[发明专利]一种具有岩石样本采集和搬运功能的旋翼式火星无人机

说明书

一种具有岩石样本采集和搬运功能的旋翼式火星无人机，涉及旋翼式火星无人机，为了满足火星大气环境中样本采集任务的需求。飞行动力装置的底端与控制装置的顶端连接，左端采集功能装置和右端采集功能装置对称式位于控制装置的左右两侧并与控制装置连接，图像采集装置的顶端与控制装置的底端连接；飞行动力装置为共轴反桨双旋翼结构，用于提供动力；右端采集功能装置和左端采集功能装置均用于样本的采集；图像采集装置用于图像的采集；控制装置用于驱动控制飞行动力装置，还用于控制图像采集装置的旋转角度。本发明适用于火星大气环境中岩石样本的采集和搬运。

技术领域

本发明涉及旋翼式火星无人机。

背景技术

对地外星球生命、水源的探测与研究一直都是人类深空探测计划的重要组成部分，由于火星与地球在太阳系中相邻并具有与地球相似的体积尺寸、四季变化，对火星生命、水源的探测在世界范围内受到了各国科学家的高度重视。由于火星表面复杂的地形结构极大地限制了火星漫游车的活动范围，火星车难以直接探测深沟、峡谷等被人类认为存在或曾经存在水源的区域，研制一种适用于火星大气环境并能够对火星车难以到达区域进行岩石、土壤样本采集的火星无人机成为了近年来火星探测的关注点。根据旋翼结构，火星无人机主要包括：固定翼式、旋翼式、浮空气球等，其中固定翼式无人机难以实现探测区域的准确降落；浮空气球主要用于对火星表面的高空探测任务；因而，能够实现对探测区域准确飞行与定点垂直起降的旋翼式火星无人机成为了最佳选择。由于火星的飞行环境与地球截然不同，极低的大气密度、低温限制了无人机的飞行性能；此外，无人机进行岩石样本采集和搬运功能相关的技术方面仍存在大量空白。因而研制具有岩石样本采集和搬运功能的旋翼式火星无人机对我国未来深空探测意义重大。

现有旋翼式无人机低雷诺数环境气动特性差，而无法满足火星独特的气体环境工作，不具备对岩石、土壤的定点采集功能。

发明内容

本发明的目的是为了满足火星大气环境中样本采集任务的需求，从而提供一种具有岩石样本采集和搬运功能的旋翼式火星无人机。

本发明所述的一种具有岩石样本采集和搬运功能的旋翼式火星无人机，包括飞行动力装置1、控制装置2、右端采集功能装置3、左端采集功能装置4和图像采集装置5；

飞行动力装置1的底端与控制装置2的顶端连接，左端采集功能装置4和右端采集功能装置3对称式位于控制装置2的左右两侧并与控制装置2连接，图像采集装置5的顶端与控制装置2的底端连接；

飞行动力装置1为共轴反桨双旋翼结构，用于提供动力；

右端采集功能装置3和左端采集功能装置4均用于样本的采集；

图像采集装置5用于图像的采集；

控制装置2用于驱动控制飞行动力装置1，还用于控制图像采集装置5的旋转角度。

优选的是，飞行动力装置1包括上端旋翼1-2、下端旋翼1-3、内轴1-4和外轴1-5；

内轴1-4与外轴1-5共轴且内轴1-4穿出外轴1-5，内轴1-4与外轴1-5独立旋转，内轴1-4的顶端固定有上端旋翼1-2，外轴1-5的顶端固定有下端旋翼1-3。

优选的是，飞行动力装置1还包括通讯单元1-1，用于与外部设备进行通讯，通讯单元1-1位于内轴1-4的最顶端。

优选的是，控制装置2包括一号高速无刷电机2-1、一号齿轮2-2、二号齿轮2-3、三号齿轮2-5、四号齿轮2-4、二号高速无刷电机2-6、扭矩电机2-7、无人机外壳2-8和底端支架2-9；

一号高速无刷电机2-1驱动一号齿轮2-2，一号齿轮2-2和二号齿轮2-3啮合，二号齿轮2-3驱动内轴1-4，二号高速无刷电机2-6驱动三号齿轮2-5，三号齿轮2-5和四号齿轮2-4啮合，四号齿轮2-4驱动外轴1-5，扭矩电机2-7的输出轴连接图像采集装置5；