一种可重构轮翼的陆-空运输无人机

本发明涉及无人机，具体是一种可重构轮翼的陆-空运输无人机。

背景技术：

1、近年来，伴随人工智能的迅猛发展，面向工厂自动化与物流无人化需求的无人运输车、无人机得到广泛关注，成为该领域的研究热点。得益现阶段城市先进完善的路网与空域规划，智能化物流无人运输车已经在一线城市大面积推广运营，面向低空经济的无人机在全国范围内也成为重点发展的前沿产业。智能物流运输车能够大幅提升区域陆运的配送效率，无人机能够大幅缩短区域两地之间的通行时间。但现阶段无人车无法做到跨楼宇、跨水域、跨大型公园等环境的快速转运，而大负载无人机（货运能力50kg以上）不具备在常规市政道路行进的能力且仅能短时续航（15-20min），这两类载运工具独立发展，暂未实现功能互补。为发挥无人车的长行程与无人机的跨空域运输优势，将无人车与无人机集成，成为新的研究趋势和技术攻关方向。目前有研究直接把无人机的多旋翼安装在无人车顶部，导致无人车与无人机两套系统的结构重量叠加，小尺寸旋翼无法整体带飞，只能增大飞行动力套规格，但又导致无人机多旋翼包络直径达到5米以上，无法在3米左右宽度的市政道路行走，实际应用严重受限。因此，兼具在常规道路行进与定点起飞的一体化可变形重构无人车/无人机成为新的解决方案和技术目标，即通过机械结构变形与模态转换，使其在市政道路行进时是严格符合道路要求的无人车，而在需要跨楼宇、水域、公园等环境时能够通过结构变形快速自主转换成无人机，同时通过结构高度集成，无人车/无人机的双构态共用一套架体、电池、驱控，实现轻量化大负载货运能力。

技术实现思路

1、本发明的目的是提出一种可重构轮翼的陆-空运输无人机，利用平面连杆机构的可重构特性，将车轮，旋翼安装在连杆上从而实现轮-翼折展两种模态的切换。在飞行模态下可以实现复杂地形的跨越，在地面模态下，可以实现长续航地面运输，从而提高能源的利用效率，提高产品的运输能力。

2、本发明采用的技术方案如下。

3、本发明提供了一种可重构轮翼的陆-空运输无人机，包括焊接框架、可重构轮翼机构、固定起落架和机体组件。

4、所述焊接框架共有一个，为机体的主要承重结构，较长端靠近地面平行放置。

5、进一步的，所述可重构轮翼机构共有四个、呈对称分布固定在焊接框架底层四角，所述可重构轮翼机构包括动力套装、机臂组件、减震车轮。

6、进一步的，所述动力套装共有四个，分别通过动力套固定板固定在四个机臂组件末端。所述动力套装包括电机旋翼、电子调速器、动力套固定板，电机旋翼固定在动力套固定板顶端，电子调速器固定在动力套固定板末端，上下两套电机旋翼和电子调速器对称分布。

7、进一步的，所述机臂组件共有四个固定在焊接框架四角，包括：一个一级连杆、两个二级连杆、一个第一机臂、一个第二机臂一个管夹、两个折臂连接件、一个电推杆、一组滑块导轨、一个一级滑块连杆、一个二级滑块连杆；所述第一机臂两端分别与动力套装和机臂连接件固定连接，第二机臂两端分别与机臂连接件一与折臂连接件二固定连接，中段与联动卡环固定连接；第一机臂中部通过管夹与一级连杆固定连接；两个二级连杆并列排布分别与一级连杆一端转动连接，二级连杆另一端与二级连杆斜耳座转动连接；折臂连接件二与机臂固定件固定连接，机臂固定件与机臂固定座固定连接；电推杆末端与焊接框架固定连接，顶端分别与本侧二级滑块连杆与对侧二级滑块连杆转动连接；导轨与焊接框架固定连接，滑块底部与导轨滑动连接，滑块顶部分别与一级滑块连杆和二级滑块连杆转动连接，一级滑块连杆与联动卡环转动连接。

8、进一步的，所述减震车轮共有四个，固定在焊接框架下端四角，包括两个减震器、一个减震连接架、一个车轮固定架、一个轮毂电机；所述轮毂电机两轴分别于车轮固定架固定连接；两个减震器并列排布，一端与车轮固定架转动连接，一端与减震连接架转动连接；车轮固定架与二级连杆转动连接。

9、进一步的，所述固定起落架共有一个，包括四个脚架固定座、四个三通件、两个脚架，两个三通支架杆。脚架通过脚架固定座与焊接框架固定连接，三通件分别固定于脚架上端，通过三通支架杆两两固定连接。

10、进一步的，所述机体组件共一组，包括一个电池仓、四个机臂连接座、四个斜耳座连接板、一个中心板、四个中心板连接座、一个电池安装板、一个底板、一个内部置物板、两个电池仓门、一个车侧壳、两个舱门、一个车顶盖、两个旋转把手、两个旋转把手槽、两个固定把手、八个合页铰链；所述车顶盖与焊接框架顶端固定连接，车顶盖两侧通孔与旋转把手槽固定连接；舱门底部通过合页铰链与内部置物板固定连接，顶部与旋转把手固定连接；内部置物板与焊接框架上层固定连接；电池安装板与焊接框架下层固定连接，中心板通过四个中心板固定座与电池安装板固定连接，底板与焊接框架底层固定连接，舱门通过合页铰链与底板连接，两个固定把手与舱门上端固定连接；车侧壳与底板固定连接；斜耳座连接板与焊接框架底部固定连接；机臂连接座与焊接框架固定连接。

