陆空两栖无人机制造技术

陆空两栖无人机，它包含机架、轮系和四个旋翼；所述机架包含X型机臂、电路架和传感架；所述轮系包含轮架和两个车轮，所述轮架安装在X型机臂的下表面中部，所述轮架的两侧分别设置有可转动的车轮；X型机臂的上下表面分别设置有电路架和传感架，传感架上设置有光流激光测距一体模块，以用于检测地面状态及距离地面的高度；以及惯性测量单元，用于测量无人机的姿态；电路架上设置有飞行控制器和接收机；接收机与飞行控制器通讯连接，惯性测量单元与飞行控制器通讯连接，飞行控制器与旋翼的电机电连接，飞行控制器用于控制无人机的飞行状态。本发明专利技术结构紧凑，具有更高的机动性，提高了无人机能耗比。人机能耗比。人机能耗比。

【技术实现步骤摘要】
陆空两栖无人机


[0001]本专利技术涉及机器人与控制领域，具体涉及陆空两栖无人机。

技术介绍

[0002]多旋翼无人机是一种科学技术集成度高、使用范围广、优势特征明显的高科技工具。可应用于包裹递送、航拍和未知场景探索等领域。然而，限制多旋翼应用的最令人担忧的短板是它们较差的功率效率。例如，大型环境中的探索和远距离交付受益于多轴飞行器的机动性，但同时对它们的续航能力提出了巨大挑战。此外，当需要大载荷时，多旋翼飞行器的功率效率会急剧下降，从而使困境更加严峻。
[0003]CN114701307A涉及一种一体式两栖无人机，公开了通过在无人机上加装了四轮来实现路面的运动，地形通过能力弱，并且在地面状态下，横向面积大，运动不灵活。

