一种子母可分离式无人机

1.本发明属于无人机技术领域，更具体地说，涉及一种子母可分离式无人机。


背景技术：

2.现有的无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，但其大部分只能在空中进行较大范围的、粗略的航拍工作，特别是处于地形复杂，多障碍物的情况中难以进行精确的点侦察，相比之下，小型履带式机器人对上述情况的适应性更强，但机器人却不能进行简单有效的长距离运输。针对于现今无人机的特性无法扩大整机的工作范围，且无人机也不便于携带无线电设备以及其他重型设备。
3.基于以上背景，本装置在机械设计研究的基础上，结合无人机的面侦察、优越的携带能力和履带式机械的点侦察两者优点，因此，提出了一种子母可分离式无人机。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种子母可分离式无人机，用以解决上述背景技术中无人机面侦察太过粗略和机器人不适合长途运输等问题。
5.本发明采取的技术方案具体如下：一种子母可分离式无人机，该无人机具有可折叠运载侦查母体无人机、设置在可折叠运载侦查母体无人机内部的若干个电池，该无人机还包括：
6.快速安装机构，设置于所述可折叠运载侦查母体无人机的动力杆的连接处；
7.缓冲旋转机构，设置于所述可折叠运载侦查母体无人机的底部，所述缓冲旋转机构的底部设置有子母分离机构，且所述缓冲旋转机构沿着竖直方向运动；所述子母分离机构底部设置有子体履带机器人；
8.所述缓冲旋转机构包括缓冲件和旋转件，所述缓冲件设置在可折叠运载侦查母体无人机的底部，且缓冲件固定连接在旋转件上，所述旋转件所包括的两块大的圆形板夹住轴承的外圈，用于将母机下端的大圆形板与缓冲件连接，此时，两块比夹住轴承外圈更小的圆形板夹住轴承的内圈，并与下端的子母机构相连；
9.所述子母分离机构包括双蜗杆传动，且双螺杆传动包括短蜗杆和长蜗杆，电机控制短蜗杆转动，此时，带动长蜗杆运动，且子母分离机构外框架实现自锁功能。
10.可选的，所述可折叠运载侦查母体无人机包括若干动力臂、动力臂一端的端部件、第一驱动扇叶和无人机架体，所述快速安装机构包括安装柱、安装筒、连接臂、t形杆和支撑杆，所述第一驱动扇叶安装在动力臂的一端，所述端部件转动连接在无人机架体的侧边，所述端部件一端开设有安装槽体，且所述t形杆契合安装在安装槽体中。
11.可选的，所述第一驱动扇叶包括第一驱动电机和第一扇叶，所述第一驱动电机安装在动力臂一端，所述第一扇叶安装在第一驱动电机的输出端。
12.可选的，所述快速安装机构包括安装柱、安装筒、连接臂、t形杆和支撑杆，所述安装柱连接在无人机架体的底端中部，所述安装筒通过内外螺纹安装在安装柱的侧壁，所述
连接臂转动连接在安装筒的一端，所述t形杆一端转动连接在连接臂一端。
13.可选的，所述支撑杆安装在无人机架体内侧，且所述支撑杆支撑在t形杆的底部。
14.可选的，所述缓冲件包括限位柱和缓冲弹簧，所述限位柱滑动在无人机架体的底部，且限位柱的顶部固定连接有限位件，所述限位柱底部固定连接在旋转件的顶部，所述缓冲弹簧安装在限位柱的侧壁，且所述缓冲弹簧的一端支撑在无人机架体一端，另一端支撑在旋转件的一端。
15.可选的，所述子母分离机构还包括卡扣机构，且卡扣机构镂空部分为两个等边三角形导滑线通过中心翻转构成，三个卡扣连杆呈扩张运动时，其滚轮与镂空边界相接触，所述连杆沿着三角形导滑线到顶点位置后，此时，卡扣机构锁定三个连杆。
16.可选的，所述子体履带机器人包括机器人主体、连接架、履带架、履带和第二驱动扇叶，所述连接架连接在机器人主体的一侧，所述履带架固定连接在连接架上，所述履带安装在履带架上，所述第二驱动扇叶安装在连接架，上，且与履带架相连。
17.可选的，所述履带架上设有与履带相契合的滚轮，且履带安装在履带架滚轮上。
18.可选的，所述第二驱动扇叶包括第二驱动电机和第二扇叶，所述第二驱动电机安装在履带架上，且所述第二扇叶安装在第二驱动电机输出端。
