阅读说明：本技术 一种陆空两用无人车 (Air-ground dual-purpose unmanned vehicle ) 是由 魏巍 王子琛 徐彬 刘城 王若琳 李一非 于 2020-06-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种陆空两用无人车,属于无人机在侦查与救援应用的技术领域,包括机体,所述机体上布置有多个机架,各所述机架的一端分别通过折叠装置安装有涵道风扇且各个涵道风扇的外围环括上均设有行走机构,各所述涵道风扇和行走机构分别配设有驱动其工作的动力源；各所述折叠装置驱动与其对应的涵道风扇并使各所述涵道风扇同步切换为水平状态或竖直状态,当切换为竖直状态时,各所述行走机构同时触地,通过在行走模式和飞行模式之间自由切换,以满足室内或室外在侦查和救援过程中的不同需求,且以达到提高无人机适用场景范围的目的。(The invention discloses an air-ground unmanned vehicle, which belongs to the technical field of unmanned aerial vehicle application in investigation and rescue, and comprises a machine body, wherein a plurality of machine frames are arranged on the machine body, one end of each machine frame is provided with a ducted fan through a folding device, the peripheral ring of each ducted fan is provided with a traveling mechanism, and each ducted fan and the traveling mechanism are respectively provided with a power source for driving the ducted fan to work; each folding device drives the corresponding ducted fan and enables each ducted fan to be synchronously switched to be in a horizontal state or a vertical state, when the state is switched to be in the vertical state, each walking mechanism simultaneously contacts the ground, and different requirements of the indoor or outdoor in the detection and rescue processes are met by freely switching between the walking mode and the flying mode, and the purpose of improving the applicable scene range of the unmanned aerial vehicle is achieved.)

一种陆空两用无人车

技术领域

本发明属于侦查与救援的技术领域，涉及无人车技术领域，具体而言，涉及一种陆空两用无人车。

背景技术

在现有技术中，室内侦查与救援时，对于四轴飞行器的应用较为广泛，四旋翼飞行器是一种较为常见和经典的小型飞行器，广泛用于军事侦察、资源勘测、民用航拍等技术领域。该飞行器结构紧凑、运动灵活，适宜在狭小空间或复杂环境中使用，在一些特定情况下需要飞行器着陆侦察，如楼宇内部、草丛树林内部等狭小空间。但在实际运用过程中，若采用四轴飞行器，则存在着噪音大、易受气流干扰以及运动控制精度低等缺点，很大程度限制了四轴飞行器的应用场景。

在室外大范围机动中，无人车辆的速度与越障能力较差，导致在室外的机动范围较窄、受地形限制且机动速度较慢，无法满足在室外执行大范围的侦查和救援任务。

发明内容

鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种陆空两用无人车以达到通过在行走模式和飞行模式之间自由切换，以满足室内或室外在侦查和救援过程中的不同需求且提高了适用场景范围的目的。

本发明所采用的技术方案为：一种陆空两用无人车，包括机体，所述机体上布置有多个机架，各所述机架的一端分别通过折叠装置安装有涵道风扇且各个涵道风扇的外围环括上均设有行走机构，各所述涵道风扇和行走机构分别配设有驱动其工作的动力源；各所述折叠装置驱动与其对应的涵道风扇并使各所述涵道风扇同步切换为水平状态或竖直状态，当切换为竖直状态时，各所述行走机构同时触地。

进一步地，还包括设于机体上的起落架和驱动该起落架动作的B舵机，所述起落架的一端设于机体内，另一端在B舵机的驱动下伸出该机体的底部或回缩至该机体内，当由飞行模式转换为行走模式时，先将起落架伸出以支撑无人机，再回缩直至各个行走机构触地以实现无人车在地面上行驶；当由行走模式转换为飞行模式时，则需将起落架伸出，以支撑无人车并确保顺利起飞。

进一步地，所述折叠装置配设有驱动其动作的A舵机，各所述涵道风扇和行走机构分别配设有驱动其工作的A电机和B电机；还包括设于机体内的控制模块，该控制模块分别与A舵机、B舵机、A电机和B电机通信连接，以在控制模块的控制指令作用下，实现A舵机、B舵机、A电机和B电机的协调动作，进而实现无人车在飞行模式或行走模式下的正常运行。

