一种可自动折叠的水空两栖多旋翼飞行器及其工作方法技术

本发明专利技术公开了一种可自动折叠的水空两栖多旋翼飞行器及其工作方法，包括飞行器主体，旋翼折叠模块、旋翼和水下动力模块，该飞行器主体为中央平台，内部设有为水下动力模块提供动力的控制盒及能源；该飞行器主体周围均布若干个旋翼折叠模块，旋翼折叠模块为多旋翼飞行器提供升力，在空中飞行模式下旋转至与该飞行器主体垂直并展开旋翼，在水面航行模式下旋转至与该飞行器主体平行并收起旋翼，同时启动水下动力模块。本发明专利技术公开的多旋翼飞行器具有低空飞行、水面航行两种状态并使旋翼收放自动化，使多旋翼飞行器在水利领域或集群使用的场景下更具实用性。景下更具实用性。景下更具实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种可自动折叠的水空两栖多旋翼飞行器及其工作方法


[0001]本专利技术涉及多旋翼飞行器
，具体为一种可自动折叠的水空两栖多旋翼飞行器及其工作方法。

技术介绍

[0002]多旋翼无人机的应用范围涉及到日常生活的各个方面，特别是由于其突出的小巧、方便易于操作的特点，其应用场合也越来越宽泛。然而由于其旋翼数量多需要较大的空间用于存放，一方面携带时旋翼容易受到外界因素影响破坏，另一方面具有高便携性的旋翼集群工作的条件下空间利用率更高，相较一般多旋翼更加高效。而在船体检测、水面巡检、航道测深等领域，多旋翼飞行器的使用因为其旋翼密封性差、防水性能差，需要旋翼一直处于功耗较高的飞行状态，安全性和工作效率都受到一定影响，因此多旋翼飞行器的在这些领域使用十分受限。本专利技术具有良好的防水性能，在负载了水下动力模块后甚至能够实现水面航行，将传统无人机难的应用场景拓宽至水空两栖。同时具有独立自主完成结构变化的能力，在不同水空两种工作环境下在结构上能够不需额外人工干预的完成工作状态的切换。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本专利技术公开了一种可自动折叠的水空两栖多旋翼飞行器及其工作方法，通过旋翼折叠模块和水下动力模块实现旋翼收放自动化，且具有水面航行功能。
[0004]本专利技术的技术方案如下：一种可自动折叠的水空两栖多旋翼飞行器，包括飞行器主体，旋翼折叠模块、旋翼和水下动力模块，该飞行器主体为中央平台，内部设有为水下动力模块提供动力的控制盒及能源。飞行器主体周围均布若干个旋翼折叠模块，该旋翼折叠模块为多旋翼飞行器提供升力，在空中飞行模式下旋转至与该飞行器主体垂直并展开旋翼，下降时收起旋翼，在水面航行模式下旋转至与该飞行器主体平行，同时启动水下动力模块。
[0005]作为优选，旋翼折叠模块包括旋翼单元、保护壳和收放机构；旋翼单元设于收放机构的顶部，收放机构设于保护壳内，驱动旋翼开和收回，使得旋翼单元能够通过收放机构收起存放于保护壳内。保护壳内部中空，除了安放丝杆机构以及旋翼单元外，在水面降落时，为整机提供浮力，并使吃水深度能保障水下动力模块驱动飞行器完成水面航行。旋翼的收起和展开过程完全自主通过收放机构和旋翼锁定器完成，不需要人工干预，进而使多旋翼飞行器具有实时起降功能。
[0006]作为优选，旋翼单元包括旋翼、旋翼电机与旋翼平台，旋翼平台为扁平柱状平台，在其圆周均布若干旋翼；旋翼电机与旋翼平台同轴设置，为旋翼提供动力，且该旋翼绕旋翼平台能够向下摆动90度，旋翼位于最大摆动位置时即为旋翼折叠状态，此状态下的飞行器空间密度高，既满足了水面航行浮力的需求，也可增加飞行器的便携性。旋翼平台底部通过轻弹簧连接旋翼锁定器的一端，旋翼锁定器的另一端连接旋翼，该旋翼锁定器依靠旋转惯
性实现自动收放。
[0007]作为优选，保护壳与旋翼平台接触的一端表面设有橡胶垫圈，旋翼单元通过旋翼平台和保护壳上表面的橡胶垫圈紧密结合达到防水的效果。
[0008]作为优选，收放机构包括升降平台和丝杆结构，该丝杆结构整体安装在保护壳内部，通过旋翼电机的驱动带动旋翼的升降，为其展开提供空间。
[0009]作为优选，保护壳为中空的圆柱形壳体，底部为半球形且设有橡胶垫，在地面降落时采用保护壳作为降落装置，保证了降落受力点的稳定性，又能在降落时保护内部机构不受损坏。
[0010]作为优选，水下动力模块包括在水下密封性良好的船模电机以及与其搭配的螺旋桨、舵片和舵机，能够提供整机前行的动力，控制水面航行的方向。
[0011]作为优选，旋翼锁定器为可滑动重量块，通过轻弹簧连接在所述旋翼平台内部，可滑动重量块位于旋翼的下侧，且能完全隐藏在旋翼平台内部；旋翼锁定器在旋翼单元开始转动且转速在设定转速之内时将旋翼锁定，在旋翼单元转速小于设定转速下限时解除锁定。
[0012]作为优选，水下动力模块由水下密封性良好的船模电机搭配螺旋桨、舵片和舵机组成，具有模块化特性，并与整机共用一套能源系统，能够提供整机前行的动力，控制水面航行的方向。
[0013]本专利技术还公开了一种可自动折叠的水空两栖多旋翼飞行器的工作方法：多旋翼飞行器具有空中飞行模式和水面航行模式两种工作模式，飞行模式下多旋翼飞行器接收到起飞信号，收放机构将旋翼单元升起，利用旋翼旋转时产生的离心力将旋翼锁定器释放，将旋翼锁定在展开状态；在多旋翼飞行器降落到水面前，将旋翼折叠并收入保护壳内，当多旋翼飞行器降落至水面时，降低转速触发旋翼折叠，将旋翼折叠模块通过舵机向下偏转90度，将旋翼平台和保护壳紧密结合，进入水面航行模式。
[0014]作为优选，收放机构通过传感器采集旋翼单元的转速变化，当转速达到转速下限时，反馈锁定信号，通过控制盒及能源模块锁定油门位保持旋翼转速不变，使旋翼锁定器保持当前工作状态，再通过收放机构作动将旋翼单元升起，到达行程末尾后解除转速锁定，旋翼完成展开或折叠。
[0015]有益效果：
