CN113104222A - 一种无人机用自主安全防摔装置及其控制方法 - Google Patents
一种无人机用自主安全防摔装置及其控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113104222A CN113104222A CN202110490055.5A CN202110490055A CN113104222A CN 113104222 A CN113104222 A CN 113104222A CN 202110490055 A CN202110490055 A CN 202110490055A CN 113104222 A CN113104222 A CN 113104222A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- unmanned aerial
- aerial vehicle
- current
- safety
- resistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 33
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 13
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 31
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 17
- 239000008358 core component Substances 0.000 claims description 7
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 4
- 230000002567 autonomic effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 4
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 3
- RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 9,10-anthraquinone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3C(=O)C2=C1 RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 33
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 19
- PXIPVTKHYLBLMZ-UHFFFAOYSA-N Sodium azide Chemical compound [Na+].[N-]=[N+]=[N-] PXIPVTKHYLBLMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 4
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 4
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- 239000000306 component Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D45/00—Aircraft indicators or protectors not otherwise provided for
- B64D45/04—Landing aids; Safety measures to prevent collision with earth's surface
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Emergency Lowering Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种无人机用自主安全防摔装置及其控制方法。本发明包括固定架、壳体、MEMS非金属质量块、金属触点、弹簧、气体发生装置、安全气囊、固定装置、电阻、按钮开关、电点火头、内部电源和控制电路；本发明采用机械结构，受无人机自身电路影响较小，具有高可靠性；地面正常使用时，安全防摔装置处于保险状态，增大地面工作人员操作的容错率；正常飞行过程中，安全防摔装置处于待工作状态，遇到飞行控制系统失效等情况，安全防摔装置能够快速弹出安全气囊，一方面保护处于飞行路径中的人员安全，另一方面保护无人机本体的安全；若无情况发生且安全降落，安全防摔装置重新上保险，便于下次使用。