进一步地，所述控制模块包括电池、接收机、行走控制器和飞控，所述电池用于为接收机、行走控制器和飞控供电；

所述接收机连接有地面站，且接收机用于接收地面站发出的飞行姿态指令并将飞行姿态指令发送给飞控或行走控制器；

所述飞控将接收的飞行姿态指令解算为各所述A电机的转速信息；

所述行走控制器将接收的飞行姿态指令解算为各所述B电机的转速信息；

以通过接收机实时接收由地面站所发出的飞行姿态指令，在行走控制器和飞控的作用下能够分别对行走模式和飞行模式下的陆空两用无人车进行准确控制。

进一步地，所述控制模块还包括A电调和B电调，所述A电调和B电调均由所述电池供电，且A电调在飞控的控制下调节各所述A电机的转速，B电调在行走控制器的控制下调节各所述B电机的转速，在A电调的作用下能够精确调节各个A电机的转速，有利于进一步精确控制飞行模式下的陆空两用无人车，同理，在B电调的作用下能够精确调节各个B电机的转速，有利于进一步精确控制行走模式下的陆空两用无人车。

进一步地，所述行走控制器和飞控设于所述机体的内部上方，且电池设于所述机体的内部下方，由于将重量较小的行走控制器和飞控设置于机体内部的上方，将重量较大的电池位于机体内部下方，有利于降低该陆空两用无人车的重心，从而有利于在行走模式下维持稳定。

进一步地，所述行走机构包括行走轮，所述行走轮的转动轴线与所述涵道风扇的转动轴线相平行且行走轮配连接有驱动其转动的所述B电机，以实现在B电机的作用下驱动各个行走轮转动，进而实现无人车在行走模式下能够正常行驶。

进一步地，所述机体设为呈左右对称的壳体结构，该壳体结构的一端呈流线形，能够显著降低气流干扰，并保持在飞行模式下的平稳性。

进一步地，各所述机架分为前端机架和后端机架，前端机架对称布置于所述壳体机构上靠近流线形的一端，后端机架对称布置于所述壳体机构上远离该流线形的一端，以实现将各个涵道风扇对称分布在机体的周围，进而确保在飞行模式下无人车的飞行稳定性。

进一步地，所述机体的底部设有检修窗口，以便于检修控制模块以及更换电池，确保无人车的安全运行。

本发明的有益效果为：

1.采用本发明所提供的陆空两用无人车，各个涵道风扇在所述折叠装置驱动下，能够同步切换成水平状态或竖直状态，同时，各所述涵道风扇上的行走机构也能同时触地，以实现将无人车在行走模式和飞行模式之间自由切换，进而在需要进行室内侦查与救援时，则使用行走模式；在需要进行室外机动时，则使用飞行模式，以此同时具有室内运动控制精确、噪音低且不易受气流干扰以及室外机动范围广、不受地形限制且机动速度快的优点，为室内外使用提供强有力的工具，提升了无人车的应用场景适应性。

2.采用本发明所提供的陆空两用无人车，在其运行过程中，一方面，其在行走模式和飞行模式是分别通过行走机构和涵道风扇，而行走机构和涵道风扇的运行是相互独立的系统，在运行时，能够同时兼顾飞行时需要高转速低扭矩、行走时需要低转速高扭矩的需求，进而使其在飞行与陆地行走时都具有良好的性能；另一方面，在行走模式时，由于涵道风扇具有涵道的环括，其对旋翼具有良好的保护作用，同时，由于飞行动力系统和陆地行走动力系统相互独立，在陆地行走时，旋翼并不会旋转，因此，旋翼在陆地行走状态下不易受到损伤，具有更长的使用寿命。

附图说明

图1是本发明提供的陆空两用无人车在飞行模式下的整体示意图；

图2是本发明提供的陆空两用无人车由飞行模式向行走模式转换的一个状态切换示意图；

图3是本发明提供的陆空两用无人车由飞行模式向行走模式转换的另一个状态切换示意图；

图4是本发明提供的陆空两用无人车在行走模式下的整体示意图；

附图中标注如下：

1-机体，2-涵道风扇，3-A电机，4-折叠装置，5-机架，6-B电机，7-行走轮，8-起落架。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；实施例中的附图用以对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

实施例1

在本实施例中具体提供了一种陆空两用无人车，该无人车能够在行走模式和飞行模式之间自由切换，当需要进行室内侦查与救援时，则使用行走模式；当需要进行室外机动时，则使用飞行模式，进而同时具有室内运动控制精确、噪音低且不易受气流干扰以及室外机动范围广、不受地形限制且机动速度快的优点，具体的设计方式如下：