[0016](1)本专利技术公开的水空两栖多旋翼飞行器具有可自动折叠和水面航行的能力，在旋翼收放和水空工作状态切换的情况下，能够实现完全自主运行，无须人为干预；
[0017](2)本专利技术公开的水空两栖多旋翼飞行器通过保护壳与旋翼平台的匹配，实现了防水密封，具有良好的防水性能，适用于水上水下作业；
[0018](3)本专利技术公开的水空两栖多旋翼飞行器的保护壳，除了安放丝杆机构以及旋翼单元外，壳体内部中空，在水面降落时，为整机提供浮力，使吃水的深度能保障飞行器完成水面航行；
[0019](4)本专利技术公开的水空两栖多旋翼飞行器在水面航行模式下，旋翼折叠模块绕轴旋转至与飞行器主体平行，此时飞行器空间密度高，既满足了水面航行浮力的需求，也可增加飞行器的便携性；
[0020](5)本专利技术公开的水空两栖多旋翼飞行器采用模块化结构，飞行器可根据负载、航
时等需求选用多套旋翼折叠模块。
附图说明
[0021]图1为本专利技术一个实施例的飞行器飞行状态示意图；
[0022]图2为本专利技术一个实施例的水面航行状态示意图；
[0023]图3为本专利技术一个实施例的旋翼折叠模块局部示意图；
[0024]图4(a)为本专利技术一个实施例的飞行器折叠模块展开状态示意图；
[0025]图4(b)为本专利技术一个实施例的飞行器折叠模块折叠状态示意图；
[0026]图5为本专利技术一个实施例的应用到水质监测的示意图。
[0027]附图标记：1
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飞行器主体、2
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旋翼折叠模块、21
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旋翼单元、22
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旋翼锁定器、23
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收放机构、24
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保护壳、3
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水下动力模块、4
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控制盒及能源、5
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保护壳足垫、6
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舵机、7
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旋翼电机、8
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升降筒、9
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丝杆、10
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可自动折叠的水空两栖多旋翼飞行器，其特征在于：包括飞行器主体(1)，旋翼折叠模块(2)、旋翼(11)和水下动力模块(3)，该飞行器主体(1)为中央平台，内部设有为水下动力模块(3)提供动力的控制盒及能源(4)；该飞行器主体(1)周围均布若干个旋翼折叠模块(2)，该旋翼折叠模块(2)为多旋翼飞行器提供升力，在空中飞行模式下旋转至与该飞行器主体(1)垂直并展开旋翼(11)，降落时收起旋翼(11)，在水面航行模式下旋转至与该飞行器主体(1)平行，同时启动水下动力模块(3)。2.根据权利要求1所述的可自动折叠的水空两栖多旋翼飞行器，其特征在于：所述旋翼折叠模块(2)包括旋翼单元(21)、保护壳(24)和收放机构(23)；所述旋翼单元(21)设于所述收放机构(23)的顶部；所述收放机构(23)设于所述保护壳(24)内，驱动旋翼(11)展开和收回，使得所述旋翼单元(21)能够通过收放机构(23)收起存放于保护壳(24)内。3.根据权利要求2所述的可自动折叠的水空两栖多旋翼飞行器，其特征在于：所述旋翼单元(21)包括旋翼(11)、旋翼电机(7)与旋翼平台(10)，所述旋翼平台(10)为扁平柱状平台，在其圆周均布若干旋翼(11)；所述旋翼电机(7)与所述旋翼平台(10)同轴设置，为所述旋翼(11)提供动力，且该旋翼(11)绕旋翼平台(10)能够向下摆动90度，旋翼位于最大摆动位置时即为旋翼折叠状态；该旋翼平台(10)底部通过轻弹簧连接旋翼锁定器(22)的一端，所述旋翼锁定器(22)的另一端连接旋翼(11)，该旋翼锁定器(22)依靠旋转惯性实现自动收放。4.根据权利要求3所述的可自动折叠的水空两栖多旋翼飞行器，其特征在于：所述保护壳(24)与旋翼平台(10)接触的一端表面设有橡胶垫圈，所述旋翼单元(21)通过旋翼平台(10)和保护壳(24)上表面的橡胶垫圈紧密结合达到防水的效果。5.根据权利要求4所述的可自动折叠的水空两栖多旋翼飞行器，其特征在于：所述收放机构(23)包括升降平台和丝杆结构，该丝杆结构整体安装在保护壳内部，通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏小辉，宋佳翼，孔德旭，孙浩，尹乔之，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：