CN108909982B - 一种无人机救生圈投放系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无人机救生圈投放系统，包括无人机、控制器、电机驱动、电机、救生圈投放装置、摄像头、无线接收/发送器、遥控设备、电池组、拨码开关；其中，拨码开关控制系统的调试与启动，摄像头拍摄救生的环境视频信息，遥控设备通过无线接收/发送器向控制器发送预投放、投放指令；电机驱动在控制器的控制下控制电机正转或反转，电机带动救生圈投放装置进行救生圈预投放、投放操作，以完成救援任务。本发明所述无人机救生圈投放系统具有救援速度快、投放准确、成本低、结构简单等特点，可广泛应用于救援领域。

Description

一种无人机救生圈投放系统
技术领域
本发明涉及救生技术领域，特别是涉及一种无人机救生圈投放系统。
背景技术
生活中，溺水是青少年意外死亡原因中较为普遍的一种。溺水后，一般4～5分钟或6～7分钟就可死亡。目前，国内对落水者的救援通常是人工救援，这就要求救援人员具有很强的救助能力和救援的及时性。随着科技的迅速发展，无人机因其成本低、飞行速度快等特点而被应用于各个领域，特别是人工无法探测的领域。在发生溺水事件时，如果能通过无人机将救生圈可靠地投放给落水者，使其实现自救，则能及时挽回落水者的生命。
由此可见，在现有技术中，目前对落水者依靠人工救援，存在救援技术要求高、救援速度慢、成本高等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种救援速度快、投放准确、成本低、结构简单的无人机救生圈投放系统。
为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：
一种无人机救生圈投放系统，包括无人机、控制器、电机驱动、电机、救生圈投放装置、摄像头、无线接收/发送器、遥控设备、电池组、拨码开关；其中，
控制器，用于根据拨码开关发送的矫正指令，对所述无人机救生圈投放系统进行调试，并确定第一驱动控制信号与第二驱动控制信号的作用时间T；根据拨码开关发送的工作指令，接收并存储摄像头发送的救生环境视频信息；将救生环境视频信息发送至无线接收/发送器；根据来自无线接收/发送器的预投放指令或投放指令，对应向电机驱动发送第一驱动控制信号或第二驱动控制信号；其中，T为实数；
电机驱动，用于根据控制器发送的第一驱动控制信号或第二驱动控制信号，在作用时间T内对应向电机发送第一脉宽调制信号或第二脉宽调制信号。
电机，用于根据电机驱动发送的第一脉宽调制信号或第二脉宽调制信号在作用时间T内对应地反转或正转。
救生圈投放装置，用于在反转的电机的带动下，依次向投放位下移救生圈；在正转的电机的带动下，将处于投放位的救生圈向被救对象投放。
摄像头，用于将拍摄的环境视频信息发送至控制器。
无线接收/发送器，用于将来自控制器的救生环境视频信息发送至遥控设备；将遥控设备发送的预投放指令、投放指令转发至控制器。
遥控设备，用于根据无线接收/发送器发送的救生环境视频信息，向无线接收/发送器发送预投放指令、投放指令。
电池组，用于为控制器、电机驱动、电机、摄像头、无线接收/发送器、拨码开关提供电能。
拨码开关，用于在自身闭合时，向控制器发送矫正指令；在自身打开时，向控制器发送工作指令。
所述救生圈投放装置包括：转盘、支架、3个摆杆、3个连杆、摆杆支点、摆杆上挡块、摆杆下挡块；其中，支架包括上水平架、下水平架，上水平架与下水平架为圆圈状且大小相同，上水平架与下水平架的直径大于救生圈外径；上水平架与下水平架通过沿周向等距安设的3个竖直支腿固定与支撑，每个竖直支腿分为固定段、支撑端两部分：三个固定段一端分别与上水平架底端沿周向等距的位置固定连接，三个固定段另一端均与下水平架上端沿周向等距的位置固定连接，三个支撑端一端与下水平架下端沿周向等距的位置固定连接，三个支撑端另一端为自由状态，上水平架底端沿周向等距的位置、下水平架上端沿周向等距的位置、下水平架下端沿周向等距的位置一一对应；上水平架与下水平架之间的距离为大于4个救生圈的厚度之和。