19.本发明取得的技术效果为：
20.(1)本方案采用子母分离机构，可以将无人机与各种机器人分离结合，也可搭载和投放特用装置。且子母一体时，工作信号更强，二者结合采集的数据质量更高，子母分离时，工作范围更大，应用领域更广，采集的细节更多。
21.(2)本方案采用的缓冲旋转机构，可缓冲降落时对机体带来的冲击；
22.(3)本方案通过子机采用45度角履带，可在复杂地形中翻越沟壑，且采用子母机均搭载传感器和微型电脑，有利于子母机分工与协作；
23.(4)本方案的子机所配备的四旋翼着陆机构，可用于子机降落时进行缓冲，也可进行短距离的飞行，能更好的克服地形障碍；
24.(5)本方案的各个部件均可通过3d打印制造，工艺简单，时间周期短，性能有保障，结构简单，装配方便。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
26.图1为本发明一种子母可分离式无人机的结构示意图；
27.图2为本发明的可折叠运载侦查母体无人机的结构示意图；
28.图3为本发明的可折叠运载侦查母体无人机折叠示意图；
29.图4为本发明无人机架体的局部剖视图；
30.图5为本发明快速安装机构的局部结构示意图；
31.图6为本发明无人机架体的剖视图；
32.图7为本发明缓冲旋转机构的结构示意图；
33.图8为本发明子母分离机构的安装示意图；
34.图9为本发明子母分离机构的结构示意图；
35.图10为本发明旋转件的剖视图；
36.图11为本发明子母分离机构的俯视图；
37.图12为本发明子母分离机构的局部示意图；
38.图13为本发明子体履带机器人的结构示意图；
39.图14为本发明子体履带机器人的局部结构图。
40.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
41.1、可折叠运载侦查母体无人机；11、端部件；111、安装槽体；12、动力臂；13、第一驱动扇叶；14、无人机架体；2、快速安装机构；21、安装柱；22、安装筒；23、连接臂、24、t形杆；25、支撑杆；3、缓冲旋转机构；31、缓冲件；32、旋转件；4、子母分离机构；5、子体履带机器人；51、机器人主体；52、连接架；53、履带架；54、履带；55、第二驱动扇叶。
具体实施方式
42.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.请参阅图1-图14，本发明提供一种子母可分离式无人机，该无人机具有可折叠运载侦查母体无人机及设置在可折叠运载侦查母体无人机内部的若干个电池，该无人机还包括：
44.快速安装机构，设置于可折叠运载侦查母体无人机的动力杆的连接处；采用特殊且快速的安装方式，使t形杆24水平运动时，带动折叠固件转动，实现母体的折叠。
45.缓冲旋转机构3，设置于可折叠运载侦查母体无人机的底部，缓冲旋转机构3的底部设置有子母分离机构，且缓冲旋转机构3沿着竖直方向运动；子母分离机构底部设置有子体履带机器人；缓冲旋转机构3将三角挖孔上端盖与机体部分连接，机体固定该机构的三角挖孔上端盖，然后三角挖孔上端盖将三角块固定，并且三角块与舵机相连接，当舵机工作时，舵机相对三角块转动，带动旋转机构下端盖转动，进而实现子母分离机构相对母机的转动。缓冲弹簧与旋转机构的外端连接，子母分离机构与旋转机构内端连接。旋转机构内外端分别与轴承的内外端固定，具体为该结构的两块大的圆形板夹住轴承的外圈，将母机下端的大圆形板与缓冲机构连接，再用两块比夹住轴承外圈更小的圆形板夹住轴承的内圈，并与下端的子母机构相连。通过将轴承的外端部分和内端部分分别固定在不同的结构上，实现子母机体独立的转动。
46.缓冲旋转机构3包括缓冲件31和旋转件32，缓冲件31设置在可折叠运载侦查母体无人机1的底部，且缓冲件31固定连接在旋转件32上，旋转件32所包括的两块大的圆形板夹住轴承的外圈，用于将母机下端的大圆形板与缓冲件31连接，此时，两块比夹住轴承外圈更小的圆形板夹住轴承的内圈，并与下端的子母机构相连，缓冲旋转机构3可缓冲降落时对机体带来的冲击；