Description
技术领域
本发明涉及无人机安全装置领域，具体涉及一种无人机用自主安全防摔装置及其控制方法。
背景技术
当前无人机行业的迅猛发展，人们加大了对无人机技术的研究，使得其广泛应用于航拍摄影、城市货运、国防安保等领域。尽管无人机飞行控制技术逐渐成熟，可以长时间、长距离飞行，应用场景及功能更加多样化，但是无人机的安全问题却一直得不到有效地解决，不论是知名大厂还是代加工组装，都因技术故障等原因发生坠机事件，伴随着无人机越来越多地应用于人多的场景，由设备故障、紧急情况等原因造成的坠机极大地威胁着周边的人群，造成人身伤害，影响着无人机的应用前景。而现在的无人机厂商一方面采用塑料等轻质材料构建机身，选用小型电机等手段降低无人机重量，减小坠机时的动能和冲量，减弱对人的伤害，但这种方法削弱了无人机的承载能力，限制了其应用于更多的场景；另一方面在无人机上安装降落伞，降落伞的开启由地面控制器或飞行控制系统发送，减缓无人机的降落速度，但降落伞容易与电机、旋翼等缠绕在一起，同时降落伞的重量也是不容忽视的问题。因此，目前有两个问题有待解决：一是无人机的安全性问题，如何减低无人机在意外情况下对人的伤害，使无人机坠机伤人事件减少，目前的解决方案无法解决此类问题；二是安全防摔装置的重量问题，重型安全防摔装置会极大地降低无人机的飞行时间，同时安全防摔装置的重量也会增加下降过程中的动能和冲量，将伤害源由无人机转向安全防摔装置，因此设计一种轻型无人机用自主安全防摔装置具有重要的现实意义。
发明内容
为了减低无人机在意外情况下对人的伤害，增加无人机安全性，本发明提出了一种无人机用自主安全防摔装置及其控制方法，该装置主体采用机械结构检测无人机飞行状态，受无人机自身电路影响较小，在无人机失控情况下具有高可靠性；正常使用时，安全防摔装置处于保险状态，其作为一个小模块与无人机固连，操作人员对其处理时不用担心误操作问题；飞行过程中安全防摔装置解除保险，其能够快速应对危险情况的发生，当无人机飞行控制系统失效时，安全防摔装置通过无人机飞行状态变化检测，释放安全气囊，一方面减小对人员的伤害，另一方面保护无人机的核心部件的安全，减少人员伤害和经济损失。
本发明的一个目的在于提出一种无人机用自主安全防摔装置。
本发明的无人机用自主安全防摔装置包括：固定架、壳体、质量块、金属触点、弹簧、气体发生装置、安全气囊、固定装置、电阻、按钮开关、电点火头、内部电源和控制电路；其中，在壳体内部设置有隔板，将壳体的内部空间分为两个腔体，分别为上腔体和下腔体；在上腔体内的隔板上设置质量块，质量块为非金属材料；质量块的两端分别连接弹簧的自由端，两个弹簧的固定端分别固定在上腔体相对的内侧壁上，初始时质量块位于上腔体的中心，两个弹簧均处于自由状态；在质量块的顶端设置金属触点，在上腔体的内顶壁设置电阻，金属触点与电阻接触，金属触点和电阻的一端通过导线连接至控制电路构成可变电阻，质量块带动金属触点运动，从而改变接入控制电路中电阻阻值，影响通路中电流大小；在下腔体内设置气体发生装置、电点火头、内部电源和控制电路；气体发生装置电气连接至电点火头，电点火头电气连接至控制电路；气体发生装置的下表面设置喷嘴，壳体的底壁与气体发生装置的喷嘴相应的位置设置有通孔；在壳体的底壁外通过固定装置安装安全气囊；气体发生装置的喷嘴通过通孔连通至安全气囊的内部；在壳体的外表面设置有按钮开关，电点火头通过导线连接至按钮开关，按钮开关连接至内部电源，内部电源连接至控制电路；壳体的顶部通过固定架固定安装在无人机的下表面；
无人机不起飞时，按钮开关处于断开状态，通路处于断路状态，安全气囊处于收缩状态，质量块位于上腔体的中心，两个弹簧均处于自由状态，金属触点位于电阻的中心；在无人机起飞前，打开按钮开关，无人机飞行过程中，按钮开关处于闭合状态，无人机平稳飞行或带有限定角度内的倾角，质量块处于原来的位置或有在限定范围内移动，从而导致电阻值的不变或限定范围内变化，控制电路接收电阻上的电流，并与电流阈值进行对比，确定其在电流阈值范围内，不发送点火信号，安全防摔装置处于待工作状态；无人机飞行失效时，无人机的飞行状态的变化带动质量块的大范围移动，电阻值有明显的变化，从而控制电路接收电阻上的电流超过电流阈值，控制电路发送点火信号至电点火头；电点火头接收点火信号，引起气体发生装置产生气体，气提通过喷嘴进入安全气囊中，安全气囊被弹出，保护飞行路径下的人群和无人机核心部件；若无人机平稳飞行并降落，质量块位于初始位置，电阻上电流处于电流阈值范围内，电点火头不工作；降落后，按钮开关处于断开状态，安全防摔装置重新上保险，以便下次使用。
