CN113148166A - 一种无人机伤员转运吊舱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无人机伤员转运吊舱，属于无人机救护技术领域。包括无人机和吊舱，吊舱安装在无人机下端；吊舱为模块化可拆装结构；吊舱内部设置的功能模块包括生命支持模块、指征监测模块、通信模块、稳态控制模块和担架板；生命支持模块，用于提供氧气和保持温度；指征监测模块，用于监测伤员的生理指标；通信模块，用于对吊舱内的伤员进行实时监控以及伤员和地面控制台的通信；担架板，可插装方式安装在吊舱内；稳态控制模块，用于对担架板进行俯仰补偿，使担架板保持水平平稳。本发明通过设置生命支持模块、指征监测模块、通信模块、稳态控制模块和担架板等功能模块，使该装置能够安全、快捷地对伤员进行转运，实现对于伤员的快速转运救治。

Description

一种无人机伤员转运吊舱
技术领域
本发明涉及一种无人机伤员转运吊舱，属于无人机救护技术领域。
背景技术
无人机近些年发展非常迅速，已经应用在多个领域，在地质勘察、农业。军事、日常巡视等方面应用较多。在军事领域主要可以进行侦查和攻击。无人机的起降对场地要求低，非常适合于紧急状态下的使用。
在战场或救灾等场景下，伤员的及时转运时一项非常重要的工作，能够及时将伤员进行转运，才能够保证伤员得到及时救治。目前的无人机更多的是应用在侦查或者攻击，在伤员救治方面应用较少。而如果要使用无人机转运伤员，需要使用具有吊舱的无人机，同时还要进行相应的担架设计，便于同无人机吊舱进行不同模块的快速结合。
目前的无人机吊舱以及担架无法实现上述功能。在实际的研究中发现，无人机用于伤员转运的主要难点在于，无人机在飞行过程中，尤其是起飞、下降以及加速阶段，由于整体上处于非水平状态，伤员也会处于倾斜状态，这样极易造成伤员晕机，给伤员后续的救护带来不利影响。现有的无人机货运吊舱目前不适合于伤员转运。
发明内容
本发明的目的是提供一种无人机伤员转运吊舱，来解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种无人机伤员转运吊舱，包括无人机和吊舱，吊舱安装在无人机下端；所述吊舱为模块化可拆装结构；吊舱内部设置的功能模块包括生命支持模块、指征监测模块、通信模块、稳态控制模块和担架板；
生命支持模块，用于提供氧气和保持温度；
指征监测模块，用于监测伤员的生理指标；
通信模块，用于对吊舱内的伤员进行实时监控以及伤员和地面控制台的通信；
担架板，可插装方式安装在吊舱内；
稳态控制模块，设置俯仰补偿装置和气囊，使担架板始终保持平稳。
本发明技术方案的进一步改进为：吊舱内壁相对设置两个用于插装担架板的限位导向槽；所述限位导向槽一端同铰接轴垂直固定连接，另一端由俯仰补偿装置控制升降；所述铰接轴的两端同吊舱内壁铰接连接。
本发明技术方案的进一步改进为：俯仰补偿装置包括固定在吊舱内壁上部的舵机以及两端分别同舵机的输出调节轴和限位导向槽铰接连接的连杆；舵机由无人机的飞行系统控制动作。
本发明技术方案的进一步改进为：生命支持模块包括氧气瓶和小型加温装置；氧气瓶的输出部分同小型加温装置连通，还具有输气管连接设置氧气面罩。
本发明技术方案的进一步改进为：吊舱内设置显示屏幕；指征监测模块包括监控手环，所述监控手环同显示屏幕无线通信连接；显示屏幕设置无线通信模块同地面控制台通信连接。
本发明技术方案的进一步改进为：在吊舱的顶部吊挂设置用于摄取伤员影像的摄像头，并通过无线传输到地面控制站；吊舱内设置具有降噪功能的通信用的耳机与显示屏无线联接。
本发明技术方案的进一步改进为：吊舱为模块化结构，吊舱包括主舱体以及分别安装在主舱体前后的两个可拆卸整流罩，位于主舱体后方的整流罩的表面设置安全尾翼；在主舱体的长度方向的侧壁上设置透明的玻璃窗，玻璃窗使用双层隔热玻璃；吊舱的前端为封闭状态，后端为可开闭的结构。
