CN111994290B - 一种弹出保护装置、无人机及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种弹出保护装置、无人机及控制系统，包括：支撑机构，所述支撑机构上开设有凹槽，所述支撑机构的顶部还开设有限位轨道，弹簧片，所述弹簧片的一端固定设置于凹槽内部；转动轴，所述转动轴设置于凹槽中；限位机构；保护机构，所述弹簧片转动带动保护机构旋转，同时第一张开部、第二张开部相互远离。本发明中当弹簧片转动带动保护机构沿着纵向旋转，同时第一张开部、第二张开部相互远离，从而将待保护的物品套在第一张开部、第二张开部内，实现保护该物品，且从而解决了现有技术中无人机旋翼保护装置体积大，分体式易丢失，携带不方便不便捷的问题。

Description

一种弹出保护装置、无人机及控制系统

技术领域

本发明涉及无人机保护装置技术领域，尤其涉及一种弹出保护装置、无人机及控制系统。

背景技术

保护装置会在很多机器中运用到，而目前多旋翼无人机发展迅速，市场潜力巨大，“无人机+应用”已经出现在我们生活中的各个角落，但是多旋翼无人机不同于汽车与轮船，一旦发生故障，将面临着无法控制，甚至坠机的危险，对人们的日常生活也会带来巨大的危险隐患。

目前消费级无人机大多会配置分体式的旋翼保护罩，在无人机发生失控时，可在一定程度上规避无人机带来的危害，也能降低无人机自身的损失，但是该装置体积较大，安装完成后也扩大了无人机的体积，分体式结构也使得携带不便捷，结构单薄使得安装携带的过程中会发生折损现象，因此大多数工业级无人机不配备此类分体式保护罩。

例如申请号为“CN201720948997.2”的实用新型专利公开了无人机可伸缩全面保护装置，包括有飞行控制计算机与机架、电机、旋翼，飞行控制计算机的四个竖边上均设置有机架，机架的端部设置有电机，电机的顶部设置有旋翼，的外壳外侧表面中间位置设置有保护杆，飞行控制结算机顶部中间位置设置有保护杆，保护杆的底端与电机、飞行控制计算机的外壳可拆卸连接，保护杆的顶端外侧面设置有螺纹，保护杆的顶端设置有连接架，连接架为倒T字型结构，连接架的中间侧表面上设置连接螺纹孔，连接螺纹孔与保护杆顶端螺纹连接，但是该专利方案中的保护装置涉及的结构过多，体积过大，并不具有较好的适用前景。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有的保护装置运用在无人机上时，体积过大的问题。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

一种弹出保护装置，包括：

支撑机构，所述支撑机构的一侧固定连接有待保护物品，所述支撑机构前后对称开设有凹槽，所述凹槽的开放端朝下；

弹簧片，所述弹簧片的一端固定设置于凹槽内部；

两个转动轴，所述转动轴并排设置于凹槽中，所述转动轴的一端与弹簧片的另一端固定连接，并在弹簧片的作用下驱动转动轴绕着轴线转动；

限位机构，所述限位机构初始状态时，限位机构的一端固定设置于凹槽内部，所述限位机构的另一端固定转动轴并限制转动轴转动，所述限位机构工作时，远离转动轴使转动轴在弹簧片的驱动下转动；

保护机构，所述保护机构相贴合设置于支撑机构1底部，所述保护机构包括有第一张开部、第二张开部，所述第一张开部、第二张开部分别与两个转动轴相连，所述转动轴转动带动保护机构旋转，同时第一张开部、第二张开部相互远离并罩住待保护物品。

支撑机构上开设有凹槽，转动轴设置于凹槽中，保护机构远离转动轴的一端的第一张开部、第二张开部设置于限位轨道中，当弹簧片转动带动保护机构沿着纵向旋转，同时第一张开部、第二张开部相互远离，从而将待保护的物品套在第一张开部、第二张开部内，实现保护该物品，且从而解决了现有技术中无人机旋翼保护装置体积大，分体式易丢失，携带不方便不便捷的问题。

作为本发明进一步的方案：所述限位机构包括支撑架、铁芯、线圈、动铁芯，其中，所述支撑架的一端与凹槽内壁固定相连，所述支撑架上开设有第一滑腔、第二滑腔，所述铁芯设置于所述第一滑腔内并套设有线圈，所述线圈上设置有可控制开关，所述线圈与电源连接，所述铁芯的上方通过一弹簧与动铁芯连接，所述动铁芯设置于第二滑腔内并相对第二滑腔滑动，所述动铁芯远离铁芯的一端与转动轴相抵接；

