CN109956043A - 飞行装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种飞行装置，在飞行装置失去动力时，将飞行装置和负载分离，飞行装置和负载各自独立地迫降，飞行装置和负载采用不同的迫降策略可以有效地保证飞行装置和负载在迫降过程中的安全，进一步减少飞行装置在迫降过程中可能造成的财产和人身伤害，提高飞行装置的使用安全性。

Description

飞行装置

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种飞行装置可以与负载分离。

背景技术

无人飞行器在遇到意外情况不能继续飞行时，需要在地面或者水面进行紧急降落以减小无人飞行器下坠的速度，这个过程称为迫降。目前，部分的无人飞行器用于航拍或者农业作业，无人飞行器机身下侧挂载精密的云台、昂贵的相机或者重量较大的喷洒机等负载，一旦无人飞行器失去动力或者失去部分动力，在迫降的过程中，往往无人飞行器和负载都会受到较大的损害，而且可能会威胁地面上的人身或财产的安全。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种飞行装置，以在无人飞行器迫降的过程中保证无人飞行器和无人飞行器携带的负载的安全，提高无人飞行器的安全使用性。

为实现上述目的，本发明提出的一种飞行装置，其包括：相互配合的下壳和上盖，所述下壳和所述上盖内设置有内部中框，所述内部中框中设置有电池组件，所述内部中框的下部设置有内部电池底框以便于将所述电池组件设置在所述内部中框内，所述内部中框的前端设置有与所述电池组件相连的电源转接板，所述内部中框的两侧分别设置有第一PCB板和第二PCB板，所述下壳上安装有能相对于其转动以便于收起的右前机臂组件、左前机臂组件、右后机臂组件和左后机臂组件，所述下壳底部还设有磁吸结构，通过所述磁吸结构与一负载连接，使得所述负载可与所述下壳分离；所述第一PCB板设有获取模块，所述获取模块用于通过检测所述右前机臂组件和所述左前机臂组件是否失去动力或者用于通过检测所述右后机臂组件和所述左后机臂组件是否失去动力，来获取指示所述飞行装置失去动力的信号；所述第一PCB板设有第一控制模块，所述第一控制模块与所述磁吸结构连接，所述第一控制模块用于当所述获取模块获取到所述信号时，按照预设的策略来控制所述磁吸结构，使得挂载在所述飞行装置上的负载与所述飞行装置进行分离。

可选地，所述第二PCB板设有第一通信模块，所述第一通信模块用于与一智能终端通信。

可选地，所述第一通信模块包括选择控制芯片，所述选择控制芯片包括功率放大器、第一选择开关、第二选择开关、第一电容、第二电容、无线WIFI信号引脚、2.4GHZ接收引脚、2.4GHZ发射引脚、4G模块引脚、低噪声放大器引脚，所述无线WIFI信号引脚连接所述第一电容的第一端，所述第一选择开关连接所述第一电容的第二端，所述第一选择开关选择地与所述2.4GHZ发射引脚、所述4G模块引脚以及所述功率放大器的输入端连接，所述第二选择开关一端连接所述功率放大器的输入端，另一端连接所述功率放大器的输出端，所述功率放大器的输出端连接所述第二电容的第一端，所述第二电容的第二端连接所述2.4GHZ接收引脚。

可选地，所述获取模块还用于接收到智能终端发射来的通信模式信号，当所述获取模块接收到智能终端的通信模式信号时启动选择模式，在所述选择模式下，所述第一通信模块接收到选择模式的信号，使得所述第一选择开关对应地选择连接相应的信号通信引脚。

可选地，进一步包括一对天线柱，所述天线柱设于所述下壳的底部，所述天线柱用于与所述第一PCB板、所述第二PCB板连接。

可选地，所述内部电池底框的下面还设置有Wifi模块组件，所述Wifi模块组件与所述无线WIFI信号引脚连接，所述下壳的后端下部还设置有4G模块组件，所述4G模块组件与4G模块引脚连接。

可选地，所述第一控制模块还包括负载迫降单元，所述负载迫降单元用于打开装载在所述负载上的降落伞。

可选地，所述第一PCB板还设有接收模块，用于接收智能终端发送的飞行指令，所述飞行指令中携带所述智能终端的前端方向和倾斜方向；所述第一PCB板还设有第二控制模块，用于根据所述飞行指令控制所述飞行装置的飞行状态，实时保持飞行装置的机头方向与所述智能终端的前端一致，所述飞行装置的飞行方向与所述智能终端的倾斜方向一致。