本发明技术方案的进一步改进为：担架板的宽度方向的两端位于限位导向凹槽内；在限位导向凹槽的内侧的下槽面设置可以充气膨胀进行稳态辅助控制的气囊。
本发明技术方案的进一步改进为：限位导向凹槽的外端部倒斜角形成具有导向作用的开口结构；气囊同氧气瓶连通充气，或者同额外设置的小型气泵连通充气。
本发明技术方案的进一步改进为：担架板为矩形板状结构，四个角内侧位置设置有手握孔；在担架板的上表面设置用于固定伤员的束缚带；束缚带的两端同担架板连接，中间部分设置松紧用的卡扣；担架板上表面固定覆盖设置垫子；吊舱内壁设置一层起到隔音隔热作用的衬布，吊舱顶部装LED灯提供照明。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术效果有：
本发明是一种无人机伤员转运吊舱，设置有生命支持模块、指征监测模块、通信模块、稳态控制模块和担架板等功能模块，吊舱为模块化可拆装结构，可以根据需求进行组装，能够实现吊舱的多样化利用。生命支持模块，用于提供氧气和保持温度。指征监测模块，用于监测伤员的生理指标。通信模块用于对吊舱内的伤员进行实时监控以及伤员和地面控制台的通信。担架板可插装方式安装在吊舱内。稳态控制模块，设置俯仰补偿装置用于对担架板进行俯仰补偿，使担架板保持水平平稳。上述各个功能模块，相互配合工作，能够使该装置能够安全、快捷地对伤员进行转运。
本发明将担架板采用可插装方式安装在吊舱内，从而可以将担架板便捷的取出和安装在吊舱内。通常是在吊舱的内壁相对设置两个限位导向槽，限位导向槽一端同铰接轴垂直固定连接，另一端由俯仰补偿装置控制升降，进行俯仰补偿。在飞行中，俯仰补偿装置同无人机的飞控系统通信连接，当无人机处于俯冲状态时，俯仰补偿装置对限位导向槽的补偿动作端进行抬升；当无人机处于上扬状态时，俯仰补偿装置控制限位导向槽的补偿动作端下降。总体上，基板保持担架板的水平状态，可以很大程度上避免伤员晕机，提高伤员在转运过程中的舒适度。
本发明的担架板在插入到限位导向槽时，在限位导向槽的内侧的下槽面设置可以充气膨胀的气囊，当担架板插入到限位导向槽时，使气囊充气将担架板挤压在限位导向槽内。气囊充气后膨胀将担架板卡紧固定在限位导向槽内，气囊为柔性状态，在颠簸时还能够起到缓冲的作用，保持担架板的稳定。
本发明的俯仰补偿装置包括固定在吊舱内壁上部的舵机以及连杆。舵机由无人机的飞行系统控制动作。舵机是一种位置(角度)伺服的驱动器,适用于需要角度不断变化并可以保持的控制系统。在此使用舵机对担架板进行俯仰补偿调节，控制精度高。
本发明的吊舱内的指征监测模块用于监测伤员的生理指标。指征监测模块包括监控手环，伤员佩戴监控手环能够对伤员的心率、血压、体温等生理指标进行实施监控。在吊舱内设置显示屏幕；将监控手环同显示屏幕无线通信连接，能够使伤员的生理指标实时展现在显示屏幕15上。显示屏幕15设置无线通信模块，通过无线通信模块同地面控制台通信连接。无线通信模块同无人机的通信系统连接，通过无人机的通信系统将显示屏幕的信息及时回传给地面的控制台，便于后方医护人员及时了解伤员的情况。
本发明在吊舱内设置具有降噪功能的通信用的耳机，为伤员佩戴后起到飞行状态下减小噪音的作用，提高舒适感，还具有防止晕机的效果。
本发明的整流罩在不同的无人机上使用时，可进行相应的组合，可以减小风阻，便于无人机安全平稳飞行。
附图说明
图1是本发明主舱体设置舵机一端的示意图；
图2是本发明主舱体设置舵机一端的详细示意图；
图3是本发明主舱体设置铰接轴一端的示意图；
图4是本发明主舱体设置铰接轴一端的主视图；
图5是本发明的吊舱的整体示意图；
图6是本发明的连接板部分的连接示意图；
图7是本发明的担架板示意图；
图8是本发明吊舱安装在无人机下端的示意图；