当线圈关闭后，铁芯周围产生磁场吸引动铁芯沿着第二滑腔滑动压缩弹簧远离转动轴。

作为本发明进一步的方案：所述第一滑腔、第二滑腔上下连通为一体，且所述第一滑腔的内径大于第二滑腔的内径。

作为本发明进一步的方案：所述第一张开部分包括第一横杆、第一柔性罩体，第二张开部分包括第二柔性罩体、第二横杆，所述第一横杆的一端与转动轴铰接，所述第一横杆远离转动轴的一端固定连接有第二柔性罩体，所述第一柔性罩体与另外一个转动轴的一端铰接，所述第一柔性罩体远离该转动轴的一端固定连接有第二横杆，所述第一柔性罩体、第二柔性罩体为曲面的弹性材料制成。

作为本发明进一步的方案：所述凹槽与水平方向夹角的锐角为四十五度。

作为本发明进一步的方案：所述凹槽数量为两个。

作为本发明进一步的方案：两个所述凹槽同一高度设置。

作为本发明进一步的方案：还包括若干个限位孔，所述转动轴上开设有若干个与相配合的限位孔，所述限位孔的内径略大于的直径。

一种无人机，该无人机旋翼的支撑臂上固定设置有所述的弹出保护装置。

一种基于所述的无人机的控制系统，包括：

测距模块；

中央控制器；

所述测距模块与中央控制器通信连接，所述中央控制器与所述弹出保护装置中的限位机构电性连接。

本发明的优点在于：

1、本发明中，支撑机构上开设有凹槽，转动轴设置于凹槽中，保护机构远离转动轴的一端的第一张开部、第二张开部设置于限位轨道中，当转动轴转动带动保护机构沿着纵向旋转，同时第一张开部、第二张开部相互远离，从而将待保护的物品套在第一张开部、第二张开部内，实现保护该物品，且从而解决了现有技术中无人机旋翼保护装置体积大，分体式易丢失，携带不方便不便捷的问题。

2、本发明增加工业无人机的安全性，无人机使用的便捷性，在保证无人机外形轻便的条件下，增加了无人机旋翼保护功能，而且能够更加美观。

3、本发明中，铁芯设置于第一滑腔内并套设有铁芯，铁芯上设置有开关，且该开关可以通过外界的控制模块控制断开或者关闭，线圈与电源连接，铁芯的上方通过一弹簧与动铁芯连接，动铁芯设置于第二滑腔内，动铁芯远离铁芯的一端与转动轴相抵接，在弹簧的作用下，动铁芯作用下转动轴的周侧面，从而限制转动轴转动，而当线圈关闭后，铁芯周围产生磁场，吸引动铁芯压缩弹簧并远离转动轴，此时转动轴会在弹簧片的驱动下开始转动。

4、本发明中，第一横杆远离转动轴的一端固定连接有第二柔性罩体，第一柔性罩体与另外一个转动轴的一端铰接，第一柔性罩体远离该转动轴的一端固定连接有第二横杆，第一柔性罩体、第二柔性罩体为曲面的弹性材料制成；当转动轴会带动第一横杆、第二横杆自左向右旋转度，同时第一柔性罩体、第二柔性罩体相互远离，最终俯视图呈现半圆形形状，套住待保护物品。

5、本发明中的无人机，能够实现飞行过程中，当无人机靠近障碍物、人的时候和快跌落的时候，装置自动弹出，避免了无人机桨叶伤人，无人机跌落时桨叶与机身受损的事件发生。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的弹出保护装置的俯视结构示意图。

图2为本发明实施例1提供的弹出保护装置中凹槽的第一截面图。

图3为本发明实施例1提供的弹出保护装置中凹槽的第二截面图。

图4为本发明实施例1提供的弹出保护装置中转动轴与保护机构连接的初始状态示意图。

图5为本发明实施例1提供的弹出保护装置中转动轴与保护机构连接的最终状态示意图。

图6为本发明实施例2提供的弹出保护装置中转动轴的立体示意图。

图7为本发明实施例4提供的控制系统的方框示意图。

图8为本发明实施例3提供的无人机的结构示意图。

图9为本发明实施例3提供的无人机中弹出保护装置工作后的状态示意图。

图中，1-支撑机构；101、凹槽；2、弹簧片；3、转动轴；4、限位机构；401、支撑架；402、铁芯；403、线圈；404、动铁芯；5、保护机构；501、第一横杆；502、第一柔性罩体；503、第二柔性罩体；504、第二横杆；701、测距模块；702、中央控制器。

