CN104986340B - 一种多旋翼飞行器应急保护系统及方法 - Google Patents
一种多旋翼飞行器应急保护系统及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种多旋翼飞行器应急保护系统，包括：降落伞装置、安全控制板、电源控制板和地面遥控器；所述降落伞装置、安全控制板和电源控制板均安装在飞行器机体上，所述降落伞装置和电源控制板分别与安全控制板连接，所述安全控制板和飞行控制模块分别通过无线方式与地面遥控器进行通信；所述降落伞装置包括降落伞和喷气装置，所述喷气装置内设有，所述喷气装置的喷气口位于降落伞的下方，安全控制板与喷气装置连接，安全控制板控制喷气装置喷射出高压气体将降落伞冲出。本发明在现有多旋翼飞行器上增设应急保护措施，有效避免了坠机事故的发生，安全性高，可降低飞行器自身摔机和误伤周围物体的概率，提升整体的安全性、可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及多旋翼飞行器领域，更具体地说，特别是涉及一种多旋翼飞行器应急保护系统以及用于应急保护系统的应急保护方法。
背景技术
多旋翼飞行器，是近年来迅速发展起来的新型无人机，具有尺寸小、重量轻、价格低廉等特点，能够负荷一定重量的设备完成灾害监测、地形探测和无线电监测以及森林火灾巡航预警。但在实际应用中往往不可避免地存在操作错误和硬件软件故障。
现有的多旋翼飞行器，其结构包括飞行器机体、飞行控制模块、导航模块、电机和电源，飞行控制模块、导航模块、电机和电源均安装在机体上，飞行控制模块分别与导航模块、电机和电源连接，采用飞行控制模块来控制多旋翼飞行器航行。
微型电机是体积、容量较小、输出功率一般在数百瓦以下的电机和用途、性能及环境条件要求特殊的电机。
例如申请号为201120283315.3的中国实用新型专利“一种用于高空作业的智能化降落伞”，公开了一种用于高空作业的智能化降落伞，包括伞囊、中央控制室、曝气室、隔离层和伞绳，其中曝气室带有喷气口用于气体出口；其连接关系为：伞囊包裹在曝气室的外部，喷气口紧贴伞囊的中心部分；伞囊与曝气室固定在隔离层上，中央控制室嵌入在隔离层上；伞绳与隔离层连接。此专利的不足之处在于：没有配合地面控遥控器，应用与空中电动飞行设备无法实现断电、弹伞等连贯操作，缺少较为精准的降落；而且这种结构设备工作温度很高，设备容易受损，并且后续重新填充混合物和高压气体的操作，难以实现。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，为了保障多旋翼飞行器自身安全与外界的安全，提出一种多旋翼飞行器应急保护系统。本发明在现有多旋翼飞行器的结构上增设应急保护措施与机体保护措施，有效避免了坠机事故的发生，在紧急情况下可保证机体完好，方便回收设备，安全性高，可降低飞行器自身摔机和误伤周围物体的概率，提升整体的安全性、可靠性。
本发明采用以下技术方案来实现：
一种多旋翼飞行器应急保护系统，其特征在于包括：
用于防止机体坠落的降落伞装置；
用于控制降落伞装置开启的安全控制板；
用于控制电源断电的电源控制板；
用于控制安全控制板与飞行控制模块的地面遥控器；
所述降落伞装置、安全控制板、电源控制板均安装在机体上，所述降落伞装置和电源控制板分别与安全控制板连接，所述安全控制板和飞行控制模块分别通过无线方式与地面遥控器进行通信；所述降落伞装置包括降落伞和喷气装置，所述喷气装置内设有高压气体，所述喷气装置的喷气口位于降落伞的下方，安全控制板与喷气装置连接，安全控制板控制喷气装置喷射出高压气体将降落伞冲出。
所述降落伞装置还包括壳体和壳盖，所述壳盖安装在壳体上，壳盖和壳体为活动连接，所述壳体中部的内壁上设有支撑环，支撑环将壳体内部由上至下分割为存放腔和喷气腔，存放腔和喷气腔通过支撑环中间的通孔连通，所述降落伞设置在存放腔内，喷气装置设置在喷气腔内，安全控制板控制喷气装置喷射出高压气体将降落伞从壳盖冲出。
