CN109263871A - 一种设置安全气囊的侦查多旋翼无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种设置安全气囊的侦查多旋翼无人机，包括机身、于机身周向均匀布置的机臂，以及于机臂末端设置的旋翼，还包括设于机身上方的云台，云台上设有安置侦查摄像机的机座，机座包括上支撑座和下支撑座，于上支撑座和下支撑座之间相对设置两组光杆，每组光杆含有两个光杆且两个光杆上滑动设置一侦查摄像机壳，两个侦查摄像机壳之间设有同步垂直运动机构；侦查摄像机壳内设有镜头仓，镜头仓的轴水平安装于侦查摄像机壳内的轴承中，于侦查摄像机壳的侧壁设有与镜头仓的轴相连的垂直旋转运动机构，镜头仓内设有摄像镜头;机身内折叠设置有安全气囊；本发明实现了高效率的飞行，能够有效实现摄像镜头的垂直移动及角度调整。

Description

一种设置安全气囊的侦查多旋翼无人机

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，更具体的说是涉及一种设置安全气囊的侦查多旋翼无人机。

背景技术

随着航空工业和信息技术的迅速发展，无人机在军事领域和民用领域得到越来越广泛的应用。无人机具备造价低廉、机动灵活、滞空时间长等特点，可以从事地面侦察和目标监视任务。通常情况下，无人机上装配有光电吊舱等设备，用于获取地面实时影像、遥测数据等监视信息，装配有惯性测量单元(IMU)、全球定位系统(GPS)等设备用于获取无人机位置和姿态信息，并通过地空数据链实现无人机与地面操作人员的通信。在传统的地面监视任务中，需要无人机地面控制站中的人员的参与，需要人为判断被监视区域中的人员是否是合法的人员；

并且，无人机中搭载的图像信息采集装置无法对图像信息进行360°采集，虽然现有的图像采集设备通过设置多台摄像机实现多角度监控，但是由于多台摄像机互相遮挡画面，容易出现监控盲点、联动数据处理速度慢、全景图像失真严重、监控效果不良；同时无人机在空中飞行时受能源制约无法长时间悬停在半空中，并且还受到鸟类撞击导致坠毁的威胁。

随着无人机技术的不断成熟和发展，由于无人机具有成本相对较低、无人员伤亡风险、生存能力强、机动性能好、使用方便等优势，使得无人机在民用方面应用较广泛，例如资源勘查、警用侦查巡逻、治安监控、消防航拍侦查等多个领域，现有多旋翼无人机，主要优点是可以垂直起降，对场地要求较低，有安全冗余，安全性较高，可负载种类广泛，因此将会得到大范围应用市场。

然而，现有技术中，利用多旋翼无人机进行航拍侦查，由于无人机的飞行环境难以控制，摄像装置常常出现盲点、不稳定等情况，难以满足应用需求，限制了无人机侦查在工、农业上的应用；

同时，现有的无人机飞行高度最高往往在200米左右，但是在无人机遭遇空中停车时，由于200米的距离无法使降落伞能够完全打开并起到减速的效果，所以无人机在空中停车后往往会发生坠毁，造成无人机永久损坏，无法修复。

因此，如何提供一种飞行稳定，监控无盲点，并且能够实现长时间在空中悬停的侦查多旋翼无人机是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种设置安全气囊的侦查多旋翼无人机，无需使用价格昂贵的航空发动机，便能够实现垂直起降，低速飞行甚至悬停，实现了高效率的飞行；采用滚珠丝杠及蜗轮蜗杆，传动精度高，能够有效实现摄像镜头的垂直移动及角度调整，对摄像目标实时跟踪和不间断的摄取清晰的影像，保证侦查效率和效果。

