CN107554792A - 一种无人机机载设备安全箱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机机载设备安全箱，主要包括箱体、降落保护部分、避障部分、除湿部分、防水部分和飞行控制部分组成；其特征在于：箱体分为上层和下层两个部分，无人机的飞行控制部分和降落保护部分安装于箱体的上层，且降落保护部分中的安全气囊安装于箱体的底部；避障部分安装于箱体前后左右四面上端的中心；除湿部分安装于箱体下层；防水部分安装于箱体前后左右四面的下部。本发明的优点是：箱体可以避障、除湿和防落水，适合安放多种设备和在多种环境中工作，并且对于无人机搭载重要仪器以及未来应用无人机投送快递方面起到很好的安全保障作用，同时具备操作简单可嵌入到多种地面控制的优点。
Description
技术领域
本发明主要涉及箱体设计领域，特别是涉及一种无人机机载设备安全箱。
背景技术
无人机检测技术已经广泛应用到众多工业检测行业，无人机搭载的设备往往很昂贵，以及以后的无人机投送快递方面，快递物件的安全关系到消费者利益和快递公司的信誉问题，设计一种安全箱用来保护无人机机载设备和快递物品安全具有很好的应用前景和实用价值。本发明设计依据实际情况的需要，设计的安全箱结构简单、功能齐全，可移植到多种无人机上，在无人机失控或者出现紧急情况可以很好的保护设备、减少损失。
发明内容
本发明专利的目的在于提供一种无人机机载设备安全箱，为了保障无人机机载设备的安全，一种无人机机载设备安全箱可在紧急情况下脱离无人机自行降落，进而保护无人机机载设备的安全箱，它自身携带的GPS模块可在落地后向地面站发送位置信息，方便工作人员寻找。
本发明专利为了实现上述的目的，所采用的一种技术方案是：
一种无人机机载设备安全箱，主要包括箱体、降落保护部分、避障部分、除湿部分、防水部分和飞行控制部分组成；其特征在于：箱体分为上层和下层两个部分，无人机的飞行控制部分和降落保护部分安装于箱体的上层，且降落保护部分中的安全气囊安装于箱体的底部；避障部分安装于箱体前后左右四面上端的中心；除湿部分安装于箱体下层；防水部分安装于箱体前后左右四面的下部。
进一步，所述降落保护部分包括降落伞仓、降落伞、舵机、舱门、压力传感器和安全气囊；其特征在于：降落伞仓位于箱体上层中心，降落伞放置于降落伞仓中，舱门位于降落伞仓上方与降落伞仓正对，舵机位于降落伞仓一侧与舱门连接，其中舵机的信号线与单片机相连接，由单片机控制舵机开关舱门，安全气囊安装于箱体的底部，压力传感器贴在箱腿的底部，压力传感器的信号线与单片机相连接。
进一步，所述避障部分分布在箱体四面的上部中间，包括混合式气体发生器、排气管和距离传感器组成；其特征在于：混合式气体发生器位于避障部分中心，排气管与混合式气体发生器连接，距离传感器位于避障部分上部。
进一步，所述除湿部分包括温湿度传感器和加热管组成；其特征在于：温湿度传感器和加热管位于箱体下层上部左右，所述的加热管为玻璃管中内嵌加热丝式的加热管。
进一步，所述防水部分包括防水气囊和水滴传感器组成；其特征在于：水滴传感器位于箱底部，防水气囊位于箱体四面下部。该模块触水输出的电压会升高，检测到水引起水滴传感器电压变化激发防水气囊。
进一步，所述控制部分位于箱体的上层，分布在降落伞仓四周。控制部分包括控制部分包括AT89S52单片机、NEO_6M型GPS模块、AX5043数传模块、警报装置、LIS3DH加速度传感器模块、电源和机械部分组成；其特征在于：AX5043数传模块、NEO_6M型GPS模块、LIS3DH加速度传感器模块与AT89S52单片机连接并由其控制。电源给整个控制部分供电，机械部分包括两个步进电机、丝杆和螺母，步进电机与单片机连接并由单片机控制步进电机使箱体与无人机连接或者断开。地面部分包括AX5043数传模块，接收到地面发过来的指令。警报装置安装在底部包括彩色LED灯阵和小型扬声器由AT89S52单片机控制其开关。