控制电路包括：电源管理模块、微处理器、电流变化检测模块和驱动电路；其中，内部电源连接电源管理电路，电源管理模块连接至微处理器、电流变化检测模块和驱动电路，电源管理电路为驱动电路、微处理器电路和电流变化检测模块提供工作所需的电压；微处理器连接至电点火头；电流变化检测模块分别连接至电源管理模块和微处理器；金属触点和电阻的一端通过导线连接至电流变化检测模块构成可变电阻，电流变化检测模块实时检测可变电阻上电流的变化情况，并将电流信息发送至微处理器；微处理器中设置电流阈值，根据电流数值判断无人机的飞行状态，一旦电流数值超过电流阈值，通过驱动电路控制电点火头，电点火头接收点火信号，引起气体发生装置产生气体，冲入至安全气囊。
无人机不起飞时，按钮开关断开，内部电源与电点火头连接断开，保证电点火头无法意外触发；无人飞机准备起飞时，按钮开关闭合，电点火头接入驱动电路，处于待激发状态，以保证接收控制电路的控制信号后能够立刻激发，与无人机无关，不控制无人机。
进一步，在无人机的上表面也设置一套无人机用自主安全防摔装置，无人机用自主安全防摔装置通过固定架倒装在无人机的上表面；从而当无人机正面坠落时，由下方安全气囊着地提供缓冲防护，无人机顶部朝下坠落时，由上方顶部着地，上方安全气囊触地缓冲，提供缓冲防护，无人机底部朝下坠落时，由下方着地，下方安全气囊触地缓冲，提供缓冲防护，当无人机侧面朝下触地坠落时，由于上下方展开的安全气囊均长于无人机本体以及旋翼，因此上方或者下方安全气囊的侧面最先接触地面提供缓冲防护，在三种下落情况均由气囊提供缓冲保护。
气体发生装置包括隔离腔和气体发生材料，气体发生材料盛放在隔离腔内，隔离腔的底部设置有喷嘴；气体发生材料采用叠氮化钠晶体；叠氮化钠晶体在电点火头作用下，释放热能和冲击波，发生分解反应产生大量的氮气，释放的氮气通过管道进入安全气囊。
进一步，本发明还包括金属过滤网，金属过滤网放置在喷嘴前的壳体的通孔处，叠氮化钠晶体分解时生成的钠被金属过滤网所隔断，避免对安全气囊的腐蚀。
电流阈值，无人机正常飞行过程中，整体处于平衡状态，两边的弹簧变化量相同，质量块处于中间位置，接入电路中的阻值为R/2，R为电阻的整体阻值，长度为L；若无人机的倾角在阈值倾角θ内稳定飞行，质量块在弹簧方向有分力，两边弹簧共同抵消分力，从而形变量不同，接入电路中的阻值为R1～R2，R1为左倾阈值电阻，R2为右倾阈值电阻，质量块的质量为m，重力加速度为g，弹簧弹性系数为k，当无人机向左倾达到斜阈值倾角θ时，质量块向左移动
单位，那么接入电路中的电阻为
设此时为左倾阈值电阻R1，同理向右倾达到斜阈值倾角θ时，接入电路的电阻为
此时为右倾阈值电阻R2，R1<R2；若无人机处于失控状态，通常是一个或多个旋翼不正常工作，旋翼之间提供的升力不同，从而造成无人机翻滚等情况发生，无人机的倾角会大于阈值倾角θ，接入电路的电阻阻值将会在(R1，R2)区间之外。由于接入电路中电阻的阻值不同，电路中电流也不同，因此把电阻值为R1和R2时产生的电流分别设置为最大和最小的电流阈值。阈值倾角θ范围在10°～20°之间。
质量块选用非金属材料，一方面质量轻，对无人机飞行性能影响较小；另一方面绝缘性能好，金属触点直接与质量块固连。
安全气囊选用PVC面料，能够承受大载荷而不破裂，耐磨损，抗撕裂。
弹簧选用弹性系数较小的，相同的力作用下，弹簧的变化量大。
电点火头选用低压供电的范围在5～12v之间，避免因电压不足导致电点火头无法正常工作。
固定装置采用纸胶带，具有良好的持粘力，同时材料强度较差，气囊弹出时能够轻易撕裂。
电阻采用阻值较大的电阻范围在50～100Ω，金属触点运动过程中，接入电路的阻值变化明显。
本发明的另一个目的在于提出一种无人机用自主安全防摔装置的控制方法。
本发明的无人机用自主安全防摔装置的控制方法，包括以下步骤：
1)无人机不起飞时，按钮开关处于断开状态，通路处于断路状态，安全气囊处于收缩状态，质量块位于上腔体的中心，两个弹簧均处于自由状态，金属触点位于电阻的中心；
