本實用新型涉及飛行技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種浮體拋離式兩棲四旋翼無人機。

背景技術(shù)：

利用自備的程序控制裝置和無線電遙控設(shè)備操縱的不載人飛機稱之為無人機。

從技術(shù)角度定義可以分為：無人固定翼機、無人垂直起降機、無人飛艇、無人直升機、無人多旋翼飛行器、無人傘翼機等。無人機安裝有自動駕駛儀、程序控制裝置等設(shè)備機但無駕駛艙。地面、艦艇上或母機遙控站人員通過雷達等設(shè)備，對其進行跟蹤、定位、遙控、遙測和數(shù)字傳輸?？稍跓o線電遙控下像普通飛機一樣起飛或用助推火箭發(fā)射升空，也可由母機帶到空中投放飛行?；厥諘r，可用與普通飛機著陸過程一樣的方式自動著陸，也可通過遙控用降落傘或攔網(wǎng)回收?？煞锤彩褂枚啻?。廣泛用于空中偵察、監(jiān)視、通信、反潛以及電子干擾等與載人飛機相比，它具有體積小、造價低、使用方便、對作戰(zhàn)環(huán)境要求低、戰(zhàn)場生存能力較強等優(yōu)點。由于無人駕駛飛機對未來空戰(zhàn)有著重要的意義，世界各主要軍事國家都在加緊進行無人駕駛飛機的研制工作。

在無人機上裝載多類傳感器，例如角速率、姿態(tài)、位置、加速度、高度和空速等傳感器，是飛控系統(tǒng)的基礎(chǔ)。其中，加速度傳感器是很多無人機的標配，主要用于確定位置和無人機的飛行姿態(tài)，在維持無人機飛行控制中起到關(guān)鍵的作用。攝像頭，可以實現(xiàn)影像實時傳輸、高危地區(qū)探測功能，廣泛應(yīng)用于消防、軍事、交通、警務(wù)、勘探以及氣象等領(lǐng)域，以實現(xiàn)對指定區(qū)域的巡航拍攝和監(jiān)視。

目前，無人機大多是基于直升機的飛行原理進行設(shè)計制造的，可實現(xiàn)垂直升降和高空懸停，從而滿足航拍和監(jiān)控的要求，最普遍的是單軸單槳、單軸共槳以及多旋翼(例如，四旋翼)形式。

四旋翼飛行器與直升機不同，典型的傳統(tǒng)直升機配備有一個主轉(zhuǎn)子和一個尾漿。他們是通過控制舵機來改變螺旋槳的槳距角，從而控制直升機的姿態(tài)和位置。四旋翼飛行器是通過調(diào)節(jié)四個電機轉(zhuǎn)速來改變旋翼轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)升力的變化，從而控制飛行器的姿態(tài)和位置。四旋翼無人機是一種具有四個螺旋槳的飛行器并且四個螺旋槳呈十字形交叉結(jié)構(gòu)，相對的四旋翼具有相同的旋轉(zhuǎn)方向，分兩組，兩組的旋轉(zhuǎn)方向不同。與傳統(tǒng)的直升機不同，四旋翼直升機只能通過改變螺旋槳的速度來實現(xiàn)各種動作。四旋翼無人機具有可以自由懸停、運動性能好、體積小、環(huán)境友好、可靠性高以及操控簡單等優(yōu)點。四旋翼無人機主要應(yīng)用于街景拍攝、監(jiān)控巡察、電力巡檢、環(huán)保、確權(quán)問題、農(nóng)業(yè)保險快遞、影視劇拍攝、災(zāi)后救援等領(lǐng)域。