进一步，所述机械部分位于箱体的上层，步进电机固定在箱体上与丝杆连接，螺母固定在无人机上，接收到AT89S52单片机的命令步进电机与无人机脱离，LIS3DH加速度传感器模块检测箱体下落的加速度，达到设定值反馈给单片机信息，单片机根据反馈控制机械部分打开降落伞舱门。
本发明的有益效果是：
1、无人机搭载检测设备检测时，出现紧急情况，如无人机失控、周围环境导致、无人机偏离航线无法纠正，可通过地面控制直接向安全箱控制部分发送命令，使装有设备的安全箱脱离无人机自行降落，在出现意外的情况下把损失降到最小。
2、本发明可以确保机载设备安全降落并且可以空中避障落地防水，在湿度较大的环境中可以除湿，适用于多种工作环境，与无人机连接方式简单，不需要在对无人机进行改装。
附图说明
图1为本发明专利的整体安装结构原理图。
图2为本发明专利的底部安装结构原理图。
图3为本发明专利的箱体内部部件安装结构原理图。
图4为本发明专利的除湿部分的安装结构原理图。
图中，1、箱体，2、降落保护部分，2.1、安全气囊，2.2、压力传感器，2.3、降落伞，2.4、舵机，2.5、舱门，2.6、降落伞舱，3、避障部分，3.1、距离传感器，3.2、混合式气体发生器，3.3、排气管，4、除湿部分，4.1、加热管，4.2、湿度传感器机，5、防水部分，5.1、水滴传感器，5.2、防水气囊，6、控制部分，6.1、单片机，6.2、GPS模块，6.3、加速度传感器，6.4、数传模块，6.5、电源，6.6、丝杆，6.7、螺母，6.8、步进电机，7、警报装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明实施例中，一种无人机机载设备安全箱，主要包括箱体1、降落保护部分2、避障部分3、除湿部分4、防水部分5和控制部分6组成；其特征在于：箱体1分为上层和下层两个部分，无人机的控制部分6和降落保护部分2安装于箱体1的上层，且降落保护部分2中的安全气囊2.1安装于箱体1的底部；避障部分3安装于箱体1前后左右四面上端的中心；除湿部分4安装于箱体1下层；防水部分5安装于箱体1前后左右四面的下部。
降落保护部分2包括降落伞舱2.6、降落伞2.3、舵机2.4、舱门2.5、压力传感器2.2和安全气囊2.1；其特征在于：降落伞舱2.6位于箱体1上层中心，降落伞2.3放置于降落伞舱2.6中，舱门2.5位于降落伞舱2.6上方与降落伞舱2.6正对，舵机2.4位于降落伞舱2.6一侧与舱门2.5连接，其中舵机2.4的信号线与单片机6.1相连接，由单片机6.1控制舵机2.4开关舱门2.5，安全气囊2.1安装于箱体1的底部，压力传感器2.2贴在箱腿的底部，压力传感器2.2的信号线与单片机6.1相连接。箱体1快速降落时通过降落伞2.3可以很好的缓冲下降时的冲击力，以保护箱体1，同时也通过调节压力传感器2.2的阈值，在受到大的冲击时打开安全气囊2.1以减少箱体1的损坏。
避障部分3分布在箱体1四面的上部中间，包括混合式气体发生器3.2、排气管3.3和距离传感器3.1组成；其特征在于：混合式气体发生器3.2位于避障部分3中心，排气管3.3与混合式气体发生器3.2连接，距离传感器3.1位于避障部分3上部。箱体1自由下落时距离传感器3.1检测到障碍物触发同侧混合式气体发生器3.2，产生的气体通过排气管3.3排出气体避开障碍物，排气管3.3采用广口管口减小短时间巨大的反冲力。
