CN104443398B - 一种农用无人机自动开伞保护装置及方法 - Google Patents

一种农用无人机自动开伞保护装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种农用无人机自动开伞保护装置及方法，属于无人机自动控制领域。本发明可判断发动机是否处于正常工作状态，一旦出现故障，则会启动所述装置进行保护，使无人机在降落伞牵引下以缓慢速度降落至地面，有效保证无人机及机上设备安全。伞舱盖与伞舱上沿后端铰接，弹簧连接伞舱盖和无人机机体外壳，电永磁铁固装在伞舱内的靠近无人机机头一侧内侧壁上，电源、继电器及开伞控制模块固装于伞舱底部下表面，电源和继电器电连接，开伞控制模块与继电器连接，电源、继电器和电永磁铁依次电连接。方法要点：继电器吸合，电源给电永磁铁通电，致使电永磁铁磁力消失，弹簧将伞舱盖拉起开启伞舱盖，引导伞拉出主伞，主伞充气胀满。本发明用于农用无人机保护。

Description

一种农用无人机自动开伞保护装置及方法
技术领域
本发明涉及一种无人机自动开伞保护装置及方法，属于无人机自动控制领域。
背景技术
农用无人机具有载重大、航速低的特点，通过搭载多光谱相机等高科技设备对农作物的生长参数进行采样，进而全面掌握农作物的生长状况。农用无人机的发动机故障是造成无人机坠毁的主要因素，而目前的农用无人机往往没有意外保护装置，因此一旦发动机发生故障，会给无人机以及机上设备造成无法挽回的重大科研和经济损失。
发明内容
本发明的目的是提出一种农用无人机自动开伞保护装置及保护方法，可判断发动机是否处于正常工作状态，一旦发动机出现故障，则会立即启动开伞保护装置进行保护，使无人机在降落伞的牵引下以缓慢的速度降落至地面，有效保证了无人机以及机上设备的安全。
本发明的一种农用无人机自动开伞保护装置，包括：开伞控制模块、电源、继电器、电永磁铁、弹簧和伞舱盖，所述的伞舱盖一端与伞舱上沿后端铰接，弹簧两端分别连接伞舱盖和所述的无人机机体外壳，电永磁铁固定安装在伞舱内的靠近无人机机头一侧的内侧壁上，所述的电源、继电器及开伞控制模块分别固定安装于伞舱底部下表面，电源和继电器电连接，开伞控制模块的信号输出端与继电器的信号输入端连接，电源、继电器和电永磁铁依次电连接。
进一步的，电永磁铁在非通电状态下，伞舱盖紧贴电永磁铁，且弹簧处于拉伸状态；电永磁铁在通电状态下丧失磁力，伞舱盖与电永磁铁分离。
进一步的，所述的开伞控制模块包括：数字气压传感器、转速传感器、检测电路和单片机，所述的转速传感器的信号输出端与检测电路的信号输入端相连，检测电路的信号输出端和数字气压传感器的信号输出端分别与单片机的信号输入端连接，所述的单片机的信号输出端与继电器的信号输入端连接。
优选的是，单片机采用AT89C51型号，电永磁铁采用DYSD500型号，电源采用24V电池。
本发明的一种采用农用无人机自动开伞保护装置实现农用无人机自动开伞保护的方法，所述的方法通过以下步骤实现：
步骤一：利用数字气压传感器测定气压值，得出无人机所处飞行高度数据，并将无人机所处飞行高度数据传送至单片机；
步骤二：单片机将所接收到的无人机所处高度数据与无人机预定高度进行比较，若此时无人机达到预定高度时，则单片机开始处理转速传感器的数据，此时开启所述的保护装置，转速传感器输出信号经过检测电路信号隔离、滤波放大、波形转换处理后被发送至单片机，而后执行步骤三；若此时无人机未达到预定高度，则返回重新执行步骤一；
步骤三：单片机经过计算得出无人机发动机转速，所得出的无人机发动机转速与发动机预设的最小转速进行比较；
步骤四：若所得出的无人机发动机转速低于发动机预设的最小转速，说明发动机发生故障，则由单片机控制继电器吸合，并执行步骤五；若所得出的无人机发动机转速高于或等于发动机预设的最小转速，则返回重复执行步骤三；
步骤五：继电器吸合后，电源给电永磁铁通电，致使电永磁铁磁力消失，弹簧迅速将伞舱盖拉起开启伞舱盖，引导伞直接拉出主伞，主伞一次充气胀满。
本发明相对于现有技术的有益效果是：
