[发明专利]一种基于共轴式水空双动力无人机的水空转换装置及方法

权利要求书

1.一种基于共轴式水空双动力无人机的水空转换装置，其特征是：包括：无人机机体、机臂（1）、水上螺旋桨（2）、水上电机（3）、水下螺旋桨（4）、水下电机（5）和水深传感器（6），其中：

无人机机体上设置有多个机臂（1），每个机臂（1）的末端对称安装有水上动力单元和水下动力单元；水上动力单元包括水上电机（3）、水上螺旋桨（2）；水下动力单元包括水下电机（5）、水下螺旋桨（4）；水上动力单元安装在机臂（1）上侧，水下动力单元安装在机臂（1）下侧；

无人机通过识别水空介质使无人机机体处于不同工作状态，当无人机识别到介质为空中时，由水上动力单元实现其在空中的正常飞行；当无人机识别到介质为水中和空中交界面时，水上螺旋桨（2）和水下螺旋桨（4）同时工作，实现其在水空交界面的平稳转换；当无人机识别到介质为水中时，由水下螺旋桨（4）实现其在水下的正常运动。

2.根据权利要求1所述的一种基于共轴式水空双动力无人机的水空转换装置，其特征在于：所述的无人机通过识别水空介质是通过水深传感器（6）实现；水深传感器（6）安装在无人机机体下方，用于实时获取当前水深信息，水深传感器（6）与惯性传感器的位置预估结果进行数据融合，得到准确的机体速度和位置。

3.根据权利要求1所述的一种基于共轴式水空双动力无人机的水空转换装置，其特征在于：所述的水上螺旋桨（2）和水下螺旋桨（4）的转向相同，两种螺旋桨产生的气流和水流旋转方向重叠，以保证无人机在水空交界面处的气流和水流干扰达到最小。

4.根据权利要求1所述的一种基于共轴式水空双动力无人机的水空转换装置，其特征在于：所述无人机机体的密度大于水的密度，无人机完全靠水下动力单元和水上动力单元实现机体的自主运动。

5.基于权利要求1所述的一种基于共轴式水空双动力无人机的水空转换装置的水空转换方法，其特征在于：无人机在水中时，水下螺旋桨（4）旋转，水上螺旋桨（2）停止旋转；

无人机由水中上浮到水面上时，水上螺旋桨（2)开始旋转，为无人机提供出水的动力，水下螺旋桨(4)继续旋转；

当无人机完全出水时，水下螺旋桨(4)停转，水上螺旋桨(2)控制无人机的空中姿态；

无人机由空中落入水中时，水下螺旋桨(4)开始旋转，水上螺旋桨(2)继续旋转；当无人机完全沉入水中时，水上螺旋桨(2)停转，水下螺旋桨(4)控制无人机的水下姿态。

6.根据权利要求5所述的水空转换方法，其特征在于：无人机通过水深传感器(6)获取水空重叠区比例，控制水上电机(3)、水上螺旋桨(2)、水下电机(5)、水下螺旋桨(4)实现水空平稳的过渡，通过控制水上电机(3)和水下电机(5)的转速比实现无人机机体过渡的平稳性。