本实用新型专利技术公开了一种具有变体机构的共轴旋翼多栖无人机，包括主体舱以及相对主体舱对称布置的四个动力单元；每个动力单元均包括一变体机构以及安装在该变体机构上的共轴旋翼组件，变体机构包括与主体舱固定连接的固定支架、与固定支架转动连接的转动支架，转动支架安装有驱动电机以及与驱动电机的输出轴连接的动力杆；共轴旋翼组件包括以共轴方式安装在动力杆的轴向外侧的螺旋桨和动力杆的轴向内侧的滚动轮；驱动机构通过推杆驱动转动支架在竖直平面内相对固定支架转动不同角度，以将螺旋桨及滚动轮置于分别与无人机的多个运动模式对应的多个工作位置。本实用新型专利技术能够应对地形多样的自然环境，具有结构简单、切换方便快速的特点。快速的特点。快速的特点。
【技术实现步骤摘要】
一种具有变体机构的共轴旋翼多栖无人机
[0001]本技术涉及无人机
，尤其是涉及一种具有复用型变体机构的共轴旋翼多栖无人机。
技术介绍
[0002]目前，利用水面起降的水路两栖飞机、水面飞机已处于成熟发展阶段，但具备水下潜航与水中反复出入能力的跨介质无人机仍在航行时的动力、出入水能力、密封性等方面的存在问题。
[0003]中国专利申请CN201711386555公开了一种固定翼海空多栖航行器与控制方法，可实现空中大范围飞行观测，也可实现水下长航程滑翔观测，并且依靠所具备的垂直起降功能实现在水、空中不同运动模式的切换。但其在水下运动时，只能通过调节机体浮心的前移与后移，结合固定翼进行锯齿状的水下滑翔运动，这种运动方式速度慢，转向路径长，动力效率低。同时，由于存在固定翼，该多栖航行器在空中运动时需要进行旋翼与固定翼的模式转换，这导致航行器在空中的运动控制系统变得十分复杂，还增大了机体体积。
[0004]中国专利申请CN201810255330.3公开了一种共轴倾转海空航行器，该本专利技术通过共轴的海空两用的组合电机与倾转组合电机的矢量配合，实现对共轴倾转航行器在水中、空中跨介质的全方位运动。但其水下运动需要四个水下推进器产生相同斜向下的力，竖直分量一直进行重力抵消，水平分量控制前行和转向，下潜的能量消耗大，且水下的运动控制系统复杂。
[0005]中国专利申请CN201910533404公开了一种十字型共轴倾转旋翼两栖无人机，其设置了倾转式的共轴多旋翼机构，通过对旋翼进行倾转控制，代替通过电机的增减速改变反扭力矩来改变机体的偏航角度，水下运动时倾转两侧电机朝前，机体保持水平以减少阻力，提高电机最大升力的利用效率，使无人机实现在空中以及水下大阻力情况下的自身旋转以及工作。但其在水下运动时，机体的平均密度大于水，在自然状态下机体会下沉，需要两个共轴多旋翼机构上的电机持续增减速来调节机体的上浮与下潜，上浮与下潜的能量消耗大，且水下的运动控制系统复杂。
技术实现思路
[0006]本技术公开了一种无人机，以解决传统单介质或两栖无人机器人环境适应性差的问题。
[0007]根据本技术的一种实施方式，提供了一种无人机，包括主体舱，以及与所述主体舱连接且相对所述主体舱对称布置的四个动力单元，每个动力单元均包括一变体机构以及安装在该变体机构上的共轴旋翼组件；
[0008]所述变体机构包括与所述主体舱固定连接的固定支架、与所述固定支架转动连接的转动支架，所述转动支架安装有驱动电机以及与所述驱动电机的输出轴连接的动力杆，所述固定支架包括用于进水和排水的沉浮水箱；
[0009]所述共轴旋翼组件包括以共轴方式安装在所述动力杆的轴向外侧的螺旋桨和所述动力杆的轴向内侧的滚动轮；
[0010]所述主体舱包括驱动机构，该驱动机构通过推杆连接所述转动支架，用于驱动所述转动支架在竖直平面内相对所述固定支架转动不同角度，以将所述螺旋桨及所述滚动轮置于分别与所述无人机的多个运动模式对应的多个工作位置。
[0011]在其他的一些示例中，所述滚动轮包括中心轮轴、外围轮圈以及用于连接所述中心轮轴与所述外围轮圈的多个桨叶片，所述中心轮轴可移动地套设在所述动力杆上；所述驱动机构通过所述推杆驱动所述滚动轮沿所述动力杆轴向方向移动，以在第一工作状态和第二工作状态之间进行切换；其中，在所述第一工作状态，所述滚动轮与所述动力杆之间动力耦合；在所述第二工作状态，所述滚动轮与所述动力杆之间解除动力耦合。
[0012]在其他的一些示例中，所述旋转支架包括套设在所述动力杆外部的滑套，所述推杆与所述滑套连接；所述滚动轮通过轴承组件固定安装在所述滑套的一端，使得所述滚动轮能够相对所述滑套自由转动。
[0013]在其他的一些示例中，所述滚动轮或所述轴承组件设有第一锁定机构，所述动力杆上设有第二锁定机构，在所述第一工作状态，所述第一锁定机构与所述第二锁定机构卡合，以在所述滚动轮与所述动力杆之间实现动力耦合；在所述第二工作状态，所述第一锁定机构与所述第二锁定机构分离，以在所述滚动轮与所述动力杆之间解除动力耦合。
[0014]在其他的一些示例中，所述滑套在沿垂直于所述转动支架的转动平面方向的两侧设有两个相对所述滑套中心线偏心设置的卡销，每个卡销通过一所述推杆与所述驱动机构连接。
[0015]在其他的一些示例中，所述转动支架包括一环形主体，该环形主体沿径向向外延伸形成一筒形部，所述驱动电机安装在该筒形部中；所述固定支架包括第一半球形壳体和第二半球形壳体，两个半球形壳体以从两侧夹持所述环形主体的方式，通过壳体内部的连接轴连接为一体，使得所述环形主体在外力驱动时，能够在所述两个半球形壳体之间绕所述连接轴转动。