本发明采用小型化、高效化的设计方法，形成具备在飞机发动机失效条件下快速完成自动开伞的保护装置，其体积小、重量轻、功耗低、便于安装，可广泛适用于轻型机、农用无人机等无人机平台，为科研数据收集以及无人机飞行测试提供有效、可靠的飞行安全保障，达到无人机和机上设备的全面保护，满足无人机安全保护的发展需求。
本发明的方法的效果：本发明通过对飞行高度与发动机转速的检测，进而将所测数据与单片机中预设的数据进行比较，来判断无人机是否决定开伞，方法简单实用、步骤简化，从而使得本发明大大避免了运行过程中错误发生的概率，尽可能地为飞行的安全提供了保障。
附图说明
图1是本发明的一种农用无人机自动开伞保护装置及保护方法的主视结构图;
图2是图1的虚框放大图；
图3是本发明的采用农用无人机自动开伞保护装置实现农用无人机自动开伞保护方法的结构示意框图；
图4是图3的虚框放大图；
图5是本发明的采用农用无人机自动开伞保护装置实现农用无人机自动开伞保护方法的检测电路的功能框图；
图6是本发明的采用农用无人机自动开伞保护装置实现农用无人机自动开伞保护方法的检测电路中的信号隔离电路图；
图7是本发明的采用农用无人机自动开伞保护装置实现农用无人机自动开伞保护方法的检测电路中的滤波放大电路图；
图8是本发明的采用农用无人机自动开伞保护装置实现农用无人机自动开伞保护方法的检测电路中的波形转换电路图；
图9是本发明的采用农用无人机自动开伞保护装置实现农用无人机自动开伞保护方法的流程框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：
如图1~图2所示，一种农用无人机自动开伞保护装置，包括：开伞控制模块1、电源2、继电器3、电永磁铁4、弹簧5和伞舱盖6，所述的伞舱盖6一端与伞舱上沿后端通过销轴铰接，弹簧5两端分别连接伞舱盖6和所述的无人机机体外壳，电永磁铁4固定安装在伞舱内的靠近无人机机头一侧的内侧壁上，所述的电源2、继电器3及开伞控制模块1分别固定安装于伞舱底部下表面，电源2和继电器3电连接，开伞控制模块1的信号输出端与继电器3的信号输入端连接，以控制继电器3开合，电源2、继电器3和电永磁铁4依次电连接。
进一步的，电永磁铁4在非通电状态下，伞舱盖6紧贴电永磁铁4，且弹簧5处于拉伸状态，且电永磁铁4的磁力大于弹簧5的拉力；电永磁铁4在通电状态下丧失磁力，伞舱盖6与电永磁铁4分离。
优选的是，单片机采用AT89C51型号，电永磁铁采用DYSD500型号，此款磁铁体积小，外径50mm，高度30mm，重量轻，只有300克，吸引力40公斤，完全满足在正常飞行状态下使伞舱盖6处于关闭状态，稳定性极好。
优选的是，电源采用24V电池。
如图3~图8所示，进一步的，所述的开伞控制模块1包括：数字气压传感器1.1、转速传感器1.2、检测电路1.3和单片机1.4，所述的转速传感器1.2的信号输出端与检测电路1.3的信号输入端相连，检测电路1.3的信号输出端和数字气压传感器1.1的信号输出端分别与单片机1.4的信号输入端连接，所述的单片机1.4的信号输出端与继电器3的信号输入端连接。
如图9所示，一种采用农用无人机自动开伞保护装置实现农用无人机自动开伞保护的方法，所述的方法通过以下步骤实现：
步骤一：利用数字气压传感器1.1测定气压值，得出无人机所处飞行高度数据，并将无人机所处飞行高度数据传送至单片机1.4；
步骤二：单片机1.4将所接收到的无人机所处高度数据与无人机预定高度进行比较，若此时无人机达到预定高度时，则单片机1.4开始处理转速传感器1.2的数据，此时开启所述的保护装置，转速传感器1.2输出信号经过检测电路1.3信号隔离、滤波放大、波形转换处理后被发送至单片机1.4，而后执行步骤三；若此时无人机未达到预定高度，则返回重新执行步骤一；
步骤三：单片机1.4经过计算得出无人机发动机转速，所得出的无人机发动机转速与发动机预设的最小转速进行比较；
步骤四：若所得出的无人机发动机转速低于发动机预设的最小转速，说明发动机发生故障，则由单片机1.4控制继电器3吸合，并执行步骤五；若所得出的无人机发动机转速高于或等于发动机预设的最小转速，则返回重复执行步骤三；
步骤五：继电器3吸合后，电源2给电永磁铁4通电，致使电永磁铁4磁力消失，弹簧5迅速将伞舱盖6拉起开启伞舱盖6，引导伞直接拉出主伞，主伞一次充气胀满。

