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原文传递用于海洋水体自动采集的长航程无人机及其控制方法

专利名称：	用于海洋水体自动采集的长航程无人机及其控制方法
摘要：	本发明公开一种用于海洋水体自动采集的长航程无人机及其控制方法。用于海洋水体自动采集的长航程无人机包括：无人机本体，无人机本体包括飞控模块及机身，飞控模块固定于机身内部，飞控模块用于规划航线，控制机身自动以多旋翼模式起降，和/或控制机身自动由多旋翼模式切换至固定翼模式后飞行；取水装置，设置于机身底部，飞控模块与取水装置电连接；测距装置，设置于机身底部，飞控模块与测距装置电连接。本发明将取水装置、测距装置集成于无人机本体上，通过飞控模块，实现海洋水体采集全程高度自动化，解决了现有技术中取水装置及测距装置的集成程度低、自动化程度低而导致需要更多的人员、设备进行操作控制、效率低下及航程短的问题。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广东;44
申请人：	深圳创壹通航科技有限公司
发明人：	沈欢;陈泆希;陈龙;樊维中;王仁宇;李鑫
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-31T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-03T00:00:00+0800
申请号：	CN201910475940.9
公开号：	CN110194265A
代理机构：	深圳市恒程创新知识产权代理有限公司
代理人：	赵爱蓉
分类号：	B64C27/26(2006.01);B;B64;B64C;B64C27
申请人地址：	518000 广东省深圳市南山区桃源街道学苑大道1088号南方科技大学科学园N11栋1楼
主权项：	1.一种用于海洋水体自动采集的长航程无人机，其特征在于，包括：无人机本体，所述无人机本体包括飞控模块及机身，所述飞控模块固定于所述机身内部，所述飞控模块用于规划航线，控制所述机身自动以多旋翼模式起降，和/或控制所述机身自动由多旋翼模式切换至固定翼模式后飞行；取水装置，设置于所述机身底部，所述飞控模块与所述取水装置电连接，以供所述飞控模块控制所述取水装置从所述机身底部伸出/收回，且所述取水装置执行海洋水体自动采集；测距装置，设置于所述机身底部，所述飞控模块与所述测距装置电连接，所述测距装置用于测量所述机身与水面之间的距离，得到测量结果，且将所述测量结果发送至所述飞控模块；在所述测量结果达到所述无人机本体飞行至作业区域的第一预设高度时，通过所述飞控模块控制所述取水装置伸出。 2.如权利要求1所述的用于海洋水体自动采集的长航程无人机，其特征在于，所述取水装置包括取水瓶、安装架、伸缩机构及限位开关；所述安装架的一端与所述机身底部固定连接，所述安装架的另一端与伸缩机构的顶端及限位开关固定连接；所述伸缩机构的底端与所述取水瓶的顶部联动连接，以供所述伸缩机构带动所述取水瓶伸出/收回；所述飞控模块与所述伸缩机构电连接，以供所述飞控模块发送伸出指令/收缩指令至所述伸缩机构；所述伸缩机构与所述限位开关电连接，在所述取水瓶采集到海洋水体后，所述取水瓶触碰所述限位开关，以使所述限位开关接通，以供所述伸缩机构在得到所述限位开关的接通指令后带动所述取水瓶收回。 3.如权利要求2所述的用于海洋水体自动采集的长航程无人机，其特征在于，所述伸缩机构包括第一控制单元、拨轮、吊绳、舵机和绕线轮；所述第一控制单元、舵机及拨轮分别固定于所述安装架上；所述绕线轮固定于所述安装架的一端面上；所述吊绳的一端固定于所述绕线轮上，所述吊绳的另一端环绕所述绕线轮后，贯穿所述拨轮，并与所述取水瓶的顶端连接；所述飞控模块与所述第一控制单元电连接，所述第一控制单元与所述舵机电连接，所述舵机与所述拨轮驱动连接；在所述舵机驱动所述拨轮正向旋转时，所述拨轮松开所述取水瓶，驱动所述吊绳滑动于所述绕线轮，并通过所述吊绳连接所述取水瓶。 