转盘中心与电机输出轴固定连接，沿转盘周向边缘有三处定点分别与1个连杆一端铰接，且该三处定点沿周向等距分布；3个连杆另一端分别与3个摆杆一端可转动地连接，且3个连杆水平装设、3个摆杆竖直装设。
3个摆杆均位于支架内侧，每个摆杆与下水平架之间均装设有1个摆杆支点，每个摆杆支点与对应的摆杆可转动地连接，3个摆杆另一端均位于对应摆杆支点下方，且每个摆杆另一端内侧均装设有一个摆杆下挡块，位于每个摆杆支点上方、对应的摆杆内侧均装设有一个摆杆上挡块；摆杆上挡块与摆杆下挡块之间的间距为大于1个救生圈的厚度，摆杆上挡块与上水平架之间的间距为3个救生圈的厚度之和。
综上所述，当本发明所述无人机救生圈投放系统处于矫正状态时，通过系统调试，设定工作状态下电机正转或反转的作用时间。当本发明所述无人机救生圈投放系统处于工作状态时，操作人员根据遥控设备接收的救生环境视频信息确定无人机是否处于被救对象上方：当无人机悬浮于被救对象上方时，控制无人机救生圈投放系统准确投放救生圈。由此可见，本发明所述无人机救生圈投放系统能在一定距离范围内实现对溺水者的救援任务，代替了人工操作，较大程度地节约了人力、物力、财力，降低了救援成本；同时，其移动速度快、反应迅速、投放准确，提高了救援效率；另外，本发明所述无人机救生圈投放系统结构简单，能进一步降低工作成本。
附图说明
图1是本发明所述无人机救生圈投放系统的总体组成结构示意图。
图2是本发明所述救生圈投放装置的正视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。
图1是本发明所述无人机救生圈投放系统的总体组成结构示意图。如图1所示，本发明所述无人机救生圈投放系统，包括无人机、控制器1、电机驱动2、电机3、救生圈投放装置4、摄像头5、无线接收/发送器6、遥控设备7、电池组8、拨码开关9；其中，
控制器1，用于根据拨码开关9发送的矫正指令，对所述无人机救生圈投放系统进行调试，并确定第一驱动控制信号与第二驱动控制信号的作用时间T；根据拨码开关9发送的工作指令，接收并存储摄像头5发送的救生环境视频信息；将救生环境视频信息发送至无线接收/发送器6；根据来自无线接收/发送器6的预投放指令或投放指令，对应向电机驱动2发送第一驱动控制信号或第二驱动控制信号；其中，T为实数。
电机驱动2，用于根据控制器1发送的第一驱动控制信号或第二驱动控制信号，在作用时间T内对应向电机3发送第一脉宽调制信号或第二脉宽调制信号；
电机3，用于根据电机驱动2发送的第一脉宽调制信号或第二脉宽调制信号在作用时间T内对应地反转或正转。
本发明中，电机3为直流电机。
本发明中，按照从下往上的方向看，电机反转为电机轴沿逆时针方向转动，电机正转为电机轴沿顺时针方向转动。
救生圈投放装置4，用于在反转的电机3的带动下，依次向投放位下移救生圈；在正转的电机3的带动下，将处于投放位的救生圈向被救对象投放。
摄像头5，用于将拍摄的环境视频信息发送至控制器1。
无线接收/发送器6，用于将来自控制器1的救生环境视频信息发送至遥控设备7；将遥控设备7发送的预投放指令、投放指令转发至控制器1。
遥控设备7，用于显示无线接收/发送器6发送的救生环境视频信息，并根据救生环境视频信息向无线接收/发送器6发送预投放指令、投放指令。
本发明中，遥控设备7具有播放、显示功能，用于监测所述安装有救生圈投放系统的无人机周围的环境情况，以确定无分机是否飞行至被救对象上方。当操作人员发现被救对象且该无人机处于被救对象上方时，遥控设备7依次发送预投放指令、投放指令。
电池组8，用于为控制器1、电机驱动2、电机3、摄像头5、无线接收/发送器6、拨码开关7提供电能。
拨码开关9，用于在自身闭合时，向控制器1发送矫正指令；在自身打开时，向控制器1发送工作指令。
实际应用中，无线接收/发送器6与遥控设备7通信距离为0米～1000米。
实际应用中，第一驱动控制信号的极性与第二驱动控制信号的极性相反。
本发明中，本发明所述无人机救生圈投放系统与无人机为两套系统。实际应用中，首先，通过无人机控制系统，控制无人机飞行并悬浮于被救对象上方；此时，无人机救生圈投放系统根据投放指令向被救对象投放救生圈。再次，救生圈被投放完成后，通过无人机控制系统，控制无人机返回。