[0016]在其他的一些示例中，所述两个半球形壳体与所述环形主体之间分别设有密封圈，以在所述两个半球形壳体之间形成一密封舱室，该密封舱室内设有电路板，该电路板与所述驱动电机连接。
[0017]在其他的一些示例中，所述主体舱设有控制单元，该控制单元与所述驱动机构连接，并通过设置在所述固定支架内部的线路与所述电路板连接。
[0018]在一些更具体的示例中，该无人机中，所述工作位置至少包括：第一工作位置，所述转动支架在竖直平面内与所述固定支架基本上相互垂直，使得所述螺旋桨及所述滚动轮的旋转面位于水平面内，且所述滚动轮处于所述第二工作状态；第二工作位置，所述转动支架在竖直平面内与所述固定支架基本上共轴设置，使得所述螺旋桨及所述滚动轮的旋转面位于垂直面内，且所述滚动轮处于所述第一工作状态；以及位于所述第一工作位置与所述第二工作位置之间的第三工作位置，所述转动支架在竖直平面内与所述固定支架之间形成一预定夹角，使得所述螺旋桨及所述滚动轮的旋转面位于倾斜面内，且所述滚动轮处于所述第二工作状态。
[0019]在一些更具体的示例中，该无人机包括四个所述动力单元，其中，第一动力单元及
第三动力单元的螺旋桨和桨叶片为正向结构，第二动力单元及第四动力单元的螺旋桨和桨叶片为反向结构，所述第一动力单元及所述第二动力单元设置在所述主体舱的一侧，所述第三动力单元及所述第四动力单元设置在所述主体舱的另一侧；在所述第一工作位置下，该无人机能够执行飞行运动模式，由四个螺旋桨提供动力实现空中飞行和悬停；在所述第二工作位置下，该无人机能够执行地面运动模式，由四个滚动轮提供地面推力，或执行水下运动模式，由所述主体舱同侧的滚动轮的桨叶片提供水中推力；在所述第三工作位置下，该无人机能够执行水面运动模式，由所述主体舱同侧的螺旋桨提供空气推力。
[0020]本技术通过动力传动杆切换的方式进行动力结构选择，并采用单杆共轴结构，实现了传统无人飞机和无人水面船的空气螺旋桨、无人舰船和潜艇的水用螺旋桨、无人小车的路面滚轮的结合，解决了传统单介质或两栖无人机器人的环境适应存在局限的问题，能够应对自然环境地形多样的情况，具有结构简单、切换方便快速的特点。
[0021]通过以下参照附图对本技术的示例性实施例的详细描本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无人机，包括主体舱，以及与所述主体舱连接且相对所述主体舱对称布置的四个动力单元，其特征在于，每个动力单元均包括一变体机构以及安装在该变体机构上的共轴旋翼组件；所述变体机构包括与所述主体舱固定连接的固定支架、与所述固定支架转动连接的转动支架，所述转动支架安装有驱动电机以及与所述驱动电机的输出轴连接的动力杆，所述固定支架包括用于进水和排水的沉浮水箱；所述共轴旋翼组件包括以共轴方式安装在所述动力杆的轴向外侧的螺旋桨和所述动力杆的轴向内侧的滚动轮，所述螺旋桨的旋转半径小于所述滚动轮的旋转半径；所述主体舱包括驱动机构，该驱动机构通过推杆连接所述转动支架，用于驱动所述转动支架在竖直平面内相对所述固定支架转动不同角度，以将所述螺旋桨及所述滚动轮置于分别与所述无人机的多个运动模式对应的多个工作位置。2.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述滚动轮包括中心轮轴、外围轮圈以及用于连接所述中心轮轴与所述外围轮圈的多个桨叶片，所述中心轮轴可移动地套设在所述动力杆上；所述驱动机构通过所述推杆驱动所述滚动轮沿所述动力杆轴向方向移动，以在第一工作状态和第二工作状态之间进行切换；其中，在所述第一工作状态，所述滚动轮与所述动力杆之间动力耦合；在所述第二工作状态，所述滚动轮与所述动力杆之间解除动力耦合。3.根据权利要求2所述的无人机，其特征在于，所述转动支架包括套设在所述动力杆外部的滑套，所述推杆与所述滑套连接；所述滚动轮通过轴承组件固定安装在所述滑套的一端，使得所述滚动轮能够相对所述滑套自由转动。4.根据权利要求3所述的无人机，其特征在于，所述滚动轮或所述轴承组件设有第一锁定机构，所述动力杆上设有第二锁定机构，在所述第一工作状态，所述第一锁定机构与所述第二锁定机构卡合，以在所述滚动轮与所述动力杆之间实现动力耦合；在所述第二工作状态，所述第一锁定机构与所述第二锁定机构分离，以在所述滚动轮与所述动力杆之间解除动力耦合。5.根据权利要求3所述的无人机，其特征在于，所述滑套在沿垂直于所述转动支架的转动平面方向的两侧设有两个相对所述滑套中心线偏心设置的卡销，每个卡销通过一所述推杆与所述驱动机构连接。6.根据权利要求3所述的无人机，其特征在于，所述转...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴忠勋，于建强，李伟鹏，边慧杰，
申请(专利权)人：中国电子科技南湖研究院，
类型：新型
国别省市：
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