一种水下防碰撞拍摄用无人机

1.本发明属于水下无人机本体结构技术领域，具体涉及一种水下防碰撞拍摄用无人机。


背景技术：

2.随着时代发展，环境变化，水下探索是人们对地球环境认知的一大途径，通过水下无人机，能代替人们下水进行拍摄，探索时间大大延长，也保证了人们的自身安全；水下无人机的设计和开发还处于初步阶段，水下无人机在水中探索时，防撞以及续航均为无人机必须解决的问题。
3.现有的无人机中，无人机的防撞设置一般为将外壳加强，加强外壳的设置方式会对无人机本身的重量带来增加，增加了无人机的负荷；无人机的电量告急时，还需要返回更换电池，电池的更换会对无人机的探索时间和探索距离带来较大的影响，无人机在水底探索时，经常受到水流、潮汐的冲击，此时返航会对无人机带来更大的耗电量，易导致无人机断电失联。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水下防碰撞拍摄用无人机，减轻防撞负荷，并且具有利用水底水流进行充电的功能，保证无人机的防撞和续航。
5.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.本发明包括设于无人机本体顶部的防撞架、箱座、浮头，所述防撞架包括中柱，所述中柱侧方固定有三根曲梁，所述曲梁外端设有弧形挡片，三片所述弧形挡片分别挡置在所述无人机本体的前侧和左右两侧；所述箱座内设有收卷辊，所述收卷辊缠绕有牵引线，所述浮头为圆筒状，所述浮头内设有空腔以及密封腔，所述密封腔内设有充电机，所述充电机的转轴从所述密封腔伸出，所述牵引线与所述浮头内端连接，所述浮头内端设有集能桨，所述集能桨传动连接于所述充电机的转轴，所述牵引线内设有电线，所述电线一端电连接至所述充电机，另一端连接至所述无人机本体内部的电池。
7.进一步，所述箱座竖直滑设于所述无人机本体内部，所述箱座与无人机本体内部之间设有下压弹簧，使所述箱座朝无人机本体下方移动，所述无人机本体底座两侧设有若干锚固曲杆，所述锚固曲杆的中部转动设于所述无人机本体底座两侧，所述锚固曲杆一端从所述无人机本体底座伸出并固设有锚固钉，所述锚固钉朝向无人机本体下方，所述锚固曲杆另一端连接有弹性线，所述弹性线另一端连接至所述箱座底端，随浮头牵引所述箱座上移，所述箱座牵引所述锚固曲杆转动，使所述锚固钉向下转动。
8.进一步，所述锚固曲杆的转动位置设有归位弹簧，所述归位弹簧牵扯所述锚固曲杆，使锚固钉向上转动。
9.进一步，所述收卷辊两端同轴连接有外径大于所述收卷辊的窄齿轮，所述收卷辊下方设有移动架，所述移动架竖直滑设在所述箱座内部，所述移动架上设有驱动电机，所述
驱动电机输出端设有同时啮合于两个所述窄齿轮的宽齿轮，所述箱座上设有电缸，所述电缸驱动所述移动架上下移动，使所述宽齿轮靠近和远离所述窄齿轮。
10.进一步，所述收卷辊一侧同轴设有辊轴，所述辊轴外侧设有两圈铁圈，所述无人机本体内的电池伸出正负极两根充电头，所述充电头分别接触至两圈所述铁圈。
11.进一步，所述充电机的转轴连接有集能锥齿，所述浮头内端内部横置连接有固定轴，所述固定轴上转动设有与所述集能锥齿啮合的从动锥齿，所述固定轴上还固接有连接柱，所述连接柱从所述浮头内端伸出并与所述牵引线连接，所述连接柱上转动设有与所述从动锥齿啮合的主动锥齿，所述集能桨包括转筒和设置在所述转筒外侧的若干叶片，所述转筒转动设于所述连接柱外侧，所述浮头内端面开设转孔，所述转筒转动设于所述转孔内侧，所述转筒一端与所述主动锥齿同轴连接。