所述喷气装置包括微型电机、存气瓶和气阀，所述高压气体存放在存气瓶内，所述气阀的进气端与存气瓶的瓶口连通形成进气通道，气阀的出气端位于通孔的下方，气阀设有用于打开或关闭进气通道的进气开关，进气开关与微型电机的输出轴连接，微型电机与安全控制板连接，安全控制板控制微型电机带动进气开关转动打开进气通道，气阀的出气端喷射出高压气体将降落伞从壳盖冲出。
所述高压气体为二氧化碳或氦气。
所述喷气装置还包括连接件，连接件的一端套装在微型电机的输出轴，另一端套装在进气开关上，微型电机通过连接件带动进气开关。
所述壳体的一侧上设有转动轴，所述壳盖的一端安装在转动轴上，壳体的另一侧上设有卡槽，壳盖的另一端上设有卡扣，壳盖的另一端通过卡扣与卡槽扣接固定在壳体的另一侧上。
一种多旋翼飞行器应急保护方法，其特征在于包括以下：
步骤一：地面遥控器通过无线网络向安全控制板发送紧急信号；
步骤二：安全控制板收到紧急信号后向电源控制板发送断电指令，电源控制板收到断电指令后执行断电；
步骤三：断电后，安全控制板控制降落伞装置中的喷气装置喷射出高压气体将降落伞冲出；
步骤四：降落伞在空中打开，飞行器安全降落。
所述步骤三中，所述喷气装置包括微型电机、存气瓶和气阀，所述高压气体存放在存气瓶内，所述气阀的进气端与存气瓶的瓶口连通形成进气通道，气阀的出气端位于通孔的下方，气阀设有用于打开或关闭进气通道的进气开关，进气开关与微型电机的输出轴连接，微型电机与安全控制板连接，安全控制板控制微型电机带动进气开关转动打开进气通道，气阀的出气端喷射出高压气体将降落伞从壳盖冲出。
所述步骤三中，所述喷气装置还包括连接件，连接件的一端套装在微型电机的输出轴，另一端套装在进气开关上，微型电机通过连接件带动进气开关。
所述步骤三中，高压气体为二氧化碳或氦气。
本发明与现有技术相比，其优点在于：
1、本发明在现有多旋翼飞行器的结构上增设应急保护措施，增设了机体保护措施，有效避免了坠机事故的发生，在紧急情况下可保证机体完好，方便回收设备，安全性高，可降低飞行器自身摔机和误伤周围物体的概率，提升整体的安全性、可靠性。弹伞迅速，伞衣能够迅速张开，能够有效保障飞行器和周围物体的安全。
2、本发明设备轻便，额外重量小，能够方便地搭载在现有的多旋翼飞行器上，对原有载重能力影响小；可应用在申请人于2014年6月30日申请的申请号为201420355378.9的，发明名称为“基于多旋翼机器人的空中无线电监测系统”上；应用在申请人于2014年6月30日申请的申请号为201420355266.3的，发明名称为“一种基于多旋翼机器人的地面遥控的空中无线电监测系统”上；应用在申请人于2014年11月11日申请的申请号为201420668480.4的，发明名称为“空中无线电监测智能机器人”上；应用在申请人于2014年11月11日申请的申请号为201420667946.9的，发明名称为“用于无线电监测的空中智能机器人”上；应用在申请人于2014年11月11日申请的申请号为201420667944.X，发明名称为“一种空中无线电监测智能机器人”上；本发明增设了应急保护措施，有效避免了坠机事故的发生，在紧急情况下可保证机体和无线电监测设备的完好，方便回收设备和再利用，安全性高。
3、本发明采用所述降落伞装置还包括壳体和壳盖，所述壳盖安装在壳体上，壳盖和壳体为活动连接，所述壳体中部的内壁上设有支撑环，支撑环将壳体内部由上至下分割为存放腔和喷气腔，存放腔和喷气腔通过支撑环中间的通孔连通，所述降落伞设置在存放腔内，喷气装置设置在喷气腔内，安全控制板控制喷气装置喷射出高压气体将降落伞从壳盖冲出；利用高压气体来冲出降落伞，有效避免了采用弹簧弹出方式容易出现降落伞卡住无法弹出以及将降落伞夹坏的情况发生，保证降落伞在需要使用时能及时打开，有限避免了弹簧弹射不够及时导致降落伞伞绳缠绕到桨叶上的情况。