除湿部分4包括湿度传感器4.2和加热管4.1组成；其特征在于：湿度传感器4.2和加热管4.1位于箱体1下层上部左右，所述的加热管4.1为玻璃管中内嵌加热丝式的加热管4.1。整个除湿部分4事先根据机载设备情况设置好湿度传感器4.2的阈值，湿度过大时打开加热管4.1除湿。
防水部分5包括防水气囊5.2和水滴传感器5.1组成；其特征在于：水滴传感器5.1位于箱底部，防水气囊5.2位于箱体1四面下部。该模块触水输出的电压会升高，检测到水引起水滴传感器5.1电压变化激发防水气囊5.2。
控制部分6位于箱体1的上层，分布在降落伞舱2.6四周。控制部分6包括AT89S52单片机、NEO_6M型GPS模块、AX5043数传模块、警报装置7、LIS3DH加速度传感器、电源6.5和机械部分组成；其特征在于：AX5043数传模块、NEO_6M型GPS模块、LIS3DH加速度传感器与AT89S52单片机连接并由其控制。电源6.5给整个控制部分6供电，机械部分包括两个步进电机6.8、丝杆6.6和螺母6.7，步进电机6.8与单片机6.1连接并由单片机6.1控制步进电机6.8使箱体1与无人机连接或者断开。地面部分包括AX5043数传模块，接收到地面发过来的指令。警报装置7安装在底部包括彩色LED灯阵和小型扬声器由AT89S52单片机控制其开关。
所述机械部分位于箱体1的上层，步进电机6.8固定在箱体1上与丝杆6.6连接，螺母6.7固定在无人机上，接收到AT89S52单片机的命令步进电机6.8与无人机脱离，LIS3DH加速度传感器检测箱体1下落的加速度，达到设定值反馈给单片机6.1信息，单片机6.1根据反馈控制机械部分打开降落伞舱2.6门2.5。
具体的，本发明的工作原理是：一种无人机机载设备安全箱，主要包括箱体1，降落保护部分2，安全气囊2.1，压力传感器2.2，降落伞2.3，舵机2.4，舱门2.5，降落伞舱2.6，避障部分3，距离传感器3.1，混合式气体发生器3.2，排气管3.3，除湿部分4，加热管4.1，湿度传感器4.2，防水部分5，水滴传感器5.1，防水气囊5.2，控制部分6，单片机6.1，GPS模块6.2，加速度传感器6.3，数传模块6.4，电源6.5，丝杆6.6，螺母6.7，步进电机6.8，警报装置7。其特征在于：将设备安置于箱体1中并用弹性固定杆固定，设备通过箱体1底部观察孔与外部连接，由机械部分将箱体1与无人机连接，起飞后遇到紧急情况地面站向箱体1发送脱离指令经数传模块6.4到单片机6.1，单片机6.1控制机械部分使箱体1与无人机分离，加速度传感器6.3检测箱体1的加速度，达到设定值时机械部分打开降落伞舱2.6门2.5，同时警报装置7启动，提醒人畜注意避让，GPS模块6.2向地面发送位置信息，箱体1四周的距离传感器3.1检测到前方有障碍物时控制氮气排气管3.3向外排气避让障碍物，当雨水传感器检测到下面有水时触发防水气囊5.2，当下落速度过快时压力传感器2.2触发安全气囊2.1，缓冲箱体1。当无人机工作在比较潮湿的环境中，湿度传感器4.2触发回形加热管4.1给箱体1内部除湿。本发明的设计原理主要涉及无线通讯和单片机6.1的控制，地面向单片机6.1下达指令，GPS模块6.2向地面反馈位置信息，单片机6.1控制传感器，传感器反馈单片机6.1信息。
