一種適用于無人機(jī)的機(jī)載氣象站裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種適用于無人機(jī)的機(jī)載氣象站裝置，無人機(jī)為中空式多旋翼無人機(jī)，裝置包括氣象站外殼體、氣象站基座、動力模塊、傳動模塊、控制模塊，氣象站外殼體固定在無人機(jī)中空位置，其內(nèi)壁兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)軌；傳動模塊中的齒輪旋轉(zhuǎn)帶動齒條在導(dǎo)軌上滑動；氣象站基座兩端分別與齒條固定連接，上下兩側(cè)設(shè)有氣象監(jiān)測傳感器；控制模塊將采集的數(shù)據(jù)通過無線傳輸模塊實(shí)時(shí)返回到地面。作業(yè)時(shí)，無人機(jī)懸停，機(jī)載氣象站裝置調(diào)整齒條停在導(dǎo)軌上的不同位置，通過氣象監(jiān)測傳感器最終得到無人機(jī)機(jī)身垂直空間不同高度的氣象參數(shù)。本實(shí)用新型能減小無人機(jī)飛行形成的風(fēng)場對于氣象站測得數(shù)據(jù)的影響，具有監(jiān)測精度高，操作簡便靈活的特點(diǎn)。
【專利說明】
一種適用于無人機(jī)的機(jī)載氣象站裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及氣象監(jiān)測研究領(lǐng)域，特別涉及一種適用于無人機(jī)的機(jī)載氣象站裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]氣象對于人類生活及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著重要的影響，氣象站是監(jiān)測氣象條件的主要裝置，現(xiàn)如今氣象站大都固定在地面上，只能監(jiān)測到地面附近的一些氣象數(shù)據(jù)，不能監(jiān)測高空位置的氣象數(shù)據(jù)。而載人固定翼飛機(jī)雖可以采集高空氣象數(shù)據(jù)，但存在成本高、采集時(shí)間短、航跡規(guī)劃困難、采集數(shù)據(jù)種類少、惡劣天氣下機(jī)組人員危險(xiǎn)性較高等缺點(diǎn)。
[0003]近年來，無人機(jī)因其便捷高效的優(yōu)點(diǎn)正得到越來越多的關(guān)注。無人機(jī)可以搭載多種平臺進(jìn)行各種不同作業(yè)，采用無人機(jī)進(jìn)行氣象監(jiān)測正成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。但在實(shí)際應(yīng)用中，受無人機(jī)自身旋翼風(fēng)場的影響，監(jiān)測結(jié)果并不盡如人意。為克服上述缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種適用于無人機(jī)的機(jī)載氣象站裝置具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型為了克服目前現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、合理，能有效監(jiān)測高空氣象條件的適用于無人機(jī)的機(jī)載氣象站裝置。
[0005]本實(shí)用新型的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種適用于無人機(jī)的機(jī)載氣象站裝置，所述無人機(jī)為中空式多旋翼無人機(jī)，所述機(jī)載氣象站裝置包括氣象站外殼體、氣象站基座、動力模塊、傳動模塊、控制模塊，所述氣象站外殼體固定在無人機(jī)中空位置，其內(nèi)壁兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)軌;所述傳動模塊包括齒輪、齒條，齒輪固定于氣象站外殼體內(nèi)壁且與動力模塊連接，每根導(dǎo)軌上設(shè)有一個(gè)滑塊，所述齒條固定在滑塊上，每根齒條分別和齒輪嚙合，通過齒輪的旋轉(zhuǎn)帶動齒條在所述導(dǎo)軌上滑動;所述氣象站基座內(nèi)部中空，用于放置控制模塊，氣象站基座兩端分別與兩側(cè)導(dǎo)軌上的齒條固定連接，氣象站基座的上下兩側(cè)設(shè)有氣象監(jiān)測傳感器;所述控制模塊包括數(shù)據(jù)采集裝置、處理器和無線傳輸模塊，數(shù)據(jù)采集裝置與氣象監(jiān)測傳感器相連，將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到處理器，然后處理器將數(shù)據(jù)通過無線傳輸模塊實(shí)時(shí)返回到地面。本實(shí)用新型通過設(shè)置傳動模塊，可以調(diào)整氣象站基座上各個(gè)氣象監(jiān)測傳感器與無人機(jī)旋翼的距離，從而減小無人機(jī)飛行形成的風(fēng)場對于氣象站測得數(shù)據(jù)的影響，具有監(jiān)測精度高，操作簡便靈活的特點(diǎn)。