目前，四旋翼無人機的研究主要集中在空中無人機方面，公告號為CN104494817A的中國專利文獻公開了了一種四旋翼無人機，包括四個螺旋槳、剛性十字交叉支架和主控制系統(tǒng)，所述四個螺旋槳固聯(lián)在剛性十字交叉支架機構(gòu)上由四個獨立的電機驅(qū)動，主控制系統(tǒng)機構(gòu)設(shè)置在剛性十字交叉支架正下端，四旋翼無人機在空中可實現(xiàn)精度范圍為1米的懸停，能夠有效的長時間觀察目標動態(tài)，且操控靈活，該電池模塊為10000mAh，在長達30分鐘的續(xù)航能力可以飛行10km，最大速度為10m/s，飛行高度的包容性為0-1000m，能夠適應(yīng)溫度范圍為-10°～-45°，其起飛重量3kg，最大有效載荷為1kg，可攜帶攝影機等設(shè)備詳細觀測人類不易觀測的地方。

然而，由于無線電信號在水中傳播能力差，裝備防水方面的限制，對于水下四旋翼無人機的研究則很少涉及。這在很大程度上局限了四旋翼的水下應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型提供了一種浮體拋離式兩棲四旋翼無人機，該無人機可以在水下自由運動，當(dāng)水壓傳感器檢測到深度過大時，與接收機裝配在一起的浮體自動脫落并浮至水面以保持信號的穩(wěn)定接收。

本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種浮體拋離式兩棲四旋翼無人機，包括四個螺旋槳、剛性十字交叉支架機構(gòu)和控制系統(tǒng)，所述的十字交叉支架機構(gòu)包括機架主體和連接在機架主體四周的四個機臂，所述的機架主體頂部密封安裝有浮體，底部密封安裝有內(nèi)艙體，四周和頂部均設(shè)有用于安裝防水導(dǎo)線的水密接頭。

在上述技術(shù)方案中，所述的兩棲四旋翼無人機，在結(jié)合空中四旋翼無人機技術(shù)的基礎(chǔ)上加以改進?？梢栽谒伦杂蛇\動，通過密封處理，對機架主體內(nèi)部主要構(gòu)件進行保護。

作為優(yōu)選，所述的控制系統(tǒng)包括遙控、設(shè)置在浮體內(nèi)的遙控接收機、設(shè)置在機架主體上的水壓傳感器和安裝在內(nèi)艙體中的飛行控制板。

所述遙控接收機和水壓傳感器的信號輸出端均連接飛行控制板的信號輸入端。將遙控接收機放置在浮體內(nèi)，當(dāng)水壓傳感器檢測到水壓過高時，表示水深度過大，浮體會自動脫落浮至水面，使遙控接收機能穩(wěn)定接收來自遙控的信號。飛行控制板來控制浮體脫落和無人機的水下姿態(tài)。

作為針對以上技術(shù)方案的進一步改進，本實用新型進一步要解決的問題是提供一種浮體安裝機構(gòu)，該機構(gòu)可以讓浮體固定在機架主體上并可以使浮體在飛行控制板的控制作用下隨時脫離機架主體。

為此，在本實用新型進一步的技術(shù)方案中，機架主體上設(shè)有用于安裝浮體的卡扣和用于抵推浮體的彈簧；所述的卡扣包括相對設(shè)置的一對；所述的浮體包括浮體蓋、底板和安裝在浮體蓋頂端的警報燈；所述的底板上設(shè)有與卡扣配合的一對卡扣孔，所述的一對卡扣孔之間設(shè)置有舵機。

通過卡扣與卡扣孔的配合，使浮體安裝在機架主體上，當(dāng)接受到飛行控制板傳來的指令后，浮體內(nèi)的舵機開始運動，推動卡扣脫落，在彈簧的抵推作用下，浮體從機架主體上脫落浮至水面。此時，遙控發(fā)出的無線電信號通過浮體內(nèi)的接收機接收并通過防水導(dǎo)線傳至飛行控制板來控制水下姿態(tài)，從而解決了水下無線電信號傳播損失的難題。同時，四旋翼無人機在水下工作時，如果遇到電量低、失穩(wěn)、失控等狀況時也可以通過飛行控制板控制浮體脫落，浮體上的警報燈閃爍來提醒操控人員。