Claims (3)

1.一种农用无人机自动开伞保护装置，包括：开伞控制模块（1）、电源（2）、继电器（3）、电永磁铁（4）、弹簧（5）和伞舱盖（6），其特征是：所述的伞舱盖（6）一端与伞舱上沿后端铰接，弹簧（5）两端分别连接伞舱盖（6）和所述的无人机机体外壳，电永磁铁（4）固定安装在伞舱内的靠近无人机机头一侧的内侧壁上，所述的电源（2）、继电器（3）及开伞控制模块（1）分别固定安装于伞舱底部下表面，电源（2）和继电器（3）电连接，开伞控制模块（1）的信号输出端与继电器（3）的信号输入端连接，电源（2）、继电器（3）和电永磁铁（4）依次电连接，电永磁铁（4）在非通电状态下，伞舱盖（6）紧贴电永磁铁（4），且弹簧（5）处于拉伸状态；电永磁铁（4）在通电状态下丧失磁力，伞舱盖（6）与电永磁铁（4）分离。
2.根据权利要求1所述的一种农用无人机自动开伞保护装置，其特征是：所述的开伞控制模块（1）包括：数字气压传感器（1.1）、转速传感器（1.2）、检测电路（1.3）和单片机（1.4），所述的转速传感器（1.2）的信号输出端与检测电路（1.3）的信号输入端相连，检测电路（1.3）的信号输出端和数字气压传感器（1.1）的信号输出端分别与单片机（1.4）的信号输入端连接，所述的单片机（1.4）的信号输出端与继电器（3）的信号输入端连接。
3.一种采用权利要求2所述的保护装置实现农用无人机自动开伞保护的方法，其特征是：所述的方法通过以下步骤实现：
步骤一：利用数字气压传感器（1.1）测定气压值，得出无人机所处飞行高度数据，并将无人机所处飞行高度数据传送至单片机（1.4）；
步骤二：单片机（1.4）将所接收到的无人机所处高度数据与无人机预定高度进行比较，若此时无人机达到预定高度时，则单片机（1.4）开始处理转速传感器（1.2）的数据，此时开启所述的保护装置，转速传感器（1.2）输出信号经过检测电路（1.3）信号隔离、滤波放大、波形转换处理后被发送至单片机（1.4），而后执行步骤三；若此时无人机未达到预定高度，则返回重新执行步骤一；
步骤三：单片机（1.4）经过计算得出无人机发动机转速，所得出的无人机发动机转速与发动机预设的最小转速进行比较；
步骤四：若所得出的无人机发动机转速低于发动机预设的最小转速，说明发动机发生故障，则由单片机（1.4）控制继电器（3）吸合，并执行步骤五；若所得出的无人机发动机转速高于或等于发动机预设的最小转速，则返回重复执行步骤三；
步骤五：继电器（3）吸合后，电源（2）给电永磁铁（4）通电，致使电永磁铁（4）磁力消失，弹簧（5）迅速将伞舱盖（6）拉起开启伞舱盖（6），引导伞直接拉出主伞，主伞一次充气胀满。
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