[0006]優(yōu)選的，所述動力模塊為安裝在氣象站外殼體外壁上的舵機(jī)，舵機(jī)有若干個(gè)。
[0007]優(yōu)選的，所述氣象站基座的上下兩側(cè)各設(shè)有一個(gè)百葉窗，氣象監(jiān)測傳感器內(nèi)置其中。這里的氣象監(jiān)測傳感器包括氣溫、氣濕、氣壓、氣體傳感器等，通過設(shè)置百葉窗可起到保護(hù)傳感器的作用。
[0008]優(yōu)選的，所述齒條兩端無齒型。因此與齒輪不產(chǎn)生嚙合，在進(jìn)行上下滑動時(shí)可形成自鎖，防止裝置滑脫。
[0009]優(yōu)選的，所述氣象站基座兩端通過兩根橫向的支撐桿件與齒條相連接。
[0010]更進(jìn)一步的，所述支撐桿件采用碳纖維管。
[0011]優(yōu)選的，所述氣象站基座的上下兩側(cè)還設(shè)有若干個(gè)傳感器模塊化安裝支架，支架上設(shè)有用于安裝模塊化傳感器的位置。從而可依據(jù)不同需求安裝不同的模塊化傳感器。
[0012]更進(jìn)一步的，所述氣象站基座的上下兩側(cè)還設(shè)有若干個(gè)外伸長桿，與傳感器模塊化安裝支架中央位置的配合孔配合，通過銷進(jìn)行固定連接;所述外伸長桿頂端安裝有三向風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器。
[0013]優(yōu)選的，所述無人機(jī)中空的結(jié)構(gòu)形狀為方形、圓形、橢圓形中的任意一種，中空位置下部設(shè)有固定架，所述氣象站殼體固定在該固定架上，無人機(jī)包括機(jī)身，以及若干個(gè)旋翼電機(jī)、旋翼和支撐臂，所述旋翼安裝于旋翼電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，所述旋翼電機(jī)安裝于支撐臂的一端，所述支撐臂的另一端固定在機(jī)身上;所述旋翼電機(jī)沿機(jī)身的對角線對稱分布。無人機(jī)中旋翼電機(jī)、旋翼和支撐臂的數(shù)量可根據(jù)實(shí)際情況的需要決定，如6個(gè)或8個(gè)等。
[0014]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
[0015]1、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，采用無人機(jī)調(diào)度方便、成本低，可以垂直測量，針對突發(fā)監(jiān)測任務(wù)可及時(shí)應(yīng)對，不受地形地貌影響，測量數(shù)據(jù)及時(shí)無線回傳，具有很高的實(shí)時(shí)性。
[0016]2、本實(shí)用新型人機(jī)分離，無人機(jī)可在較危險(xiǎn)的、污染嚴(yán)重的、有毒有害的環(huán)境中工作，無需機(jī)組人員的損耗，且能夠較容易獲得其他方式很難獲取的氣象數(shù)據(jù)。
[0017]3、本實(shí)用新型監(jiān)測作業(yè)平臺搭載靈活，可根據(jù)不同需求搭載不同的儀器設(shè)備，且作業(yè)平臺具有可回收性和重復(fù)利用性。
[0018]4、本實(shí)用新型監(jiān)測作業(yè)時(shí)無人機(jī)懸停，可有效的測得無人機(jī)機(jī)身垂直空間不同高度的氣象參數(shù)；同時(shí)還可以通過裝置的升高有效隔離飛行器形成的風(fēng)場對于氣象站測得數(shù)據(jù)的影響，具有監(jiān)測精度高，操作簡便靈活的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0019]圖1是作業(yè)前機(jī)載氣象站裝置處于初始狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2是作業(yè)時(shí)機(jī)載氣象站裝置伸長于無人機(jī)下方的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3是作業(yè)時(shí)機(jī)載氣象站裝置伸長于無人機(jī)上方的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖4是不包括無人機(jī)時(shí)本實(shí)施例所述機(jī)載氣象站裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0024]如圖1至圖3所示的一種適用于無人機(jī)的機(jī)載氣象站裝置，所述無人機(jī)為中空式多旋翼無人機(jī)，所述機(jī)載氣象站裝置包括氣象站外殼體21、氣象站基座24、動力模塊、傳動模塊、控制模塊、百葉窗25、傳感器模塊化安裝支架26、模塊化傳感器261、外伸長桿27和固定架。