CN106184770A - 一种无人机抛伞装置及无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无人机抛伞装置及无人机，其中的无人机抛伞装置包括伞绳销、壳体和设置于所述壳体内部的驱动机构、传动机构及用于卡紧所述伞绳销的卡紧机构；所述驱动机构的输出轴与所述传动机构连接，用于驱动所述卡紧机构转动，所述传动机构与所述卡紧机构连接，用于驱动所述卡紧机构释放所述伞绳销；所述壳体上设置有开口以便于所述伞绳销穿过所述开口脱离所述卡紧机构。其可及时、方便地释放伞绳销，便于及时将降落伞脱离无人机。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机抛伞装置及无人机。
背景技术
抛伞装置在无人机系统中必不可少，主要表现在以下几个方面：一方面，在无人机系统进行回收程序后，空中开伞如果遇到张伞不正常，一般多会引发降落伞回收失败，此时，抛伞系统触发工作，抛伞器机构动作，抛弃问题降落伞，让无人机再次进入正常飞行阶段，避免伞降回收的失败，让无人机系统有一个正常的迫降条件，迫降着陆，减少非正常伞降带来的损失。另一方面，无人机系统在伞降回收的末段，机体接地后，若降落伞未及时回收被自然风再次鼓起，拖拽无人机会引起机体在被拖拽中损坏的问题，此时，可触发抛伞系统运行，主动抛弃降落伞，避免降落伞拖拽无人机引起无人机机体损坏的可能，同时让抛弃的降落伞不再被机体束缚而塌陷伏地，不再被自然风鼓起带走。再则，地勤人员在无人机系统回收后整理降落伞、储存降落伞、更换降落伞、起飞准备前的装伞程序、检查程序中及在日常维护整理降落伞的作业中，都可以通过操控抛伞系统使得降落伞和机体的随意分离和连接，更方便地勤人员对降落伞的各种操作。
目前，在世界范围内研发的小型无人机系统搭载使用的抛伞器，多是火工品，属于军用违禁品，在民用方面难以普及，价格昂贵并且禁止作为民品存储和运输，安装的方式虽然简单，但在民用方面却难以大批量广泛应用；再者，这种抛伞器是一次性的，没有多次使用的可能，因而使用成本相当高昂，民用根本无法普及。
发明内容
为克服现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种无人机抛伞装置，其可及时、方便地释放伞绳销，便于及时将降落伞脱离无人机。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种无人机抛伞装置，其包括伞绳销、壳体和设置于所述壳体内部的驱动机构、传动机构及用于卡紧所述伞绳销的卡紧机构；所述驱动机构的输出轴与所述传动机构连接，用于驱动所述卡紧机构转动，所述传动机构与所述卡紧机构连接，用于驱动所述卡紧机构释放所述伞绳销；所述壳体上设置有开口以便于所述伞绳销穿过所述开口脱离所述卡紧机构。
本发明的有益效果是：利用卡紧机构将与降落伞连接的伞绳销卡紧在壳体内，从而将降落伞固定在抛伞装置上，当需要抛出降落伞时，则利用传动机构驱动卡紧机构释放伞绳销，使得与伞绳销连接的降落伞脱离壳体。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述传动机构包括凸轮，所述卡紧机构包括卡钳轴、卡簧及绕所述卡钳轴转动的卡钳；所述卡钳包括两个相对设置的卡钳板，两个所述卡钳板相对应的第一端之间形成有容纳空间，所述凸轮的外轮缘与所述容纳空间的内壁接触，以利用所述凸轮的转动促使两个所述卡钳板相互远离；所述卡钳轴为两个，且与两个所述卡钳板一一对应，所述卡钳板上靠近所述卡钳板的第二端设置有用于通过所述卡钳轴的通孔；两个所述卡钳板之间形成有用于通过所述伞绳销的通过空间，所述通过空间位于所述容纳空间与所述通孔之间；所述卡簧设置在两个所述卡钳板上，所述伞绳销的第一端穿过所述通过空间，在所述卡簧的作用下，两个所述卡钳板相互靠近以卡紧所述伞绳销。