12.进一步，所述箱座上方设有插孔，所述插孔上边缘倒圆角，所述插孔大小与所述连接柱配合，所述牵引线牵引所述连接柱插入所述插孔，使所述浮头固定。
13.本发明的有益效果在于：
14.本发明的无人机在水底行进和拍摄的时候，通过三片弧形挡片保护无人机本体，三片弧形挡片产生碰撞时，碰撞力通过曲梁传递至无人机顶部的中柱，无人机在水中产生小幅度摇摆，将碰撞力消耗，此结构的防撞梁结构简单，重量较轻，在保护无人机不受碰撞损坏的情况下，也避免了重力消耗；进一步的，在无人机电量较低需要充电时，无人机沉至水底，收卷辊放出牵引线，浮头在浮力的作用下漂浮于无人机上方，浮头的空腔可以在减小无人机重量的同时给浮头提供浮力，在水底产生的各种方向的潮汐或者水流，扰动浮头朝流动方向推动，浮头受牵引线固定，集能桨设于浮头内端，机牵引线和浮头的连接端，在无浮头挡置的情况下，集能桨受水流扰动并旋转，集能桨将转动传递至充电机，充电机将动能转化为电能并传递至无人机的电池内，此结构的无人机，利用了水中自然产生的水流收集电量，无人机作为锚固点，水底不规则的水流均可以将浮头推动并使集能桨产生转动，此结构能利用水流、潮汐的冲击给无人机充电，无人机能持续在水中进行长时间的探索，不需要返航更换电池，提升无人机探索效率。
15.本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
16.为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
17.图1为本发明实施例无人机本体的整体示意图；
18.图2为图1的a处放大示意图；
19.图3为本发明实施例浮头的剖视图；
20.图4为本发明实施例箱座的剖视图；
21.图5为本发明实施例无人机本体的剖视图；
22.附图中标记如下：1、无人机本体；2、箱座；21、收卷辊；22、窄齿轮；23、移动架；24、驱动电机；25、宽齿轮；26、电缸；27、辊轴；28、铁圈；29、充电头；210、插孔；3、浮头；31、空腔；
32、密封腔；33、充电机；34、集能桨；341、转筒；342、叶片；35、集能锥齿；36、固定轴；37、连接柱；38、从动锥齿；39、主动锥齿；310、转孔；4、牵引线；41、电线；5、下压弹簧；6、锚固曲杆；61、锚固钉；7、弹性线；8、归位弹簧；9、防撞架；91、中柱；92、曲梁；93、弧形挡片。
具体实施方式
23.如图1～5所示，本发明公开了一种水下防碰撞拍摄用无人机，包括设于无人机本体1顶部的防撞架9、箱座2、浮头3，如图1所示，所述防撞架9包括中柱91，所述中柱91固定在无人机顶部，所述中柱91侧方固定有三根曲梁92，所述曲梁92外端设有弧形挡片93，三片所述弧形挡片93分别挡置在所述无人机本体1的前侧和左右两侧；参考图2,、图3以及图4，所述箱座2内设有收卷辊21，所述收卷辊21缠绕有牵引线4，所述浮头3为圆筒状，所述浮头3内设有空腔31以及密封腔32，所述密封腔32内设有充电机33，所述充电机33的转轴从所述密封腔32伸出，所述牵引线4与所述浮头3内端连接，所述浮头3内端设有集能桨34，所述集能桨34传动连接于所述充电机33的转轴，所述牵引线4内设有电线41，所述电线41一端电连接至所述充电机33，另一端连接至所述无人机本体1内部的电池。
