)上；第一离合爪(12-3-1)与第二离合爪(12-3-2)位于第一环形拉盘(12-3-3)与第二环形拉盘之间；第一环形拉盘(12-3-3)与第二环形拉盘相对侧面之间设置有多个复位弹簧(12-3-6)和多根形状记忆合金条(12-3-5)；当形状记忆合金条(12-3-5)通电时缩短，第一离合爪(12-3-1)与第二离合爪(12-3-2)对接，摩擦杆(14-2)与摩擦环(14-1)分离；当形状记忆合金条(12-3-5)断电时，第一离合爪(12-3-1)与第二离合爪(12-3-2)分离，摩擦杆(14-2)与摩擦环(14-1)接触。


4.根据权利要求1所述的一种具备爬楼、跳跃功能的路空两用无人机，其特征在于：所述的内臂(3)与机体(1)的边缘处构成第一转动副；内臂(3)由内臂驱动组件(4)驱动旋转；中臂组件(5)包括第一中臂支架(5-1)与第二中臂支架(5-2)；第一中臂支架(5-1)的内端与内臂(3)的外端构成第二转动副；第二中臂支架(5-2)的内端与第一中臂支架(5-1)的外端构成第三转动副；外臂(7)的内端与第二中臂支架(5-2)的外端构成第四转动副；外臂(7)由外臂旋转驱动组件(8-1)驱动旋转；第二转动副的公共轴线与第一转动副的公共轴线垂直相交；第三转动副的公共轴线与第二转动副的公共轴线垂直相交；第四转动副的公共轴线与第三转动副的公共轴线垂直相交；所述变形支臂(2)还包括中臂驱动组件(6)；所述的中臂驱动组件(6)包括翻转驱动组件(6-1)和旋转驱动组件(6-2)；翻转驱动组件(6-1)驱动第一中臂支架(5-1)转动旋转驱动组件(6-2)驱动第二中臂支架(5-2)转动。


5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶繁，倪虹，卢飞，周杰，勾治践，王婧，叶霞，马宝丽，袁鸿斌，
申请(专利权)人：杭州师范大学钱江学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33