4、本发明采用所述喷气装置包括微型电机、存气瓶和气阀，所述高压气体存放在存气瓶内，所述气阀的进气端与存气瓶的瓶口连通形成进气通道，气阀的出气端位于通孔的下方，气阀设有用于打开或关闭进气通道的进气开关，进气开关与微型电机的输出轴连接，微型电机与安全控制板连接，安全控制板控制微型电机带动进气开关转动打开进气通道，气阀的出气端喷射出高压气体将降落伞从壳盖冲出；喷气装置的结构简单，并且成本低，均可直接在市面上买到，利用微型电机与安全控制板来控制气阀的进气开关，可实现智能控制或者远程遥控控制，特别适用于在空中飞行的多旋翼飞行器或者其它无人机上。
5、本发明采用所述高压气体为二氧化碳或氦气，重量轻，压力足价格低廉。
6、本发明采用所述喷气装置还包括连接件，连接件的一端套装在微型电机的输出轴，另一端套装在进气开关上，微型电机通过连接件带动进气开关；利用连接件来传动，有效避免微型电机输出轴与进气开关的连接处可能出现脱落的情况。
7、本发明采用所述壳体的一侧上设有转动轴，所述壳盖的一端安装在转动轴上，壳体的另一侧上设有卡槽，壳盖的另一端上设有卡扣，壳盖的另一端通过卡扣与卡槽扣接固定在壳体的另一侧上；结构简单，壳盖的设置方便了降落伞的冲出，使用方便。
8、本发明采用将一种多旋翼飞行器应急保护方法应用在一种多旋翼飞行器应急保护系统上，方法流程简单，可与现有的多旋翼飞行器控制方法配合形成一种具有应急保护功能的多旋翼飞行器控制方法，方法流程倾向半智能化和智能化，便于拓展和再应用。
附图说明
图1为本发明应急保护装置的结构示意图。
图2为本发明降落伞装置的结构示意图（无连接件）。
图3为本发明降落伞装置的结构示意图（有连接件）。
图4为本发明操作流程图。
图5为本发明安全控制板控制降落伞装置打开降落伞的流程图。
附图标记：1、壳体，2、壳盖，3、支撑环，4、降落伞，5、微型电机，6、存气瓶，7、气阀，8、进气开关，9、安全控制板，10、连接件，11、转动轴，12、卡扣。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明进行进一步的说明：
实施例1：
一种多旋翼飞行器应急保护系统，包括：
用于防止机体坠落的降落伞装置；
用于控制降落伞装置开启的安全控制板；
用于控制电源断电的电源控制板；
用于控制安全控制板与飞行控制模块的地面遥控器；
所述降落伞装置、安全控制板9、电源控制板均安装在机体上，所述降落伞装置和电源控制板分别与安全控制板9连接，所述安全控制板9和飞行控制模块分别通过2.4G无线数传与地面遥控器进行通信；所述降落伞装置包括降落伞4和喷气装置，所述喷气装置内设有高压气体，所述喷气装置的喷气口位于降落伞4的下方，安全控制板9与喷气装置连接，安全控制板9控制喷气装置喷射出高压气体将降落伞4冲出。
本实施例中，所述降落伞装置还包括壳体1和壳盖2，所述壳盖2安装在壳体1上，壳盖2和壳体1为活动连接，所述壳体1中部的内壁上设有支撑环3，支撑环3将壳体1内部由上至下分割为存放腔和喷气腔，存放腔和喷气腔通过支撑环3中间的通孔连通，所述降落伞4设置在存放腔内，喷气装置设置在喷气腔内，安全控制板9控制喷气装置喷射出高压气体将降落伞4从壳盖2冲出。
本实施例中，所述喷气装置包括微型电机5、存气瓶6和气阀7，所述高压气体存放在存气瓶6内，所述气阀7的进气端与存气瓶6的瓶口连通形成进气通道，气阀7的出气端位于通孔的下方，气阀7设有用于打开或关闭进气通道的进气开关8，进气开关8与微型电机5的输出轴连接，微型电机5与安全控制板9连接，安全控制板9控制微型电机5带动进气开关8转动打开进气通道，气阀7的出气端喷射出高压气体将降落伞4从壳盖2冲出。
本实施例中，所述壳体1的一侧上设有转动轴11，所述壳盖2的一端安装在转动轴11上，壳体1的另一侧上设有卡槽，壳盖2的另一端上设有卡扣12，壳盖2的另一端通过卡扣12与卡槽扣接固定在壳体1的另一侧上。
本实施例中，所述高压气体为二氧化碳，二氧化碳以液态方式存放在存气瓶6中。
本实施例应用在一种多旋翼飞行器应急保护方法中：
一种多旋翼飞行器应急保护方法包括以下步骤：
步骤一：地面遥控器通过2.4G无线数传通信网络向安全控制板发送紧急信号；