24.此方案中，无人机在水底行进和拍摄的时候，通过三片弧形挡片93保护无人机本体1，三片弧形挡片93产生碰撞时，碰撞力通过曲梁92传递至无人机顶部的中柱91，无人机在水中产生小幅度摇摆，将碰撞力消耗，此结构的防撞梁结构简单，重量较轻，在保护无人机不受碰撞损坏的情况下，也避免了重力消耗；进一步的，在无人机电量较低需要充电时，无人机沉至水底，收卷辊21放出牵引线4，浮头3在浮力的作用下漂浮于无人机上方，浮头3的空腔31可以在减小无人机重量的同时给浮头3提供浮力，在水底产生的各种方向的潮汐或者水流，扰动浮头3朝流动方向推动，浮头3受牵引线4固定，集能桨34设于浮头3内端，机牵引线4和浮头3的连接端，在无浮头3挡置的情况下，集能桨34受水流扰动并旋转，集能桨34将转动传递至充电机33，充电机33将动能转化为电能并传递至无人机的电池内，此结构的无人机，利用了水中自然产生的水流收集电量，无人机作为锚固点，水底不规则的水流均可以将浮头3推动并使集能桨34产生转动，此结构能利用水流、潮汐的冲击给无人机充电，无人机能持续在水中进行长时间的探索，不需要返航更换电池，提升无人机探索效率。
25.更进一步的方案中，如图1和图5所示，所述箱座2竖直滑设于所述无人机本体1内部，所述箱座2与无人机本体1内部之间设有下压弹簧5，使所述箱座2朝无人机本体1下方移动，所述无人机本体1底座两侧设有若干锚固曲杆6，所述锚固曲杆6的中部转动设于所述无人机本体1底座两侧，所述锚固曲杆6一端从所述无人机本体1底座伸出并固设有锚固钉61，所述锚固钉61朝向无人机本体1下方，所述锚固曲杆6另一端连接有弹性线7，所述弹性线7另一端连接至所述箱座2底端，随浮头3牵引所述箱座2上移，所述箱座2牵引所述锚固曲杆6转动，使所述锚固钉61向下转动；所述锚固曲杆6的转动位置设有归位弹簧8，所述归位弹簧8牵扯所述锚固曲杆6，使锚固钉61向上转动，无人机的浮头3收回后，箱座2下移，归位弹簧8牵引锚固曲杆6收回，以便于下次无人机的水底锚固。
26.此方案中，在无人机进行本体锚固和浮头3充电的时候，浮头3受水流的推动，拉扯牵引线4，牵引线4通过拉扯箱座2向上移动，箱座2牵引每根弹性线7，使锚固曲杆6的外端向下转动，锚固钉61插入水底，弹性线7保证锚固钉61不同程度的插入水底，以配合粗糙不平的水底环境，锚固钉61的设置，使无人机能更加稳固的锚固在软质水底或者硬质粗糙水底，
避免水流的扰动将无人机移动，保证无人机锚固，浮头3进行正常的电量收集。
27.更进一步的方案中，如图4所示，所述收卷辊21两端同轴连接有外径大于所述收卷辊21的窄齿轮22，所述收卷辊21下方设有移动架23，所述移动架23竖直滑设在所述箱座2内部，所述移动架23上设有驱动电机24，所述驱动电机24输出端设有同时啮合于两个所述窄齿轮22的宽齿轮25，所述箱座2上设有电缸26，所述电缸26驱动所述移动架23上下移动，使所述宽齿轮25靠近和远离所述窄齿轮22。
28.无人机需要充电时，电缸26驱动移动架23下移，宽齿轮25不啮合窄齿轮22，收卷辊21呈自由转动形态，浮头3即可随水流推动向上漂浮，进入充电状态；无人机转化为行进拍摄状态，电缸26驱动移动架23上移，宽齿轮25与两个窄齿轮22啮合，驱动电机24转动，两个窄齿轮22同时转动，收卷辊21随窄齿轮22转动，并将牵引线4收卷，浮头3收至无人机顶部，以避免浮头3对无人机的行进干扰。