2)在无人机准备起飞时，打开按钮开关，无人机飞行过程中，按钮开关处于闭合状态；
3)无人机用自主安全防摔装置作用过程如下：
a)无人机平稳飞行或带有限定角度内的倾角，质量块处于原来的位置或有在限定范围内移动，从而导致电阻值的不变或限定范围内变化，控制电路接收电阻上的电流，并与电流阈值进行对比，确定其在电流阈值范围内，不发送点火信号，安全防摔装置处于待工作状态；
b)无人机飞行失效时，无人机的飞行状态的变化带动质量块的大范围移动，电阻值有明显的变化，从而控制电路接收电阻上的电流超过电流阈值，控制电路发送点火信号至电点火头；电点火头接收点火信号，引起气体发生装置产生气体，气提通过喷嘴进入安全气囊中，安全气囊被弹出，保护飞行路径下的人群和无人机核心部件；
4)当无人机平稳飞行并降落时，质量块位于初始位置，电阻上电流处于电流阈值范围内，电点火头不工作；降落后，按钮开关处于断开状态，安全防摔装置重新上保险，以便下次使用。
本发明的优点：
本发明采用机械结构，受无人机自身电路影响较小，具有高可靠性；地面正常使用时，安全防摔装置处于保险状态，增大地面工作人员操作的容错率；正常飞行过程中，安全防摔装置处于待工作状态，遇到飞行控制系统失效等情况，安全防摔装置能够快速弹出安全气囊，一方面保护处于飞行路径中的人员安全，另一方面保护无人机本体的安全；若无情况发生且安全降落，安全防摔装置重新上保险，便于下次使用。
附图说明
图1为本发明的无人机用自主安全防摔装置的一个实施例在安全气囊未激发的示意图；
图2为本发明的无人机用自主安全防摔装置的一个实施例在安全气囊激发后的示意图，其中，(a)安全气囊弹出时的示意图，(b)为在无人机上安装两套无人机用自主安全防摔装置的示意图；
图3为本发明的无人机用自主安全防摔装置的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图，通过具体实施例，进一步阐述本发明。
如图1所示，本实施例的无人机用自主安全防摔装置包括：固定架13、壳体12、质量块3、金属触点1、弹簧4、气体发生装置10、安全气囊9、固定装置8、电阻2、按钮开关6、电点火头7、内部电源11和控制电路5；其中，在壳体12内部设置有隔板，将壳体12的内部空间分为两个腔体，分别为上腔体和下腔体；在上腔体内的隔板上设置质量块3，质量块3为非金属材料；质量块3的两端分别连接弹簧4的自由端，两个弹簧4的固定端分别固定在上腔体的内侧壁上，初始时质量块3位于上腔体的中心，两个弹簧4均处于自由状态；在质量块3的顶端设置金属触点1，在上腔体的内顶壁设置电阻2，金属触点1与电阻2接触，金属触点1和电阻2的一端通过导线连接至控制电路5构成可变电阻2，质量块3带动金属触点1运动，从而改变接入控制电路5中电阻阻值，影响通路中电流大小；在下腔体内设置气体发生装置10、电点火头7、内部电源11和控制电路5；气体发生装置10电气连接至电点火头7，电点火头7电气连接至控制电路5；气体发生装置10的下表面设置喷嘴，壳体12的底壁与气体发生装置10的喷嘴相应的位置设置有通孔；在壳体12的底壁外通过固定装置8安装安全气囊9；气体发生装置10的喷嘴通过通孔连通至安全气囊9的内部；在壳体12的外表面设置有按钮开关6，电点火头7通过导线连接至按钮开关6，按钮开关6连接至内部电源11，内部电源11连接至控制电路5；壳体12的顶部通过固定架13固定安装在无人机的下表面。
无人机不起飞时，按钮开关6处于断开状态，通路处于断路状态，安全气囊9处于收缩状态，质量块3位于上腔体的中心，两个弹簧4均处于自由状态，金属触点1位于电阻2的中心；在无人机起飞前，打开按钮开关6，无人机飞行过程中，按钮开关6处于闭合状态，无人机平稳飞行或带有限定角度内的倾角，质量块3处于原来的位置或有在限定范围内移动，从而导致电阻值的不变或限定范围内变化，控制电路5接收电阻2上的电流，并与电流阈值进行对比，确定其在电流阈值范围内，不发送点火信号，安全防摔装置处于待工作状态；无人机飞行失效时，无人机的飞行状态的变化带动质量块3的大范围移动，电阻值有明显的变化，从而控制电路5接收电阻2上的电流超过电流阈值，控制电路5发送点火信号至电点火头7；电点火头7接收点火信号，引起气体发生装置10产生气体，气提通过喷嘴进入安全气囊9中，安全气囊9被弹出，如图2所示，保护飞行路径下的人群和无人机核心部件；若无人机平稳飞行并降落，质量块3位于初始位置，电阻2上电流处于阈值范围内，电点火头7不工作；降落后，按钮开关6处于断开状态，安全防摔装置重新上保险，以便下次使用。