如图1所示，主要包括机体1，以机体1作为整个无人车的承载载体，在所述机体1上布置有多个机架5，各所述机架5的朝外一端分别通过一折叠装置4安装有一个涵道风扇2且各个涵道风扇2的外围环括(即风扇环括的外周侧壁)上均设有行走机构，各所述涵道风扇2和行走机构分别配设有驱动其工作的动力源，在各自对应的动力源作用下，可驱动各所述涵道风扇2的旋翼旋转运行，以满足无人车在飞行模式下的飞行升力；也可驱动各所述行走机构的行走轮转动运行，以满足无人车在行走模式下的驱动力。

各所述折叠装置4能够在折叠和展开状态之间切换，各所述折叠装置4驱动与其对应的涵道风扇2并使各所述涵道风扇2同步切换为水平状态或竖直状态，水平状态和竖直状态均是相对机体1的顶面所在平面而言。当各所述涵道风扇2处于水平状态时，该陆空两用无人车处于飞行模式下，此时，各个行走机构与机体1之间的垂直距离最大；当各所述涵道风扇2处于竖直状态时，该陆空两用无人车处于行走模式下，同时，在该竖直状态下，各所述行走机构同时触地，以确保各个行走机构能够与地面相互作用，进而为无人车的行走提供驱动力。其中，之所以采用涵道风扇2，其较同样直径的孤立风扇能产生更大的升力，且风扇环括在涵道内，既可阻挡风扇气动声向外传播，又具备结构紧凑、安全性高的优点。在本实施例中，由于涵道风扇2和行走机构分别配设有驱动其工作且相互独立的动力源，能够同时兼顾飞行时需要高转速低扭矩和行走时需要低转速高扭矩的需求，进而使其在飞行与陆地行走时都具有良好的性能。折叠装置4可采用如下方式设计：包括主支臂和副支臂，所述主支臂一端连接于所述机架上，另一端铰接连接有所述副支臂且在副支臂的端部设有与其转动轴线同心的驱动齿轮，驱动齿轮通过齿轮传动与所述A舵机传动连接，以通过A舵机实现副支臂相对主支臂进行旋转，进而将各个所述涵道风扇切换成水平状态或竖直状态，在本实施例中，对于折叠装置4设计仅为可实现的简单结构，在实际应用中，可根据实际需求，对折叠装置4进行适应性的优化和改进，例如：采用常用的机械转动臂也可实现，此处不再一一赘述。

为进一步满足在飞行模式下的起落需求，如图2所示，还包括设于机体1上的起落架8和驱动该起落架8动作的B舵机，所述起落架8的一端设于机体1内，另一端在B舵机的驱动下伸出所述机体1的底部或回缩至所述机体1内，以实现在B舵机的作用下完成起落架8的动作。在机体1的底部开设有通孔，在需要起落架8伸出时，起落架8穿过该通孔并将无人车支撑于地面上；反之，起落架8也可通过该通孔回缩至机体1内。在飞行模式下，当无人机起飞后，起落架8回缩至机体1内；当无人机需要降落时，起落架8通过通孔伸出机体1并用于将机体1支撑于地面上。在实际应用中，起落架8可采用较为简单的方式实现，例如：将起落架8布置于机体1的底部四周并将各个起落架8滑动设置于机体1上，且各所述起落架8通过一伸缩机构进行同步伸缩，而该伸缩机构由所述B舵机驱动，伸缩机构可以是丝杆螺母机构或者齿轮齿条机构等，均可实现起落架8在B舵机的驱动下进行伸缩运动。

为实现各所述涵道风扇2能够在水平状态与竖直状态之间的相互切换，对所述折叠装置4配设有驱动其动作的A舵机，各所述涵道风扇2和行走机构分别配设有驱动其工作的A电机3和B电机6，所述行走机构包括行走轮7，所述行走轮7的转动轴线与所述涵道风扇2的转动轴线相平行且行走轮7配连接有驱动其转动的所述B电机6，当各个所述涵道风扇2处于竖直状态时，各个行走轮7能够同时触地且各个行走轮7通过B电机6驱动其转动，以实现无人车在地面上行走。