氣象站外殼體21通過固定架安裝于無人機(jī)中空部位。所述氣象站基座24位于機(jī)載氣象站裝置中部，與氣象站外殼體21內(nèi)壁相連接。所述百葉窗25、傳感器模塊化安裝支架26均安裝于氣象站基座24的上下兩側(cè)，所述外伸長桿27位于氣象站裝置上下兩端最外側(cè)。所述控制模塊包括數(shù)據(jù)采集裝置231、處理器232和無線傳輸模塊，數(shù)據(jù)采集裝置231與氣象監(jiān)測傳感器相連，將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到處理器232，然后處理器232將數(shù)據(jù)通過無線傳輸模塊實(shí)時(shí)返回到地面。
[0025]所述無人機(jī)中空的結(jié)構(gòu)形狀可以為方形、圓形、橢圓形中的任意一種。本實(shí)用新型優(yōu)選方形同時(shí)中空位置下部有固定架。所述無人機(jī)包括機(jī)身11、4個(gè)旋翼電機(jī)12、4個(gè)旋翼13和4個(gè)支撐臂14，所述旋翼13安裝于旋翼電機(jī)12的轉(zhuǎn)軸，所述旋翼電機(jī)12安裝于支撐臂14的一端，所述支撐臂14的另一端固定于機(jī)身11。所述旋翼電機(jī)12沿機(jī)身11的對角線對稱分布。飛行器中旋翼電機(jī)12、旋翼13和支撐臂14的數(shù)量可根據(jù)實(shí)際情況的需要決定，如6個(gè)或8個(gè)等。
[0026]所述機(jī)載氣象站外殼體21，形狀近似為“口”字形，殼體外壁上安裝有動力模塊，內(nèi)壁兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)軌。所述動力模塊為安裝在氣象站外殼體外壁上的舵機(jī)2211，舵機(jī)2211數(shù)量為4個(gè)。本實(shí)用新型中可采用遙控或自動控制的控制方式控制旋翼電機(jī)12和舵機(jī)2211的動作。
[0027]傳動模塊包括齒條2222和齒輪2221，齒輪2221數(shù)量為4個(gè)，固定于氣象站外殼體內(nèi)壁且與動力模塊連接，每根導(dǎo)軌上設(shè)有一個(gè)滑塊，所述齒條2222數(shù)量為2個(gè)，固定在滑塊上，每根齒條分別和兩個(gè)齒輪嚙合，通過齒輪2221的旋轉(zhuǎn)帶動齒條2222在所述導(dǎo)軌2223上滑動。所述導(dǎo)軌2223軌道采用油潤滑。齒條2222兩端無齒型，與齒輪2221不產(chǎn)生嚙合，可形成自鎖，防止裝置滑脫。
[0028]所述氣象站基座24內(nèi)部中空，用于放置控制模塊，氣象站基座24兩端通過兩根橫向的支撐桿件241與齒條相連接，支撐桿件241采用強(qiáng)度較高的碳纖維管。氣象站基座24的上下兩側(cè)設(shè)有百葉窗25、傳感器模塊化安裝支架26。所述百葉窗25為圓柱形，數(shù)量為2個(gè)，在氣象站基座24上下對稱布置，內(nèi)置氣溫、氣濕、氣壓、氣體傳感器等。所述傳感器模塊化安裝支架26，數(shù)量為2個(gè)，設(shè)有8個(gè)安裝位置，可依據(jù)不同需求安裝不同的模塊化傳感器261安裝，同時(shí)支架中央位置有配合孔與外伸長桿27孔軸配合。
[0029]所述外伸長桿27為圓柱桿，長度可根據(jù)需求調(diào)節(jié)，與傳感器模塊化安裝支架26中央位置的配合孔配合，通過銷273進(jìn)行固定連接，外伸長桿27頂端安裝有三向風(fēng)速傳感器271、風(fēng)向傳感器272。
[0030]本實(shí)施例所述裝置的使用方法，包括以下步驟:
[0031]a、依據(jù)實(shí)際測量任務(wù)將相應(yīng)傳感器安裝到機(jī)載氣象站裝置上，調(diào)節(jié)外伸長桿長度；
[0032]b、初始時(shí)機(jī)載氣象站裝置收縮于無人機(jī)中空部位，待無人機(jī)飛抵作業(yè)區(qū)域后，保證飛機(jī)平穩(wěn)，懸停；
[0033]C、動力模塊和傳動模塊開始工作，氣象站基座沿導(dǎo)軌向下方移動至齒條極限長度；
[0034]d、各傳感器開始工作，隨后數(shù)據(jù)采集裝置將采集的氣象數(shù)據(jù)傳送給處理器，處理器通過無線傳輸模塊將信息實(shí)時(shí)返回地面；
[0035]e、氣象站基座開始緩慢沿導(dǎo)軌向上方移動，移動一定距離后停止，重復(fù)步驟d;
