CN107585303B - 无人飞行器紧急降落伞调节装置及自动调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人飞行器紧急降落伞调节装置及自动调节方法，其包括飞行器的机体、降落伞的伞体、设置在所述机体上的驱动机构、连接所述机体和所述伞体的连接机构，其中，所述连接机构包括一个以上的连接带，该连接带的一端缠绕固定在所述驱动机构，另一端连接所述伞体；所述驱动机构带动所述连接带进行收放运动，进而调节所述伞体的倾斜角度；从而能够调整飞行器的飞行轨迹，使得飞行器降落更灵活可控。

Description

无人飞行器紧急降落伞调节装置及自动调节方法

技术领域

本发明涉及一种无人飞行器紧急降落伞调节装置及自动调节方法。

背景技术

近几年，无人飞行器，尤其是无人航拍飞行器发展迅速，应用领域愈加广泛，比如影视航拍、植保、测绘和应急搜救等等，各类对应技术例如自主飞行控制技术、避障技术等也在不断开发和完善。但是飞行控制系统和避障系统等核心技术依然很难做到高稳定性、高可靠性，坠落损坏屡见报端，再加上人为操作的不确定性，尤其是新手，更增加了坠机的风险，进而直接导致经济上的损失和用户体验的下降。

目前，无人飞行器若在高空发生故障，其结果一般是粉身碎骨，即便有些型号的无人机有备用的降落伞，但在伞降过程中，通常都是随机降落，有可能会降落在不适合降落的地点，如河流、湖泊、居民区等，也会造成较大的损失。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供了一种无人飞行器紧急降落伞调节装置及自动调节方法，能够通过调节降落伞的倾斜角度进行调整飞行器的飞行轨迹，使得飞行器降落更灵活可控。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种无人飞行器紧急降落伞调节装置，其包括飞行器的机体(30)、降落伞的伞体(40)、设置在所述机体(30)上的驱动机构、连接所述机体(30)和所述伞体(40)的连接机构，其中，所述连接机构包括一个以上的连接带(21)，该连接带(21)的一端缠绕固定在所述驱动机构，另一端连接所述伞体(40)；所述驱动机构带动所述连接带(21)进行收放运动，进而调节所述伞体(40)的倾斜角度。

优选的，所述连接带(21)采用弹性带；或者，所述连接带(21)的端部设有弹簧(24)。

优选的，所述弹簧(24)的一端连接所述连接带(21)，另一端通过卡勾(25)与所述伞体(40)锁定连接。

优选的，所述驱动机构和所述伞体(40)之间还设有滚轮(22)，所述连接带(21)的对应位置设有齿部，所述连接带(21)通过所述齿部与所述滚轮(22)啮合配合；且所述滚轮(22)和所述伞体(40)之间的连接带(21)与所述滚轮(22)和所述驱动机构之间的连接带(21)不在同一直线上。

优选的，所述驱动机构包括驱动电机(11)和电机转轴(12)，所述连接带(21)的一端缠绕固定在所述电机转轴(12)上；所述电机转轴(12)的外端还设有轴端盘(13)。

另外，本发明还提供一种无人飞行器紧急降落伞自动调节方法，其包括上述任一项所述的调节装置，所述自动调节方法包括以下步骤：

a.根据飞行器的定位信息进行自动规划安全着陆点，以及计算模拟飞行轨迹；

b.根据所述飞行器的实时定位信息进行计算实际飞行轨迹与所述模拟飞行轨迹的偏离信息；

c.根据飞行器的加速度信息和倾斜角度信息进行计算并输出调节信号；

d.所述驱动机构接收调节信号，并根据所述调节信号控制所述连接带(21)进行收放运动，进而调节所述伞体(40)的倾斜角度。

优选的，所述的步骤a中，进一步调用地图数据，并以所述定位信息为中心，在所述地图数据中的预设范围内查找安全着陆点。

优选的，所述的步骤a中，进一步通过红外感应进行识别和规避地面的人体或物体。

优选的，所述的步骤c中，进一步根据自然风向和风力进行计算并输出调节信号。

优选的，所述的步骤d中，不同连接带(21)所对应的驱动机构对应接收不同的调节信号，一侧驱动机构控制对应连接带(21)进行收缩运动时，其对侧驱动机构控制对应连接带(21)进行释放运动。