为了达到上述目的，发明采用如下技术方案：

一种设置安全气囊的侦查多旋翼无人机，包括：机身、于机身周向均匀布置的机臂，以及于机臂末端设置的旋翼，还包括设于机身上方的云台，所述云台上设有安置侦查摄像机的机座，所述机座包括上支撑座和下支撑座，于所述上支撑座和下支撑座之间相对设置两组光杆，每组光杆含有两个光杆且两个光杆上滑动设置一侦查摄像机壳，两个所述侦查摄像机壳之间设有同步垂直运动机构；所述侦查摄像机壳内设有镜头仓，所述镜头仓的轴水平安装于所述侦查摄像机壳内的轴承中，于所述侦查摄像机壳的侧壁设有与所述镜头仓的轴相连的垂直旋转运动机构，所述镜头仓内设有摄像镜头;

所述机身内折叠设置有安全气囊，所述机身侧面开设有与所述安全气囊对应的安全气囊弹窗，所述安全气囊的充气孔通过单向阀与气体制造盒的出气口连通，所述气体制造盒位于所述机身内。

与现有技术相比，本发明的有益效果：采用滚珠丝杠及蜗轮蜗杆，传动精度高，能够有效实现摄像镜头的垂直移动及角度调整，对摄像目标实时跟踪和不间断的摄取清晰的影像，保证侦查效率和效果；紧急情况发生后启动气体制造盒对所述安全气囊充气，使安全气囊充气膨胀，从而可以在地球任何地方的恶劣天气下都能实现安全软着陆；降落在水中时所述安全气囊裹着无人机漂浮在水面上，并且抗风浪、抗激流、不沉没、等待救援。

优选的，在上述一种设置安全气囊的侦查多旋翼无人机中，所述垂直运动机构包括设于两组所述光杆中央的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠的上端穿过所述上支撑座与第一电机相连，所述滚珠丝杠的下端与下支撑座轴承连接，所述侦查摄像机壳分别通过一连杆与所述滚珠丝杠的滚珠螺母相连。

优选的，在上述一种设置安全气囊的侦查多旋翼无人机中，所述垂直旋转运动机构包括与蜗轮和蜗杆，所述蜗杆与所述镜头仓的轴同轴设置，所述蜗轮的一端与所述蜗杆垂直啮合设置，另一端与第二电机相连。

优选的，在上述一种设置安全气囊的侦查多旋翼无人机中，还包括设于上支撑座顶部的光强传感器，及设于所述镜头仓上且均匀布置在所述摄像镜头周缘的红外LED灯阵列。

优选的，在上述一种设置安全气囊的侦查多旋翼无人机中，进一步还包括无线控制系统，所述无线控制系统包括主控模块、无线通信模块、电机驱动模块，以所述主控模块为中心，所述无线通信模块、电机驱动模块分别与所述主控模块电连接，其中，所述电机驱动模块与第一电机和第二电机均电连接。

优选的，在上述一种设置安全气囊的侦查多旋翼无人机中，所述无线控制系统中还包括光照补强驱动模块，所述光照补强驱动模块与所述主控模块相连，其中，所述光照补强驱动模块与所述红外LED灯阵列电连接。

优选的，在上述一种设置安全气囊的侦查多旋翼无人机中，所述机身顶部设置有吸附架，所述吸附架为拱形结构，并且在拱形结构的顶端设置有磁体。

优选的，在上述一种设置安全气囊的侦查多旋翼无人机中，所述机身底部设置有降落支架，所述降落支架上设置有万向轮，所述万向轮通过减震弹簧与所述降落支架连接，并且所述万向轮轮胎为蜂巢轮胎。

优选的，在上述一种设置安全气囊的侦查多旋翼无人机中，所述气体制造盒内存放产生气体的物质，产生气体的物质包括有：叠氮化钠、硝酸铵、5-氨基四唑、硝基胍。所述气体制造盒还包括点火控制单元，所述点火控制单元控制气体制造盒电器点火；当无人机发生空中停车事故，并且在设定的时间内无法使无人机恢复正常飞行状态时，所述点火控制单元控制气体制造盒电器点火；当所述点火控制单元执行点火命令时，所述气体制造盒中物质会迅速发生分解反应产生大量N₂气，气体经金属网过滤、降温迅速充入安全气囊中。NaN₃分解充气速度高达88.9m/s，硝基胍分解充气速度高达7650m/s，足够满足1秒钟内充满所述安全气囊的需要。