47.子母分离机构4包括双蜗杆传动，且双螺杆传动包括短蜗杆和长蜗杆，电机控制短
蜗杆转动，此时，带动长蜗杆运动，且子母分离机构外框架用于运动约束；动力部分核心为双蜗杆传动，电机控制短蜗杆转动，带动长蜗杆运动，子母分离机构外框架作为运动约束，使长蜗杆只能水平一个方向运动，再通过第一连杆转换，使得第二连杆竖直运动，第三连杆再转换，使得靠近子机的卡扣连杆水平运动，三个卡扣连杆之间120度角均布，由动力部分转换后呈扩张收缩运动，利用这一特性设计了子机体连接的卡扣机构，卡扣机构镂空部分为两个等边三角形按中心翻转得到，三个卡扣连杆呈扩张运动时，其滚轮与镂空边界相接触，由于是三角形镂空，连杆再扩张就使得连杆沿着三角形导滑线到顶点位置，扩张完成后，卡扣机构锁定三个连杆，实现了子机体与母机体的一体组合，连杆收缩时，实现子母机体的分离。
48.在一些实施例中，可折叠运载侦查母体无人机包括若干动力臂12、动力臂12一端的端部件11、第一驱动扇叶13和无人机架体14，快速安装机构包括安装柱21、安装筒22、连接臂23、t形杆24和支撑杆25，第一驱动扇叶13安装在动力臂12的一端，端部件11转动连接在无人机架体14的侧边，端部件11一端开设有安装槽体111，且t形杆24契合安装在安装槽体111中，通过t形杆24与安装槽体111安装位置的调整，进而可以保证动力臂12可以实现折叠，第一驱动扇叶13包括第一驱动电机和第一扇叶，第一驱动电机安装在动力臂12一端，第一扇叶安装在第一驱动电机的输出端，利用第一驱动电机可以带动第一扇叶进行转动；
49.进一步，快速安装机构2包括安装柱21、安装筒22、连接臂23、t形杆24和支撑杆25，安装柱21连接在无人机架体14的底端中部，安装筒22通过内外螺纹安装在安装柱21的侧壁，连接臂23转动连接在安装筒22的一端，t形杆24一端转动连接在连接臂23一端，通过转动安装筒22通过连接臂23作用到t形杆24；
50.更进一步的，支撑杆25安装在无人机架体14内侧，且支撑杆25支撑在t形杆24的底部，支撑杆25可以对t形杆24起到支撑作用。
51.在一些实施例中，缓冲件31包括限位柱和缓冲弹簧，限位柱滑动在无人机架体14的底部，且限位柱的顶部固定连接有限位件，限位柱底部固定连接在旋转件32的顶部，缓冲弹簧安装在限位柱的侧壁，且缓冲弹簧的一端支撑在无人机架体14一端，另一端支撑在旋转件32的一端。
52.在一些实施例中，子母分离机构4还包括卡扣机构，且卡扣机构镂空部分为两个等边三角形通过中心翻转构成，三个卡扣连杆呈扩张运动时，其滚轮与镂空边界相接触，连杆沿着三角形导滑线到顶点位置后，此时，卡扣机构锁定三个连杆，采用子母分离机构4可以将无人机与各种机器人分离结合，也可搭载和投放特用装置。
53.在一些实施例中，子体履带机器人5包括机器人主体51、连接架52、履带架53、履带54和第二驱动扇叶55，连接架52连接在机器人主体51的一侧，履带架53固定连接在连接架52上，履带54安装在履带架53上，第二驱动扇叶55安装在履带架53上；所配备的四个第二驱动扇叶55，可用于子机降落时进行缓冲，也可进行短距离的飞行，能更好的克服地形障碍。
54.履带架53上设有与履带54相契合的滚轮，且履带54安装在履带架53滚轮上；第二驱动扇叶55包括第二驱动电机和第二扇叶，第二驱动电机安装在履带架53上，且第二扇叶安装在第二驱动电机输出端，且滚轮的一端设置有驱动电机用于驱动滚轮进行旋转，在旋转的滚轮的作用下可以带动履带54进行转动。
55.子体履带机器人采用特殊设计，将四个无刷电机嵌入在履带中间，使得机器人拥
有飞行和行走双重能力，其中无刷电机控制飞行，四个小电机通过齿轮传动，控制机器人的履带运转。
56.其中，该子母机分离与组合协调作用，子机小巧方便，可适用更复杂的环境，如狭窄的缝隙，母机可为子机提供辅助作用，比如作为基站实时传输信号和储存子机的数据。