采用上述进一步方案的有益效果是：当需要释放降落伞时，利用凸轮的转动促使两个卡钳板绕卡钳轴转动并相互远离，从而使得穿过通过空间的伞绳销脱离卡钳，释放与伞绳销连接的降落伞；当需要安装降落伞时，伞绳销的第二端连接降落伞，伞绳销的第一端穿过两个卡钳板形成的通过空间，在卡簧的拉力下使得卡钳板绕卡钳轴转动并相互靠近，从而卡紧伞绳销。
进一步，两个所述卡钳板相对的侧壁上分别设置有弧形凹槽，两个所述弧形凹槽的开口相对以构成所述通过空间。
进一步，所述伞绳销的外壁上沿其环周方向设置有与两个所述弧形凹槽相配合的环形槽，以将两个所述弧形凹槽与所述环形槽卡合。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过在伞绳销的外壁上设置环形槽，当伞绳销穿过通过空间时，在卡簧拉力的作用下，该环形槽与两个卡钳板上设置的弧形凹槽相卡合，从而固定伞绳销。
进一步，所述伞绳销的第一端呈圆锥形结构。
采用上述进一步方案的有益效果是：采用圆锥形结构的伞绳销，便于穿过两个卡钳板构成的通过空间。
进一步，所述环形槽靠近所述伞绳销的第一端设置。
进一步，所述伞绳销上靠近所述伞绳销的第二端设置有用于安装伞绳的安装孔。
进一步，还包括覆盖所述壳体开口的抛伞盖，所述抛伞盖上设置有用于通过所述伞绳销的通过孔，所述伞绳销的所述安装孔位于所述抛伞盖的外部。
采用上述进一步方案的有益效果是：利用抛伞盖将壳体的开口覆盖，封闭壳体内部的驱动机构、传动机构及卡紧机构，使得整个抛伞装置的动作器件在一个相对密闭的环境下安全工作，防止外部杂物进入内部对机构形成运动障碍；另外，还可通过抛伞盖上的通过孔引导伞绳销的正确安装位置。
进一步，所述驱动机构为伺服舵机。
本发明还提供了一种无人机，其包括机体、降落伞及上述任一项所述的无人机抛伞装置，所述无人机抛伞装置设置在所述机体上，所述降落伞通过伞绳与所述伞绳销连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过在无人机的机体上设置上述的无人机抛伞装置，可将降落伞连接到飞机上，并在需要的时候，及时、方便地释放伞绳销，及时将降落伞脱离无人机。
附图说明
图1至3为本发明实施例二提供的无人机抛伞装置的结构示意图；
图4为本发明实施例二提供的无人机抛伞装置的抛出伞绳销的状态示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-壳体，2-驱动机构，3-卡紧机构，4-伞绳销，5-凸轮，6-卡钳板，7-卡钳轴，8-卡簧，9-安装孔，10-抛伞盖，11-弧形凹槽，12-环形槽。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
本实施例提供的无人机抛伞装置，其包括伞绳销、壳体和设置于所述壳体内部的驱动机构、传动机构及用于卡紧所述伞绳销的卡紧机构；所述驱动机构的输出轴与所述传动机构连接，用于驱动所述卡紧机构转动，所述传动机构与所述卡紧机构连接，用于驱动所述卡紧机构释放所述伞绳销；所述壳体上设置有开口以便于所述伞绳销穿过所述开口脱离所述卡紧机构。
本实施例提供的无人机抛伞装置，当需要将降落伞连接在卡紧机构上时，利用卡紧机构将与降落伞连接的伞绳销卡紧在壳体内，从而将降落伞固定在抛伞装置上；当需要抛伞时，利用传动机构驱动卡紧机构释放伞绳销，使得伞绳销脱离卡紧机构，降落伞带着伞绳销脱离抛伞装置，从而可及时、方便地释放伞绳销，便于及时将降落伞脱离无人机。
实施例二
如图1至4所示，本实施例提供的无人机抛伞装置，其包括伞绳销4、壳体1和设置于所述壳体1内部的驱动机构2、传动机构及用于卡紧所述伞绳销4的卡紧机构3；所述驱动机构2的输出轴与所述传动机构连接，用于驱动所述卡紧机构3转动，所述传动机构与所述卡紧机构3连接，用于驱动所述卡紧机构3释放所述伞绳销4；所述壳体1上设置有开口以便于所述伞绳销4穿过所述开口脱离所述卡紧机构3。