[0036]f、重復(fù)步驟e，直至氣象站基座沿導(dǎo)軌移動到上方齒條的極限長度；
[0037]g、完成上述步驟后，無人機(jī)結(jié)束懸停，飛至作業(yè)區(qū)域內(nèi)的其他氣象采集位置重復(fù)步驟b至步驟f;
[0038]h、完成所有氣象數(shù)據(jù)采集作業(yè)后，將機(jī)載氣象站裝置重新收回?zé)o人機(jī)中空部位，無人機(jī)返航。
[0039]上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適用于無人機(jī)的機(jī)載氣象站裝置，所述無人機(jī)為中空式多旋翼無人機(jī)，其特征在于，所述機(jī)載氣象站裝置包括氣象站外殼體、氣象站基座、動力模塊、傳動模塊、控制模塊，所述氣象站外殼體固定在無人機(jī)中空位置，其內(nèi)壁兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)軌;所述傳動模塊包括齒輪、齒條，齒輪固定于氣象站外殼體內(nèi)壁且與動力模塊連接，每根導(dǎo)軌上設(shè)有一個(gè)滑塊，所述齒條固定在滑塊上，每根齒條分別和齒輪嚙合，通過齒輪的旋轉(zhuǎn)帶動齒條在所述導(dǎo)軌上滑動;所述氣象站基座內(nèi)部中空，用于放置控制模塊，氣象站基座兩端分別與兩側(cè)導(dǎo)軌上的齒條固定連接，氣象站基座的上下兩側(cè)設(shè)有氣象監(jiān)測傳感器;所述控制模塊包括數(shù)據(jù)采集裝置、處理器和無線傳輸模塊，數(shù)據(jù)采集裝置與氣象監(jiān)測傳感器相連，將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到處理器，然后處理器將數(shù)據(jù)通過無線傳輸模塊實(shí)時(shí)返回到地面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載氣象站裝置，其特征在于，所述氣象站基座的上下兩側(cè)各設(shè)有一個(gè)百葉窗，氣象監(jiān)測傳感器內(nèi)置其中。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載氣象站裝置，其特征在于，所述齒條兩端無齒型。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載氣象站裝置，其特征在于，所述氣象站基座兩端通過兩根橫向的支撐桿件與齒條相連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)載氣象站裝置，其特征在于，所述支撐桿件采用碳纖維管。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載氣象站裝置，其特征在于，所述氣象站基座的上下兩側(cè)還設(shè)有若干個(gè)傳感器模塊化安裝支架，支架上設(shè)有用于安裝模塊化傳感器的位置。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機(jī)載氣象站裝置，其特征在于，所述氣象站基座的上下兩側(cè)還設(shè)有若干個(gè)外伸長桿，與傳感器模塊化安裝支架中央位置的配合孔配合，通過銷進(jìn)行固定連接;所述外伸長桿頂端安裝有三向風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載氣象站裝置，其特征在于，所述無人機(jī)中空的結(jié)構(gòu)形狀為方形、圓形、橢圓形中的任意一種，中空位置下部設(shè)有固定架，所述氣象站殼體固定在該固定架上，無人機(jī)包括機(jī)身，以及若干個(gè)旋翼電機(jī)、旋翼和支撐臂，所述旋翼安裝于旋翼電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，所述旋翼電機(jī)安裝于支撐臂的一端，所述支撐臂的另一端固定在機(jī)身上;所述旋翼電機(jī)沿機(jī)身的對角線對稱分布。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載氣象站裝置，其特征在于，所述動力模塊為安裝在氣象站外殼體外壁上的舵機(jī)，舵機(jī)有若干個(gè)。
【文檔編號】G01W1/02GK205581333SQ201620334946
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月19日
【發(fā)明人】蘭玉彬, 姚偉祥, 李繼宇, 呂建秋, 陳盛德, 黃聰, 劉琪, 彭謹(jǐn), 張海艷
【申請人】華南農(nóng)業(yè)大學(xué)