可选地，所述第二控制模块具体用于：实时控制所述飞行装置的电子罗盘的方向与所述智能终端的电子罗盘的方向保持一致。

可选地，所述第一PCB板还包括返航模块和/或降落模块，其中：所述返航模块，用于接收到所述智能终端发送的返航指令后，返回到起飞点上空并悬停在预设的高度；所述降落模块，用于接收所述智能终端发送的降落指令后，在当前位置降落并锁定所述右前机臂组件、所述左前机臂组件、所述右后机臂组件和所述左后机臂组件。

本发明所提供的一种飞行装置，在飞行装置失去动力时，将飞行装置和负载分离，飞行装置和负载各自独立地迫降，飞行装置和负载采用不同的迫降策略可以有效地保证飞行装置和负载在迫降过程中的安全，进一步减少飞行装置在迫降过程中可能造成的财产和人身伤害，提高飞行装置的使用安全性。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明飞行装置的立体分解图；

图2为本发明飞行装置的第一状态立体图；

图3为本发明飞行装置的第二状态立体图；

图4为本发明飞行装置与负载连接的示意图；

图5为本发明第一PCB板的结构示意图；

图6为本发明的第一通信模块的电路原理示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图3所示，本发明的飞行装置包括相互配合的下壳1和上盖2。所述下壳1和上盖2组成飞行装置的机身。在本发明中，所述下壳1和上盖2之间可以通过螺钉等方式连接在一起。

如图1所示，所述下壳1和上盖2内设置有内部中框3。所述内部中框3中设置有电池组件5。所述电池组件5用于给飞行装置的各个需电零部件提供电力。在本发明中，所述电池组件5可以是蓄电池。所述内部中框3的下部设置有内部电池底框4以便于将所述电池组件5设置在所述内部中框3内。所述内部电池底框4可以通过螺钉等方式与所述内部中框3相连，以便于将所述电池组件5固定在其内。

如图1所示，所述内部中框3的前端设置有与所述电池组件4相连的电源转接板6。所述电源转接板6用于实现所述电池组件4与飞行装置的各个需电零部件之间的转接，从而通过所述电池组件4为飞行装置的各个需电零部件提供电力。

如图1所示，所述内部中框3的两侧分别设置有第一PCB板7和第二PCB板8。所述第一PCB板7和第二PCB板8承载着飞行装置的诸多重要功能，飞行装置的超声波避障、飞控、GPS、云台电机、相机和光流都离不开所述第一PCB板7和第二PCB板8。

在本发明中，优选地，所述内部中框3的上部设置有减震盒18。通过所述减震盒18可以为其减震，防止振动对其内的IMU等传感器元件的影响。

在本发明中，所述下壳1上安装有多个机臂组件。每个所述机臂组件上可以设置有一个螺旋桨。这样，多螺旋桨的飞行装置飞行能力更加，且控制更加方便。

在本发明中，优选地，所述下壳1上安装有四个机臂组件，分别为右前机臂组件12、左前机臂组件13、右后机臂组件14和左后机臂组件15。

在本发明中，所述右前机臂组件12、左前机臂组件3、右后机臂组件14和左后机臂组件15以能相对于所述下壳1转动以便于收起的方式安装在所述下壳1上。

这样，当需要使用飞行装置时，如图2所示，所述右前机臂组件12、左前机臂组件3、右后机臂组件14和左后机臂组件15处于展开状态，以便于安装在其上的螺旋桨转动，从而便于飞行装置的飞行。当需要运输和存储飞行装置时，如图3所示，所述右前机臂组件12、左前机臂组件3、右后机臂组件14和左后机臂组件15处于收起状态，从而便于其运输和存储，并能降低各机臂组件受损的几率。

在本发明中，优选地，所述右前机臂组件12、左前机臂组件13、右后机臂组件14和左后机臂组件5分别通过一个转轴17与所述下壳1相连。这样，当需要收起或展开所述右前机臂组件12、左前机臂组件13、右后机臂组件14和左后机臂组件5时，只需要使所述右前机臂组件12、左前机臂组件13、右后机臂组件14和左后机臂组件5通过所述转轴17相对于所述下壳1转动即可。