4.如权利要求3所述的用于海洋水体自动采集的长航程无人机，其特征在于，所述拨轮上设有台阶卡柱、两个拨叉及两个卡槽；所述两个拨叉的一端分别环绕于所述台阶卡柱的顶端，且所述台阶卡柱的底端与所述取水瓶的顶端固定连接；所述两个拨叉的另一端均通过连接杆套设于对应的卡槽内；所述舵机与所述拨叉驱动连接，在所述舵机驱动所述拨轮正向旋转时，带动所述拨叉在对应的卡槽内滑动，且所述拨叉的一端松开所述台阶卡柱的顶端。 5.如权利要求4所述的用于海洋水体自动采集的长航程无人机，其特征在于，所述伸缩机构还包括电机，且所述电机固定于所述安装架与所述绕线轮相对的另一端面上；所述限位开关包括第一触点开关和第二触点开关；所述第一触点开关与所述拨叉之间存在第一间隙，所述第一触点开关与所述拨叉可接触连接，且所述第一触点开关与所述第一控制单元电连接；在所述拨叉正向旋转时，所述拨叉触碰所述第一触点开关，以使所述第一控制单元控制所述舵机停止工作；所述第二触点开关与所述吊绳之间存在第二间隙，所述第二触点开关在所述吊绳绷直时，与所述吊绳可接触连接，且所述第二触点开关与所述第一控制单元电连接；在所述吊绳绷直时，所述吊绳触碰所述第二触点开关，以使所述第一控制单元控制所述电机启动，以带动所述绕线轮向反方向带动所述吊绳收回。 6.如权利要求5所述的用于海洋水体自动采集的长航程无人机，其特征在于，所述伸缩机构还包括第二控制单元；所述第二控制单元分别与所述舵机、电机、第一触点开关及第二触点开关电连接。 7.一种用于海洋水体自动采集的长航程无人机的控制方法，其特征在于，包括：航线规划过程：在接收到航线规划指令时，进行航线规划，得到规划任务及取水点；多旋翼起飞过程：在接收到起飞指令后，长航程无人机基于所述规划任务以多旋翼模式垂直起飞；多旋翼-固定翼切换过程：当达到第一预设条件时，所述长航程无人机由多旋翼模式切换至固定翼模式飞行；固定翼飞行过程：切换完成后，所述长航程无人机以固定翼模式滑降至所述取水点对应的第一目标范围上空；固定翼-多旋翼切换过程：当达到所述第一目标范围上空时，所述长航程无人机由固定翼模式切换至多旋翼模式；多旋翼降落过程：在切换为多旋翼模式后，所述长航程无人机以多旋翼模式下降至第一预设高度；海洋水体自动采集过程：所述长航程无人机通过取水装置进行海洋水体自动采集；以及返航过程：在完成海洋水体自动采集后，所述长航程无人机以多旋翼模式向上爬升至第二预设高度后，并返航。 8.如权利要求7所述的用于海洋水体自动采集的长航程无人机的控制方法，其特征在于，所述多旋翼降落过程与所述海洋水体自动采集过程之间，所述长航程无人机的控制方法还包括：测距过程：所述长航程无人机通过测距装置对无人机本体与海洋水面之间的距离进行测量，得到测量结果，在所述测量结果达到所述第一预设高度时，执行所述海洋水体自动采集过程步骤。 9.如权利要求7所述的用于海洋水体自动采集的长航程无人机的控制方法，其特征在于，所述海洋水体自动采集过程还包括：试举升力过程：所述长航程无人机伸出所述取水装置，进行取水，并测试所述取水装置的拉力，在所述拉力满足第二预设条件时，收回所述取水装置。 10.如权利要求7所述的用于海洋水体自动采集的长航程无人机的控制方法，其特征在于，所述返航过程包括：所述长航程无人机以多旋翼模式向上爬升至第二预设高度后，由多旋翼模式切换至固定翼模式飞行，并在达到第二目标范围上空时，由固定翼模式切换至多旋翼模式，并以多旋翼模式降落。
所属类别：	发明专利