一种用于海水剖面环境应急监测的四旋翼两栖无人机

本技术属于水下机器人制造，具体涉及一种用于海水剖面环境应急监测的四旋翼两栖无人机。

背景技术：

1、发生突发事件的海域需要实时或者准实时地获取其立体观测信息，以便减少经济损失和环境负面效应。当环境突发事件出现时(如溢油和污染物泄漏等)，快速锁定污染源并迅速评估其对海水剖面环境的影响是应急监测的主要目标。

2、当前用于应急监测的平台主要包括水上部分(无人船、空中无人机、卫星、监测船只等)和水下部分(浮标、水下机器人等)两类类型平台。每种类型平台具有各自的优缺点，在综合利用这两种类型平台应对环境突发事件时依然存在以下问题：(1)由于单个平台存在“空间壁垒”，无法同时满足环境应急监测对空间覆盖范围、机动性和水下剖面立体监测的要求，给环境突发事件的应急响应能力带来挑战；(2)利用多种平台协同监测成本高、参与人员多，水上水下监测数据融合分析会有所延迟。

3、通过跨海空介质两栖无人机能够自主适应不同介质环境，保持最优水/气动性能，并能够多次跨越介质界面在空中飞行或水下航行，可为快速应急监测提供新的解决方案。现有技术中的两栖无人机样机虽然能够完成跨介质水体环境监测，但是仍然不能满足应急监测应用场景的使用需求，需要进一步对面向应急监测的两栖无人机进行设计与优化。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型目的在于提供一种用于海水剖面环境应急监测的四旋翼两栖无人机，能够对海水污染事件快速响应，降低人力成本，提升数据可视化速度与时效性，满足应急监测应用场景的使用需求

2、本实用新型所采用的技术方案为：

3、一种用于海水剖面环境应急监测的四旋翼两栖无人机,包括有密封舱体，所述密封舱体外部设置有能够调节浮力的漂浮装置，所述漂浮装置上设置有gps追踪模块、声呐测距模块、照明灯和推进器；所述漂浮装置的内部设置有铰接机构，四旋翼的每根机臂分别通过铰接机构可折叠地连接于密封舱体上；

4、所述密封舱体上设置有深度传感器，密封舱体内部设置有电气控制装置、气动装置和摄像头；

5、所述电气控制装置用于根据gps追踪模块、声呐测距模块和深度传感器的检测数据信息，通过气动装置驱动机臂旋转打开至飞行状态或者折叠收缩至潜水状态、通过气动装置调节漂浮装置的浮力、驱动旋翼旋转飞行或者驱动推进器推进，以及实现数据计算和传输。

6、进一步地，所述漂浮装置包括有四个漂浮臂，每个漂浮臂分别设置有铰接仓、机臂仓和浮力调节仓；

7、所述铰接仓用于容纳安置铰接机构；

8、所述机臂仓用于限位容纳旋转打开至飞行状态的机臂；

9、所述浮力调节仓用于调节浮力。

10、进一步地，每个所述浮力调节仓内分别设置有浮力气囊，每个浮力气囊均连接至密封舱体内部的气动装置。

11、进一步地，每个所述漂浮臂均为由具有浮力的材料通过一次成型工艺构成的一体结构，每个所述漂浮臂均通过强力胶水固定粘接于密封舱体上。

12、进一步地，每个所述铰接机构分别包括有上支座和下滑座；上支座固定设置于铰接仓内，并固定连接于密封舱体的外壁上；下滑座可直线移动地设置于铰接仓内，并通过一对摆臂铰接连接于上支座上；上支座与下滑座之间设置有驱动气囊，每个驱动气囊也均连接至密封舱体内部的气动装置；

13、所述机臂的后端固定连接于一对摆臂的前段之间。

14、进一步地，每个所述摆臂分别为v形板状结构；

15、所述上支座包括有顶板和两侧侧板，每个摆臂的中部分别铰接于相应侧板的下端内壁上；

16、所述下滑座的中部设置有滑槽，一对摆臂的后端之间设置有转轴，转轴可滑动地设置于滑槽内。

17、再进一步地，所述密封舱体的外部设置有固定支撑环和滑动支撑环，固定支撑环通过过盈配合固定套设于密封舱体的外壁顶端，滑动支撑环可上下滑动地套设于密封舱体外壁上位于固定支撑环下方的位置上；

18、所有上支座沿圆周方向均匀分布固定连接于固定支撑环上，所有下滑座沿圆周方向均匀分布固定连接于滑动支撑环上。

19、再进一步地，所述上支座与下滑座之间还设置有弹性复位机构。

20、再进一步地，每个所述漂浮臂内还设置有一对支撑杆；每根支撑杆分别包括有安装部、固定部和支撑部；

21、所述固定部用于固定连接在上支座的外侧面前端；

22、所述安装部用于固定安装推进器、照明灯和/或声呐测距模块；

23、所述支撑部用于提供刚性辅助支撑；

24、每根支撑杆均为通过一次成型工艺整体成型嵌设于漂浮臂内部的内嵌件。

25、最后，所述气动装置包括有耐压储气罐和隔膜真空气泵，耐压储气罐经隔膜真空气泵连接至漂浮装置；所述隔膜真空气泵用于将耐压储气罐内的气体输送至漂浮装置内，或者将漂浮装置内的气体抽吸回输至耐压储气罐内；