此外，在上述技術(shù)方案中，機臂端部設(shè)有電機座，所述的電機座上安裝有防水電機，電機座底部安裝有帶支撐腳的空心艙體；所述的螺旋槳通過電機螺絲帽安裝在防水電機的輸出端。

通過在四個電機座下設(shè)計空心艙體的方式以增加飛機在水下姿態(tài)的穩(wěn)定性，保證無人機受力平衡，可以有效防止傾覆。四旋翼無人機降落在地面時，支撐腳起到支撐機體的作用。

作為優(yōu)選，所述的內(nèi)艙體外套設(shè)有外艙體，所述的外艙體與內(nèi)艙體間的空間形成密封的機體配重倉。

配重倉不僅可以增加飛機的防水性能，而且在外艙與內(nèi)艙之間的空間可以通過增加負重的方式來調(diào)整飛機的自重?？梢愿鶕?jù)無人機的負重合理的調(diào)節(jié)自身重量以調(diào)節(jié)自重與浮力接近。

作為優(yōu)選，所述的內(nèi)艙體裝有分別通過防水導(dǎo)線與四個螺旋槳連接的四個電子調(diào)速器和提供能量的電池。電子調(diào)速器用來控制螺旋槳的速度，其信號輸入端與控制板的信號輸出端連接，電子調(diào)速器用來控制螺旋槳的速度，電池為整個四旋翼無人機提供續(xù)航所需的能量。

作為優(yōu)選，所述的機臂上沿著機臂安裝有固定防水導(dǎo)線的線夾。該線夾用于固定連接防水電機和水密接頭的防水導(dǎo)線，使整個裝置更加整潔美觀。

作為優(yōu)選，所述的機架主體四周設(shè)有安裝機臂的機臂接口，用于連接機臂，便于拆卸。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果為：

本實用新型提供的兩棲四旋翼無人機既可以在空中工作，也可以實現(xiàn)在水中自由工作，通過控制浮體的脫落并浮至水面以保持信號的穩(wěn)定接收，可有效增加四旋翼的工作深度。控制浮體脫落的預(yù)設(shè)值可以通過飛行控制板連接電腦設(shè)置；同時，可以根據(jù)四旋翼下潛深度調(diào)節(jié)信號接收方式。

附圖說明

圖1為本實用新型兩棲四旋翼無人機的整體結(jié)構(gòu)主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型兩棲四旋翼無人機的整體結(jié)構(gòu)俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型兩棲四旋翼無人機的整體結(jié)構(gòu)軸測結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型兩棲四旋翼無人機的整體構(gòu)成結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實用新型兩棲四旋翼無人機的浮體細節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實用新型兩棲四旋翼無人機的空心艙體細節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本實用新型兩棲四旋翼無人機的浮體拋出后工作示意圖。

其中：1、螺絲帽；2、螺旋槳；3、防水電機；4、電機座；5、空心艙體；6、支撐腳；7、機臂；8、線夾；9、防水導(dǎo)線；10、浮體蓋；11、警報燈；12、機架主體；13、第一水密接頭；14、卡扣；15、電子調(diào)速器；16、飛行控制板；17、電池；18、內(nèi)艙體；19、外艙體；20、舵機；21、水壓傳感器；22、機臂接口；23、第二水密接頭。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型一種浮體拋離式兩棲四旋翼無人機作進一步詳細說明。

如圖1、圖2、圖3所示，一種浮體拋離式兩棲四旋翼無人機，包括四個螺旋槳2、剛性十字交叉支架機構(gòu)和控制系統(tǒng)，十字交叉支架機構(gòu)包括機架主體12和連接在機架主體12四周的四個機臂7，機架主體12的頂部密封安裝有浮體，四周設(shè)有用于連接防水導(dǎo)線的第一水密接頭13，同時，頂部設(shè)有用于連接防水導(dǎo)線的第二水密接頭23。機臂7上沿著機臂安裝有固定防水導(dǎo)線9的線夾8。浮體包括浮體蓋10、底板和安裝在浮體蓋10頂端的警報燈11。