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，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作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。

实施例1

如图1，图1为本发明实施例1提供的弹出保护装置的俯视结构示意图，包括：

支撑机构1，所述支撑机构1的一侧固定连接有待保护物品，所述支撑机构1的前后开设有凹槽101，所述凹槽101的开放端朝下；

两个弹簧片2，所述弹簧片2的一端固定设置于凹槽101内部；

两个转动轴3，所述转动轴3并排设置于凹槽101中，所述转动轴3的一端与弹簧片2的另一端固定连接，并在弹簧片2的恢复力作用下驱动转动轴3绕着轴线转动，且两个转动轴3转动方向相反；

限位机构4，初始状态时，限位机构4的一端固定设置于凹槽101内部，所述限位机构4的另一端固定转动轴3并限制转动轴3转动，所述限位机构4工作时，远离转动轴3使转动轴3在弹簧片2的驱动下转动；

保护机构5，所述保护机构5相贴合设置于支撑机构1底部，且与转动轴3固定连接为一体，所述保护机构5包括有第一张开部、第二张开部，所述第一张开部、第二张开部分别与两个转动轴3相连，所述转动轴3转动带动保护机构5旋转，同时第一张开部、第二张开部相互远离并最终罩住待保护物品。

优选的，本实施例中，所述支撑机构1可以为无人机旋翼的支撑臂。

进一步的，本实施例中，参照图1，所述凹槽101与水平方向夹角的锐角优选为45度，此时的角度是保证转动轴3转动的最佳角度，且所述凹槽101远离转动轴3的一端设置高度与支撑机构1的中心高度相平齐。

同时，以图1的视角为例，当两个转动轴3转动的时候，保护机构5会随着做自左而右旋转，且该过程中第一张开部、第二张开部会做相互远离运动，第二张开部、第二张开部会将待保护物品罩住，实现保护作用，且避免了分体式连接的方式。

本实施例中，所述凹槽101的数量可以为1个，此时两个转动轴3均设置于凹槽101中。

当然，所述凹槽101数量也可以为两个，且两个凹槽101前后、同一高度设置，两个凹槽101之间的延长线的夹角可以根据实际情况进行确定。

本实施例中，参阅图2，图2为本发明实施例1提供的弹出保护装置中凹槽的第一截面图，所述弹簧片2为螺旋形状，所述弹簧片2的一端与凹槽101内壁焊接相连，另一端与转动轴3焊接相连。

需要说明的是，本实施例中，两个转动轴3前后设置于两个第一凹槽101内，且两个转动轴3转动方向是彼此相反的。

进一步的，本实施例中，参阅图3，图3为本发明实施例1提供的弹出保护装置中凹槽的第二截面图，所述限位机构4包括支撑架401、铁芯402、线圈403、动铁芯404，其中，所述支撑架401的一端与凹槽101内壁焊接相连，所述支撑架401上开设有第一滑腔、第二滑腔，所述第一滑腔、第二滑腔上下连通为一体，且所述第一滑腔的内径大于第二滑腔的内径，所述铁芯402设置于所述第一滑腔内并套设有线圈403，所述线圈403上设置有开关，且该开关可以通过外界的控制模块(一般无人机中内置有控制芯片，通过无人机中的控制芯片即可实现该功能)控制断开或者关闭，所述线圈403与电源连接，所述铁芯402的上方通过一弹簧与动铁芯404连接，所述动铁芯404设置于第二滑腔内并可相对第二滑腔滑动，所述动铁芯404远离铁芯402的一端与转动轴3相抵接，在所述弹簧的作用下，动铁芯404作用下转动轴3的周侧面，从而限制转动轴3转动，而当线圈403关闭后，铁芯402周围产生磁场，吸引动铁芯404压缩弹簧并远离转动轴3，此时转动轴3会在弹簧片2的驱动下开始转动。

本实施例中，参阅图4、图5，图4为本发明实施例1提供的弹出保护装置中转动轴与保护机构连接的初始状态示意图，图5为本发明实施例1提供的弹出保护装置中转动轴与保护机构连接的最终状态示意图，所述第一张开部分包括第一横杆501、第一柔性罩体502，第二张开部分包括第二柔性罩体503、第二横杆504，所述第一横杆501的一端与转动轴3固定连接为一体，所述第一横杆501远离转动轴3的一端固定连接有第二柔性罩体503；

