CN113895634A - 具有降落伞的无人机及其控制方法 - Google Patents

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杨易达
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Abstract

一种具有降落伞的无人机，包括无人机主体及降落伞模块。降落伞模块包括基座、罩体、可充气材、降落伞及充气装置。基座配置于无人机主体上。罩体覆盖于基座上而在罩体与基座之间形成容纳空间。可充气材配置于基座上而收合于容纳空间内。降落伞连接于可充气材与罩体且收合于容纳空间内。充气装置配置于基座上且连接于可充气材。当充气装置对可充气材进行充气时，可充气材膨胀并撞击罩体而使罩体分离于无人机主体，以增加降落伞与无人机主体之间的距离并带动降落伞展开。此外，此无人机的控制方式亦被提及。

Description

具有降落伞的无人机及其控制方法
技术领域
本发明是有关于一种飞行器及其控制方法，且特别是有关于一种具有降落伞的无人机及其控制方法。
背景技术
无人机是一种无搭载人员的载具。通常使用遥控、导引系统或自动驾驶的方式来控制。可在科学研究、场地探勘、军事、休闲娱乐用途上使用。目前商品化最多的无人机是无人航空载具。而内置或外挂照相机、摄影机的飞行载具常被俗称为航拍机。无人机的全球市场在近年大幅增长，现已成为商业、政府和消费应用的重要工具。其能够支持诸多领域的解决方案，广泛应用于建筑、石油、天然气、能源、农业、救灾等领域。
为了避免无人机坠落损坏或伤害到他人，可在无人机上配置降落伞。然而，在降落伞展开的过程中，若无人机处于失控旋转的状态或所处高度不足，则易因降落伞缠绕到机体或来不及展开而导致无人机坠落损坏或伤害到他人。
发明内容
本发明提供一种具有降落伞的无人机及其控制方法，可确保无人机的降落伞顺利展开。
本发明具有降落伞的无人机包括无人机主体及降落伞模块。降落伞模块包括基座、罩体、可充气材、降落伞及充气装置。基座配置于无人机主体上。罩体覆盖于基座上而在罩体与基座之间形成容纳空间。可充气材配置于基座上而收合于容纳空间内。降落伞连接于可充气材与罩体且收合于容纳空间内。充气装置配置于基座上且连接于可充气材。当充气装置对可充气材进行充气时，可充气材膨胀并撞击罩体而使罩体分离于无人机主体，以增加降落伞与无人机主体之间的距离并带动降落伞展开。
本发明的无人机的控制方法包括以下步骤。提供降落伞模块于无人机主体上，其中降落伞模块包括充气装置、可充气材、罩体及降落伞。借由充气装置对可充气材进行充气以使可充气材膨胀。借由膨胀的可充气材撞击罩体以使罩体分离于无人机主体，且使连接于罩体与可充气材的降落伞与无人机主体之间的距离增加并带动降落伞展开。
基于上述，在本发明的无人机中，当降落伞模块开始作动时，可充气材膨胀而带动降落伞移动以使降落伞与无人机主体隔开适当距离，据以避免降落伞因非预期地缠绕无人机主体而无法顺利展开。此外，用以收容降落伞及可充气材的罩体，其在降落伞模块作动的过程中会随着可充气材的膨胀而与降落伞一起移动，以抵御乱流并具有引导降落伞展开的效果。借此，可确保无人机的降落伞能够顺利发挥作用，且可减少降落伞完全展开所需时间。
附图说明
图1是本发明实施例的无人机的立体示意图。
图2是图1的降落伞模块的示意图。
图3绘示图1的降落伞模块开始作动的示意图。
图4绘示图2的降落伞完全展开的示意图。
图5是本发明实施例的无人机的控制方法流程图。
图6是降落伞模块的控制示意图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的多个实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而非用来限制本发明。