更优选地，所述转轴17内含自锁机构。这样，当将所述右前机臂组件12、左前机臂组件13、右后机臂组件14和左后机臂组件5展开到位或收起到位后，通过所述自锁机构实现所述右前机臂组件12、左前机臂组件13、右后机臂组件14和左后机臂组件5的固定。

如图1、图4及图5所示，所述下壳1底部还设有磁吸结构10，通过所述磁吸结构10与一负载16连接，使得所述负载16可与所述下壳分离。其中负载16是实现特定功能的装置，例如实现拍摄功能、实现侦测功能、实现农业作业功能等，在这里不做具体的限定，其中常见的负载16可以为拍摄设备、红外设备、雷达设备、喷洒设备及其与悬架或云台等承载件的组合。在某些实施例中，挂载在飞行装置上的负载16可以设有容纳室用于容纳物体。

如图1、图4及图5所示，所述第一PCB板7设有获取模块71，所述获取模块71用于通过检测所述右前机臂组件12、所述左前机臂组件13是否失去动力或者用于通过检测所述右后机臂组件14和所述左后机臂组件15是否失去动力，来获取指示所述飞行装置失去动力的信号。所述第一PCB板7设有第一控制模块72，所述第一控制模块72与所述磁吸结构10连接，所述第一控制模块72用于当所述获取模块71获取到所述信号时，按照预设的策略来控制所述磁吸结构10，使得挂载在所述飞行装置上的负载16与所述飞行装置进行分离。

如图4及图5所示，所述第一控制模块72还包括负载迫降单元721，所述负载迫降单元721用于打开装载在所述负载16上的降落伞。

具体的，飞行装置携带负载16在无人飞行的过程中，可能会出现各种故障，导致飞行装置失去动力或者失去部分动力，其中，故障类型可能是机械故障，比如飞行装置在飞行过程，所述右前机臂组件12的螺旋桨由于材料的疲劳效应发生断裂，或者在飞行过程中，所述右前机臂组件12的螺旋桨与外界的物体发生碰撞导致桨叶破损或者残缺；出现的故障类型可能是电气故障，比如所述右前机臂组件12的电机发生短路、开路等故障，导致电机无法正常工作，不能输出动力。

具体地，其中飞行装置的四个机臂组件有一组破损，此时该机臂组件不能正常工作，破损的机臂组件不能进行正常的飞行动力输出，而且破损的机臂组件转动可能会造成飞行的无人飞行器姿态异常。当出现这种情况时，此时可以认为无人飞行器失去动力或者失去部分动力。当飞行装置失去动力或者失去部分动力，飞行装置的动力系统推重比可能不足，飞行方向和/或飞行姿态可能不可控，此时为了能够回收飞行装置和负载16，尽量保证飞行装置和负载16的安全，需要对飞行装置和负载16进行迫降。

当飞行装置失去动力或者失去部分动力时，可以根据预设的策略将飞行装置和负载16之间的所述磁吸结构10连接解除，使得飞行装置和负载16分离，让飞行装置和负载16各自独立的迫降，这样分离迫降可以有效地避免在迫降过程中飞行装置和负载16之间相互影响。

残余动力为当飞行装置失去部分动力时，飞行装置中还能正常工作的动力系统提供的飞行动力。残余动力提供的推重比不足，由于无人飞行器和负载16作为一个整体时，重量较大，动力系统提供的残余动力往往不能同时将飞行装置和负载16安全地带回地面。在图4中，由于飞行装置与负载16分离，飞行装置不再挂载负载16，减轻了飞行装置侧的重量，此时残余动力只被用来对飞行装置进行迫降，避免了迫降过程中负载16对残余动力的进一步消耗，有效地减小飞行装置接触地面时的速度和地面对飞行装置的冲击力，保证了迫降过程中飞行装置的安全。另外，在图4中，当飞行装置与负载16分离后，负载16使用降落伞进行迫降，由于将无人飞行器和负载16分离，当负载16的降落伞打开时，飞行装置不会缠绕负载16降落伞的伞绳，迫降负载16使用降落伞进行迫降的动作，这样能够有效地保证负载16安全，另一方面，由于降落伞只需要对负载16进行迫降，不需要太大的伞面积，能够有效地减小对飞行装置的有效载荷的消耗。使用这种策略可以同时保证飞行装置和负载16的安全，同时提高在迫降过程中飞行装置和负载16的成功率。