优选的，在上述一种设置安全气囊的侦查多旋翼无人机中，所述安全气囊上设置有泄气安全阀。

优选的，在上述一种设置安全气囊的侦查多旋翼无人机中，所述安全气囊设置有4个，分别位于所述机身的四个侧面内，并且所述安全气囊弹窗与所述安全气囊对应设置，也设置有4个。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种设置安全气囊的侦查多旋翼无人机，无需使用价格昂贵的航空发动机，便能够实现垂直起降，低速飞行甚至悬停，实现了高效率的飞行；采用滚珠丝杠及蜗轮蜗杆，传动精度高，能够有效实现摄像镜头的垂直移动及角度调整，对摄像目标实时跟踪和不间断的摄取清晰的影像，保证侦查效率和效果；

紧急情况发生后启动气体制造盒对所述安全气囊充气，使安全气囊充气膨胀，从而可以在地球任何地方的恶劣天气下都能实现安全软着陆；降落在水中时所述安全气囊裹着无人机漂浮在水面上，并且抗风浪、抗激流、不沉没、等待救援。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明气囊打开状态下示意图；

图2附图为本发明气囊打开状态下俯视图；

图3附图为本发明气囊折叠状态下示意图；

图4附图为本发明中机座结构示意图；

图5附图为本发明中垂直旋转运动机构示意图；

图6附图为本发明中降落支架的结构示意图；

图7附图为本发明无线控制系统结构示意图。

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。

本发明实施例公开了一种设置安全气囊的侦查多旋翼无人机，无需使用价格昂贵的航空发动机，便能够实现垂直起降，低速飞行甚至悬停，实现了高效率的飞行；采用滚珠丝杠及蜗轮蜗杆，传动精度高，能够有效实现摄像镜头的垂直移动及角度调整，对摄像目标实时跟踪和不间断的摄取清晰的影像，保证侦查效率和效果；

紧急情况发生后启动气体制造盒对所述安全气囊充气，使安全气囊充气膨胀，从而可以在地球任何地方的恶劣天气下都能实现安全软着陆；降落在水中时所述安全气囊裹着无人机漂浮在水面上，并且抗风浪、抗激流、不沉没、等待救援。

本发明公开了一种小型侦查多旋翼无人机，包括机身1、于机身1周向均匀布置的机臂2，以及于机臂2末端设置的旋翼3，机身1的四角分别设有一机臂2。

为实现多角度清晰拍摄，本发明还包括设于机身1上方的云台4，云台4上设有安置侦查摄像机的机座，机座包括上支撑座51和下支撑座52，于上支撑座51和下支撑座52之间相对设置两组光杆53，每组光杆53含有两个光杆53且两个光杆53上滑动设置一侦查摄像机壳54，两个侦查摄像机壳54之间设有同步垂直运动机构；侦查摄像机壳54内设有镜头仓55，镜头仓55的轴水平安装于侦查摄像机壳54内的轴承56中，于侦查摄像机壳54的侧壁设有与镜头仓55的轴相连的垂直旋转运动机构，镜头仓55内设有摄像镜头57。两个镜头仓55相背离设置与相应的侦查摄像机壳54内。

通过同步垂直运动机构和垂直旋转运动机构实现了镜头仓55的垂直上下移动，及镜头仓55以水平轴为轴垂直旋转，进而实现镜头仓55内的摄像镜头57的拍摄高度和角度的调整，更加利于对跟踪目标或侦查环境的实时多角度清晰摄像监测。

机身1内折叠设置有安全气囊9，机身1侧面开设有与安全气囊9对应的安全气囊弹窗91，安全气囊9的充气孔通过单向阀与气体制造盒的出气口连通，气体制造盒位于机身1内。

为了进一步优化上述技术方案，垂直运动机构包括设于两组光杆53中央的滚珠丝杠61，滚珠丝杠61的上端穿过上支撑座51与第一电机62相连，滚珠丝杠61的下端与下支撑座52轴承连接，侦查摄像机壳54分别通过一连杆63与滚珠丝杠61的滚珠螺母64相连。