步骤二：安全控制板收到紧急信号后向电源控制板发送断电指令，电源控制板收到断电指令后执行断电；
步骤三：断电后，安全控制板控制降落伞装置中的喷气装置喷射出二氧化碳气体将降落伞冲出，
步骤四：降落伞在空中打开，飞行器安全降落。
所述喷气装置包括微型电机5、存气瓶6和气阀7，所述高压气体存放在存气瓶6内，所述气阀7的进气端与存气瓶6的瓶口连通形成进气通道，气阀7的出气端位于通孔的下方，气阀7设有用于打开或关闭进气通道的进气开关8，进气开关8与微型电机5的输出轴连接，微型电机5与安全控制板9连接，安全控制板9控制微型电机5带动进气开关8转动打开进气通道，气阀7的出气端喷射出高压气体将降落伞4从壳盖2冲出。
实施例2：
一种多旋翼飞行器应急保护系统，包括：
用于防止机体坠落的降落伞装置；
用于控制降落伞装置开启的安全控制板；
用于控制电源断电的电源控制板；
用于控制安全控制板与飞行控制模块的地面遥控器；
所述降落伞装置、安全控制板9、电源控制板均安装在机体上，所述降落伞装置和电源控制板分别与安全控制板9连接，所述安全控制板9和飞行控制模块分别通过5.8G无线数传通信网络与地面遥控器进行通信；所述降落伞装置包括降落伞4和喷气装置，所述喷气装置内设有高压气体，所述喷气装置的喷气口位于降落伞4的下方，安全控制板9与喷气装置连接，安全控制板9控制喷气装置喷射出高压气体将降落伞4冲出。
本实施例中，所述降落伞装置还包括壳体1和壳盖2，所述壳盖2安装在壳体1上，壳盖2和壳体1为活动连接，所述壳体1中部的内壁上设有支撑环3，支撑环3将壳体1内部由上至下分割为存放腔和喷气腔，存放腔和喷气腔通过支撑环3中间的通孔连通，所述降落伞4设置在存放腔内，喷气装置设置在喷气腔内，安全控制板9控制喷气装置喷射出高压气体将降落伞4从壳盖2冲出。
本实施例中，所述喷气装置包括微型电机5、存气瓶6和气阀7，所述高压气体存放在存气瓶6内，所述气阀7的进气端与存气瓶6的瓶口连通形成进气通道，气阀7的出气端位于通孔的下方，气阀7设有用于打开或关闭进气通道的进气开关8，进气开关8与微型电机5的输出轴连接，微型电机5与安全控制板9连接，安全控制板9控制微型电机5带动进气开关8转动打开进气通道，气阀7的出气端喷射出高压气体将降落伞4从壳盖2冲出。
本实施例中，所述喷气装置还包括连接件10，连接件10的一端套装在微型电机5的输出轴，另一端套装在进气开关8上，微型电机5通过连接件10带动进气开关8。
本实施例中，所述壳体1的一侧上设有转动轴11，所述壳盖2的一端安装在转动轴11上，壳体1的另一侧上设有卡槽，壳盖2的另一端上设有卡扣12，壳盖2的另一端通过卡扣12与卡槽扣接固定在壳体1的另一侧上。
本实施例中，所述高压气体为氦气。
本实施例应用在一种多旋翼飞行器应急保护方法中：
一种多旋翼飞行器应急保护方法包括以下步骤：
步骤一：地面遥控器通过5.8G无线数传通信网络向安全控制板发送紧急信号；
步骤二：安全控制板收到紧急信号后向电源控制板发送断电指令，电源控制板收到断电指令后执行断电；
步骤三：断电后，安全控制板控制降落伞装置中的喷气装置喷射出氦气将降落伞冲出，
步骤四：降落伞在空中打开，飞行器安全降落。
所述步骤三中，所述喷气装置包括微型电机5、存气瓶6和气阀7，所述高压气体存放在存气瓶6内，所述气阀7的进气端与存气瓶6的瓶口连通形成进气通道，气阀7的出气端位于通孔的下方，气阀7设有用于打开或关闭进气通道的进气开关8，进气开关8与微型电机5的输出轴连接，微型电机5与安全控制板9连接，安全控制板9控制微型电机5带动进气开关8转动打开进气通道，气阀7的出气端喷射出高压气体将降落伞4从壳盖2冲出。
所述步骤三中，所述喷气装置还包括连接件10，连接件10的一端套装在微型电机5的输出轴，另一端套装在进气开关8上，微型电机5通过连接件10带动进气开关8。
Claims (8)
1.一种多旋翼飞行器应急保护系统，其特征在于包括：
用于防止机体坠落的降落伞装置；
用于控制降落伞装置开启的安全控制板（9）；
