[实用新型]一种具有多自由度的无人船

说明书

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，具体地说，涉及一种具有多自由度的无人船。

背景技术

随着无人机技术的飞速发展，该技术激发了人们探索自然环境的极大兴趣。由于人类自身的生理限制，使用潜水方式的观测和作业对于业余爱好者来说在生理和经济上都存在较大的负担，因此无人船应运而生，具有体积小，操作灵活度高和可持续作业等特点，满足了人们对复杂水下情况进行探索的需求。

现有技术中，无人船的设计常采用将水平推进器设于圆筒状推进仓后再与机体进行连接的技术方案，而垂直推进器常设置于重心上使得无人船可以保持机身水平。但单独的推进仓设置提高了无人船整体的制造成本，并且由于其跟无人船船体不是一体成型，一定程度上增加了水中前进的阻力。而设于重心的垂直推进器影响了机身内部控制系统的布局，减少了在机体在水中垂荡的自由度。

申请号为201220399462.1的中国专利提供了一种潜水探测器结构，包括电机、减速器、螺旋桨，由耐压筒体和两端的流线型分水端部构成密封主体，密封主体两侧对称设有由连接杆支撑的圆筒形推进仓，密封主体设有径向贯通该主体的升降推进仓，密封主体上表面设有连接母船的脐带缆连接口，各推进仓的底部对称设有支撑架。该结构的推进仓兼有浆舵合一的功能，使探测器的机动性、灵活性明显提高。升降推进仓的设置大大增加了探测器水下探测的纵深范围和调整能力，在母船指令控制下，与浆舵合一的推进装置相结合可以明显提高探测器对复杂水下环境的适应性，从而可以扩大探测器的使用范围。但是该专利中的水平方向推进器设置于与船主体通过连接杆支撑的圆筒形推进仓内，推进器与机身非一体化的设计可能会导致加大水中前进的阻力。

申请号为201310019807.5的中国专利提供了一种水下监测机器人，包括：总体框架；设置于总体框架左右两侧的两个水平螺旋桨推进器；设置于总体框架中间位置的垂直螺旋桨推进器；设置于总体框架上的观测模块。该发明提供的水下监测机器人，螺旋桨推进器为水下机器人提供动力，它通过电机带动叶片旋转产生推力。由于其控制灵活，反应快速，因此在水下机器人上得到了很好的应用。该发明利用两个水平螺旋桨推进器，控制机器人的进退和转弯，当左右两个螺旋桨以相同转速同向转动时，机器人可实现沿直线前进或后退；而左右两个水平螺旋桨推进器以相同转速按不同方向转动时，可实现原地转动，以差速转动时，机器人可实现任意半径转弯，垂直螺旋桨推进器可以轻松控制机器人的沉浮。根据该发明说明书的记载，用于升降的垂直螺旋桨设置于机体重心位置，虽然可以保持机身水平但是减少了在机体运行中垂荡的自由度。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种具有多自由度的无人船，两侧设置水平推进器用于无人机的前进、后退及转向，中部设有垂直推进器用于无人机的浮潜，以达到无人船进行多自由度运行的目的，并且可以使无人船可潜入水下或在水面行驶。

为达到上述目的，具体采用如下技术方案：

一种具有多自由度的无人船，包括推进器1，密封舱2，固定框架3和外壳4，所述密封舱2后部两侧设有两个水平推进器11，所述密封舱2的前部中间设有垂直推进器12，所述垂直推进器12设于无人船重心的前部。

在本实用新型中，在无人船体后部两侧采用了水平推进器，当两侧的推进器进行相同速度同向旋转时，可实现无人船的前进和后退动作；当两侧推进器按相同速度进行不同方向旋转时，可实现无人船的原地转向；而当两侧推进器进行差速同向或差速反向旋转时，可实现无人船以一定半径前进转弯或后退转弯。垂直推进器则驱动了无人船在空间直角坐标体系的Z方向上的位移。以上的设置支持了无人船多自由度的运行状态。

无人船在垂直推进器的作用下可以在水中实现上升和下沉动作，本实用新型将垂直推进器设置于无人船船体重心偏向前部的位置，使得无人船的艏和艉连线在垂直推进器运行时与水平方向具有一个夹角，在上升或下沉中小角度倾斜的机体在水流阻力的作用下获得更多的浮力或沉降力。

本实用新型的进一步方案为：所述固定框架3环绕设置于密封舱2和水平推进器11的外侧；所述外壳4包括上外壳41和下外壳42，分别设于密封舱2与固定框架3的上面与下面并避让垂直推进器12形成无人船整体；所述密封舱2、固定框架3和外壳4间形成压载水舱，使无人船可在水面和水下行驶，并且在水中实现下潜、上浮或悬浮。