进一步，在无人机上安装两套无人机用自主安全防摔装置，如图2所示，从而当无人机正面坠落时，由下方安全气囊着地提供缓冲防护，无人机顶部朝下坠落时，由上方顶部着地，上方安全气囊触地缓冲，提供缓冲防护，无人机底部朝下坠落时，由下方着地，下方安全气囊触地缓冲，提供缓冲防护，当无人机侧面朝下触地坠落时，由于上下方展开的安全气囊均长于无人机本体以及旋翼，因此上方或者下方安全气囊的侧面最先接触地面提供缓冲防护，在三种下落情况均由气囊提供缓冲保护。
如图3所示，控制电路包括：电源管理模块、微处理器、电流变化检测模块和驱动电路；其中，内部电源连接电源管理电路，电源管理模块连接至微处理器、电流变化检测模块和驱动电路，电源管理电路为驱动电路、微处理器电路和电流变化检测模块提供工作所需的电压；微处理器连接至电点火头；金属触点和电阻的一端通过导线连接至电流变化检测模块构成可变电阻，电流变化检测模块实时检测可变电阻上电流的变化情况，并将电流信息发送至微处理器；微处理器中设置电流阈值，根据电流数值判断无人机的飞行状态，一旦电流数值超过阈值范围，通过驱动电路控制电点火头，电点火头接收点火信号，引起气体发生装置产生气体，冲入至安全气囊。
在本实施例中，在无人机的上表面也设置一套无人机用自主安全防摔装置，无人机用自主安全防摔装置通过固定架13倒装在无人机的上表面；从而当无人机正面坠落时，由下方安全气囊9着地提供缓冲防护，无人机顶部朝下坠落时，由上方顶部着地，上方安全气囊9触地缓冲，提供缓冲防护，无人机底部朝下坠落时，由下方着地，下方安全气囊9触地缓冲，提供缓冲防护，当无人机侧面朝下触地坠落时，由于上下方展开的安全气囊9均长于无人机本体以及旋翼，因此上方或者下方安全气囊9的侧面最先接触地面提供缓冲防护，在三种下落情况均由气囊提供缓冲保护。
气体发生材料采用叠氮化钠晶体；金属过滤网放置在喷嘴前的壳体12的通孔处，叠氮化钠晶体分解时生成的钠被金属过滤网所隔断；安全气囊9选用PVC面料；电点火头7选用5v低压供电；胶带采用纸胶带；电阻2采用阻值为50Ω；质量块3采用聚乙烯塑料。
本实施例的无人机用自主安全防摔装置的控制方法，包括以下步骤：
1)无人机不起飞时，按钮开关6处于断开状态，通路处于断路状态，安全气囊9处于收缩状态，质量块3位于上腔体的中心，两个弹簧4均处于自由状态，金属触点1位于电阻2的中心；
2)在无人机准备起飞时，打开按钮开关6，无人机飞行过程中，按钮开关6处于闭合状态；
3)无人机用自主安全防摔装置作用过程如下：
a)无人机平稳飞行或带有限定角度内的倾角，质量块3处于原来的位置或有在限定范围内移动，从而导致电阻值的不变或限定范围内变化，控制电路5接收电阻2上的电流，并与电流阈值进行对比，确定在电流阈值范围内，不发送点火信号，安全防摔装置处于待工作状态；
b)无人机飞行失效时，无人机的飞行状态的变化带动质量块3的大范围移动，电阻值有明显的变化，从而控制电路5接收电阻2上的电流超过电流阈值，控制电路5发送点火信号至电点火头7；电点火头7接收点火信号，引起气体发生装置10产生气体，气提通过喷嘴进入安全气囊9中，安全气囊9被弹出，保护飞行路径下的人群和无人机核心部件；
4)若无人机平稳飞行并降落，质量块3位于初始位置，电阻2上电流处于阈值范围内，电点火头7不工作；降落后，按钮开关6处于断开状态，安全防摔装置重新上保险，以便下次使用。
最后需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。
Claims (9)
1.一种无人机用自主安全防摔装置，其特征在于，所述无人机用自主安全防摔装置包括：固定架、壳体、质量块、金属触点、弹簧、气体发生装置、安全气囊、固定装置、电阻、按钮开关、电点火头、内部电源和控制电路；其中，在壳体内部设置有隔板，将壳体的内部空间分为两个腔体，分别为上腔体和下腔体；在上腔体内的隔板上设置质量块，质量块为非金属材料；质量块的两端分别连接弹簧的自由端，两个弹簧的固定端分别固定在上腔体相对的内侧壁上，初始时质量块位于上腔体的中心，两个弹簧均处于自由状态；在质量块的顶端设置金属触点，在上腔体的内顶壁设置电阻，金属触点与电阻接触，金属触点和电阻的一端通过导线连接至控制电路构成可变电阻，质量块带动金属触点运动，从而改变接入控制电路中电阻阻值，影响通路中电流大小；在下腔体内设置气体发生装置、电点火头、内部电源和控制电路；气体发生装置电气连接至电点火头，电点火头电气连接至控制电路；气体发生装置的下表面设置喷嘴，壳体的底壁与气体发生装置的喷嘴相应的位置设置有通孔；在壳体的底壁外通过固定装置安装安全气囊；气体发生装置的喷嘴通过通孔连通至安全气囊的内部；在壳体的外表面设置有按钮开关，电点火头通过导线连接至按钮开关，按钮开关连接至内部电源，内部电源连接至控制电路；壳体的顶部通过固定架固定安装在无人机的下表面；