图1是本发明实施例的无人机的立体示意图。图2是图1的降落伞模块的示意图。请参考图1及图2，本实施例的无人机100包括无人机主体110及降落伞模块120。降落伞模块120包括基座122、罩体124、可充气材126、降落伞128、控制单元127及充气装置129。基座122配置/固定于无人机主体110上的适当位置，其中适当位置例如是无人机主体110远离旋翼的端部，可有效避免当降落伞张开时被旋翼缠绕而导致无人机100坠落。罩体124覆盖于基座122上而在罩体124与基座122之间形成容纳空间S。可充气材126配置于基座122上而收合于容纳空间S内，降落伞128连接可充气材126与罩体124且收合于容纳空间S内。充气装置129配置于基座122上且连接于可充气材126。
图3绘示图1的降落伞模块开始作动的示意图。图4绘示图2的降落伞完全展开的示意图。当降落伞模块120开始作动时，充气装置129对可充气材126进行充气，可充气材126会如图3所示膨胀成柱状物并撞击罩体124而使罩体124如图3所示分离于无人机主体110，以增加降落伞128与无人机主体110之间的距离并带动降落伞128如图4所示展开。借此，可有效地避免降落伞128因非预期地缠绕无人机主体110或无人机主体110的旋翼而无法顺利展开。此外，用以收容降落伞128及可充气材126的罩体124在降落伞模块120作动的过程中会如上述般随着可充气材126的膨胀而与降落伞128一起移动。此外，当降落伞模块120尚未作动时，罩体124的外表面例如为凸弧面，或者符合无人机主体110的外型而设计为流线型，除了在无人机100飞行时可以减少气流的扰乱或紊流的产生之外，并具有引导降落伞128展开方向的效果。借此，可确保无人机100的降落伞128能够顺利发挥作用，且可减少降落伞128完全展开所需的时间。
图1及图3示意性地绘示降落伞模块120在无人机主体110上的位置，降落伞模块120可装设于无人机主体110上的其他位置，本发明不对此加以限制。举例来说，降落伞模块120设置于无人机主体110远离旋翼的端部，可有效避免当降落伞128张开时被旋翼缠绕而导致无人机100坠落，或者将降落伞模块120装设于邻近无人机主体110的重心所在位置。
在本实施例中，可充气材126例如是由高机械性质之复合性材料的织布所制作，具有足够强度能承受充气时气体的冲击。可充气材126用于可将降落伞128及罩体124弹离无人机主体110。在其他实施例中，可充气材126可为其他适当材质，本发明不对此加以限制。此外，本实施例的充气装置129例如是高压气瓶或其他种类之可提供高压气体的装置，以借高压的气体对可充气材126进行充气。
以下借由流程图说明本实施例的无人机的降落伞模块的控制方法。图5是本发明实施例的无人机的控制方法流程图。请参考图5，首先，设置降落伞模块120于无人机主体110上，其中降落伞模块120包括充气装置129、可充气材126、罩体124及降落伞128(步骤S1)。接着，借由充气装置129对可充气材126进行充气以使可充气材126膨胀(步骤S2)。借由膨胀的可充气材126撞击罩体124以使罩体124与降落伞128分离于无人机主体110，且使连接于罩体124与可充气材126的降落伞128与无人机主体110之间的距离增加并带动降落伞128展开(步骤S3)。
以下对降落伞模块120的作动时机进行具体说明。本实施例的无人机100还包括第一感测模块130(绘示于图1)。第一感测模块130例如包括第一感测元件130a例如是陀螺仪及/或磁力计以及处理单元130b。第一感测模块130配置于无人机主体110内且用于感测无人机主体110的速度、加速度及倾角等以产生感测信号。第一感测模块130的处理单元借由上述感测信号来判断目前无人机100的飞行状态，并产生飞行信号。借由电连接的方式，降落伞模块120可接收来自第一感测模块130的飞行信号，使得充气装置129对可充气材126进行充气而使降落伞128展开。详细而言，依据第一感测模块130的感测信号可以得知无人机主体110的飞行状态，例如是无人机100是否处于正在飞行中以及是否已失速等，之后，第一感测模块130的处理单元130b判断是否要送出飞行信号至降落伞模块120的控制单元127以控制充气装置129对可充气材126进行充气以使降落伞128展开。