总之，当本发明所述无人机救生圈投放系统处于矫正状态时，通过系统调试，设定工作状态下电机正转或反转的作用时间。当本发明所述无人机救生圈投放系统处于工作状态时，操作人员根据遥控设备接收的救生环境视频信息确定无人机是否处于被救对象上方：当无人机悬浮于被救对象上方时，控制无人机救生圈投放系统准确投放救生圈。由此可见，本发明所述无人机救生圈投放系统能在一定距离范围内实现对溺水者的救援任务，代替了人工操作，较大程度地节约了人力、物力、财力，降低了救援成本；同时，其移动速度快、反应迅速、投放准确，提高了救援效率；另外，本发明所述无人机救生圈投放系统结构简单，能进一步降低工作成本。
图2是本发明所述救生圈投放装置的正视图。如图2所示，救生圈投放装置4包括：转盘43、支架44、3个摆杆45、3个连杆47、摆杆支点49、摆杆上挡块411、摆杆下挡块410；其中，支架44包括上水平架、下水平架，上水平架与下水平架为圆圈状且大小相同，上水平架与下水平架的直径大于救生圈外径；上水平架与下水平架通过沿周向等距安设有3个竖直支腿48固定与支撑，每个竖直支腿48分为固定段481、支撑端482两部分：三个固定段481一端分别与上水平架底端沿周向等距的位置固定连接，三个固定段482另一端均与下水平架上端沿周向等距的位置固定连接，三个支撑端482一端与下水平架下端沿周向等距的位置固定连接，三个支撑端482另一端为自由状态，上水平架底端沿周向等距的位置、下水平架上端沿周向等距的位置、下水平架下端沿周向等距的位置一一对应；上水平架与下水平架之间的距离为大于4个救生圈的厚度之和；
转盘43中心与所述电机3输出轴固定连接，沿转盘3周向边缘有三处定点分别与1个连杆47一端铰接，且该三处定点沿周向等距分布；3个连杆47另一端分别与3个摆杆45一端可转动地连接，且3个连杆47水平装设、3个摆杆45竖直装设；
3个摆杆45均位于支架44内侧，每个摆杆45与下水平架之间均装设有1个摆杆支点49，每个摆杆支点49与对应的摆杆45可转动地连接，3个摆杆45另一端均位于对应摆杆支点49下方，且每个摆杆45另一端内侧均装设有一个摆杆下挡块410，位于每个摆杆支点49上方、对应的摆杆45内侧均装设有一个摆杆上挡块411；摆杆上挡块411与摆杆下挡块410之间的间距为大于1个救生圈的厚度，摆杆上挡块411与上水平架之间的间距为3个救生圈的厚度之和。
实际应用中，控制器1、电机驱动2、摄像头5、无线接收/发送器6、电池组8、拨码开关9均被封装于控制盒41中，控制盒41、电机3、救生圈投放装置4均安装于无人机上，且救生圈投放装置4安装于无人机底部；遥控设备7可以设置于岸边，也可以由操作人员手持。遥控设备7可以为手机、无线遥控器或上位机。
本发明中，对应的摆杆上挡块411、摆杆下挡块410与摆杆45为一体结构。
本发明中，救生圈投放装置4的投放位为3个摆杆45内侧、摆杆上挡块411与摆杆下挡块410之间的位置。
实际应用中，当所述无人机救生圈投放系统处于矫正状态时，电机驱动2收到控制器1发送的矫正控制信号后，通过调整控制摆杆上挡块411、摆杆下挡块410合适的敞开位置与闭合位置确定第一驱动控制信号与第二驱动控制信号的作用时间T。反过来说，根据第一驱动控制信号与第二驱动控制信号的作用时间T，确定摆杆上挡块411、摆杆下挡块410的极限位置。也就是说，当所述无人机救生圈投放系统处于矫正状态时，对所述无人机救生圈投放系统进行调试并确定各部件初始工作状态。
实际应用中，本发明所述救生圈投放装置在初始工作状态时，支架44上放置有3个救生圈，投放位不放置救生圈。当本发明所述无人机救生圈投放系统处于预投放工作状态时，电机在时间T内根据第一脉宽调制信号的控制电机进行反转，并带动转盘逆时针旋转；转盘通过连杆带动摆杆围绕摆杆支点运动：摆杆上挡块向外侧进行敞开运动，摆杆下挡块向内侧进行收缩运动，处于最低位置的1个救生圈在重力作用下降落至投放位，处于上面位置的2个救生圈依次向下移动一个位置后，电机停止转动。当本发明所述无人机救生圈投放系统处于投放工作状态时，电机在时间T内根据第二脉宽调制信号的控制进行正转，并带动转盘顺时针旋转；转盘通过连杆带动摆杆围绕摆杆支点运动：摆杆上挡块向内侧进行收缩运动，摆杆下挡块向外侧进行敞开运动，处于投放位的救生圈在重力作用下向被救对象降落后，电机停止转动，完成一次投放过程。通过上述过程的循环操作，本发明所述无人机救生圈系统可实现无限次的救生圈投放作业。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (5)