当地面部分接收到地面站的降落信息后，AT89S52单片机控制机械部分步进电机6.8使箱体1与无人机分离，此时AT89S52单片机驱动LIS3DH加速度传感器不断检测箱体1的加速度，加速度达到设定的阈值后反馈给AT89S52单片机，AT89S52单片机控制舵机2.4打开降落伞舱2.6放出降落伞2.3，此时，避障部分3工作，位于箱体1四面的距离传感器3.1检测障碍物，发现障碍物后触发避障部分3的混合式气体发生器3.2向外喷出气体，产生反向作用力避开障碍物，位于箱体1底部的压力传感器2.2和水滴传感器5.1检测箱体1下落后的压力和是否有水，当箱体1压力大于设定的阈值则触发安全气囊2.1，当水滴传感器5.1检测到箱体1下部有谁则触发防水气囊5.2。在箱体1下落过程中，警报装置7一直工作，LED点阵闪烁，扬声器发出警报声音。考虑到设备对湿度有要求，由箱体1下层的湿度传感器4.2和加热管4.1控制箱体1下层的湿度。箱体1落地后，NEO_6M型GPS模块不断向地面站发送位置信息。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种无人机机载设备安全箱，主要包括箱体、降落保护部分、避障部分、除湿部分、防水部分和飞行控制部分组成；其特征在于：箱体分为上层和下层两个部分，无人机的飞行控制部分和降落保护部分安装于箱体的上层，且降落保护部分中的安全气囊安装于箱体的底部；避障部分安装于箱体前后左右四面上端的中心；除湿部分安装于箱体下层；防水部分安装于箱体前后左右四面的下部。
2.根据权利要求1所述的一种无人机机载设备安全箱，其特征在于：降落保护部分包括降落伞仓、降落伞、舵机、舱门、压力传感器和安全气囊；降落伞仓位于箱体上层中心，降落伞放置于降落伞仓中，舱门位于降落伞仓上方与降落伞仓正对，舵机位于降落伞仓一侧与舱门连接，其中舵机的信号线与单片机相连接，由单片机控制舵机开关舱门，安全气囊安装于箱体的底部，压力传感器贴在箱腿的底部，压力传感器的信号线与单片机相连接。
3.根据权利要求1所述的一种无人机机载设备安全箱，其特征在于：避障部分分布在箱体四面的上部中间，包括混合式气体发生器、排气管和距离传感器组成；混合式气体发生器位于避障部分中心，排气管与混合式气体发生器连接，距离传感器位于避障部分上部。
4.根据权利要求1所述的一种无人机机载设备安全箱，其特征在于：除湿部分包括温湿度传感器和加热管组成；温湿度传感器和加热管位于箱体下层上部左右，所述的加热管为玻璃管中内嵌加热丝式的加热管。
5.根据权利要求1所述的一种无人机机载设备安全箱，其特征在于：防水部分包括防水气囊和水滴传感器组成；水滴传感器位于箱底部，防水气囊位于箱体四面下部。
6.根据权利要求1所述的一种无人机机载设备安全箱，其特征在于：控制部分位于箱体的上层，分布在降落伞仓四周；控制部分包括控制部分包括AT89S52单片机、NEO_6M型GPS模块、AX5043数传模块、警报装置、LIS3DH加速度传感器模块、电源和机械部分组成；AX5043数传模块、NEO_6M型GPS模块、LIS3DH加速度传感器模块与AT89S52单片机连接并由其控制；电源给整个控制部分供电，机械部分包括两个步进电机、丝杆和螺母，步进电机与单片机连接并由单片机控制步进电机使箱体与无人机连接或者断开；地面部分包括AX5043数传模块，接收到地面发过来的指令；警报装置安装在底部包括彩色LED灯阵和小型扬声器由AT89S52单片机控制其开关。
7.根据权利要求1所述的一种无人机机载设备安全箱，其特征在于：机械部分位于箱体的上层，步进电机固定在箱体上与丝杆连接，螺母固定在无人机上，接收到AT89S52单片机的命令步进电机与无人机脱离，LIS3DH加速度传感器模块检测箱体下落的加速度，达到设定值反馈给单片机信息，单片机根据反馈控制机械部分打开降落伞舱门。
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