优选的，所述第一横杆501、第二横杆504与相应的转动轴3连接的角度均为135度。

所述第一柔性罩体502与另外一个转动轴3的一端固定连接，所述第一柔性罩体502远离该转动轴3的一端固定连接有第二横杆504，所述第一柔性罩体502、第二柔性罩体503为曲面的柔性材料制成，当所述第一横杆501、第二横杆504转动时，第一横杆501、第二横杆504会相互远离，从而撑开第一柔性罩体502、第二柔性罩体503，撑开后的第一柔性罩体502、第二柔性罩体503俯视图形状为半圆形形状。

此外，可以给第一柔性罩体502、第二柔性罩体503加高，使其上下高度增高，这样有着更好地保护旋翼的作用。

需要说明的是，本实施例中，所述凹槽101的内径要略大于转动轴3的直径，这样可以保证转动轴3在凹槽101内绕着轴线转动，但是也不能够太大，否则会影响转动轴3转动。

此外，本实施例中还可以包括转动支撑架，所述转动支撑架设置于限位机构4的上方，所述转动支撑架的一端与凹槽101内壁焊接相连，所述转动支撑架靠近转动轴的一端设置有转动孔，所述转动轴贯穿该转动孔，这样在转动孔的作用下，可以保证转动轴3绕着其轴线转动。

工作原理：

铁芯402设置于第一滑腔内并套设有铁芯402，铁芯402上设置有开关，且该开关可以通过外界的控制模块控制断开或者关闭，线圈403与电源连接，铁芯402的上方通过一弹簧与动铁芯404连接，动铁芯404设置于第二滑腔内，动铁芯404远离铁芯402的一端与转动轴3相抵接，在弹簧的作用下，动铁芯404作用下转动轴3的周侧面，从而限制转动轴3转动，而当线圈403关闭后，铁芯402周围产生磁场，吸引动铁芯404压缩弹簧并远离转动轴3，此时转动轴3会在弹簧片2的驱动下开始转动；

第一横杆501远离转动轴3的一端固定连接有第二柔性罩体503，第一柔性罩体502与另外一个转动轴3的一端连接，第一柔性罩体502远离该转动轴3的一端固定连接有第二横杆504，当两个转动轴3分别带动第一横杆501、第二横杆504朝向相反的反向旋转(转动轴3的旋转角度优选为180度)，第一柔性罩体502、第二柔性罩体503会被撑开，最终俯视图呈现半圆形形状，罩住待保护物品。

实施例2

参阅图6，图6为本发明实施例2提供的弹出保护装置中转动轴的立体示意图，本实施例与实施例1的区别为，还包括若干个限位孔301，所述转动轴3上开设有若干个与404相配合的限位孔301，所述限位孔301的内径略大于404的直径，这样方便容纳404插入，从而实现限制转动轴3转动。

实施例3

图8为本发明实施例3提供的无人机的结构示意图，图9为本发明实施例3提供的无人机中弹出保护装置工作后的状态示意图，其中，图8中的弹出保护装置画成实线形状，一种无人机，该无人机旋翼的支撑臂上固定设置有包括所述的弹出保护装置，或者该无人机旋翼的支撑臂即为支撑机构1，其中，所述凹槽101开设于支撑臂上，旋转轴3设置于支撑臂中的凹槽101内，所述保护机构5远离旋翼设置，当旋转轴3驱动第一横杆501、第二横杆504旋转，第一柔性罩体502、第二柔性罩体503相互远离，最终俯视图呈现半圆形形状，罩住旋翼(即待保护装置)。

实施例4

参阅图7，图7为本发明实施例4提供的无人机用控制系统的方框示意图，一种基于实施例3所述的无人机的控制系统，包括：测距模块701、中央控制器702、所述弹出保护装置，所述测距模块与中央控制器702通信连接，所述中央控制器702与所述弹出保护装置中的限位机构4电性连接，所述中央控制器702发出控制指令控制线圈403上的开关实现自动闭合。

其中，所述测距模块701为无人机红外距离探测装置，所述测距模块701能够搜集无人机与障碍物的距离，然后通过中央控制器702判断该距离的是否属于安全距离(安全距离是预设值)，小于的话则发出指令使开关闭合，动铁芯404回收，弹簧片2驱动转动轴转动。