29.更进一步的方案中，如图4所示，所述收卷辊21一侧同轴设有辊轴27，所述辊轴27外侧设有两圈铁圈28，所述无人机本体1内的电池伸出正负极两根充电头29，所述充电头29分别接触至两圈所述铁圈28，在箱座2内设置密封舱室，辊轴27伸入密封舱室，铁圈28与充电头29的接触均设置在密封腔32室内。
30.充电头29与铁圈28接触连接，辊轴27作为收卷辊21的转动支撑的同时，也作为电力传递部件，在转动过程中将电力传递至电池。
31.更进一步的方案中，如图3所示，所述充电机33的转轴连接有集能锥齿35，所述浮头3内端内部横置连接有固定轴36，所述固定轴36上转动设有与所述集能锥齿35啮合的从动锥齿38，所述固定轴36上还固接有连接柱37，所述连接柱37从所述浮头3内端伸出并与所述牵引线4连接，所述连接柱37上转动设有与所述从动锥齿38啮合的主动锥齿39，所述集能桨34包括转筒341和设置在所述转筒341外侧的若干叶片342，所述转筒341转动设于所述连接柱37外侧，所述浮头3内端面开设转孔310，所述转筒341转动设于所述转孔310内侧，所述转筒341一端与所述主动锥齿39同轴连接。
32.此方案的动能传递结构，能将集能桨34设置在浮头3与牵引线4的连接端，如图2，集能桨34在转动时不受浮头3的挡置干涉，也能避免集能桨34对连接柱37、浮头3以及牵引线4产生的碰撞；集能桨34的转筒341环绕在连接柱37的外侧，并通过锥齿轮式的传动，将转动绕过固定轴36并传递至充电机33内，水流直接推动集能桨34转动，而浮头3则作为集能桨34后方的稳定点，保证集能桨34最大幅度的与水流接触并产生转动。
33.更进一步的方案中，所述箱座2上方设有插孔210，所述插孔210上边缘倒圆角，所述插孔210大小与所述连接柱37配合，所述牵引线4牵引所述连接柱37插入所述插孔210，带圆角的插孔210，能辅助连接柱37从各个方向插入插孔210内，使所述浮头3固定。
34.最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

技术特征：
1.一种水下防碰撞拍摄用无人机，其特征在于：包括设于无人机本体(1)顶部的防撞架(9)、箱座(2)、浮头(3)，所述防撞架(9)包括中柱(91)，所述中柱(91)侧方固定有三根曲梁(92)，所述曲梁(92)外端设有弧形挡片(93)，三片所述弧形挡片(93)分别挡置在所述无人机本体(1)的前侧和左右两侧；所述箱座(2)内设有收卷辊(21)，所述收卷辊(21)缠绕有牵引线(4)，所述浮头(3)为圆筒状，所述浮头(3)内设有空腔(31)以及密封腔(32)，所述密封腔(32)内设有充电机(33)，所述充电机(33)的转轴从所述密封腔(32)伸出，所述牵引线(4)与所述浮头(3)内端连接，所述浮头(3)内端设有集能桨(34)，所述集能桨(34)传动连接于所述充电机(33)的转轴，所述牵引线(4)内设有电线(41)，所述电线(41)一端电连接至所述充电机(33)，另一端连接至所述无人机本体(1)内部的电池。2.根据权利要求1所述的水下防碰撞拍摄用无人机，其特征在于：所述箱座(2)竖直滑设于所述无人机本体(1)内部，所述箱座(2)与无人机本体(1)内部之间设有下压弹簧(5)，使所述箱座(2)朝无人机本体(1)下方移动，所述无人机本体(1)底座两侧设有若干锚固曲杆(6)，所述锚固曲杆(6)的中部转动设于所述无人机本体(1)底座两侧，所述锚固曲杆(6)一端从所述无人机本体(1)底座伸出并固设有锚固钉(61)，所述锚固钉(61)朝向无人机本体(1)下方，所述锚固曲杆(6)另一端连接有弹性线(7)，所述弹性线(7)另一端连接至所述箱座(2)底端，随浮头(3)牵引所述箱座(2)上移，所述箱座(2)牵引所述锚固曲杆(6)转动，使所述锚固钉(61)向下转动。