还包括设于机体1内的控制模块，该控制模块分别与A舵机、B舵机、A电机3和B电机6通信连接，位于机体1内部的控制模块用于为该陆空两用无人车提供控制和供能作用。其中，A电机3和B电机6均采用无刷电机，无刷电机具有无电刷、低干扰、噪音低、运转顺畅、寿命长、维护成本低等优点，且A电机3能够满足无人车在飞行时高转速低扭矩的需求，B电机6能够满足无人车在行走时低转速高扭矩的需求。

为保证无人车能够进行正常运行，对控制模块进行如下设计：控制模块包括电池以及与电池相连的接收机、行走控制器和飞控，所述电池用于为接收机、行走控制器和飞控供电；所述控制模块还包括A电调和B电调，所述A电调和B电调均由所述电池供电，其中，A电调和B电调也称为电子调速器，由于在本实施例中，A电机3和B电机6均是采用的无刷电机，因此，在本实施例中采用无刷电调，以根据控制信号调节A电机3和B电机6的转速。

将接收机分别与地面站、行走控制器和飞控相连，在飞行模式下，接收机用于接收地面站发出的飞行姿态指令并将飞行姿态指令发送给飞控(即飞行控制器)，飞控能够将接收的飞行姿态指令解算为各个A电机3的转速信息，A电调能够在飞控的控制下调节各个A电机3的转速；在行走模式下，接收机用于接收地面站发出的行走姿态指令并且发送给行走控制器，行走控制器能够将接收的指令解算为各个B电机6的转速信息，B电调能够在行走控制器的控制下调节各个B电机6的转速。其中，A舵机和B舵机均与接收机相连，接收机能够控制A舵机和B舵机进行动作，从而控制折叠装置4和起落架8动作，在飞行模式与行走模式两种状态的相互切换作用下，通过A舵机驱动折叠装置4，以实现控制各个机架5上的涵道风扇2能够折叠或展开，同时，在无人机需要起飞或降落时，则通过B舵机控制起落架8进行缩回或者伸出，以满足无人机在降落时，需要的地面支撑。

采用本实施例中所提供的陆空两用无人车，如图3、图4所示，其工作原理如下：

当需要室内侦查与救援时，因为需要降低噪音并且规避气流扰动的影响，将该陆空两用无人车切换到行走模式，具体工作原理为：将起落架8从机体1的底部打开并支撑在地面上，然后控制各个涵道风扇2在折叠装置4的作用下旋转至竖直状态，使各个行走轮7同时触地，再将起落架8收起，通过控制模块控制该陆空两用无人车在地面上行驶；

当需要在室外机动时，将起落架8从机体1的底部打开并支撑在地面上，然后控制涵道风扇2在折叠装置4的作用下折叠至水平状态，再将起落架8收起，通过控制模块控制该陆空两用无人车在空中飞行。

实施例2

在实施例1的基础上，为进一步提升该陆空两用无人车在飞行模式下的飞行稳定性和起落稳定性，如图1所示，所述机体1设为呈左右对称的壳体结构，该壳体结构的一端呈流线形，设计为流线形的端部并以该端部作为该无人车在飞行模式下的前端部分，流线形的结构有利于降低风阻，能够显著降低气流干扰，对无人车在飞行模式下的飞行运动提供可靠的保障。

在本实施例中，以机体1的前后方向为纵向、左右方向为横向和上下方向为垂向；将机体1设为左右对称的壳体结构，其垂向方向的顶端周向设置四个与机体1一体成型的机架5，其中，各所述机架5分为前端机架和后端机架，前端机架对称布置于所述壳体机构上靠近流线形的一端，两个前端机架相对于机体1的纵轴线对称并向前倾斜；后端机架对称布置于所述壳体机构上远离该流线形的一端，两个后端机架相对于机体1的纵轴线对称并向后倾斜。在飞行模式下，四个涵道风扇2同时工作，以确保无人机在飞行过程中的稳定性，相应的，在四个涵道风扇2上也分别设有一个行走轮7，在行走模式下，四个行走轮7能够确保行驶的稳定性。

将所述行走控制器和飞控设于所述机体1的内部上方，且电池设于所述机体1的内部下方，有利于降低该陆空两用无人车的重心，当无人车在行走模式下，更低的重心有利于提升无人车行车的稳定性，同时，由于将电池布置在机体1的内部下方，也方便后期对电池进行更换。

在实际应用中，可在所述机体1的底部设有检修窗口，该检修窗口可配设能够启闭的检修门，以通过该检修窗口检修控制模块以及及时更换电池，对于检修门和检修窗口之间的装配方式可采用较为常规的铰链形式，此处不作限制。

本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。