无人机不起飞时，按钮开关处于断开状态，通路处于断路状态，安全气囊处于收缩状态，质量块位于上腔体的中心，两个弹簧均处于自由状态，金属触点位于电阻的中心；在无人机起飞前，打开按钮开关，无人机飞行过程中，按钮开关处于闭合状态，无人机平稳飞行或带有限定角度内的倾角，质量块处于原来的位置或有在限定范围内移动，从而导致电阻值的不变或限定范围内变化，控制电路接收电阻上的电流，并与电流阈值进行对比，确定在电流阈值范围内，不发送点火信号，安全防摔装置处于待工作状态；无人机飞行失效时，无人机的飞行状态的变化带动质量块的大范围移动，电阻值有明显的变化，从而控制电路接收电阻上的电流超过电流阈值，控制电路发送点火信号至电点火头；电点火头接收点火信号，引起气体发生装置产生气体，气提通过喷嘴进入安全气囊中，安全气囊被弹出，保护飞行路径下的人群和无人机核心部件；若无人机平稳飞行并降落，质量块位于初始位置，电阻上电流处于电流阈值范围内，电点火头不工作；降落后，按钮开关处于断开状态，安全防摔装置重新上保险，以便下次使用。
2.如权利要求1所述的无人机用自主安全防摔装置，其特征在于，所述控制电路包括：电源管理模块、微处理器、电流变化检测模块和驱动电路；其中，内部电源连接电源管理电路，电源管理模块连接至微处理器、电流变化检测模块和驱动电路，电源管理电路为驱动电路、微处理器电路和电流变化检测模块提供工作所需的电压；微处理器连接至电点火头；电流变化检测模块分别连接至电源管理模块和微处理器；金属触点和电阻的一端通过导线连接至电流变化检测模块构成可变电阻，电流变化检测模块实时检测可变电阻上电流的变化情况，并将电流信息发送至微处理器；微处理器中设置电流阈值，根据电流数值判断无人机的飞行状态，一旦电流数值超过电流阈值，通过驱动电路控制电点火头，电点火头接收点火信号，引起气体发生装置产生气体，冲入至安全气囊。
3.如权利要求1所述的无人机用自主安全防摔装置，其特征在于，进一步，在无人机的上表面也设置一套无人机用自主安全防摔装置，所述无人机用自主安全防摔装置通过固定架倒装在无人机的上表面。
4.如权利要求1所述的无人机用自主安全防摔装置，其特征在于，还包括金属过滤网，所述金属过滤网放置在喷嘴前的壳体的通孔处。
5.如权利要求1所述的无人机用自主安全防摔装置，其特征在于，所述质量块选用非金属材料。
6.如权利要求1所述的无人机用自主安全防摔装置，其特征在于，所述安全气囊选用PVC面料。
7.如权利要求1所述的无人机用自主安全防摔装置，其特征在于，所述电点火头选用低压供电的范围在5～12v之间。
8.如权利要求1所述的无人机用自主安全防摔装置，其特征在于，所述固定装置采用纸胶带。
9.一种如权利要求1所述的无人机用自主安全防摔装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
1)无人机不起飞时，按钮开关处于断开状态，通路处于断路状态，安全气囊处于收缩状态，质量块位于上腔体的中心，两个弹簧均处于自由状态，金属触点位于电阻的中心；
2)在无人机准备起飞时，打开按钮开关，无人机飞行过程中，按钮开关处于闭合状态；
3)无人机用自主安全防摔装置作用过程如下：
a)无人机平稳飞行或带有限定角度内的倾角，质量块处于原来的位置或有在限定范围内移动，从而导致电阻值的不变或限定范围内变化，控制电路接收电阻上的电流，并与电流阈值进行对比，确定在电流阈值范围内，不发送点火信号，安全防摔装置处于待工作状态；
b)无人机飞行失效时，无人机的飞行状态的变化带动质量块的大范围移动，电阻值有明显的变化，从而控制电路接收电阻上的电流超过电流阈值，控制电路发送点火信号至电点火头；电点火头接收点火信号，引起气体发生装置产生气体，气提通过喷嘴进入安全气囊中，安全气囊被弹出，保护飞行路径下的人群和无人机核心部件；
