CN109774949A - 一种智能多旋翼无人机应急伞降系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无人机伞降领域，具体涉及一种智能多旋翼无人机应急伞降系统，包括飞控系统、无人机本体和设置在无人机顶端的伞降系统，所述伞降系统包括桶形外壳，所述桶形壳体从上到下依次设置有第一隔板和第二隔板，所述第一隔板和第二隔板之间设置有开伞模块，所述第二隔板下方依次设置有开伞控制模块和辅助寻机模块，解决了现有技术问题中存在的安全性差、开伞准确率低以及耗费时间长的技术缺陷。本发明提供一种具有安全高效、功能多样以及快速准确的伞降系统。
Description
技术领域
本发明涉及无人机伞降领域，具体涉及一种智能多旋翼无人机应急伞降系统。
背景技术
随着无人机技术的迅速发展，无人机被运用到越来越多的应用领域之中。由于多旋翼无人机相对于传统的固定翼无人机，在发生故障后无法滑翔降落。一旦机械、电路、程序等任何一个方面出现故障，飞机便会坠机，有极大的可能会导致伤人毁物，因此，无人机搭载一套应急的降落伞系统，对于飞行安全有着很大的积极作用。
目前，市面上的多旋翼无人机应急降落伞系统参差不齐，各有优势，也有各自的局限之处。比如说有的降落伞可以开伞，但是只能手动控制；有的降落伞可以借助搭载的传感器实现自动开伞，但是在开伞准确率、开伞时间上面不十分理想。因此，一套多功能的智能多旋翼无人机应急伞降系统对于多旋翼无人机的飞行安全保障很有必要。
发明内容
针对现有技术问题中存在的安全性差、开伞准确率低以及耗费时间长的技术缺陷。本发明提供一种新的智能多旋翼无人机应急伞降系统，该智能多旋翼无人机应急伞降系统具有安全高效、功能多样以及快速准确的性能。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本申请提供一种智能多旋翼无人机应急伞降系统，包括飞控系统、无人机本体和设置在无人机顶端的伞降系统，所述伞降系统包括桶形外壳，所述桶形壳体从上到下依次设置有第一隔板和第二隔板，所述第一隔板和第二隔板之间设置有开伞模块，所述第二隔板下方依次设置有开伞控制模块和辅助寻机模块。
作为进一步的改进，所述开伞控制模块分别与辅助寻机模块、开伞模块和飞控模块，所述辅助寻机模块发出报警信号，所述开伞模块触发降落伞开启，所述飞控模块控制电机停转。
作为进一步的改进，所述开伞控制模块包括加速度传感器、角度传感器和处理器。
作为进一步的改进，所述辅助寻机模块包括高分贝报警蜂鸣器以及高亮度闪烁灯光组，收到开伞控制模块的报警信号后，蜂鸣器响起、灯光组闪烁。
作为进一步的改进，所述开伞模块设置在第一隔板的下端，所述开伞模块包括电阻丝和低温燃烧固体火药。收到开伞信号后，电阻丝点燃低温燃烧固体火药，燃烧产生的膨胀气体推动第一隔板将折叠于降落伞壳体中的降落伞迅速弹出开伞。
作为进一步的改进，所述飞控模块通过飞控串口接口接收电机停转信号后，所述飞控模块关闭电机动力输出。
作为进一步的改进，所述开伞控制模块还包括实现遥控器手动控制开伞的遥控器信号接口。
作为进一步的改进，还包括电源装置，所述电源装置包括内置锂电池和快速充电的充电接口。
作为进一步的改进，所述桶形壳体为玄武岩纤维壳体。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
效果一，本申请伞降的触发方式包括手动通过遥控器控制、飞控异常自动触发、降落伞自带的传感器自动触发，降落伞可重复使用设计，开伞回收后只需要按照特定步骤折叠放回壳体中即可再次利用，做到降落伞体最大化的利用，降低成本；
效果二，降落伞的壳体材料由玄武岩纤维材料制成，相比于碳纤维材料，在结构强度相差不大的情况下，成本更低，强度与高强度S玻璃纤维相当，玄武岩纤维是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料，不仅强度高，而且还具有电绝缘、耐腐蚀、耐高温等多种优异性能，对环境污染小，产品废弃后可直接在环境中降解，无任何危害，绿色、环保；