其中的驱动机构2优选为伺服舵机，传动机构包括凸轮5，卡紧机构3包括卡钳轴7、卡簧8及绕所述卡钳轴7转动的卡钳；所述卡钳包括两个相对设置的卡钳板6，两个所述卡钳板6相对应的第一端之间形成有容纳空间，所述凸轮5的外轮缘与所述容纳空间的内壁接触，以利用所述凸轮5的转动促使两个所述卡钳板6相互远离；所述卡钳轴7为两个，且与两个所述卡钳板6一一对应，所述卡钳板6上靠近所述卡钳板6的第二端设置有用于通过所述卡钳轴7的通孔；两个所述卡钳板6之间形成有用于通过所述伞绳销4的通过空间，所述通过空间位于所述容纳空间与所述通孔之间；所述卡簧8设置在两个所述卡钳板6上，所述伞绳销4的第一端穿过所述通过空间，在所述卡簧8的作用下，两个所述卡钳板6相互靠近以卡紧所述伞绳销4。
当需要抛伞时，控制信号传递至伺服舵机，伺服舵机驱动凸轮5转动90度，利用凸轮5旋转的扭力将两侧的卡钳板6张开，释放伞绳销4，降落伞带着伞绳销4脱离抛伞装置，关闭控制信号，伺服舵机使得凸轮5复位，凸轮5两侧的卡钳板6复位。当需要将降落伞连接至抛伞装置时，将降落伞上的伞绳销4插入抛伞装置，到达卡钳，张开两个卡钳板6之间的通过空间继续进入到位后，两个卡钳板6在卡簧8的作用下，将伞绳销4锁紧，完成降落伞的连接过程。
在本实施例的其中一个实施方式中，如图4所示，图4为抛出伞绳销4的状态示意图，为方便伞绳销4的卡紧，可在两个卡钳板6相对的侧壁上设置弧形凹槽11，两个弧形凹槽11的开口相对以构成上述所述的通过空间。伞绳销4的外壁上沿其环周方向设置有与两个所述弧形凹槽11相配合的环形槽12，以将两个所述弧形凹槽11与所述环形槽12卡合。当需要将伞绳销4连接在抛伞装置上时，伞绳销4的第一端到达通过空间处，继续前行将原本靠近的两个环形槽12张开，卡簧8处于拉伸状态，伞绳销4继续穿过两个环形槽12构成的通过空间，当伞绳销4上的环形槽12恰好处于两个弧形凹槽11之间时，在卡簧8的复位拉力作用下，环形槽12紧紧地卡合在弧形凹槽11中，从而将伞绳销4卡紧在卡钳上。为便于伞绳销4的第一端穿过通过空间，可将伞绳销4的第一端设置为圆锥形结构，利用该圆锥形结构的伞绳销4可轻易地将通过空间张开，优选地，可将环形槽12靠近伞绳销4的第一端设置。
另外，为便于伞绳销4与降落伞的安装，还需在伞绳销4上靠近伞绳销4的第二端设置安装孔9，降落伞的伞绳穿过该安装孔9并绑紧，在卡钳释放伞绳销4的时候，降落伞带着伞绳销4一起脱离抛伞装置。
为抛伞装置提供一个稳定的环境，在本实施例的其中一个实施方式中，还设置一个覆盖壳体1开口的抛伞盖10，该抛伞盖10与壳体1之间形成一个封闭的空间，其中的驱动机构2、传动机构及卡紧机构3均位于该封闭空间内，使得这些执行机构在封闭的环境下安全工作，防止外部杂物进入内部对机构形成运动障碍，可长时间保护内部的执行机构，延长抛伞装置的使用寿命；另外，通过抛伞盖10上的通过孔可引导伞绳销4的正确安装位置。在本实施方式中，当需要将伞绳销4连接在卡紧机构3上时，伞绳销4穿过抛伞盖10上的通过孔，到达卡钳，张开两个卡钳板6之间形成的通过空间，继续进入到位后，两个卡钳板6在卡簧8复位拉力作用下，卡入伞绳销4的环形槽12，从而将伞绳销4卡紧在卡钳上，完成降落伞连接于抛伞装置的过程。
其中的壳体1和抛伞盖10均可使用镁铝合金材料，为了更轻量化，可以使用更加轻质和强度更高的材料，如碳纤维、芳纶纤维复合材料及钛合金等材料。采用轻质材料制成的无人机抛伞装置整体重量大约在80几克左右，可以安装在绝大多数的中小型无人机系统上，不会对其无人机重心有太多的改变，从而避免了对无人机飞行安全的影响。
实施例三
本实施例提供的无人机，其包括机体、降落伞及上述实施例一或二中所述的无人机抛伞装置，该无人机抛伞装置设置在机体上，降落伞通过伞绳与伞绳销连接。
将抛伞装置中的壳体安装在机体的连接部位上，当需要将降落伞安装在机体上时，将降落伞通过伞绳与伞绳销连接，并将伞绳销锁紧在卡紧机构中；当需要释放降落伞时，驱动机构驱动传动机构的运行，促使卡紧机构释放伞绳销，降落伞带着伞绳销一起脱离卡紧机构，完成降落伞的释放过程。