57.在实际应用中，本发明拥有折叠、飞行和子母分离能力，以及分开潜伏能力，适用于高温、低压、无氧环境，各种复杂地形，能够定点投放子机执行特殊任务，也可在充满毒腐蚀性气体以及毒蛇野兽较多的危险区域探测侦察，在高楼火灾，森林火灾，海上事故，偏远地区灾害等不确定性环境进行复杂环境灾难救援等一系列工作，其工作面可以延伸到消防、物流、救援、补给、警用等诸多领域。
58.在实际应用场景：
59.①
.当子母机体不分离时，除了能够进行最基本的航拍以外，两者结合的信号更强，除了拥有比普通无人机更少出现信号不良的状况外，其子母机各自的摄像头进行图像叠加，还能够在大范围复杂地表上空进行大面积的侦察，可以用来发现生命迹象，可用于在生物，自然科学研究方面，海洋环境的侦察，可以用于山火等自然灾害的预警，以及用于大范围内救援，其图像效果能远胜于普通航拍无人机。
60.②
.当子母机体分离以后，母机可作为一个信号基站，地面操控者可借此直接操控子机，能让整体工作范围更大，工作点面更细，小巧的子机体可以用于潜伏侦察，尤其在军事，防恐方面的监视与监听，也可应用于地震救灾，在人类无法探入的废墟，洞穴中进行科考救援等功能，还应用能在茂密雨林，高温沼泽，人迹罕至的沙漠戈壁等障碍物众多、需要大范围工作半径区域，还能进入高腐蚀、高辐射的区域进行有毒物质的监测。
61.其中，应用参数：母机：飞行最高高度为5000m，飞行距离15km，飞行时间220min，载重32kg，控制距离10km。子机：飞行最高高度为1000m，飞行距离5km，飞行时间75min，控制距离2km，子母联动总控制距离12km。
62.各机构的联动实现：理论上，本发明母机机体中空部位搭载微型电脑和微型信号塔，通过与地面人为控制的手提电脑进行信息传输，实现机体的飞行控制，搭载子机执行任务时，位于母机上的机器视觉集成观察地形，传输信号给地面电脑判断，判断为需要投放子机执行任务时，电脑将信号传输给无人机，无人机给各机构传输波形电流，控制旋转机构找到最佳投放角度，子机的旋翼开启，找到平衡功率，平衡后子母分离机构的电机启动，子机脱离，然后子机传输信号给母机，母机作为信号塔将信号中转给地面，地面控制无人机飞行至定点完成任务。
63.本发明的原理：首先将进行六旋翼机构方案设计，主要从电机选型、续航能力和动力三个方面考虑，进行装配。折叠机体机构中进行核心零件的设计，分别是杆折叠固件和t形拉杆。主折叠电机装配：将电机、涡轮、丝杆装配在一起，形成电动机动力传动系统。缓冲与旋转机构核心部件为轴承和弹簧，在轴承选型后，进行装配。子母分离机构核心为联动杆，优化结构后进行装配。子体履带机器人核心为履带和电机，履带和电机选型后再进行设计和装配。最后进行总装。
64.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明
的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

技术特征：
1.一种子母可分离式无人机，其特征在于，该无人机具有可折叠运载侦查母体无人机、设置在可折叠运载侦查母体无人机内部的若干个电池，该无人机还包括：快速安装机构(2)，设置于所述可折叠运载侦查母体无人机的动力杆的连接处；缓冲旋转机构(3)，设置于所述可折叠运载侦查母体无人机的底部，所述缓冲旋转机构(3)的底部设置有子母分离机构(4)，且所述缓冲旋转机构(3)沿着竖直方向运动；所述子母分离机构(4)底部设置有子体履带机器人(5)；所述缓冲旋转机构(3)包括缓冲件(31)和旋转件(32)，所述缓冲件(31)设置在可折叠运载侦查母体无人机(1)的底部，且缓冲件(31)固定连接在旋转件(32)上，所述旋转件(32)所包括的两块大的圆形板夹住轴承的外圈，用于将母机下端的大圆形板与缓冲件(31)连接，此时，两块比夹住轴承外圈更小的圆形板夹住轴承的内圈，并与下端的子母分离机构相连；所述子母分离机构(4)包括双蜗杆传动，且双螺杆传动包括短蜗杆和长蜗杆，电机控制短蜗杆转动，此时，带动长蜗杆运动，且子母分离机构(4)外框架用于运动约束。