3.根据权利要求2所述的水下防碰撞拍摄用无人机，其特征在于：所述锚固曲杆(6)的转动位置设有归位弹簧(8)，所述归位弹簧(8)牵扯所述锚固曲杆(6)，使锚固钉(61)向上转动。4.根据权利要求1所述的水下防碰撞拍摄用无人机，其特征在于：所述收卷辊(21)两端同轴连接有外径大于所述收卷辊(21)的窄齿轮(22)，所述收卷辊(21)下方设有移动架(23)，所述移动架(23)竖直滑设在所述箱座(2)内部，所述移动架(23)上设有驱动电机(24)，所述驱动电机(24)输出端设有同时啮合于两个所述窄齿轮(22)的宽齿轮(25)，所述箱座(2)上设有电缸(26)，所述电缸(26)驱动所述移动架(23)上下移动，使所述宽齿轮(25)靠近和远离所述窄齿轮(22)。5.根据权利要求1所述的水下防碰撞拍摄用无人机，其特征在于：所述收卷辊(21)一侧同轴设有辊轴(27)，所述辊轴(27)外侧设有两圈铁圈(28)，所述无人机本体(1)内的电池伸出正负极两根充电头(29)，所述充电头(29)分别接触至两圈所述铁圈(28)。6.根据权利要求1所述的水下防碰撞拍摄用无人机，其特征在于：所述充电机(33)的转轴连接有集能锥齿(35)，所述浮头(3)内端内部横置连接有固定轴(36)，所述固定轴(36)上转动设有与所述集能锥齿(35)啮合的从动锥齿(38)，所述固定轴(36)上还固接有连接柱(37)，所述连接柱(37)从所述浮头(3)内端伸出并与所述牵引线(4)连接，所述连接柱(37)上转动设有与所述从动锥齿(38)啮合的主动锥齿(39)，所述集能桨(34)包括转筒(341)和设置在所述转筒(341)外侧的若干叶片(342)，所述转筒(341)转动设于所述连接柱(37)外侧，所述浮头(3)内端面开设转孔(310)，所述转筒(341)转动设于所述转孔(310)内侧，所述转筒(341)一端与所述主动锥齿(39)同轴连接。7.根据权利要求6所述的水下防碰撞拍摄用无人机，其特征在于：所述箱座(2)上方设有插孔(210)，所述插孔(210)上边缘倒圆角，所述插孔(210)大小与所述连接柱(37)配合，
所述牵引线(4)牵引所述连接柱(37)插入所述插孔(210)，使所述浮头(3)固定。

技术总结
本发明公开了一种水下防碰撞拍摄用无人机，属于水下无人机本体结构技术领域，通过三片弧形挡片保护无人机本体，将碰撞力消耗，此结构的防撞梁结构简单，重量较轻，在保护无人机不受碰撞损坏的情况下，也避免了重力消耗；在无人机电量较低需要充电时，浮头在浮力的作用下漂浮于无人机上方，在水底产生的各种方向的潮汐或者水流，扰动浮头朝流动方向推动，集能桨受水流扰动并旋转，集能桨将转动传递至充电机，充电机将动能转化为电能，此结构利用了水中自然产生的水流收集电量，无人机作为锚固点，水底不规则的水流均可以将浮头推动并使集能桨产生转动，无人机能持续在水中进行长时间的探索，不需要返航更换电池，提升无人机探索效率。效率。效率。


技术研发人员：张寒 朱琼宇 朱亚娟 高克铭
受保护的技术使用者：重庆工商大学派斯学院
技术研发日：2023.05.20
技术公布日：2023/7/6