图9是本发明的主舱体内部示意图；
其中，1、无人机，2、吊舱，3、担架板，4、主舱体，5、整流罩，6、限位导向槽，7、铰接轴，8、舵机，9、连杆，10、安全尾翼，11、玻璃窗，12、气囊，13、束缚带，14、手握孔，15、显示屏幕，16、连接板，17、连接扣锁，18、吊环，19、电源插头。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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发明中的具体含义。
本发明是一种无人机伤员转运吊舱，基于无人机技术，实现对于伤员的安全及时的转运。
如图1、图5、图8所示，无人机伤员转运吊舱，包括无人机和吊舱，吊舱2安装在无人机1下端。无人机1带着吊舱2起飞进行伤员转运。
本发明将述吊舱2设置为模块化可拆装结构，能够根据实际进行模块的组装，实现伤员转运功能，同时，还可以实现物资运输等其他功能。具体的，如图5所示，吊舱2为模块化结构，吊舱2从外部看主要包括主舱体4以及分别安装在主舱体4前后的两个卸整流罩5，这两个整流罩同主舱体4之间是可拆卸的连接方式。在主舱体4后方的整流罩5的表面设置安全尾翼10，起到减小风阻的作用，类似于飞机或导弹的尾翼。整流罩在不同的无人机上使用时，可进行相应的组合，以减小风阻，便于无人机安全平稳飞行。
在主舱体4的长度方向的侧壁上设置透明的玻璃窗11，用于采光。玻璃窗11使用双层隔热玻璃，具有良好的保温性能。吊舱2的前端为封闭状态，后端为可开闭的结构，后端为舱门，后端的整流罩设置为可以开闭的舱门结构。在吊舱的后门外面有门把手。门与舱室间有密封垫，保证舱内的密封性。
如图1-图9所示在吊舱2内部设置设置有多个功能模块，主要包括生命支持模块、指征监测模块、通信模块、稳态控制模块和担架板3。
其中的生命支持模块，用于提供氧气和保持温度。一般是包括氧气瓶和小型加温装置。氧气瓶的输出部分同小型加温装置连通，小型的加温装置可以采用小型空调。氧气瓶的输出部分同小型加温装置连通，能够使加温装置在加温空气的同时具有补充氧气的功能，提高舱内氧气含量，保持舱内气压稳定。此外，氧气瓶还具有输气管，并且将输气管的末端连接设置氧气面罩，在伤员需要吸氧时，佩戴氧气面罩。小型的加温装置用于保持吊舱2内的空气中氧气浓度。氧气面罩用于为伤员供应高浓度氧气。
吊舱内的指征监测模块用于监测伤员的生理指标。具体的，指征监测模块包括监控手环，伤员佩戴监控手环能够对伤员的心率、血压、体温等生理指标进行实施监控。在吊舱2内设置显示屏幕15；将监控手环同显示屏幕无线通信连接，能够使伤员的生理指标实时展现在显示屏幕15上。显示屏幕15设置无线通信模块，通过无线通信模块同地面控制台通信连接。无线通信模块同无人机的通信系统连接，通过无人机的通信系统将显示屏幕15的信息及时回传给后面地面的控制台。吊舱内的显示系统有专门APP软件，通过5G网络与地面控制台联通。控制台屏幕可以看到伤员身体上部影像，并看到身体指征数据。
吊舱的通信模块用于对吊舱内的伤员进行实时监控以及伤员和地面控制台的通信，采用无线通信技术实现。
在吊舱2的顶部吊挂设置用于摄取伤员影像的摄像头，并通过无线传输到地面控制站。摄像头可以先通过无线通信将信息数据传送给无人机的飞控系统，然后通过无人机的飞控系统将信息传输到地面控制站。吊舱2内设置具有降噪功能的通信用的耳机，为伤员佩戴后起到飞行状态下减小噪音的作用，提高舒适感，还具有防止晕机的效果。
本发明设置有稳态控制模块，用于对担架板进行俯仰补偿，从而解决在无人机飞行过程中可能发生的俯仰动作导致伤员晕机的问题，最终使担架板3保持水平平稳。稳态控制模块主要是设置有俯仰补偿装置，对担架板3进行俯仰补偿。