效果三，本申请特殊的伞降开启系统，开伞模块主要包含电阻丝、低温燃烧固体火药、以及火药上方的用于推动降落伞弹出壳体的隔板，电控式固体低温燃料开伞，反应时间快速，开伞故障更低，重量相比于传统的弹簧开伞、高压气瓶开伞方式更低；
效果四，本申请飞控与降落伞通讯，达到开伞条件后开伞的同时飞控控制电机停转，防止伞绳缠绕导致的开伞故障，保障飞机安全着陆；降落伞自带灯光与报警器，在开伞后辅助寻机模块中的灯光开启、报警器鸣叫，方便快速定位飞机位置。
附图说明
图1为本申请整体结构示意图；
图2为伞降系统结构示意图；
图3为伞降系统控制电路图；
图4为伞降系统流程图；
图中，1-桶形壳体，2-第一隔板，3-第二隔板，4-开伞控制模块，5-开伞模块，6-辅助寻机模块，7-无人机本体，8-伞降系统。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”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，还需要说明的是，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。
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
实施例1
实施例提供一种智能多旋翼无人机应急伞降系统，包括飞控系统、无人机本体7和设置在无人机本体7顶端的伞降系统8，所述伞降系统8包括桶形外壳1，所述桶形壳体1从上到下依次设置有第一隔板2和第二隔板3，所述第一隔板2和第二隔板3之间设置有开伞模块5，所述第二隔板3下方依次设置有开伞控制模块4和辅助寻机模块6。
具体的，所述开伞控制模块4分别与辅助寻机模块6、开伞模块和飞控模块，所述开伞控制模块，使用加速度传感器以及角度传感器和处理器实时获取飞机目前的角度与加速度参数值，当飞机的倾斜角度、垂直方向的加速度超过飞控程序设定的最大值时，开伞控制模块给出三路控制信号，一路开伞信号触发降落伞开启，一路电机停转信号传到飞控程序控制电机停转，防止螺旋桨旋转缠绕伞绳，另一路报警信号控制辅助寻机模块中的蜂鸣器响起以及报警灯光闪烁。
具体的，所述辅助寻机模块6包括高分贝报警蜂鸣器以及高亮度闪烁灯光组，收到开伞控制模块4的报警信号后，蜂鸣器响起、灯光组闪烁。
具体的，与所述触发降落伞开启信号对接的是开伞模块，所述开伞模块5设置在用于推动降落伞弹出壳体的第一隔板2下端，所述开伞模块5包括电阻丝和低温燃烧固体火药。收到开伞信号后，电阻丝点燃低温燃烧固体火药，燃烧产生的膨胀气体推动第一隔板2将折叠于降落伞壳体中的降落伞迅速弹出开伞；触发降落伞开启信号是+5v的高电平。
具体的，所述飞控模块通过飞控串口接口接收电机停转信号后，所述飞控模块关闭电机动力输出，与所述电机停转信号通讯的是飞机的飞控模块，电机停转信号通过串口传到飞控后，飞控程序自动关闭电机动力输出。同时飞控在自检发现问题时，可通过开伞控制模块预留的一路串口输入，接收飞控的开伞信号实现飞控异常开伞，触发自动开伞的角度值使用预留的USB口通过电脑自由设置。
具体的，所述开伞控制模块4还包括实现遥控器手动控制开伞的遥控器信号接口。
具体的，还包括电源装置，所述电源装置包括内置锂电池和快速充电的充电接口，系统设置有开关，开关关闭降落伞系统处于关闭状态，开关开启则系统处于工作状态。
具体的，所述桶形壳体1为玄武岩纤维壳体。
本申请包含三种开伞模式，包括自动开伞模式、手动开伞模式以及飞控自动开伞模式，其具体流程见下文；
一、本申请自动开伞工作过程如下：