如图1、图4及图5所示，在其中一个实施例中，所述第一PCB板7还设有接收模块73，用于接收智能终端发送的飞行指令，所述飞行指令中携带所述智能终端的前端方向和倾斜方向。所述第一PCB板7还设有第二控制模块74，用于根据所述飞行指令控制所述飞行装置的飞行状态，实时保持飞行装置的机头方向与所述智能终端的前端一致，所述飞行装置的飞行方向与所述智能终端的倾斜方向一致。所述第二控制模块74具体用于：实时控制所述飞行装置的电子罗盘的方向与所述智能终端的电子罗盘的方向保持一致。所述第一PCB板7还包括返航模块75和/或降落模块76，其中：所述返航模块75，用于接收到所述智能终端发送的返航指令后，返回到起飞点上空并悬停在预设的高度。所述降落模块76，用于接收所述智能终端发送的降落指令后，在当前位置降落并锁定所述右前机臂组件12、所述左前机臂组件13、所述右后机臂组件14和所述左后机臂组件15。

当飞行装置失去动力时，先通过接收智能终端发送的返航指令，可以使得飞行装置返回到起飞点的预设高度，然后再通过接收智能终端发送的降落指令，使得飞行装置降落，以此来保证飞行装置盲飞。具体的，飞行装置还可以根据智能终端发送的指令，沿垂直于地面的方向按照指令以不同的速度分段进行自动降落，以此保证飞行装置的安全。

在其中一个实施例中，包括一对天线柱(未图示)，所述天线柱设于所述下壳1的底部，所述天线柱用于与所述第一PCB板7、所述第二PCB板8连接。

如图1及图6所示，所述第二PCB板8设有第一通信模块81，所述第一通信模块81用于与智能终端通信。

如图6所示，所述第一通信模块81包括选择控制芯片811，所述选择控制芯片811包括功率放大器812、第一选择开关813、第二选择开关、第一电容814、第二电容815、无线WIFI信号引脚816、2.4GHZ接收引脚817、2.4GHZ发射引脚818、4G模块引脚819、低噪声放大器引脚820，所述无线WIFI信号引脚816连接所述第一电容814的第一端，所述第一选择开关813连接所述第一电容814的第二端，所述第一选择开关813选择地与所述2.4GHZ发射引脚817、所述4G模块引脚819以及所述功率放大器812的输入端连接，所述第二选择开关一端连接所述功率放大器812的输入端，另一端连接所述功率放大器812的输出端，所述功率放大器812的输出端连接所述第二电容815的第一端，所述第二电容815的第二端连接所述2.4GHZ接收引脚818。其中无线WIFI信号引脚816用于与所述天线柱连接。

如图1及图6所示，所述获取模块71还用于接收到智能终端发射来的通信模式信号，当所述获取模块71接收到智能终端的通信模式信号时启动选择模式，在所述选择模式下，所述第一通信模块81接收到选择模式的信号，使得所述第一选择开关813对应地选择连接相应的信号通信引脚；即是当所述通信模式信号是通过2.4GHZ通信波段发送过来，则所述第一选择开关813对应地选择连接2.4GHZ接收引脚817，使得所述选择控制芯片811导通，从而使得所述第一通信模块81与智能终端通过2.4GHZ波段进行通信。当所述通信模式信号是通过4G通信波段发送过来，则所述第一选择开关813对应地选择连接4G模块引脚819，使得所述选择控制芯片811导通，从而使得所述第一通信模块81与智能终端通过4G波段进行通信。即是，本发明的飞行装置采用了多通信方式。这样，在一种通信方式故障或信号较弱时，可以切换到另一种通信方式，能够确保飞行装置的安全。所述内部电池底框4的下面还设置有Wifi模块组件9。所述Wifi模块组件9用于接收热点数传和图传数据并通过Wifi发送出去。通过所述Wifi模块组件9，可以实现无人机与智能终端之间的无线通信连接，便于通过智能终端实现无人机的控制及图像通信处理。所述Wifi模块组件与所述无线WIFI信号引脚连接。

所述下壳1的后端下部还设置有4G模块组件11，所述4G模块组件11与4G模块引脚819连接。所述4G模块组件11用于通过4G的方式实现无人机与智能终端之间的无线通信连接，便于通过智能终端实现无人机的控制。