1.一种无人机救生圈投放系统，包括无人机，其特征在于，所述投放系统还包括：控制器、电机驱动、电机、救生圈投放装置、摄像头、无线接收/发送器、遥控设备、电池组、拨码开关；其中，
控制器，用于根据拨码开关发送的矫正指令，对所述无人机救生圈投放系统进行调试，并确定第一驱动控制信号与第二驱动控制信号的作用时间T；根据拨码开关发送的工作指令，接收并存储摄像头发送的救生环境视频信息；将救生环境视频信息发送至无线接收/发送器；根据来自无线接收/发送器的预投放指令或投放指令，对应向电机驱动发送第一驱动控制信号或第二驱动控制信号；其中，T为实数；
电机驱动，用于根据控制器发送的第一驱动控制信号或第二驱动控制信号，在作用时间T内对应向电机发送第一脉宽调制信号或第二脉宽调制信号；
电机，用于根据电机驱动发送的第一脉宽调制信号或第二脉宽调制信号在作用时间T内对应地反转或正转；
救生圈投放装置，用于在反转的电机的带动下，依次向投放位下移救生圈；在正转的电机的带动下，将处于投放位的救生圈向被救对象投放；
摄像头，用于将拍摄的环境视频信息发送至控制器；
无线接收/发送器，用于将来自控制器的救生环境视频信息发送至遥控设备；将遥控设备发送的预投放指令、投放指令转发至控制器；
遥控设备，用于显示无线接收/发送器发送的救生环境视频信息，并根据救生环境视频信息向无线接收/发送器发送预投放指令、投放指令；
电池组，用于为控制器、电机驱动、电机、摄像头、无线接收/发送器、拨码开关提供电能；
拨码开关，用于在自身闭合时，向控制器发送矫正指令；在自身打开时，向控制器发送工作指令；
所述救生圈投放装置包括：转盘、支架、3个摆杆、3个连杆、摆杆支点、摆杆上挡块、摆杆下挡块；其中，支架包括上水平架、下水平架，上水平架与下水平架为圆圈状且大小相同，上水平架与下水平架的直径大于救生圈外径；上水平架与下水平架通过沿周向等距安设的3个竖直支腿固定与支撑，每个竖直支腿分为固定段、支撑端两部分：三个固定段一端分别与上水平架底端沿周向等距的位置固定连接，三个固定段另一端均与下水平架上端沿周向等距的位置固定连接，三个支撑端一端与下水平架下端沿周向等距的位置固定连接，三个支撑端另一端为自由状态，上水平架底端沿周向等距的位置、下水平架上端沿周向等距的位置、下水平架下端沿周向等距的位置一一对应；上水平架与下水平架之间的距离为大于4个救生圈的厚度之和；
转盘中心与电机输出轴固定连接，沿转盘周向边缘有三处定点分别与1个连杆一端铰接，且该三处定点沿周向等距分布；3个连杆另一端分别与3个摆杆一端可转动地连接，且3个连杆水平装设、3个摆杆竖直装设；
3个摆杆均位于支架内侧，每个摆杆与下水平架之间均装设有1个摆杆支点，每个摆杆支点与对应的摆杆可转动地连接，3个摆杆另一端均位于对应摆杆支点下方，且每个摆杆另一端内侧均装设有一个摆杆下挡块，位于每个摆杆支点上方、对应的摆杆内侧均装设有一个摆杆上挡块；摆杆上挡块与摆杆下挡块之间的间距为大于1个救生圈的厚度，摆杆上挡块与上水平架之间的间距为3个救生圈的厚度之和。
2.根据权利要求1所述的无人机救生圈投放系统，其特征在于，所述无线接收/发送器与遥控设备通信距离为0米～1000米。
3.根据权利要求1所述的无人机救生圈投放系统，其特征在于，所述对应的摆杆上挡块、所述摆杆下挡块与摆杆为一体结构。
4.据权利要求1所述的无人机救生圈投放系统，其特征在于，所述投放位为所述摆杆内侧、所述摆杆上挡块与所述摆杆下挡块之间的位置。
5.据权利要求1所述的无人机救生圈投放系统，其特征在于，所述电机为直流电机。
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