一种智能多旋翼无人机应急伞降系统搭载在多旋翼无人机顶端，飞机飞行高度大于50米；此时多旋翼载机飞行在空中时，机械、电路、程序等方面出现故障，飞机失控无法保持飞行姿态，飞机翻滚坠落；当飞机翻滚到一定角度，系统中的开伞控制模块检测到目前载机角度达到开伞触发条件、其加速度检测到加速度异常达到开伞条件角度检测与加速度检测电路为“或”型电路，其中一个达到开伞条件降落伞即可开启，开伞控制模块分别输出三路控制信号。
开伞模块接收到开伞信号，输出高电平引燃低温固体燃料，燃料燃烧的膨胀气体将降落伞快速弹出；飞控接收到开伞控制模块的电机停转信号后马上切断电机动力输出，电机停转；辅助寻机模块收到报警信号后，蜂鸣器鸣叫，灯光闪烁。
二、本申请手动开伞工作过程如下：
飞机未出现故障，需要人为应急开伞时，飞手打开遥控器对应的降落伞开启开关；开伞控制模块收到遥控器PWM波开伞信号后，分别输出三路控制信号；开伞模块接收到开伞信号，输出高电平引燃低温固体燃料，燃料燃烧的膨胀气体将降落伞快速弹出；飞控接收到开伞控制模块的电机停转信号后马上切断电机动力输出，电机停转；辅助寻机模块收到报警信号后，蜂鸣器鸣叫，灯光闪烁。
三、本申请飞控自动开伞工作过程如下：
飞机飞控程序自检发现故障，其输出飞控自主开伞信号给开伞控制模块；开伞控制模块收到飞控自主开伞号后，分别输出三路控制信号；开伞模块接收到开伞信号，输出高电平引燃低温固体燃料，燃料燃烧的膨胀气体将降落伞快速弹出；飞控接收到开伞控制模块的电机停转信号后马上切断电机动力输出，电机停转；辅助寻机模块收到报警信号后，蜂鸣器鸣叫，灯光闪烁。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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 (9)
1.一种智能多旋翼无人机应急伞降系统，包括飞控系统、无人机本体（7）和设置在无人机本体（7）顶端的伞降系统（8），其特征在于，所述伞降系统（8）包括桶形外壳（1），所述桶形壳体（1）从上到下依次设置有第一隔板（2）和第二隔板（3），所述第一隔板（2）和第二隔板（3）之间设置有开伞模块（5），所述第二隔板（3）下方依次设置有开伞控制模块（4）和辅助寻机模块（6）。
2.根据权利要求1所述的智能多旋翼无人机应急伞降系统，其特征在于，所述开伞控制模块（4）分别与辅助寻机模块（6）、开伞模块和飞控模块，所述辅助寻机模块（6）发出报警信号，所述开伞模块（5）触发降落伞开启，所述飞控模块控制电机停转。
3.根据权利要求2所述的智能多旋翼无人机应急伞降系统，其特征在于，所述开伞控制模块（4）包括加速度传感器、角度传感器和处理器。
4.根据权利要求2所述的智能多旋翼无人机应急伞降系统，其特征在于，所述辅助寻机模块（6）包括高分贝报警蜂鸣器以及高亮度闪烁灯光组，收到开伞控制模块（4）的报警信号后，蜂鸣器响起、灯光组闪烁。
5.根据权利要求2所述的智能多旋翼无人机应急伞降系统，其特征在于，所述开伞模块（5）设置在用于推动降落伞弹出壳体的第一隔板（2）下端，所述开伞模块（5）包括电阻丝和低温燃烧固体火药；
收到开伞信号后，电阻丝点燃低温燃烧固体火药，燃烧产生的膨胀气体推动第一隔板（2）将折叠于降落伞壳体中的降落伞迅速弹出开伞。
6.根据权利要求2所述的智能多旋翼无人机应急伞降系统，其特征在于，所述飞控模块通过飞控串口接口接收电机停转信号后，所述飞控模块关闭电机动力输出。
7.根据权利要求3所述的智能多旋翼无人机应急伞降系统，其特征在于，所述开伞控制模块（4）还包括实现遥控器手动控制开伞的遥控器信号接口。
8.根据权利要求1所述的智能多旋翼无人机应急伞降系统，其特征在于，还包括电源装置，所述电源装置包括内置锂电池和快速充电的充电接口。
9.根据权利要求1所述的智能多旋翼无人机应急伞降系统，其特征在于，所述桶形壳体（1）为玄武岩纤维壳体。
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