CN110979647A - 一种适用于多旋翼无人机的空中故障保护装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种适用于多旋翼无人机的空中故障保护装置及方法，包括：无人机和固定在无人机上的保护装置；保护装置包括伞仓弹射筒、单片机、倾角传感器和加速度传感器；伞仓弹射筒内设置有降落伞和用于将降落伞弹射打开的弹射组件；倾角传感器和加速度传感器均与单片机电连接；单片机与弹射组件电连接。本发明可为多旋翼无人机提供主动的伞降保护，有效保障了多旋翼无人机在应急情况的安全缓降，提升了无人机及设备整体的安全保护水平，降低了设备意外坠机造成经济损失及损伤风险。
Description
技术领域
本申请涉及无人机技术领域，尤其涉及一种适用于多旋翼无人机的空中故障保护装置及方法。
背景技术
传统的多旋翼无人机无主动保护装置，如果遇到如强阵风、动力系统失效、操作不当等情况，导致多旋翼无人机故障失控、机身倾角过大，多旋翼无人机必然难以平缓落地，大概率致其坠毁，甚至造成其他不可想象的后果，为此，本发明提出一种适用于多旋翼无人机的空中故障保护装置及方法。
发明内容
本申请实施例提供了一种适用于多旋翼无人机的空中故障保护装置及方法，使得可为多旋翼无人机提供主动的伞降保护，有效保障了多旋翼无人机在应急情况的安全缓降，提升了无人机及设备整体的安全保护水平，降低了设备意外坠机造成经济损失及损伤风险。
本申请第一方面提供了一种适用于多旋翼无人机的空中故障保护装置，包括：无人机和固定在所述无人机上的保护装置；
所述保护装置包括伞仓弹射筒、单片机、倾角传感器和加速度传感器；
所述伞仓弹射筒内设置有降落伞和用于将所述降落伞弹射打开的弹射组件；
所述倾角传感器和所述加速度传感器均与所述单片机电连接；
所述单片机与所述弹射组件电连接。
可选地，所述弹射组件包括底板、驱动组件、撞击筒、出气筒和压缩气体瓶；
所述撞击筒和所述驱动组件均固定在所述底板上；
所述出气筒固定在所述撞击筒的顶部，且所述出气筒与所述撞击筒内部连通；
所述撞击筒内设置有弹簧、滑块和撞针；
所述弹簧的一端与所述底板连接，另一端与所述滑块底部连接；
所述滑块与所述撞击筒滑动连接；
所述撞针固定在所述滑块的顶部；
所述出气筒顶部开设有与所述撞针相对应的第一通孔；
所述压缩气体瓶位于所述出气筒的正上方，且所述压缩气体瓶通过所述第一通孔与所述出气筒可拆卸连接；
所述出气筒通过出气管道与所述伞仓弹射筒的上盖底部连接；
所述单片机与所述驱动组件电连接；
所述驱动组件驱动连接有板扣；
所述滑块上开设有用于与所述板扣相配合实现卡接的卡槽；
所述撞击筒的筒壁上对应开设有第二通孔；
所述板扣通过所述第二通孔与所述卡槽卡接。
可选地，所述出气管道的数量为三个；
三个所述出气管道沿周向均匀设置在所述出气筒的外侧壁上，且所述出气管道与所述出气筒内部连通。
可选地，所述出气管道的上端设置有第一连接件；
所述上盖的底部设置有与所述第一连接件相配合的第二连接件；
所述出气管道通过所述第一连接件与所述上盖连接。
可选地，所述第一通孔的孔壁上设置有内螺纹；
所述压缩气体瓶的瓶口设置有外螺纹；
所述压缩气体瓶与所述出气筒螺纹连接。
可选地，所述撞击筒的内壁上设置有滑道；
所述滑块通过所述滑道与所述撞击筒滑动连接。
可选地，所述驱动组件为电机；
所述电机通过凸轮机构驱动连接所述板扣。
可选地，所述降落伞与所述出气管道可拆卸连接。
可选地，还包括：遥控器；
所述遥控器与所述单片机通信连接。
本申请第二方面提供了一种基于上述装置的空中故障保护方法，该方法包括：获取所述无人机当前的倾斜角度和加速度；
判断所述无人机是否处于危险坠落状态，若是，则驱动所述弹射组件将所述降落伞弹出。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：在无人机上固定有保护装置，保护装置包括伞仓弹射筒、单片机、倾角传感器和加速度传感器，伞仓弹射筒内设置有降落伞和用于将降落伞弹射打开的弹射组件，倾角传感器和加速度传感器均与单片机电连接，单片机与弹射组件电连接；利用倾角传感器和加速度传感器实时检测无人机的飞行状态，当出现无人机姿态倾斜角度过大或坠落加速度过高时，单片机控制弹射组件运动，从而将伞仓弹射筒内的降落伞弹出，使无人机安全着陆，本装置可为多旋翼无人机提供主动的伞降保护，有效保障了多旋翼无人机在应急情况的安全缓降，提升了无人机及设备整体的安全保护水平，降低了设备意外坠机造成经济损失及损伤风险。
附图说明
图1为本申请实施例中适用于多旋翼无人机的空中故障保护装置的结构示意图；
图2为本申请实施例中伞仓弹射筒的内部结构示意图；
图3为本申请实施例中撞击筒的结构示意图；
图4为本申请实施例中适用于多旋翼无人机的空中故障保护装置开伞状态的结构示意图；
图5为本申请实施例中适用于多旋翼无人机的空中故障保护装置的控制电路图；
其中，附图标记为：
1-伞仓弹射筒，2-上盖，3-撞击筒，4-出气筒，5-压缩气体瓶，6-底板，7-出气管道，8-板扣，9-无人机，10-降落伞，21-第二连接件，31-弹簧，32-滑块，33-撞针，34-第二通孔，71-第一连接件，321-卡槽。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，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申请和简化描述，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申请的限制。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。
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申请中的具体含义。
本申请提供了一种适用于多旋翼无人机的空中故障保护装置的一个实施例，具体请参阅图1和图4。
本实施例中的适用于多旋翼无人机的空中故障保护装置包括：无人机9和固定在无人机9上的保护装置；保护装置包括伞仓弹射筒1、单片机、倾角传感器和加速度传感器；伞仓弹射筒1内设置有降落伞10和用于将降落伞10弹射打开的弹射组件；倾角传感器和加速度传感器均与单片机电连接；单片机与弹射组件电连接。
需要说明的是：在无人机9上固定有保护装置，保护装置包括伞仓弹射筒1、单片机、倾角传感器和加速度传感器，伞仓弹射筒1内设置有降落伞10和用于将降落伞10弹射打开的弹射组件，倾角传感器和加速度传感器均与单片机电连接，单片机与弹射组件电连接；利用倾角传感器和加速度传感器实时检测无人机9的飞行状态，当出现无人机9姿态倾斜角度过大或坠落加速度过高时，单片机控制弹射组件运动，从而将伞仓弹射筒1内的降落伞10弹出，使无人机9安全着陆，本装置可为多旋翼无人机9提供主动的伞降保护，有效保障了多旋翼无人机9在应急情况的安全缓降，提升了无人机9及设备整体的安全保护水平，降低了设备意外坠机造成经济损失及损伤风险。
以上为本申请实施例提供的一种适用于多旋翼无人机的空中故障保护装置的实施例一，以下为本申请实施例提供的一种适用于多旋翼无人机的空中故障保护装置的实施例二，具体请参阅图1至图5。
本实施例中的适用于多旋翼无人机的空中故障保护装置包括：无人机9和固定在无人机9上的保护装置；保护装置包括伞仓弹射筒1、单片机、倾角传感器和加速度传感器；伞仓弹射筒1内设置有降落伞10和用于将降落伞10弹射打开的弹射组件；倾角传感器和加速度传感器均与单片机电连接；单片机与弹射组件电连接。
需要说明的是：倾角传感器和加速度传感器实时检测无人机9的飞行状态并输送信号给单片机，当单片机检测到姿态倾斜角角度超过60°或坠落加速度超过0.5G持续1.6秒时自动触发，控制弹射组件运动，从而将降落伞10弹射打开，实现自动开伞的功能。
弹射组件包括底板6、驱动组件、撞击筒3、出气筒4和压缩气体瓶5，其中底板6固定在伞仓弹射筒1内的底部，压缩气体瓶5内填充有压缩气体，具体的，压缩气体可以为二氧化碳；撞击筒3和驱动组件均固定在底板6上；出气筒4固定在撞击筒3的顶部，且出气筒4与撞击筒3内部连通；撞击筒3内设置有弹簧31、滑块32和撞针33；弹簧31的一端与底板6连接，另一端与滑块32底部连接；滑块32与撞击筒3滑动连接；撞针33固定在滑块32的顶部；出气筒4顶部开设有与撞针33相对应的第一通孔；压缩气体瓶5位于出气筒4的正上方，且压缩气体瓶5通过第一通孔与出气筒4可拆卸连接；出气筒4通过出气管道7与伞仓弹射筒1的上盖2底部连接；单片机与驱动组件电连接；驱动组件驱动连接有板扣8；滑块32上开设有用于与板扣8相配合实现卡接的卡槽321；撞击筒3的筒壁上对应开设有第二通孔34；板扣8通过第二通孔34与卡槽321卡接。
还包括：遥控器，遥控器与单片机通信连接，可以理解的是：本装置也可以采用遥控器控制手动开伞，通过遥控器发送手动开伞信号，当单片机接收到手动开伞信号时，则驱动弹射组件将降落伞10弹出，使无人机9安全着陆。
需要说明的是：本装置通过内置传感器及单片机自动检测多旋翼无人机9状态，当检测到多旋翼无人机9失控或接收到手动开伞信号时，单片机控制驱动组件运动，从而驱动板扣8转动，使板扣8脱离滑块32的卡槽321，此时压缩在滑块32下方的弹簧31瞬间释放开，推动滑块32及滑块32上端固定的撞针33瞬间向上滑动，最终通过撞针33击穿压缩气体瓶5，使瓶内的气体瞬间释放，在气压的作用下，气体从出气管道7向上盖2流动，从而将伞仓弹射筒1的上盖2弹开，实现瞬间开伞的目的，大大提高了降落伞10的开伞速度，提高了保护效果，另外，由于采用自动开伞和手动开伞两种触发模式，冗余保护，可以保证无人机9坠机时顺利开伞。
出气管道7的数量为三个；三个出气管道7沿周向均匀设置在出气筒4的外侧壁上，且出气管道7与出气筒4内部连通，通过三个出气管道7同时出气，可以快速将压缩气体输送至上盖2，从而将上盖2弹开，同时，出气管道7采用三角支架的结构，更加牢固、耐用；出气管道7可以采用耐冲击的塑料材料。
具体的，出气筒4的筒壁上开设有第三通孔，出气筒4通过第三通孔连接出气管道7，用于将压缩气体瓶5释放出的气体沿出气管道7输送至上盖2。
出气管道7的上端设置有第一连接件71；上盖2的底部设置有与第一连接件71相配合的第二连接件21；出气管道7通过第一连接件71与上盖2连接，连接更加稳定，同时便于将上盖2弹开。
第一通孔的孔壁上设置有内螺纹；压缩气体瓶5的瓶口设置有外螺纹；压缩气体瓶5与出气筒4螺纹连接，采用螺纹连接的方式将压缩气体瓶5固定在出气筒4的上方，安装和拆卸方便，在使用后可以快速更换压缩气体瓶5，达到重复利用的功能。
撞击筒3的内壁上设置有滑道，滑块32通过滑道与撞击筒3滑动连接，使滑块32滑动更加平稳，移动效果更佳。
驱动组件可以为电机；电机通过凸轮机构驱动连接板扣8，使板扣8转动，从而使板扣8脱离滑块32的卡槽321。
降落伞10与出气管道7可拆卸连接，即出气管道7可以作为降落伞支架，使用方便。
具体实施时，单片机自动检测飞行器的飞行状态，当单片机检测到飞行器失控或接收到串口/PWM给出的信号即开伞，在1秒钟内将牵引伞和主伞弹出，牵引伞极速展开并辅助主伞充气展开减速缓降。该装置有效保障了无人机9在应急情况的安全缓降，提升了无人机9及设备整体的安全保护水平，缓解了飞手操作设备时的压力，降低了设备意外坠机造成经济损失及损伤风险。
本申请还提供了一种基于上述装置的空中故障保护方法，该方法包括：获取无人机9当前的倾斜角度和加速度；判断无人机9是否处于危险坠落状态，若是，则驱动弹射组件将降落伞10弹出；
若否，判断是否接收到手动开伞信号，当接收到手动开伞信号时，驱动弹射组件将降落伞10弹出，使无人机9安全着陆。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种适用于多旋翼无人机的空中故障保护装置，其特征在于，包括：无人机和固定在所述无人机上的保护装置；
所述保护装置包括伞仓弹射筒、单片机、倾角传感器和加速度传感器；
所述伞仓弹射筒内设置有降落伞和用于将所述降落伞弹射打开的弹射组件；
所述倾角传感器和所述加速度传感器均与所述单片机电连接；
所述单片机与所述弹射组件电连接。
2.根据权利要求1所述的适用于多旋翼无人机的空中故障保护装置，其特征在于，所述弹射组件包括底板、驱动组件、撞击筒、出气筒和压缩气体瓶；
所述撞击筒和所述驱动组件均固定在所述底板上；
所述出气筒固定在所述撞击筒的顶部，且所述出气筒与所述撞击筒内部连通；
所述撞击筒内设置有弹簧、滑块和撞针；
所述弹簧的一端与所述底板连接，另一端与所述滑块底部连接；
所述滑块与所述撞击筒滑动连接；
所述撞针固定在所述滑块的顶部；
所述出气筒顶部开设有与所述撞针相对应的第一通孔；
所述压缩气体瓶位于所述出气筒的正上方，且所述压缩气体瓶通过所述第一通孔与所述出气筒可拆卸连接；
所述出气筒通过出气管道与所述伞仓弹射筒的上盖底部连接；
所述单片机与所述驱动组件电连接；
所述驱动组件驱动连接有板扣；
所述滑块上开设有用于与所述板扣相配合实现卡接的卡槽；
所述撞击筒的筒壁上对应开设有第二通孔；
所述板扣通过所述第二通孔与所述卡槽卡接。
3.根据权利要求2所述的适用于多旋翼无人机的空中故障保护装置，其特征在于，所述出气管道的数量为三个；
三个所述出气管道沿周向均匀设置在所述出气筒的外侧壁上，且所述出气管道与所述出气筒内部连通。
4.根据权利要求2所述的适用于多旋翼无人机的空中故障保护装置，其特征在于，所述出气管道的上端设置有第一连接件；
所述上盖的底部设置有与所述第一连接件相配合的第二连接件；
所述出气管道通过所述第一连接件与所述上盖连接。
5.根据权利要求2所述的适用于多旋翼无人机的空中故障保护装置，其特征在于，所述第一通孔的孔壁上设置有内螺纹；
所述压缩气体瓶的瓶口设置有外螺纹；
所述压缩气体瓶与所述出气筒螺纹连接。
6.根据权利要求2所述的适用于多旋翼无人机的空中故障保护装置，其特征在于，所述撞击筒的内壁上设置有滑道；
所述滑块通过所述滑道与所述撞击筒滑动连接。
7.根据权利要求2所述的适用于多旋翼无人机的空中故障保护装置，其特征在于，所述驱动组件为电机；
所述电机通过凸轮机构驱动连接所述板扣。
8.根据权利要求2所述的适用于多旋翼无人机的空中故障保护装置，其特征在于，所述降落伞与所述出气管道可拆卸连接。
9.根据权利要求1所述的适用于多旋翼无人机的空中故障保护装置，其特征在于，还包括：遥控器；
所述遥控器与所述单片机通信连接。
10.一种基于权利要求1-9任一项所述的空中故障保护装置的空中故障保护方法，其特征在于，该方法包括：获取所述无人机当前的倾斜角度和加速度；
判断所述无人机是否处于危险坠落状态，若是，则驱动所述弹射组件将所述降落伞弹出。
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