本发明的有益效果是：

本发明的无人飞行器紧急降落伞调节装置及自动调节方法，其包括飞行器的机体、降落伞的伞体、设置在所述机体上的驱动机构、连接所述机体和所述伞体的连接机构，其中，所述连接机构包括一个以上的连接带，该连接带的一端缠绕固定在所述驱动机构，另一端连接所述伞体；所述驱动机构带动所述连接带进行收放运动，进而调节所述伞体的倾斜角度；从而能够调整飞行器的飞行轨迹，使得飞行器降落更灵活可控。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一种无人飞行器紧急降落伞调节装置的组装结构示意图；

图2为本发明一种无人飞行器紧急降落伞调节装置的传动结构示意图；

图3为本发明一种无人飞行器紧急降落伞自动调节方法的流程示意图；

图中：

驱动机构：11-驱动电机；12-电机转轴；13-轴端盘；

连接机构：21-连接带；22-滚轮；23-安装座；24-弹簧；25-卡勾；

30-机体；40-伞体；50-旋翼。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图2所示，本发明的一种无人飞行器紧急降落伞调节装置，其包括飞行器的机体30、降落伞的伞体40、设置在所述机体30上的驱动机构、连接所述机体30和所述伞体40的连接机构，其中，所述连接机构包括一个以上的连接带21，该连接带21的一端缠绕固定在所述驱动机构，另一端连接所述伞体40；所述驱动机构带动所述连接带21进行收放运动，进而调节所述伞体40的倾斜角度。

其中，所述驱动机构包括驱动电机11和电机转轴12，所述连接带21的一端缠绕固定在所述电机转轴12上；所述驱动电机11用于提供转动力矩，并带动所述连接带21做直线运动。所述电机转轴12的外端还设有轴端盘13，该轴端盘13起保护因风力带动连接带产生的拉力过大对电机内部纵向方向的损坏。所述驱动机构和所述伞体40之间还设有滚轮22，该滚轮通过一横轴转动装接于一安装座23的侧壁内，侧壁与滚轮22光滑接触，安装座23的两端卡入机体30的圆形凹槽内；所述连接带21的对应位置设有齿部，齿部长度大于连接带的调节量程；所述连接带21通过所述齿部与所述滚轮22啮合配合；且所述滚轮22和所述伞体40之间的连接带21与所述滚轮22和所述驱动机构之间的连接带21不在同一直线上。优选的，所述连接带21采用弹性带；或者，所述连接带21的端部设有弹簧24。本实施例中，所述弹簧24的一端连接所述连接带21，另一端通过卡勾25与所述伞体40锁定连接。

本实施例中，所述驱动机构和所述连接机构包括四组，并分别对称布置在伞体的四个角部；或者，也可以根据需要仅设置两组，或者设置多组；调节时，一侧驱动机构控制对应连接带21进行收缩运动时，其对侧驱动机构控制对应连接带21进行释放运动，其他连接带21根据需要进行缩放一定的幅度，使得伞体40的整体偏转更协调。

如图3所示，本发明还提供一种无人飞行器紧急降落伞自动调节方法，其包括上述任一项所述的调节装置，所述自动调节方法包括以下步骤：

a.根据飞行器的定位信息进行自动规划安全着陆点，以及计算模拟飞行轨迹；

b.根据所述飞行器的实时定位信息进行计算实际飞行轨迹与所述模拟飞行轨迹的偏离信息；

c.根据飞行器的加速度信息和倾斜角度信息进行计算并输出调节信号；

d.所述驱动机构接收调节信号，并根据所述调节信号控制所述连接带21进行收放运动，进而调节所述伞体40的倾斜角度。

所述的步骤a中，进一步调用地图数据，并以所述定位信息为中心，在所述地图数据中的预设范围内查找安全着陆点；并且，还进一步通过红外感应进行识别和规避地面的人体或物体。

所述的步骤c中，进一步根据自然风向和风力进行计算并输出调节信号。

所述的步骤d中，不同连接带21所对应的驱动机构对应接收不同的调节信号，一侧驱动机构控制对应连接带21进行收缩运动时，其对侧驱动机构控制对应连接带21进行释放运动。

飞行器在飞行过程中，通过检测采集陀螺仪、避障传感器、旋翼电机等异常中和判断飞行稳定性出现异常导致坠落瞬间输出指令信号给开伞电机释放降落伞；以四旋翼为例，当只有一个旋翼电机出现异常停止旋转时，可以只关闭对侧电机，保留另外两台电机，再搭配软件调节降落伞角度，有助于减缓坠势。