4)若无人机平稳飞行并降落，质量块位于初始位置，电阻上电流处于电流阈值范围内，电点火头不工作；降落后，按钮开关处于断开状态，安全防摔装置重新上保险，以便下次使用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110490055.5A CN113104222B (zh) | 2021-05-06 | 2021-05-06 | 一种无人机用自主安全防摔装置及其控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110490055.5A CN113104222B (zh) | 2021-05-06 | 2021-05-06 | 一种无人机用自主安全防摔装置及其控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113104222A true CN113104222A (zh) | 2021-07-13 |
| CN113104222B CN113104222B (zh) | 2022-04-29 |
Family
ID=76720963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110490055.5A Active CN113104222B (zh) | 2021-05-06 | 2021-05-06 | 一种无人机用自主安全防摔装置及其控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113104222B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113559528A (zh) * | 2021-09-26 | 2021-10-29 | 深圳市鼎峰无限电子有限公司 | 一种带有防摔装置的遥控直升飞机 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104613828A (zh) * | 2015-02-05 | 2015-05-13 | 北京理工大学 | 一种用于旋转弹药的mems离心保险机构及其保险方法 |
| CN206171828U (zh) * | 2016-10-31 | 2017-05-17 | 山西万立科技有限公司 | 一种无人机坠落安全保护装置 |
| CN106927057A (zh) * | 2017-03-25 | 2017-07-07 | 林娟娟 | 用于无人机防摔的气囊装置 |
| CN109956045A (zh) * | 2017-12-14 | 2019-07-02 | 南京开天眼无人机科技有限公司 | 一种无人机保护装置 |
| WO2019181989A1 (ja) * | 2018-03-20 | 2019-09-26 | 日本化薬株式会社 | 飛行体用作動装置、飛行体用作動装置の誤動作防止方法、飛行体用推力発生装置、パラシュートまたはパラグライダーの展開装置、およびエアバッグ装置 |
| CN110979645A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-04-10 | 新疆联海创智信息科技有限公司 | 一种无人机故障后应急控制装置与方法 |
-
2021
- 2021-05-06 CN CN202110490055.5A patent/CN113104222B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104613828A (zh) * | 2015-02-05 | 2015-05-13 | 北京理工大学 | 一种用于旋转弹药的mems离心保险机构及其保险方法 |
| CN206171828U (zh) * | 2016-10-31 | 2017-05-17 | 山西万立科技有限公司 | 一种无人机坠落安全保护装置 |
| CN106927057A (zh) * | 2017-03-25 | 2017-07-07 | 林娟娟 | 用于无人机防摔的气囊装置 |
| CN109956045A (zh) * | 2017-12-14 | 2019-07-02 | 南京开天眼无人机科技有限公司 | 一种无人机保护装置 |
| WO2019181989A1 (ja) * | 2018-03-20 | 2019-09-26 | 日本化薬株式会社 | 飛行体用作動装置、飛行体用作動装置の誤動作防止方法、飛行体用推力発生装置、パラシュートまたはパラグライダーの展開装置、およびエアバッグ装置 |