此外，需要说明的是，所述中央控制器702可以从市场上进行购买。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种弹出保护装置，其特征在于，包括：

支撑机构(1)，所述支撑机构(1)的一侧固定连接有待保护物品，所述支撑机构(1)前后对称开设有凹槽(101)，所述凹槽(101)的开放端朝下；

两个弹簧片(2)，所述弹簧片(2)的一端固定设置于凹槽(101)内部；

两个转动轴(3)，所述转动轴(3)并排设置于凹槽(101)中，所述转动轴(3)的一端与弹簧片(2)的另一端固定连接，并在弹簧片(2)的作用下驱动转动轴(3)绕着轴线转动；

限位机构(4)，初始状态时，所述限位机构(4)的一端固定设置于凹槽(101)内部，所述限位机构(4)的另一端固定转动轴(3)并限制转动轴(3)转动，所述限位机构(4)工作时，远离转动轴(3)使转动轴(3)在弹簧片(2)的驱动下转动；

保护机构(5)，所述保护机构(5)相贴合设置于支撑机构(1)底部；所述保护机构(5)包括有第一张开部、第二张开部，所述第一张开部、第二张开部分别与两个转动轴(3)相连，两个所述转动轴(3)带动保护机构(5)旋转，同时第一张开部、第二张开部相互远离并罩住待保护物品。

2.根据权利要求1所述的弹出保护装置，其特征在于，所述限位机构(4)包括支撑架(401)、铁芯(402)、线圈(403)、动铁芯(404)，其中，所述支撑架(401)的一端与凹槽(101)内壁固定相连，所述支撑架(401)上开设有第一滑腔、第二滑腔，所述铁芯(402)设置于所述第一滑腔内并套设有线圈(403)，所述线圈(403)上设置有可控制开关，所述线圈(403)与电源连接，所述铁芯(402)的上方通过一弹簧与动铁芯(404)连接，所述动铁芯(404)设置于第二滑腔内并相对第二滑腔滑动，所述动铁芯(404)远离铁芯(402)的一端与转动轴(3)相抵接；

当线圈(403)关闭后，铁芯(402)周围产生磁场吸引动铁芯(404)沿着第二滑腔滑动压缩弹簧远离转动轴(3)。

3.根据权利要求2所述的弹出保护装置，其特征在于，所述第一滑腔、第二滑腔上下连通为一体，且所述第一滑腔的内径大于第二滑腔的内径。

4.根据权利要求1所述的弹出保护装置，其特征在于，所述第一张开部包括第一横杆(501)、第一柔性罩体(502)，所述第一横杆(501)的一端与转动轴(3)固定连接，所述第一柔性罩体（502）固定连接在第一横杆(501)远离转动轴(3)的一端；

所述第二张开部包括第二柔性罩体(503)、第二横杆(504)，所述第二横杆（504）的一端与转动轴（3）固定连接，所述第二柔性罩体（503）固定连接在第二横杆（504）远离转动轴（3）的另一端；

所述第一柔性罩体（502）远离第一横杆（501）的另一端与所述第二柔性罩体（503）远离第二横杆（504）的另一端连接；

所述第一柔性罩体(502)、第二柔性罩体(503)为曲面的弹性材料。

5.根据权利要求1所述的弹出保护装置，其特征在于，所述凹槽(101)与水平方向夹角的锐角为四十五度。

6.根据权利要求1所述的弹出保护装置，其特征在于，所述凹槽(101)的数量为两个。

7.根据权利要求6所述的弹出保护装置，其特征在于，两个所述凹槽(101)同一高度设置。

8.根据权利要求2所述的弹出保护装置，其特征在于，还包括若干个限位孔(301)，所述转动轴(3)上开设有若干个与动铁芯(404)相配合的限位孔(301)，所述限位孔(301)的内径略大于动铁芯(404)的直径。

9.一种无人机，其特征在于，该无人机的旋翼的支撑臂上固定设置有权利要求1-8任一所述的弹出保护装置，转动轴(3)转动带动保护机构(5)旋转，同时第一张开部、第二张开部相互远离并罩住旋翼。

10.一种基于权利要求9所述的无人机的控制系统，其特征在于，包括：

测距模块(701)；

中央控制器(702)；

所述测距模块与中央控制器(702)通信连接，所述中央控制器(702)与所述弹出保护装置中的限位机构(4)电性连接。

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