为了进一步优化上述技术方案，垂直旋转运动机构包括与蜗轮71和蜗杆72，蜗杆72与镜头仓55的轴同轴设置，蜗轮71的一端与蜗杆72垂直啮合设置，另一端与第二电机73相连。

为了进一步优化上述技术方案，为便于夜间对监测目标或环境进行侦查，还包括设于上支撑座51顶部的光强传感器，及设于镜头仓55上且均匀布置在摄像镜头57周缘的红外LED灯阵列8。

为了进一步优化上述技术方案，为实现对侦查多旋翼无人机的远程控制，本发明中的无人机还包括无线控制系统，无线控制系统包括主控模块、无线通信模块、电机驱动模块、光照补强驱动模块，以主控模块为中心，无线通信模块、电机驱动模块、光照补强驱动模块和光强传感器分别与主控模块电连接，其中，电机驱动模块与第一电机62和第二电机73均电连接，光照补强驱动模块与红外LED灯阵列8电连接。

其中，无线通信模块用于将摄像镜头57拍摄到的图像信号传输至远程监控平台或移动终端，还用于将远程监控平台或移动终端发送的控制信号传输至控制器。

为了进一步优化上述技术方案，电机驱动模块用于驱动第一电机62和第二电机73运转。

为了进一步优化上述技术方案，光照补强驱动模块用于驱动红外LED灯阵列8的开闭状态。

为了进一步优化上述技术方案，光强传感器用于感应环境的光强信号，并将光强信号传输至主控模块。

为了进一步优化上述技术方案，主控模块用于根据接收到的光照强度控制红外LED灯阵列8的开闭状态，及根据接收到的控制信号来控制第一电机62和第二电机73的工作状态。

为了进一步优化上述技术方案，机身1顶部设置有吸附架10，吸附架10为拱形结构，并且在拱形结构的顶端设置有磁体101，使无人机能够吸附在高空铁质结构中对监控区域进行监控，从而延长其悬停监控时间。

为了进一步优化上述技术方案，机身1底部设置有降落支架11，降落支架11上设置有万向轮111，万向轮111通过减震弹簧112与降落支架11连接，能够降低无人机降落时受到底面的反作用力的冲击，并且万向轮111轮胎为蜂巢轮胎，能够保证稳定支撑的前提下，降低预警航拍无人机的质量。

为了进一步优化上述技术方案，气体制造盒内存放产生气体的物质，产生气体的物质包括有：叠氮化钠、硝酸铵、5-氨基四唑、硝基胍。气体制造盒还包括点火控制单元，点火控制单元控制气体制造盒电器点火；当无人机发生空中停车事故，并且在设定的时间内无法使无人机恢复正常飞行状态时，远程监控平台或移动终端通过无线通信模块发送点火指令到主控模块，主控模块发出命令到点火控制单元，从而控制气体制造盒电器点火；当点火控制单元执行点火命令时，气体制造盒中物质会迅速发生分解反应产生大量N₂气，气体经金属网过滤、降温迅速充入安全气囊中。NaN₃分解充气速度高达88.9m/s，硝基胍分解充气速度高达7650m/s，足够满足1秒钟内充满所述安全气囊的需要

为了进一步优化上述技术方案，安全气囊9上设置有泄气安全阀在高空或降落撞击地面，检测到安全气囊内气压太大，会自动打开泄气安全阀，释放部分气体，防止安全气囊爆裂。

为了进一步优化上述技术方案，机身1的顶部设置有减速降落伞，在紧急降落时用于辅助减速。

为了进一步优化上述技术方案，安全气囊9从安全气囊弹窗91中弹出后呈四分之一球体形，由于安全气囊9设置有4个，并且均匀布置在机身1内，所以4个安全气囊9弹出后，能够拼成空腔球体结构，从而将无人机包裹在形成的球体空腔内免受伤害。