如图1、图2、图3、图4所示，在吊舱2内设置担架板3，并且，将担架板3采用可插装方式安装在吊舱2内，可以将担架板3便捷的取出和安装在吊舱2内。为了便于担架板3在吊舱2内的固定，通常，优先地，在吊舱2的内壁相对设置两个限位导向槽6，所述限位导向槽6具有开口槽，用于使担架板3插入。所述限位导向槽6一端同铰接轴7垂直固定连接，另一端由俯仰补偿装置控制升降；而所述铰接轴7的两端同吊舱2内壁铰接连接。限位导向槽6设置铰接轴7的一端保持固定，另一端在俯仰补偿装置的控制下，进行俯仰补偿。而俯仰补偿装置同无人机的飞控系统通信连接，当无人机处于俯冲状态时，俯仰补偿装置对限位导向槽6的补偿动作端进行抬升；当无人机处于上扬状态时，俯仰补偿装置控制限位导向槽6的补偿动作端下降。总体上，基板保持担架板3的水平状态。
在具体的实施中，俯仰补偿装置包括固定在吊舱2内壁上部的舵机8以及连杆9。所述连杆9两端分别同舵机8的输出调节轴和限位导向槽6铰接连接。具体如图2所示。连杆9可以设置为刚性杆，也可以设置为柔性绳索。舵机8由无人机1的飞行系统控制动作。舵机8是一种位置(角度)伺服的驱动器,适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。在此使用舵机8对担架板3进行俯仰补偿调节。
本发明的担架板3在插入到限位导向槽6时，担架板6的的宽度方向的两端位于限位导向凹槽6内。为了将担架板6固定在限位导向凹槽6内，通常是在限位导向槽6的内侧的下槽面设置可以充气膨胀的气囊12，平时气囊12处于未充气的状态，当担架板3插入到限位导向槽6时，使气囊12充气将担架板6挤压在限位导向槽6内。气囊12充气后膨胀将担架板卡紧固定在限位导向槽6内，气囊12为柔性状态，在颠簸时还能够起到缓冲的作用。气囊12具有良好的耐磨性。气囊12可以同氧气瓶连通充气，或者同额外设置的小型气泵连通充气。气囊12也能够起到稳态控制作用，辅助稳态控制模块保持担架板6的平稳。
本发明在具体的实施中，担架板3为矩形板状结构，在担架板3的四个角内侧位置设置有手握孔14，方便救护人员用手握持。在担架板3的上表面设置用于固定伤员的束缚带13，一般是设置两根束缚带13。束缚带13的两端同担架板3连接，在中间部分设置松紧用的卡扣。担架板3在四个角倒圆角，能够避免尖角伤人，并且较为美观。手握孔14设置在担架板的直角位置，并且靠近边缘。手握孔为矩形孔，且矩形孔的长度方向与担架板的长度方向保持一致。具体如图7所示。
在具体的实施中，担架板3使用碳纤维材料制成，能够保证具有较轻重量。也可以使用其他的高强度的轻质材料，如高强塑料或者一些合金材料。优先地，担架板的厚度为20mm。
在具体的实施中，担架板3上表面固定覆盖设置垫子，能够使伤员具有舒适的感觉。进一步的，在吊舱2内壁设置一层起到隔音隔热作用的衬布，吊舱2顶部装LED灯提供照明。
本发明在使用时，吊舱2安装在无人机1的下端。吊舱2采用可拆装的方式安装在无人机1的下端。优先地连接结构如下，首先，在无人机1的下端使用螺栓安装连接板16；然后，在连接板16的下端面设置连接扣锁17，所述连接扣锁17类似于安全扣。同时，在吊舱2上端连接设置吊环18，所述吊环18安装在连接扣锁17内实现吊舱2与无人机1的连接。具体如图6所示。
本发明在具体的实施中，吊舱2上端设置电源连接线及电源插头19。无人机1的下端设置电源插孔，连接板16上设置通孔。连接板16安装在无人机1下端时，通孔同电源插孔相对应。电源插头19同无人机1上的电源插孔插接去电。吊舱内的功能模块的用电源自于无人机。吊舱内也可以设置自己的备用电源。具体如图5、图6所示。