技术实现思路

[0004]本专利技术为克服现有技术，提供一种陆空两栖无人机。该无人机结构紧凑，具有更高的机动性，大大提高无人机能耗比。
[0005]陆空两栖无人机包含机架、轮系和四个旋翼；所述机架包含X型机臂、电路架和传感架；
[0006]X型机臂的上表面四臂的端部分别安装有旋翼；所述轮系包含轮架和两个车轮，所述轮架安装在X型机臂的下表面中部，轮架的两侧分别设置有可转动的车轮；
[0007]X型机臂的上下表面分别设置有电路架和传感架，传感架上设置有光流激光测距一体模块，以用于检测地面状态及距离地面的高度；以及惯性测量单元，用于测量无人机的姿态；电路架上设置有飞行控制器和接收机；接收机与飞行控制器通讯连接，惯性测量单元与飞行控制器通讯连接，飞行控制器与旋翼的电机电连接，飞行控制器用于控制无人机的飞行状态。
[0008]进一步地，所述电路架和传感架均为镂空结构。
[0009]进一步地，所述机架的材质为碳纤维。
[0010]进一步地，所述光流激光测距一体模块通过减震圈固定在传感架上。
[0011]进一步地，飞行控制器内还集成有磁力计和气压计。
[0012]进一步地，所述轮架为“八”形结构，轮架的两臂下端分别设置有可转动的车轮。
[0013]进一步地，所述飞行控制器与布置在电路架上的电子调速器通讯连接，电子调速器与旋翼的无刷电机通讯连接。
[0014]进一步地，所述传感架包含上板、下板和铝柱，上板和下板通过铝柱连接，上板和下板均为镂空结构，下板与X型机臂固接。
[0015]本专利技术相比现有技术的有益效果是：
[0016]在设计中首次提出一种基于双轮的空地飞行器硬件设计，此后不断优化迭代，实现地面无人机自转效果，上下坡，下楼梯、行走等展示了无人机极好的动平衡以及机动性。
进行了综合实验，以验证不同运动模式的控制性能和地面运动模式的效率，表明所提出的无人机在许多方面都表现出色，相比现有陆空两栖模型具有更高的机动性和能耗比。大大提高无人机能耗比，从而实现更长的续航以及通行距离，在运输行业以及勘探等对于无人机续航和机动性有要求的地方具有用处。同时在之后量产过程中，无人机极其简单的轮系结构量产成本极低，没有额外增加电机以及配重，也是对无人机的性能的进一步提升。
[0017]空地一体机利用多旋翼与地面车辆的互补优势，以其优越的机动性和出色的续航能力在各个领域展现出巨大的潜力。本专利技术提出并实现了一种基于原有无人机增加被动轮的结构，共用无人机四个旋翼的动力实现陆空两栖，并且增加光流传感器实现无人机定高定点，在地面上同样通过传感器实现了稳定以及全向运动，由于在地面保持稳定桨叶转速比在空中稳定时降低许多，从而实现了节省功耗和降低环境噪声的效果。
[0018]下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步地说明：
附图说明
[0019]图1为从一个方向看本专利技术的立体结构示意图；
[0020]图2为从另一个方向看的本专利技术的立体结构示意图；
[0021]图3为机架的立体结构示意图；
[0022]图4为机架的仰视图；
[0023]图5为轮系的结构图；
[0024]图6为轮架的结构图；
[0025]图7为控制原理示意图；
[0026]图8为无人机稳定状态图；
[0027]图9为无人机起飞测试状态图；
[0028]图10为无人机摆动状态图；
[0029]图11为无人机直线行走状态图
[0030]图12为无人机上坡状态图；
[0031]图13为无人机下楼梯状态图。
具体实施方式
[0032]下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域技术人员所理解的通常意义。
[0033]结合图1
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图7说明，本实施方式的陆空两栖无人机包含机架1、轮系2和四个旋翼3；
[0034]所述机架1包含X型机臂11、电路架12和传感架13；
[0035]X型机臂11的上表面四臂的端部分别安装有旋翼3；所述轮系2包含轮架21和两个车轮22，所述轮架21安装在X型机臂11的下表面中部，轮架21的两侧分别设置有可转动的车轮22；
[0036]X型机臂11的上下表面分别设置有电路架12和传感架13，传感架13上设置有光流激光测距一体模块4，以用于检测地面状态及距离地面的高度；以及惯性测量单元，用于测量无人机的姿态；
[0037]电路架12上设置有飞行控制器121和接收机；接收机与飞行控制器121通讯连接，
惯性测量单元与飞行控制器121通讯连接，飞行控制器121与旋翼3的电机电连接，飞行控制器121用于控制无人机的飞行状态。
[0038]本实施方式中轮系采用双轮结构，既考虑了重量问题同时也兼顾到了无人机的机动性。无人机可以由上方的四旋翼提供陆上行进，陆地或飞行实现差速转向。
[0039]无人机机架主体采用Mrk5机架，并做了轻量化设计以及更好的气动学属性，同时采用7075铝合金侧板，坚固耐用，有效保护FPV镜头。采用“X”型机臂设计，在流动时气流减少涡流和干涉，并且重心在中间。在减震方面采用了减震设计，使得更少的震动使得各类传感器(如IMU，气压计等)由于震动的零值漂移减少，电子系统运行环境安全、稳定。
[0040]四旋翼飞行器的主控芯片采用STM32F407系统芯片。该芯片外设电路中搭载了六轴IMU。超声波传感器和光流传感器用作高度和位置测量,接收器用作接收遥控信号。四旋翼飞行器机体包含场效应管、直流电机和电子调速器等部件。四旋翼飞行器的动力来源是四个桨叶。同时底部装配有被动轮结构同样由该四个桨叶驱动。
[0041]本实施例中的四旋翼飞行器的主控芯片采用STM32F407系统芯片。该芯片外设电路中搭载了六轴IMU。超声波传感器和光流传感器用作高度和位置测量,接收器用作接收遥控信号。四旋翼飞行器机体包含场效应管、直流电机和电子调速器等部件。四旋翼飞行器的动力来源是四个桨叶。同时底部装配有被动轮结构同样由该四个桨叶驱动。
[0042]具体地，所述电路架12和传感架13本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.陆空两栖无人机，其特征在于：包含机架(1)、轮系(2)和四个旋翼(3)；所述机架(1)包含X型机臂(11)、电路架(12)和传感架(13)；X型机臂(11)的上表面四臂的端部分别安装有旋翼(3)；所述轮系(2)包含轮架(21)和两个车轮(22)，所述轮架(21)安装在X型机臂(11)的下表面中部，轮架(21)的两侧分别设置有可转动的车轮(22)；X型机臂(11)的上下表面分别设置有电路架(12)和传感架(13)，传感架(13)上设置有光流激光测距一体模块(4)，以用于检测地面状态及距离地面的高度；以及惯性测量单元，用于测量无人机的姿态；电路架(12)上设置有飞行控制器(121)和接收机；接收机与飞行控制器(121)通讯连接，惯性测量单元与飞行控制器(121)通讯连接，飞行控制器(121)与旋翼(3)的电机电连接，飞行控制器(121)用于控制无人机的飞行状态。2.根据权利要求1所述陆空两栖无人机，其特征在于：所述电路架(12)和传感架(13)均为镂空结构。3.根据权利要求1所述陆空两栖无人机，其特征在于：所述机架(1)的材质为碳纤维。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱延河，黄一，熊昊文，张晓涵，王茂林，王书一，张哲瑞，余耀欣，王成志，刘钧臣，郑天骄，赵杰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：