综上，在本发明实施例提供的一种设置安全气囊的侦查多旋翼无人机中，采用滚珠丝杠及蜗轮蜗杆，传动精度高，能够有效实现摄像镜头的垂直移动及角度调整，对摄像目标实时跟踪和不间断的摄取清晰的影像，保证侦查效率和效果。无需使用价格昂贵的航空发动机，便能够实现垂直起降，低速飞行甚至悬停，实现了高效率的飞行；紧急情况发生后启动气体制造盒对所述安全气囊充气，使安全气囊充气膨胀，从而可以在地球任何地方的恶劣天气下都能实现安全软着陆；降落在水中时所述安全气囊裹着无人机漂浮在水面上，并且抗风浪、抗激流、不沉没、等待救援。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种设置安全气囊的侦查多旋翼无人机，包括：机身、于机身周向均匀布置的机臂，以及于机臂末端设置的旋翼，其特征在于，还包括设于机身上方的云台，所述云台上设有安置侦查摄像机的机座，所述机座包括上支撑座和下支撑座，于所述上支撑座和下支撑座之间相对设置两组光杆，每组光杆含有两个光杆且两个光杆上滑动设置一侦查摄像机壳，两个所述侦查摄像机壳之间设有同步垂直运动机构；所述侦查摄像机壳内设有镜头仓，所述镜头仓的轴水平安装于所述侦查摄像机壳内的轴承中，于所述侦查摄像机壳的侧壁设有与所述镜头仓的轴相连的垂直旋转运动机构，所述镜头仓内设有摄像镜头;

所述机身内折叠设置有安全气囊，所述机身侧面开设有与所述安全气囊对应的安全气囊弹窗，所述安全气囊的充气孔通过单向阀与气体制造盒的出气口连通，所述气体制造盒位于所述机身内。

2.根据权利要求1所述的一种设置安全气囊的侦查多旋翼无人机，其特征在于，所述垂直运动机构包括设于两组所述光杆中央的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠的上端穿过所述上支撑座与第一电机相连，所述滚珠丝杠的下端与下支撑座轴承连接，所述侦查摄像机壳分别通过一连杆与所述滚珠丝杠的滚珠螺母相连。

3.根据权利要求2所述的一种设置安全气囊的侦查多旋翼无人机，其特征在于，所述垂直旋转运动机构包括与蜗轮和蜗杆，所述蜗杆与所述镜头仓的轴同轴设置，所述蜗轮的一端与所述蜗杆垂直啮合设置，另一端与第二电机相连。

4.根据权利要求3所述的一种设置安全气囊的侦查多旋翼无人机，其特征在于，还包括设于上支撑座顶部的光强传感器，及设于所述镜头仓上且均匀布置在所述摄像镜头周缘的红外LED灯阵列。

5.根据权利要求4所述的一种设置安全气囊的侦查多旋翼无人机，其特征在于，进一步还包括无线控制系统，所述无线控制系统包括主控模块、无线通信模块、电机驱动模块，以所述主控模块为中心，所述无线通信模块、电机驱动模块分别与所述主控模块电连接，其中，所述电机驱动模块与第一电机和第二电机均电连接。

6.根据权利要求5所述的一种设置安全气囊的侦查多旋翼无人机，其特征在于，所述无线控制系统中还包括光照补强驱动模块，所述光照补强驱动模块与所述主控模块相连，其中，所述光照补强驱动模块与所述红外LED灯阵列电连接。

7.根据权利要求1所述的一种设置安全气囊的侦查多旋翼无人机，其特征在于，所述机身顶部设置有吸附架，所述吸附架为拱形结构，并且在拱形结构的顶端设置有磁体。

8.根据权利要求7所述的一种设置安全气囊的侦查多旋翼无人机，其特征在于，所述机身底部设置有降落支架，所述降落支架上设置有万向轮，所述万向轮通过减震弹簧与所述降落支架连接，并且所述万向轮轮胎为蜂巢轮胎。

9.根据权利要求8所述的一种设置安全气囊的侦查多旋翼无人机，其特征在于，所述气体制造盒内存放产生气体的物质，产生气体的物质包括有：叠氮化钠、硝酸铵、5-氨基四唑、硝基胍。

10.根据权利要求1中所述的一种设置安全气囊的侦查多旋翼无人机，其特征在于，所述安全气囊上设置有泄气安全阀。