用于控制电源断电的电源控制板；
用于控制安全控制板（9）与飞行控制模块的地面遥控器；
所述降落伞装置、安全控制板（9）、电源控制板均安装在机体上，所述降落伞装置和电源控制板分别与安全控制板连接，所述安全控制板（9）和飞行控制模块分别通过无线方式与地面遥控器进行通信；所述降落伞装置包括降落伞（4）和喷气装置，所述喷气装置内设有高压气体，所述喷气装置的喷气口位于降落伞（4）的下方，安全控制板（9）与喷气装置连接，安全控制板（9）控制喷气装置喷射出高压气体将降落伞（4）冲出；
所述喷气装置包括微型电机（5）、存气瓶（6）和气阀（7），所述高压气体存放在存气瓶（6）内，所述气阀（7）的进气端与存气瓶（6）的瓶口连通形成进气通道，气阀（7）的出气端位于通孔的下方，气阀（7）设有用于打开或关闭进气通道的进气开关（8），进气开关（8）与微型电机（5）的输出轴连接，微型电机（5）与安全控制板（9）连接，安全控制板（9）控制微型电机（5）带动进气开关（8）转动打开进气通道，气阀（7）的出气端喷射出高压气体将降落伞（4）从壳盖（2）冲出。
2.根据权利要求1所述的一种多旋翼飞行器应急保护系统，其特征在于：所述降落伞装置还包括壳体（1）和壳盖（2），所述壳盖（2）安装在壳体（1）上，壳盖（2）和壳体（1）为活动连接，所述壳体（1）中部的内壁上设有支撑环（3），支撑环（3）将壳体（1）内部由上至下分割为存放腔和喷气腔，存放腔和喷气腔通过支撑环（3）中间的通孔连通，所述降落伞（4）设置在存放腔内，喷气装置设置在喷气腔内，安全控制板（9）控制喷气装置喷射出高压气体将降落伞（4）从壳盖（2）冲出。
3.根据权利要求2所述的一种多旋翼飞行器应急保护系统，其特征在于：所述喷气装置还包括连接件（10），连接件（10）的一端套装在微型电机（5）的输出轴，另一端套装在进气开关（8）上，微型电机（5）通过连接件（10）带动进气开关（8）。
4.根据权利要求2所述的一种多旋翼飞行器应急保护系统，其特征在于：所述壳体（1）的一侧上设有转动轴（11），所述壳盖（2）的一端安装在转动轴（11）上，壳体（1）的另一侧上设有卡槽，壳盖（2）的另一端上设有卡扣（12），壳盖（2）的另一端通过卡扣（12）与卡槽扣接固定在壳体（1）的另一侧上。
5.根据权利要求1-2中任一项所述的一种多旋翼飞行器应急保护系统，其特征在于：所述高压气体为二氧化碳或氦气。
6.一种多旋翼飞行器应急保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：地面遥控器通过无线网络向安全控制板发送紧急信号；
步骤二：安全控制板收到紧急信号后向电源控制板发送断电指令，电源控制板收到断电指令后执行断电；
步骤三：断电后，安全控制板控制降落伞装置中的喷气装置喷射出高压气体将降落伞冲出，
步骤四：降落伞在空中打开，飞行器安全降落；
所述步骤三中，所述喷气装置包括微型电机（5）、存气瓶（6）和气阀（7），所述高压气体存放在存气瓶（6）内，所述气阀（7）的进气端与存气瓶（6）的瓶口连通形成进气通道，气阀（7）的出气端位于通孔的下方，气阀（7）设有用于打开或关闭进气通道的进气开关（8），进气开关（8）与微型电机（5）的输出轴连接，微型电机（5）与安全控制板（9）连接，安全控制板（9）控制微型电机（5）带动进气开关（8）转动打开进气通道，气阀（7）的出气端喷射出高压气体将降落伞（4）从壳盖（2）冲出。
7.根据权利要求6所述的一种多旋翼飞行器应急保护方法，其特征在于：所述步骤三中，所述喷气装置还包括连接件（10），连接件（10）的一端套装在微型电机（5）的输出轴，另一端套装在进气开关（8）上，微型电机（5）通过连接件（10）带动进气开关（8）。
8.根据权利要求6-7中任一项所述的一种多旋翼飞行器应急保护方法，其特征在于：所述步骤三中，高压气体为二氧化碳或氦气。
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