11、进一步的，本发明公开的一种可重构轮翼的陆-空运输无人机的整个运行过程如下。

12、机体两侧舱门可以通过旋转把手开关，以完成货物的存取。在路面运输状态下，可重构轮翼机构处于折叠状态，其整体收入车体内部，位于二级连杆末端的四个轮毂电机着地可使其在铺装路面长距离运输，无人机的转向由轮毂电机差速驱动。在遇到复杂地形如湖泊、田地等，由电推杆驱动二级滑块连杆，从而推动滑块导轨，滑块导轨带动一级滑块连杆从而推动折臂组件展开，轮毂电机抬起，旋翼展平，固定起落架着地，从而实现飞行跨越复杂地形。

13、本发明具有以下有益的技术效果：

14、1、本发明公开的一种可重构轮翼的陆-空运输无人机，利用可重构轮翼机构的拓扑特性可实现地面模态和飞行模态的切换。

15、2、本发明公开的一种可重构轮翼的陆-空运输无人机，利用可重构轮翼机构的拓扑特性可减小机体体积，保护机臂旋翼。

16、3、本发明公开的一种可重构轮翼的陆-空运输无人机，利用可重构轮翼机构的拓扑特性进行双模态切换可提高运输效率，增加续航里程。

1.一种可重构轮翼的陆-空运输无人机，其特征在于，包括：焊接框架、四个可重构轮翼机构、一个固定起落架和机体组件；所述可重构轮翼机构通过二级连杆斜耳座与焊接框架转动连接，二级连杆斜耳座与焊接框架固定连接，通过机臂连接件与机臂连接座固定连接，机臂连接座固定连接于焊接框架；固定起落架通过连接板于焊接框架固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种可重构轮翼的陆-空运输无人机，其特征在于所述可重构轮翼机构，包括：四个动力套装、四个机臂组件、四个减震车轮组件；所述动力套装与机臂固定连接，减震车轮组件通过减震连接架与机臂组件固定连接，通过车轮固定架与机臂组件转动连接。

3.根据权利要求2所述的一种可重构轮翼的陆-空运输无人机，其特征在于所述机臂组件，包括：一个一级连杆、两个二级连杆、一个第一机臂、一个第二机臂一个管夹、两个折臂连接件、一个电推杆、一组滑块导轨、一个一级滑块连杆、一个二级滑块连杆；所述第一机臂两端分别与动力套装和机臂连接件固定连接，第二机臂两端分别与机臂连接件一与折臂连接件二固定连接，中段与联动卡环固定连接；第一机臂中部通过管夹与一级连杆固定连接；两个二级连杆并列排布分别与一级连杆一端转动连接，二级连杆另一端与二级连杆斜耳座转动连接；折臂连接件二与机臂固定件固定连接，机臂固定件与机臂固定座固定连接；电推杆末端与焊接框架固定连接，顶端分别与本侧二级滑块连杆与对侧二级滑块连杆转动连接；导轨与焊接框架固定连接，滑块底部与导轨滑动连接，滑块顶部分别与一级滑块连杆和二级滑块连杆转动连接，一级滑块连杆与联动卡环转动连接。

4.根据权利要求2所述的一种可重构轮翼的陆-空运输无人机，其特征在于所述减震车轮组件，包括两个减震器、一个减震连接架、一个车轮固定架、一个轮毂电机；所述轮毂电机两轴分别于车轮固定架固定连接；两个减震器并列排布，一端与车轮固定架转动连接，一端与减震连接架转动连接；车轮固定架与二级连杆转动连接。

5.根据权利要求1所述的一种可重构轮翼的陆-空运输无人机，其特征在于所述机体组件，包括一个电池仓、四个机臂连接座、四个斜耳座连接板、一个中心板、四个中心板连接座、一个电池安装板、一个底板、一个内部置物板、两个电池仓门、一个车侧壳、两个舱门、一个车顶盖、两个旋转把手、两个旋转把手槽、两个固定把手、八个合页铰链；所述车顶盖与焊接框架顶端固定连接，车顶盖两侧通孔与旋转把手槽固定连接；舱门底部通过合页铰链与内部置物板固定连接，顶部与旋转把手固定连接；内部置物板与焊接框架上层固定连接；电池安装板与焊接框架下层固定连接，中心板通过四个中心板固定座与电池安装板固定连接，底板与焊接框架底层固定连接，舱门通过合页铰链与底板连接，两个固定把手与舱门上端固定连接；车侧壳与底板固定连接；斜耳座连接板与焊接框架底部固定连接；机臂连接座与焊接框架固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种可重构轮翼的陆-空运输无人机，其特征在于所述固定起落架，包括四个脚架固定座、四个三通件、两个脚架，两个三通支架杆，脚架通过脚架固定座与焊接框架固定连接，三通件分别固定于脚架上端，通过三通支架杆两两固定连接。