该抛伞装置可应用在无人机系统的多种作业过程中，例如，在无人机系统进行回收程序后，空中开伞如果遇到张伞不正常，一般多会引发降落伞回收失败，此时，抛伞装置触发工作，抛伞装置中各执行机构运行，抛弃问题降落伞，让无人机再次进入正常飞行阶段，避免伞降回收的失败，保证无人机系统正常迫降着陆，减少非正常伞降带来的损失。另一方面，无人机系统在伞降回收的末段，机体接地后，若降落伞未及时回收被自然风再次鼓起，拖拽无人机会引起机体在被拖拽中损坏的问题，此时，可触发抛伞装置运行，主动抛弃降落伞，避免降落伞拖拽无人机引起无人机机体损坏的问题；同时，让抛弃的降落伞不再被机体束缚而塌陷伏地，不再被自然风鼓起带走。再则，因地勤人员在无人机系统回收后需整理降落伞、储存降落伞及更换降落伞，在起飞准备前的装伞程序、检查程序及在日常维护整理降落伞的程序中，都可以通过操控抛伞装置使得降落伞和机体随意分离或连接，更方便地勤人员对降落伞的各种操作。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无人机抛伞装置，其特征在于，包括伞绳销(4)、壳体(1)和设置于所述壳体(1)内部的驱动机构(2)、传动机构及用于卡紧所述伞绳销(4)的卡紧机构(3)；
所述驱动机构(2)的输出轴与所述传动机构连接，用于驱动所述卡紧机构(3)转动，所述传动机构与所述卡紧机构(3)连接，用于驱动所述卡紧机构(3)释放所述伞绳销(4)；所述壳体(1)上设置有开口以便于所述伞绳销(4)穿过所述开口脱离所述卡紧机构(3)。
2.根据权利要求1所述的无人机抛伞装置，其特征在于，所述传动机构包括凸轮(5)，所述卡紧机构(3)包括卡钳轴(7)、卡簧(8)及绕所述卡钳轴(7)转动的卡钳；
所述卡钳包括两个相对设置的卡钳板(6)，两个所述卡钳板(6)相对应的第一端之间形成有容纳空间，所述凸轮(5)的外轮缘与所述容纳空间的内壁接触，以利用所述凸轮(5)的转动促使两个所述卡钳板(6)相互远离；
所述卡钳轴(7)为两个，且与两个所述卡钳板(6)一一对应，所述卡钳板(6)上靠近所述卡钳板(6)的第二端设置有用于通过所述卡钳轴(7)的通孔；两个所述卡钳板(6)之间形成有用于通过所述伞绳销(4)的通过空间，所述通过空间位于所述容纳空间与所述通孔之间；
所述卡簧(8)设置在两个所述卡钳板(6)上，所述伞绳销(4)的第一端穿过所述通过空间，在所述卡簧(8)的作用下，两个所述卡钳板(6)相互靠近以卡紧所述伞绳销(4)。
3.根据权利要求2所述的无人机抛伞装置，其特征在于，两个所述卡钳板(6)相对的侧壁上分别设置有弧形凹槽(11)，两个所述弧形凹槽(11)的开口相对以构成所述通过空间。
4.根据权利要求3所述的无人机抛伞装置，其特征在于，所述伞绳销(4)的外壁上沿其环周方向设置有与两个所述弧形凹槽(11)相配合的环形槽(12)，以将两个所述弧形凹槽(11)与所述环形槽(12)卡合。
5.根据权利要求1至4任一项所述的无人机抛伞装置，其特征在于，所述伞绳销(4)的第一端呈圆锥形结构。
6.根据权利要求5所述的无人机抛伞装置，其特征在于，所述环形槽靠近所述伞绳销(4)的第一端设置。
7.根据权利要求5所述的无人机抛伞装置，其特征在于，所述伞绳销(4)上靠近所述伞绳销(4)的第二端设置有用于安装伞绳的安装孔(9)。
8.根据权利要求5所述的无人机抛伞装置，其特征在于，还包括覆盖所述壳体(1)开口的抛伞盖(10)，所述抛伞盖(10)上设置有用于通过所述伞绳销(4)的通过孔，所述伞绳销(4)的所述安装孔(9)位于所述抛伞盖(10)的外部。
9.根据权利要求5所述的无人机抛伞装置，其特征在于，所述驱动机构(2)为伺服舵机。
10.一种无人机，其特征在于，包括机体、降落伞及上述权利要求1至9任一项所述的无人机抛伞装置，所述无人机抛伞装置设置在所述机体上，所述降落伞通过伞绳与所述伞绳销(4)连接。
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