现有的大多数无人机只能在空中采集信息,而无法兼顾地面作业,对于图像采集的活动范围与视角存在着局限性,并且没有明确动力的管理要求。此外,现有的陆空两用无人机结构复杂,安装繁琐。因此,针对现有技术的不足,设计了一款结构轻巧,安装方便,具备了空中侦察能力,同时可以改变姿态进入目标地面区域进行监控、侦察的陆空两用无人机,并且能够长时间独立执行飞行任务。根据陆空两用无人机侦察任务的特殊需求与概念方案,确定其总体机械结构设计与系统运动力学分析,经过计算校核,最终确定了最终的设计方案。无人机飞行动力和陆地行驶动力均来自螺旋桨,机臂可实现自动弯折变形,地面行驶时利用螺旋桨差速来达到转向的目的,操作简单的同时对其动力系统要有明确的管理,以保护无人机平台的回收以及采集信息的保护。
无人机为四旋翼垂直起降布局模式,飞行动力和陆地行驶动力均来自螺旋桨,机臂可实现自动弯折变形, 整体结构轻巧简洁,可实现放在腰包内携带。可搭载简易图像传输装置进行侦查。
整个陆空两用四旋翼无人机系统主要由三个子系统组成,分别为:无人机飞行兼行走系统、搭载在无人机系统上的云台拍摄系统、无人机的陆空形态转换系统。云台拍摄系统主要是为陆空两栖旋翼式无人机将来用于侦查目的而设计的。整个系统的运动动力均由无人机上的电机系统提供,电机系统由为螺旋桨提供动力的无刷电机与为形态转换提供动力的步进电机组成。
无人机在飞行模式下的工作状态,机臂与机架保持平行状态,电池为无刷电机提供电能,无刷电机将电能转化为机械能,带动螺旋桨转动,螺旋桨提供升力使得无人机能够正常工作,再通过控制电动机转速来实现转向、偏航的动作。每个机臂上设计了一根支柱,四个机臂的支柱构成了飞行模式下的起落架,当控制无人机以飞行模式降落时可以提供保护。
无人机在地面模式的工作状态,当无人机执行地面任务时,通过无人机的陆空形态转换系统,无人机的机臂开始弯折,使得螺旋桨与地面的夹角达到70 度并使机臂锁定在这个状态,外圈与地面摩擦从而实现在地面上行走的动作,通过电子调速器控制螺旋桨转动速度,使用差速来达到转向的目的。通过形态转换系统,可将无人机本来用于飞行的动力转化为陆地行走的动力。