本发明是一种无人机伤员转运吊舱，通过设置生命支持模块、指征监测模块、通信模块、稳态控制模块和担架板等功能模块，使该装置能够安全、快捷地对伤员进行转运，从而能够充分利用无人机对起降环境要求低的优势，实现对于伤员的快速转运救治。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种无人机伤员转运吊舱，包括无人机和吊舱，其特征在于：吊舱（2）安装在无人机（1）下端；所述吊舱（2）为模块化可拆装结构；吊舱（2）内部设置的功能模块包括生命支持模块、指征监测模块、通信模块、稳态控制模块和担架板（3）；
生命支持模块，用于提供氧气和保持温度；
指征监测模块，用于监测伤员的生理指标；
通信模块，用于对吊舱内的伤员进行实时监控以及伤员和地面控制台的通信；
担架板，可插装方式安装在吊舱（2）内；
稳态控制模块，设置俯仰补偿装置和气囊，使担架板（3）始终保持平稳。
2.根据权利要求1所述的一种无人机伤员转运吊舱，其特征在于：吊舱（2）内壁相对设置两个用于插装担架板（3）的限位导向槽（6）；所述限位导向槽（6）一端同铰接轴（7）垂直固定连接，另一端由俯仰补偿装置控制升降；所述铰接轴（7）的两端同吊舱（2）内壁铰接连接。
3.根据权利要求3所述的一种无人机伤员转运吊舱，其特征在于：俯仰补偿装置包括固定在吊舱（2）内壁上部的舵机（8）以及两端分别同舵机（8）的输出调节轴和限位导向槽（6）铰接连接的连杆（9）；舵机（8）由无人机（1）的飞行系统控制动作。
4.根据权利要求1所述的一种无人机伤员转运吊舱，其特征在于：生命支持模块包括氧气瓶和小型加温装置；氧气瓶的输出部分同小型加温装置连通，还具有输气管连接设置氧气面罩。
5.根据权利要求1所述的一种无人机伤员转运吊舱，其特征在于：吊舱（2）内设置显示屏幕（15）；指征监测模块包括监控手环，所述监控手环同显示屏幕无线通信连接；显示屏幕（15）设置无线通信模块同地面控制台通信连接。
6.根据权利要求5所述的一种无人机伤员转运吊舱，其特征在于：在吊舱（2）的顶部吊挂设置用于摄取伤员影像的摄像头，并通过无线传输到地面控制站；吊舱（2）内设置具有降噪功能的通信用的耳机，与显示屏幕无线连接。
7.根据权利要求1所述的一种无人机伤员转运吊舱，其特征在于：吊舱（2）为模块化结构，吊舱（2）包括主舱体（4）以及分别安装在主舱体（4）前后的两个可拆卸整流罩（5），位于主舱体（4）后方的整流罩（5）的表面设置安全尾翼（10）；在主舱体（4）的长度方向的侧壁上设置透明的玻璃窗（11），玻璃窗（11）使用双层隔热玻璃；吊舱（2）的前端为封闭状态，后端为可开闭的结构。
8.根据权利要求2所述的一种无人机伤员转运吊舱，其特征在于：担架板（3）的宽度方向的两端位于限位导向凹槽（6）内；在限位导向凹槽（6）的内侧的下槽面设置可以充气膨胀的进行稳态辅助控制的气囊（12）；气囊（12）同氧气瓶连通充气，或者同额外设置的小型气泵连通充气。
9.根据权利要求1所述的一种无人机伤员转运吊舱，其特征在于：无人机（1）下端使用螺栓安装连接板（16），并且在连接板（16）的下端面设置连接扣锁（17）；吊舱（2）上端连接设置吊环（18），所述吊环（18）安装在连接扣锁（17）内实现吊舱（2）与无人机（1）的连接；吊舱（2）上端设置用于同无人机（1）上的电源插孔插接的电源连接线及电源插头（19）；无人机（1）下端设置电源插孔连接板上具有对准电源插孔的通孔。
10.根据权利要求1～9任一项所述的一种无人机伤员转运吊舱，其特征在于：担架板（3）为矩形板状结构，四个角内侧位置设置有手握孔（14）；在担架板（3）的上表面设置用于固定伤员的束缚带（13）；束缚带（13）的两端同担架板（3）连接，中间部分设置松紧用的卡扣；担架板（3）上表面固定覆盖设置垫子；吊舱（2）内壁设置一层起到隔音隔热作用的衬布，吊舱（2）顶部装LED灯提供照明。
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