| CN110979645A (zh) * | 2019-12-18 | 2020-04-10 | 新疆联海创智信息科技有限公司 | 一种无人机故障后应急控制装置与方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113559528A (zh) * | 2021-09-26 | 2021-10-29 | 深圳市鼎峰无限电子有限公司 | 一种带有防摔装置的遥控直升飞机 |
| CN113559528B (zh) * | 2021-09-26 | 2021-12-10 | 深圳市鼎峰无限电子有限公司 | 一种带有防摔装置的遥控直升飞机 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113104222B (zh) | 2022-04-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3093239B1 (en) | Impact absorption apparatus for unmanned aerial vehicle | |
| WO2018032924A1 (zh) | 无人机安全防护装置以及无人机安全防护方法 | |
| EP3674218A1 (en) | Flight vehicle safety device and flight vehicle | |
| CN113104222B (zh) | 一种无人机用自主安全防摔装置及其控制方法 | |
| KR20190043136A (ko) | 에어백 장치를 구비한 소형 비행체 | |
| US20090127397A1 (en) | Wireless radio frequency identification impact cargo parachute automatic release system | |
| CN104118564A (zh) | 一种多旋翼飞行器安全保护系统 | |
| CN102481851A (zh) | 车辆电池安全系统 | |
| CN110979645A (zh) | 一种无人机故障后应急控制装置与方法 | |
| KR20180134605A (ko) | 무인기용 자동 팽창 방식 에어백 충격 보호 장치 | |
| CA3097472A1 (en) | Unmanned aerial vehicle recovery systems and methods | |
| CN107521347A (zh) | 用于机动车的设备 | |
| CN111038688A (zh) | 具缓降机制的飞行器 | |
| WO2019032865A1 (en) | AERIAL VEHICLE | |
| EP2858863B1 (en) | Active countermeasures systems and methods | |
| CN113940595B (zh) | 防摔幕墙机器人、用于幕墙机器人的防摔组件及防摔方法 | |
| EP3805099B1 (en) | Emergency landing device | |
| CN212567142U (zh) | 一种具有自动保护功能的低空飞行器拦截设备 | |
| JP3917759B2 (ja) | 無線操縦ヘリコプター | |
| CN111409834A (zh) | 一种民用无人机安全应急缓降智能备降伞的方法及系统 | |
| CN112478176A (zh) | 一种无人机外嵌式应急智能安全防护装置及运行控制方法 | |
| CN210437395U (zh) | 保护装置和飞行器 | |
| CN219044418U (zh) | 一种巡检无人机及防坠机装置 | |
| US8800923B2 (en) | Method of activating protection means for protecting an occupant of an aircraft, and an aircraft implementing said method | |
| CN221729826U (zh) | 一种可减少下颚压痕的头盔 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |