CN111439381B - 一种无人机的自动分解装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种无人机的自动分解装置涉及一种用于控制无人机在飞行过程中进行自动解体的装置,目的是为了克服现有无人机低空飞行时坠落会产生安全隐患的问题,具体包括多个电磁连接装置和控制系统;电磁连接装置包括锁体和连接螺钉,锁体包括第一弹性装置、第二弹性装置、插销和电磁铁;连接螺钉的侧壁环周设有锁定凹槽,该连接螺钉插入螺钉插入通道时,同时挤压第一弹性装置和第二弹性装置,使得第二弹性装置推动插销的另一端卡入锁定凹槽;电磁铁用于接收控制系统的发出电磁铁工作信号后通电产生磁力;控制系统用于根据分解指令生成电磁铁工作信号发送至相应电磁连接装置中的电磁铁,电磁铁工作时,用于吸附插销挤压第二弹性装置,离开锁定凹槽。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于控制无人机在飞行过程中进行自动解体的装置。
背景技术
进入21世纪以来,无人机已经成为世界航空界发展最活跃的领域之一,其实用性、技术先进性和技术集成性已经成为社会各界人士研究的一个热点。无人机作为信息化领域必不可少的重要工具,被广泛地应用于自然灾害预防与处理、城乡建设与规划、科学观测、公安边防、快递运输、海事、石油、电力、农业、林业、表演等领域。
随着无人机的广泛应用,民用无人机失控伤人事件时有发生,一方面无人机自身性能具有不稳定性,另一方面无人机经常受无线信号劫持与干扰、GPS欺骗、针对传感器网络的攻击等。因此无人机低空飞行时,如果发生上述问题导致坠落,将会产生重大安全隐患。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有无人机低空飞行时坠落会产生安全隐患的问题,提供了一种无人机的自动分解装置。
本发明的一种无人机的自动分解装置,包括多个电磁连接装置和控制系统;
电磁连接装置包括锁体和连接螺钉,锁体包括第一弹性装置、第二弹性装置、插销和电磁铁;
锁体内设有螺钉插入通道和插销通道;螺钉插入通道的一端通过螺钉插入孔与外部连通;插销通道与螺钉插入通道相交,且该插销通道的一端与螺钉插入通道连通;
螺钉插入通道的另一端内部固定有第一弹性装置,第一弹性装置可沿螺钉插入通道的长度方向压缩;
插销通道另一端固定有电磁铁;插销位于插销通道内,第二弹性装置位于插销通道中,该第二弹性装置的一端固定于电磁铁的下方、另一端与插销的一端连接;第二弹性装置可沿插销通道的长度方向伸缩,使得插销沿插销通道移动;
连接螺钉的侧壁环周设有锁定凹槽,该连接螺钉插入螺钉插入通道时,同时挤压第一弹性装置和第二弹性装置,使得第二弹性装置推动插销的另一端卡入锁定凹槽,令连接螺钉无法被第一弹性装置弹出;
电磁铁,用于接收控制系统的发出电磁铁工作信号后通电产生磁力;
控制系统用于根据分解指令生成电磁铁工作信号发送至相应电磁连接装置中的电磁铁,电磁铁工作时,用于吸附插销挤压第二弹性装置,离开锁定凹槽。
本发明可实现无人机瞬间分解,避免无人机坠机对人类生命的威胁以及减少无人机坠机对人类身体的伤害,提高无人机的安全系数。
本发明通过获取无人机的飞行状态,在坠机前一刻启动自动分解装置,将无人机自动分解为多个部分,减少了对地面行人和建筑物的伤害和损害,提高了飞机的安全系数;所述连接装置较为轻巧,重量在100g~500g,不会给无人机带来过大载荷,不影响无人机原来的结构与布局;电磁铁在无人机分解的时候才会通电,正常飞行时不会给无人机带来额外的耗能。
附图说明
图1为本发明的一种无人机的自动分解装置的结构示意图;
图2为本发明的一种无人机的自动分解装置的电磁连接装置的结构示意图;
图3为本发明的一种无人机的自动分解装置的锁体和连接螺钉的分解剖视结构示意图;
图4为本发明的一种无人机的自动分解装置的锁体和连接螺钉的结合剖视结构示意图;
图5为本发明的一种无人机的自动分解装置与无人机的配合结构示意图;
图6为本发明的一种无人机的自动分解装置安装于无人机上的分布示意图;
图7为本发明的一种无人机的自动分解装置的控制流程图;
图8为图7中判断无人机是否需要分解的流程图。
具体实施方式
具体实施方式一:本实施方式的一种无人机的自动分解装置,包括多个电磁连接装置1和控制系统11;
电磁连接装置1包括锁体2和连接螺钉3,锁体2包括第一弹性装置4、第二弹性装置5、插销6和电磁铁7;
锁体2内设有螺钉插入通道8和插销通道9;螺钉插入通道8的一端通过螺钉插入孔与外部连通;插销通道9与螺钉插入通道8相交,且该插销通道9的一端与螺钉插入通道8连通;
螺钉插入通道8的另一端内部固定有第一弹性装置4,第一弹性装置4可沿螺钉插入通道8的长度方向压缩;
插销通道9另一端固定有电磁铁7;插销6位于插销通道9内,第二弹性装置5位于插销通道9中,该第二弹性装置5的一端固定于电磁铁7的下方、另一端与插销6的一端连接;第二弹性装置5可沿插销通道9的长度方向伸缩,使得插销6沿插销通道9移动;
连接螺钉3的侧壁环周设有锁定凹槽10,该连接螺钉3插入螺钉插入通道8时,同时挤压第一弹性装置4和第二弹性装置5,使得第二弹性装置5推动插销6的另一端卡入锁定凹槽10,令连接螺钉3无法被第一弹性装置4弹出;
电磁铁7,用于接收控制系统11的发出电磁铁工作信号后通电产生磁力;
控制系统11用于根据分解指令生成电磁铁工作信号发送至相应电磁连接装置1中的电磁铁7,电磁铁工作时,用于吸附插销6挤压第二弹性装置5,离开锁定凹槽10。
具体地,本发明可用于多种类型的无人机,包括旋翼、固定翼、直升机等。
如图1所示,本发明包括电磁连接装置1和控制系统11,一个控制系统11可同时控制多个电磁连接装置1,控制系统11可根据坠机前一刻的高度,选择无人机要分解成块的数量,最大程度地减少对地面行人及建筑物的伤害和损坏。如图6所示,无人机19为一架翼展3米的飞翼无人机,可安装7个电磁连接装置1和一个控制系统11。电磁连接装置1的安装数量取决于无人机19机身的大小、整机的重量和结构的复杂程度。
如图2所示,锁体2上有安装孔20,用于安装电磁铁7到锁体2上和安装锁体2到无人机机体上。
参考图3~图4,电磁连接装置1包括连接锁体2和螺钉3,其中锁体2内还包括第一弹性装置4、第二弹性装置5、插销6、电磁铁7、垫片12。并且,连接螺钉3上有锁定凹槽10,锁定凹槽10可以通过插销6锁住,锁定凹槽10还可以增设螺纹,用于增大插销6与锁定凹槽10的摩擦力。同时,电磁铁7内有铁芯和线圈,通过导线连接控制系统11的控制器模块15和电源模块16获得可控制的电流,从而获得可控的磁力。
如图3所示,电磁连接装置1在安装前,连接螺钉3是独立可分离的;安装时,将连接螺钉3推进锁体2的螺钉插入通道8,连接螺钉3推动插销6压缩第二弹性装置5、并末端推动并压缩第一弹性装置4,当锁定凹槽10与锁体2的插销通道9对齐时,插销6受第二弹性装置5的弹力插入锁定凹槽10,使得连接螺钉3被锁住,此时状态参考图4;控制系统11判断无人机需要分解时,接通电流到电磁铁7,电磁铁7产生强大吸力,吸附插销6压缩第二弹性装置5离开锁定凹槽10,第一弹性装置4在回复的过程中推动连接螺钉3离开锁体2。
参考图5~图6,电磁连接装置1的安装方法,其中锁体2的安装孔20和连接螺钉3的尺寸可按需要更改,电磁连接装置1的数量和安装位置也视无人机情况而定。
综上,本装置的工作过程为,在无人机起飞前,电磁铁7不通电无磁力,将连接螺钉3插入锁体2,连接螺钉3推动插销6压缩第二弹性装置5,连接螺钉3的末端压缩第一弹性装置4,进入锁体2后,插销6受到第二弹性装置5弹力进入锁定凹槽10,连接螺钉3被锁住,将无人机的两部分固定连接;无人机正常飞行时,电磁铁7将保持不通电状态;当控制系统11检测到无人机状态异常时,控制器模块15控制执行机构给电磁铁7通电,电磁铁7磁力吸附插销6压缩第二弹性装置5离开锁定凹槽10,连接螺钉3受第一弹性装置4弹力弹出锁体2,从而使得无人机被连接的两部分分离。
上述的连接螺钉3可根据无人机具体部位的安装需求选择直径、长度尺寸。
上述的控制系统11可同时控制多个安装在无人机机身上不同部位的电磁连接装置1。
上述的电磁铁7吸力可由控制系统11输出电流大小来控制,以满足无人机不同部位强度需求。
上述的控制系统11用于发出分解指令,根据分解指令电磁铁7通电产生磁力,实现无人机自动分解。
最佳实施例,本实施例是对实施方式一的进一步说明,本实施例中还包括垫片12;
垫片12位于螺钉插入通道8内,连接螺钉3插入螺钉插入通道8时,通过垫片12挤压第一弹性装置4。
具体地,垫片12用于作为第一弹性装置4与连接螺钉3末端所接触的部件,用以变相增加连接螺钉3与第一弹性装置4的接触面积,从而使得连接螺钉3在压缩第一弹性装置4时更加省力。
最佳实施例,本实施例是对实施方式一的进一步说明,第一弹性装置4和第二弹性装置5均为弹簧。
具体地,除了弹簧,也可以采用其他具有弹性的装置,如气动弹簧等。
最佳实施例,本实施例是对实施方式一的进一步说明,连接螺钉3末端为截头圆锥。
具体地,连接螺钉3的末端为截头圆锥(圆台或截掉一部分的锥面),构成截头锥面21,当连接螺钉3末端的截头锥面21接触到插销6的底端时,能够沿锥面推动插销6向上,使得插销6容易压缩第二弹性装置5。
截头锥面21同时挤压插销6和垫片12,从而压缩第一弹性装置4和第二弹性装置5,然后第二弹性装置5推动插销6的另一端卡入锁定凹槽10。
最佳实施例,本实施例是对实施方式一的进一步说明,控制系统11包括传感器模块13、通信模块14、控制器模块15和电源模块16;
传感器模块13,与控制器模块15连接,用于实时监测无人机运行状态和飞行环境,将监测数据发送至控制器模块15;
通信模块14,与控制器模块15连接,用于实现控制器模块15与地面站实时通信,接收地面站控制信号以及遥控器遥控信号;
控制器模块15,用于根据监测的数据确定分解指令,根据分解指令控制电磁连接装置1电源的通断;
电源模块16,与传感器模块13、通信模块14、控制器模块15和电磁连接装置1连接,用于给传感器模块13、通信模块14、控制器模块15和电磁连接装置1供电。
具体地,如图7~图8所示,为本装置的控制过程,其中,控制系统11通过传感器模块13采集数据来判断无人机19此时是否需要分解,若是,控制系统11发出分解指令,启动自分解装置,否则控制无人机19正常飞行。步骤15包括子步骤1501、1502、1503和1504,即无人机19是否需要自分解的状态判断来源于摄像头、红外探头、超声波、惯性传感器和通讯状态数据中的任意一个。步骤17可拆分成子步骤1701和1702,子步骤1701通过无人机19的高度、速度和电量数据计算要加到电磁铁7的电流大小以及要启动的电磁连接装置1的数量,若此时速度较慢、高度较低可只分解机身17和机翼18,若此时速度较快、高度较高可启动较多数量的电磁连接装置1,参考图6中的电磁连接装置1的位置。而电流的大小在起飞前根据无人机19不同位置的强度设置确定值,此值经过地面试验测得。
上述的控制系统11中的通信模块14除与地面站通信外还可接受遥控器信号,即本装置还可以遥控分解。
上述的传感器模块还包括摄像头、超声波和红外探头,通过图像及超声波和红外数据进行防撞预测,撞击的前一刻启动自分解装置;通讯监测单元,当无人机19受到线号干扰且无法根据GPS返回市区控制时启动自分解装置;电源检测单元,当无人机19动力异常,即将坠机时启动自分解装置。
最佳实施例,本实施例是对实施方式一的进一步说明,螺钉插入通道8和插销通道9相互垂直。
具体地,一般来说,螺钉插入通道8和插销通道9只要相交,就能够实现实时方式一的工作过程,但是螺钉插入通道8和插销通道9相互垂直,不仅使得锁体2和连接螺钉3的制造更加方便,同时,也使得连接螺钉3在推动插销6时较为省力。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明,但是应该理解的是,这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是,可以对示例性的实施例进行许多修改,并且可以设计出其他的布置,只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是,可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中的特征。还可以理解的是,结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他实施例中。
Claims (6)
1.一种无人机的自动分解装置,其特征在于,包括多个电磁连接装置(1)和控制系统(11);
所述电磁连接装置(1)包括锁体(2)和连接螺钉(3),所述锁体(2)包括第一弹性装置(4)、第二弹性装置(5)、插销(6)和电磁铁(7);
所述锁体(2)内设有螺钉插入通道(8)和插销通道(9);所述螺钉插入通道(8)的一端通过螺钉插入孔与外部连通;所述插销通道(9)与所述螺钉插入通道(8)相交,且该插销通道(9)的一端与所述螺钉插入通道(8)连通;
所述螺钉插入通道(8)的另一端内部固定有第一弹性装置(4),所述第一弹性装置(4)可沿螺钉插入通道(8)的长度方向压缩;
所述插销通道(9)另一端固定有电磁铁(7);所述插销6位于插销通道(9)内,所述第二弹性装置(5)位于所述插销通道(9)中,该第二弹性装置(5)的一端固定于所述电磁铁(7)的下方、另一端与所述插销(6)的一端连接;所述第二弹性装置(5)可沿插销通道(9)的长度方向伸缩,使得所述插销(6)沿所述插销通道(9)移动;
所述连接螺钉(3)的侧壁环周设有锁定凹槽(10),该连接螺钉(3)插入螺钉插入通道(8)时,同时挤压第一弹性装置(4)和第二弹性装置(5),使得第二弹性装置(5)推动插销(6)的另一端卡入锁定凹槽(10),令连接螺钉(3)无法被第一弹性装置(4)弹出;
所述电磁铁(7),用于接收控制系统(11)的发出电磁铁工作信号后通电产生磁力;
所述控制系统(11)用于根据分解指令生成电磁铁工作信号发送至相应电磁连接装置(1)中的电磁铁(7),电磁铁工作时,用于吸附插销(6)挤压第二弹性装置(5),离开锁定凹槽(10)。
2.根据权利要求1所述的一种无人机的自动分解装置,其特征在于,还包括垫片(12);
所述垫片(12)位于螺钉插入通道(8)内,连接螺钉(3)插入螺钉插入通道(8)时,通过垫片(12)挤压第一弹性装置(4)。
3.根据权利要求1或2所述的一种无人机的自动分解装置,其特征在于,
第一弹性装置(4)和第二弹性装置(5)均为弹簧。
4.根据权利要求1所述的一种无人机的自动分解装置,其特征在于,连接螺钉(3)末端为截头圆锥。
5.根据权利要求1所述的一种无人机的自动分解装置,其特征在于,控制系统(11)包括传感器模块(13)、通信模块(14)、控制器模块(15)和电源模块(16);
所述传感器模块(13),与控制器模块(15)连接,用于实时监测无人机运行状态和飞行环境,将监测数据发送至控制器模块(15);
所述通信模块(14),与控制器模块(15)连接,用于实现控制器模块(15)与地面站实时通信,接收地面站控制信号以及遥控器遥控信号;
所述控制器模块(15),用于根据监测的数据确定分解指令,根据分解指令控制电磁连接装置(1)电源的通断;
所述电源模块(16),与传感器模块(13)、通信模块(14)、控制器模块(15)和电磁连接装置(1)连接,用于给传感器模块(13)、通信模块(14)、控制器模块(15)和电磁连接装置(1)供电。
6.根据权利要求1所述的一种无人机的自动分解装置,其特征在于,螺钉插入通道(8)和插销通道(9)相互垂直。
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