26、所述电气控制装置包括有气路传感推进器控制板，所述gps追踪模块、声呐测距模块、深度传感器、照明灯和推进器均连接至气路传感推进器控制板；

27、所述气路传感推进器控制板用于根据gps追踪模块、声呐测距模块和深度传感器监测采集的数据信息，进行逻辑运算后驱动四旋翼、气动装置、推进器和照明灯的工作运行状态。

28、所述密封舱体的内腔设置有支撑架，所述支撑架包括有多根竖向支撑柱和多层水平方向的支撑板，电气控制装置和气动装置均通过多层支撑板支撑设置于机身内腔。

29、本实用新型的有益效果为：

30、一种用于海水剖面环境应急监测的四旋翼两栖无人机，密封舱体外部设置漂浮装置以调节浮力，漂浮装置上设置有gps追踪模块、声呐测距模块、照明灯和推进器；漂浮装置的内部设置有铰接机构，四旋翼的每根机臂分别通过铰接机构可折叠地连接于密封舱体上；密封舱体上设置深度传感器、电气控制装置和气动装置；电气控制装置用于根据gps追踪模块、声呐测距模块和深度传感器的检测数据信息，通过气动装置驱动机臂旋转打开至飞行状态或者折叠收缩至潜水状态、通过气动装置调节浮力、驱动旋翼旋转飞行或者驱动推进器推进，以及实现数据计算和传输。

31、与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

32、1、本实用新型的两栖无人机平台，相较于传统应急观测平台和观测模式，可以对海水污染事件快速响应，降低人力成本，丰富现有应急监测观察体系。

33、2、本实用新型的两栖无人机平台，集空中巡逻-精准锁定-剖面观测-数据回传-自动返航等功能于一体，相比其他类似样机能更高效地应对海洋应急监测场景。

34、3、本实用新型的两栖无人机平台，通过配合基站的快速接收水下剖面信息并对数据的及时处理，提升了数据可视化速度与时效性。

技术特征：

1.一种用于海水剖面环境应急监测的四旋翼两栖无人机，其特征在于：包括有密封舱体，所述密封舱体外部设置有能够调节浮力的漂浮装置，所述漂浮装置上设置有gps追踪模块、声呐测距模块、照明灯和推进器；所述漂浮装置的内部设置有铰接机构，四旋翼的每根机臂分别通过铰接机构可折叠地连接于密封舱体上；

2.根据权利要求1所述用于海水剖面环境应急监测的四旋翼两栖无人机,其特征在于：所述漂浮装置包括有四个漂浮臂，每个漂浮臂分别设置有铰接仓、机臂仓和浮力调节仓；

3.根据权利要求2所述用于海水剖面环境应急监测的四旋翼两栖无人机,其特征在于：每个所述浮力调节仓内分别设置有浮力气囊，每个浮力气囊均连接至密封舱体内部的气动装置。

4.根据权利要求2所述用于海水剖面环境应急监测的四旋翼两栖无人机,其特征在于：每个所述漂浮臂均为由具有浮力的材料通过一次成型工艺构成的一体结构，每个所述漂浮臂均通过强力胶水固定粘接于密封舱体上。

5.根据权利要求2所述用于海水剖面环境应急监测的四旋翼两栖无人机,其特征在于：每个所述铰接机构分别包括有上支座和下滑座；上支座固定设置于铰接仓内，并固定连接于密封舱体的外壁上；下滑座可直线移动地设置于铰接仓内，并通过一对摆臂铰接连接于上支座上；上支座与下滑座之间设置有驱动气囊，每个驱动气囊也均连接至密封舱体内部的气动装置；

6.根据权利要求5所述用于海水剖面环境应急监测的四旋翼两栖无人机,其特征在于：每个所述摆臂分别为v形板状结构；

7.根据权利要求6所述用于海水剖面环境应急监测的四旋翼两栖无人机,其特征在于：所述密封舱体的外部设置有固定支撑环和滑动支撑环，固定支撑环通过过盈配合固定套设于密封舱体的外壁顶端，滑动支撑环可上下滑动地套设于密封舱体外壁上位于固定支撑环下方的位置上；

8.根据权利要求5所述用于海水剖面环境应急监测的四旋翼两栖无人机,其特征在于：所述上支座与下滑座之间还设置有弹性复位机构。

9.根据权利要求5所述用于海水剖面环境应急监测的四旋翼两栖无人机,其特征在于：每个所述漂浮臂内还设置有一对支撑杆；每根支撑杆分别包括有安装部、固定部和支撑部；

10.根据权利要求1所述用于海水剖面环境应急监测的四旋翼两栖无人机,其特征在于：

技术总结本技术公开了一种用于海水剖面环境应急监测的四旋翼两栖无人机，密封舱体外部设置漂浮装置以调节浮力，漂浮装置上设置有GPS追踪模块、声呐测距模块、照明灯和推进器；漂浮装置的内部设置有铰接机构，四旋翼的每根机臂分别通过铰接机构可折叠地连接于密封舱体上；密封舱体上设置深度传感器、电气控制装置和气动装置；电气控制装置用于根据GPS追踪模块、声呐测距模块和深度传感器的检测数据信息，通过气动装置驱动机臂旋转打开至飞行状态或者折叠收缩至潜水状态、通过气动装置调节浮力、驱动旋翼旋转飞行或者驱动推进器推进，以及实现数据计算和传输。技术研发人员：胡水波,邬国锋,刘帅伟受保护的技术使用者：深圳大学技术研发日：20231229技术公布日：2024/7/4