機臂7的端部設(shè)有電機座4，電機座4上安裝有防水電機3，電機座4的底部安裝有帶支撐腳6的空心艙體5，空心艙體5的細節(jié)部分如圖5所示；螺旋槳2通過螺絲帽1安裝在防水電機3的輸出端。防水電機3與電機座4通過螺絲固定。

如圖4所示，機架主體12的底部密封安裝有內(nèi)艙體18，內(nèi)艙體18外套設(shè)有外艙體19，外艙體19與內(nèi)艙體18間的空間形成密封的機體配重倉。內(nèi)艙體18裝有分別通過防水導(dǎo)線連接四個螺旋槳2的四個電子調(diào)速器15以及提供能量的電池17。

控制系統(tǒng)包括遙控、設(shè)置在浮體內(nèi)的遙控接收機、設(shè)置在機架主體12上的水壓傳感器21和安裝在內(nèi)艙體18中的飛行控制板16。

如圖5所示，機架主體12上設(shè)有用于安裝浮體的卡扣14和用于抵推浮體的彈簧；卡扣14包括相對設(shè)置的一對；底板上設(shè)有與卡扣14配合的一對卡扣孔，一對卡扣孔之間安裝有舵機20。機架主體12的四周設(shè)有安裝機臂7的機臂接口22。

本實用新型的工作過程如下：

當(dāng)兩棲四旋翼無人機在空中飛行時，由操控人員通過遙控控制其飛行姿態(tài)。

當(dāng)兩棲四旋翼無人機在水下運動時，如圖6所示，在一定深度內(nèi)，由水壓傳感器21來檢測水壓。當(dāng)水壓在設(shè)定的范圍內(nèi)時，兩棲四旋翼無人機的浮體與機架主體12連接在一起。此時，飛機處于一個相對較淺的深度運動，遙控發(fā)出的控制指令無線電信號能很好的穿過水面到達浮體內(nèi)的接收機。而當(dāng)兩棲四旋翼無人機的下潛深度較大時，安裝在無人機主體上的水壓傳感器21感受到的壓力超過預(yù)設(shè)值，由飛行控制板給出一個指令，浮體內(nèi)的舵機20開始運動，推動卡扣14脫落，在彈簧的作用下浮體從四旋翼無人機上脫落浮至水面。

舵機20運動至卡扣孔處被止動突起擋住，從而將卡扣孔密封，有效的阻止了浮體進水。舵機20通過線纜連接機架主體12上的水密接頭，由內(nèi)艙體18內(nèi)的電池17供電。此時，遙控發(fā)出的無線電信號通過浮體內(nèi)的接收機接收并通導(dǎo)線傳至飛行控制板16來控制水下姿態(tài)，從而解決了水下無線電信號傳播損失的難題。

控制浮體脫落的預(yù)設(shè)值可以通過飛行控制板16連接電腦設(shè)置。四旋翼無人機在水下工作時，如果遇到電量低、失穩(wěn)、失控等狀況時也可以通過飛行控制板16控制浮體脫落，浮體上的警報燈11閃爍來提醒操控人員。

此外，本實用新型設(shè)計了內(nèi)外艙之間的配重艙，不僅可以增加飛機的防水性能，而且在外艙體19與內(nèi)艙體18之間的空間可以通過增加負重的方式來調(diào)整飛機的自重。當(dāng)浮力與重力接近時能達到一個很好的工作狀態(tài)。同時，在四個電機座4下都設(shè)計了空心艙體5以增加飛機在水下姿態(tài)的穩(wěn)定性。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施舉例，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。