在本发明中，为了便于实现两种通信方式的切换，使得所述智能终端优先Wifi通信方式与无人机建立数据连接；当Wifi信方式信号强度小于预设阈值时，启用4G通信方式与无人机建立数据连接。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种飞行装置，其特征在于，包括：相互配合的下壳和上盖，所述下壳和所述上盖内设置有内部中框，所述内部中框中设置有电池组件，所述内部中框的下部设置有内部电池底框以便于将所述电池组件设置在所述内部中框内，所述内部中框的前端设置有与所述电池组件相连的电源转接板，所述内部中框的两侧分别设置有第一PCB板和第二PCB板，所述下壳上安装有能相对于其转动以便于收起的右前机臂组件、左前机臂组件、右后机臂组件和左后机臂组件，所述下壳底部还设有磁吸结构，通过所述磁吸结构与一负载连接，使得所述负载可与所述下壳分离；

所述第一PCB板设有获取模块，所述获取模块用于通过检测所述右前机臂组件和所述左前机臂组件是否失去动力或者用于通过检测所述右后机臂组件和所述左后机臂组件是否失去动力，来获取指示所述飞行装置失去动力的信号；

所述第一PCB板设有第一控制模块，所述第一控制模块与所述磁吸结构连接，所述第一控制模块用于当所述获取模块获取到所述信号时，按照预设的策略来控制所述磁吸结构，使得挂载在所述飞行装置上的负载与所述飞行装置进行分离。

2.权利要求1所述的飞行装置，其特征在于：所述第二PCB板设有第一通信模块，所述第一通信模块用于与一智能终端通信。

3.权利要求2所述的飞行装置，其特征在于：所述第一通信模块包括选择控制芯片，所述选择控制芯片包括功率放大器、第一选择开关、第二选择开关、第一电容、第二电容、无线WIFI信号引脚、2.4GHZ接收引脚、2.4GHZ发射引脚、4G模块引脚、低噪声放大器引脚，所述无线WIFI信号引脚连接所述第一电容的第一端，所述第一选择开关连接所述第一电容的第二端，所述第一选择开关选择地与所述2.4GHZ发射引脚、所述4G模块引脚以及所述功率放大器的输入端连接，所述第二选择开关一端连接所述功率放大器的输入端，另一端连接所述功率放大器的输出端，所述功率放大器的输出端连接所述第二电容的第一端，所述第二电容的第二端连接所述2.4GHZ接收引脚。

4.如权利要求3所述的飞行装置，其特征在于：所述获取模块还用于接收到智能终端发射来的通信模式信号，当所述获取模块接收到智能终端的通信模式信号时启动选择模式，在所述选择模式下，所述第一通信模块接收到选择模式的信号，使得所述第一选择开关对应地选择连接相应的信号通信引脚。

5.如权利要求3所述的飞行装置，其特征在于：进一步包括一对天线柱，所述天线柱设于所述下壳的底部，所述天线柱用于与所述第一PCB板、所述第二PCB板连接。

6.如权利要求3所述的飞行装置，其特征在于：所述内部电池底框的下面还设置有Wifi模块组件，所述Wifi模块组件与所述无线WIFI信号引脚连接，所述下壳的后端下部还设置有4G模块组件，所述4G模块组件与4G模块引脚连接。

7.如权利要求1所述的飞行装置，其特征在于：所述第一控制模块还包括负载迫降单元，所述负载迫降单元用于打开装载在所述负载上的降落伞。

8.如权利要求2所述的飞行装置，其特征在于：所述第一PCB板还设有接收模块，用于接收智能终端发送的飞行指令，所述飞行指令中携带所述智能终端的前端方向和倾斜方向；

所述第一PCB板还设有第二控制模块，用于根据所述飞行指令控制所述飞行装置的飞行状态，实时保持飞行装置的机头方向与所述智能终端的前端一致，所述飞行装置的飞行方向与所述智能终端的倾斜方向一致。

9.根据权利要求8所述的飞行装置，其特征在于，所述第二控制模块具体用于：

实时控制所述飞行装置的电子罗盘的方向与所述智能终端的电子罗盘的方向保持一致。

10.根据权利要求8所述的飞行装置，其特征在于，所述第一PCB板还包括返航模块和/或降落模块，其中：

所述返航模块，用于接收到所述智能终端发送的返航指令后，返回到起飞点上空并悬停在预设的高度；

所述降落模块，用于接收所述智能终端发送的降落指令后，在当前位置降落并锁定所述右前机臂组件、所述左前机臂组件、所述右后机臂组件和所述左后机臂组件。