2.根据权利要求1所述的一种子母可分离式无人机，其特征在于：所述可折叠运载侦查母体无人机包括若干动力臂(12)、动力臂(12)一端的端部件(11)、第一驱动扇叶(13)和无人机架体(14)，所述快速安装机构(2)包括安装柱(21)、安装筒(22)、连接臂(23)、t形杆(24)和支撑杆(25)，所述第一驱动扇叶(13)安装在动力臂(12)的一端，所述端部件(11)转动连接在无人机架体(14)的侧边，所述端部件(11)一端开设有安装槽体(111)，且所述t形杆(24)契合安装在安装槽体(111)中。3.根据权利要求2所述的一种子母可分离式无人机，其特征在于：所述第一驱动扇叶(13)包括第一驱动电机和第一扇叶，所述第一驱动电机安装在动力臂(12)一端，所述第一扇叶安装在第一驱动电机的输出端。4.根据权利要求2所述的一种子母可分离式无人机，其特征在于：所述快速安装机构(2)包括安装柱(21)、安装筒(22)、连接臂(23)、t形杆(24)和支撑杆(25)，所述安装柱(21)连接在无人机架体(14)的底端中部，所述安装筒(22)通过内外螺纹安装在安装柱(21)的侧壁，所述连接臂(23)转动连接在安装筒(22)的一端，所述t形杆(24)一端转动连接在连接臂(23)一端。5.根据权利要求4所述的一种子母可分离式无人机，其特征在于：所述支撑杆(25)安装在无人机架体(14)内侧，且所述支撑杆(25)支撑在t形杆(24)的底部。6.根据权利要求2所述的一种子母可分离式无人机，其特征在于：所述缓冲件(31)包括限位柱和缓冲弹簧，所述限位柱滑动在无人机架体(14)的底部，且限位柱的顶部固定连接有限位件，所述限位柱底部固定连接在旋转件(32)的顶部，所述缓冲弹簧安装在限位柱的侧壁，且所述缓冲弹簧的一端支撑在无人机架体(14)一端，另一端支撑在旋转件(32)的一端。7.根据权利要求1所述的一种子母可分离式无人机，其特征在于：所述子母分离机构(4)还包括卡扣机构，且卡扣机构镂空部分为两个等边三角形通过中心翻转构成，三个卡扣连杆呈扩张运动时，其滚轮与镂空边界相接触，所述连杆沿着三角形导滑线到顶点位置后，此时，卡扣机构锁定三个连杆。8.根据权利要求1所述的一种子母可分离式无人机，其特征在于：所述子体履带机器人
(5)包括机器人主体(51)、连接架(52)、履带架(53)、履带(54)和第二驱动扇叶(55)，所述连接架(52)连接在机器人主体(51)的一侧，所述履带架(53)固定连接在连接架(52)上，所述履带(54)安装在履带架(53)上，所述第二驱动扇叶(55)安装在连接架(52)上，且与履带架(53)相连。9.根据权利要求8所述的一种子母可分离式无人机，其特征在于：所述履带架(53)上设有与履带(54)相契合的滚轮，且履带(54)安装在履带架(53)滚轮上。10.根据权利要求8所述的一种子母可分离式无人机，其特征在于：所述第二驱动扇叶(55)包括第二驱动电机和第二扇叶，所述第二驱动电机安装在履带架(53)上，且所述第二扇叶安装在第二驱动电机输出端。

技术总结
本发明涉及无人机技术领域，公开了一种子母可分离式无人机，该无人机具有可折叠运载侦查母体无人机、设置在可折叠运载侦查母体无人机内部的若干个电池，该无人机还包括：快速安装机构，设置于所述可折叠运载侦查母体无人机的动力杆的连接处；缓冲旋转机构，设置于所述可折叠运载侦查母体无人机的底部，所述缓冲旋转机构的底部设置有子母分离机构；所述子母分离机构底部设置有子体履带机器人；本发明通过子母分离机构，实现子母机在不同场景的分离与组合，用于搭载和投放特用装置。将大型无人机的优越载重能力和小型机器人机动隐蔽能力相结合，可以有效的扩大整机的工作范围。可以有效的扩大整机的工作范围。可以有效的扩大整机的工作范围。


技术研发人员：彭杰 江五贵 朱珉剑 廖述梅 郭金保 陈韬 毛隆辉
受保护的技术使用者：南昌航空大学
技术研发日：2022.11.22
技术公布日：2023/8/1