调节过程中，通过GPS定位模块进行采集飞行器的实时定位信息，并在下降时的不断经纬度计算，再经过上述调节算法运行，配合电机，可实时不断的校准运行轨迹，从而使飞行器慢慢的下降在合适区域。当开伞后，立即通过地图数据采集方圆20m内(在100m的高度下)的信息，当受到较大向上风向时，高度增加可适当扩大地图采集范围；然后根据地图和算法处理可判断出适宜降落的区域(如草坪、广场、郊外空地等)，并通过红外感应进行识别并规避地面人体或物体。

具体场景及功能实现举例如下：

场景一：当首次采集、判断后就能在探测范围内找到适宜降落的区域，并且该区域位于当时主要自然风向的顺风方向；此时，可结合经纬度和气压传感器实时计算出飞行器与该区域(区域若是规则图形则取中心即可，若不是规则的几何图形，可以取该区域图形各折点连接线的交点为距离计算点)的距离和高度，确定了距离和高度之后，即可制定出模拟飞行轨迹；然后再根据上述调节方法进行控制驱动电机调节实际飞行轨迹直至到达所述安全着陆点。

场景二：当首次采集、判断后不能在探测范围内找到适宜降落的区域，则顺着风向偏移的同时实时采集地图信息，直到判断出适宜降落的区域，最后根据“场景一”进行制定模拟飞行轨迹和调节飞行轨迹。

场景三：当首次采集、判断后能在探测范围内找到适宜降落的区域，但该区域位于当时主要自然风向的逆风方向时，顺着逆风方向偏移的同时实时采集地图信息，直到判断出逆风方向适宜降落的区域，最后根据“场景一”进行制定模拟飞行轨迹和调节飞行轨迹。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种无人飞行器紧急降落伞调节装置，其特征在于，包括飞行器的机体(30)、降落伞的伞体(40)、设置在所述机体(30)上的驱动机构、连接所述机体(30)和所述伞体(40)的连接机构，其中，所述连接机构包括一个以上的连接带(21)，该连接带(21)的一端缠绕固定在所述驱动机构，另一端连接所述伞体(40)；所述连接带(21)采用弹性带；或者所述连接带(21)的端部设有弹簧(24)；所述驱动机构和所述伞体(40)之间还设有滚轮(22)，所述连接带(21)的对应位置设有齿部，所述连接带(21)通过所述齿部与所述滚轮(22)啮合配合；且所述滚轮(22)和所述伞体(40)之间的连接带(21)与所述滚轮(22)和所述驱动机构之间的连接带(21)不在同一直线上；所述驱动机构带动所述连接带(21)进行收放运动，进而调节所述伞体(40)的倾斜角度。

2.根据权利要求1所述的一种无人飞行器紧急降落伞调节装置，其特征在于：所述弹簧(24)的一端连接所述连接带(21)，另一端通过卡勾(25)与所述伞体(40)锁定连接。

3.根据权利要求1所述的一种无人飞行器紧急降落伞调节装置，其特征在于：所述驱动机构包括驱动电机(11)和电机转轴(12)，所述连接带(21)的一端缠绕固定在所述电机转轴(12)上；所述电机转轴(12)的外端还设有轴端盘(13)。

4.一种无人飞行器紧急降落伞自动调节方法，其特征在于，包括权利要求1至3任一项所述的调节装置，所述自动调节方法包括以下步骤：

a.根据飞行器的定位信息进行自动规划安全着陆点，以及计算模拟飞行轨迹；

b.根据所述飞行器的实时定位信息进行计算实际飞行轨迹与所述模拟飞行轨迹的偏离信息；

c.根据飞行器的加速度信息和倾斜角度信息进行计算并输出调节信号；

d.所述驱动机构接收调节信号，并根据所述调节信号控制所述连接带(21)进行收放运动，进而调节所述伞体(40)的倾斜角度。

5.根据权利要求4所述的一种无人飞行器紧急降落伞自动调节方法，其特征在于，所述的步骤a中，进一步调用地图数据，并以所述定位信息为中心，在所述地图数据中的预设范围内查找安全着陆点。

6.根据权利要求4所述的一种无人飞行器紧急降落伞自动调节方法，其特征在于，所述的步骤a中，进一步通过红外感应进行识别和规避地面的人体或物体。

7.根据权利要求4所述的一种无人飞行器紧急降落伞自动调节方法，其特征在于，所述的步骤c中，进一步根据自然风向和风力进行计算并输出调节信号。

8.根据权利要求4所述的一种无人飞行器紧急降落伞自动调节方法，其特征在于，所述的步骤d中，不同连接带(21)所对应的驱动机构对应接收不同的调节信号，一侧驱动机构控制对应连接带(21)进行收缩运动时，其对侧驱动机构控制对应连接带(21)进行释放运动。