请再参考图2，在本实施例中，降落伞模块120还可包括至少一锁定组件125，锁定组件125配置于基座122上且用于将罩体124锁定于基座122。当第一感测模块130感测到无人机100的飞行状态(如倾角及加速度的至少其中之一)而得知无人机100已失速的情况下，将发出飞行信号给降落伞模块120，并控制至少一锁定组件125开启并释放罩体124，接着如上述般控制充气装置129对可充气材126进行充气以使降落伞128展开。锁定组件125例如是卡扣装置或锁扣。锁定组件125可借由任何适当的锁定机构来锁定及释放罩体124，本发明不对其具体形式加以限制。
在其他实施例中，还可利用降落伞模块120本身所包含的控制单元来进行上述判断及控制。以下对此进行具体说明。
图6是降落伞模块的控制示意图。当无人机100起飞后，第一感测模块130优先控制降落伞模块120的运作。但当第一感测模块130因某些因素(例如第一感测元件或者处理单元损毁或失去电力驱动)而无法作动时，将由降落伞模块120的控制单元127来控制降落伞模块120内部的运作。本实施例的降落伞模块120，如图2与图6所示，控制单元127还包括第二感测元件127a及判断元件127b。第二感测元件127a可包含陀螺仪及/或磁力计，其用于感测无人机主体110的速度、加速度及倾角等飞行状态。判断元件127b用于依据第二感测元件127a所感测到无人机主体110的所述飞行状态的感测信号，而得知无人机100是否处于正在飞行中或者是否已失速，并依据感测信号以判断是否需要控制充气装置129对可充气材126进行充气以使降落伞128展开。
换句话说，在同时设有第一感测模块130(绘示于图1)及第二控制单元127(绘示于图6)的情况下，可优先以第一感测模块130所感测的飞行状态作为判断是否启动降落伞模块120的依据。并且，第二控制单元127的第二感测元件127a及判断元件127b可作为备用，在无人机主体110的第一感测模块130及其判断机制关闭或失效时取而代之。
在实施例中，降落伞模块120可先依据第一感测元件130a所感测的无人机主体110的速度而得知无人机100是否正在飞行，并据以判断是否启动处理单元130b。若第一感测元件130a感测到无人机主体110的速度低于预定值，则表示无人机100尚未起飞，此时不启动处理单元130b。在另一实施例中，若第一感测元件130a失效时，降落伞模块120可先依据第二感测元件127a所感测的无人机主体110的速度而得知无人机100是否正在飞行，并据以判断是否启动判断元件127b。若第二感测元件127a感测到无人机主体110的速度低于预定值，则表示无人机100尚未起飞，此时不启动判断元件127b。借此，可避免处理单元130b或判断元件127b在无人机100尚未起飞时误触发降落伞模块120作动。若第一感测元件130a感测到无人机主体110的速度高于预定值，则表示无人机100正在飞行，此时启动处理单元130b。若第一感测元件130a失效时，第二感测元件127a感测到无人机主体110的速度高于预定值，则表示无人机100正在飞行，此时启动判断元件127b。
处理单元130b启动后可依据第一感测元件130a所感测的无人机主体110的倾角及加速度的至少其中之一而得知无人机100是否已失速，据以判断是否控制充气装置129对可充气材126进行充气以使降落伞128展开。若第一感测元件130a失效时，判断元件127b启动后可依据第二感测元件127a所感测的无人机主体110的倾角及加速度的至少其中之一而得知无人机100是否已失速，据以判断是否控制充气装置129对可充气材126进行充气。若无人机100已失速，则控制充气装置129对可充气材126进行充气以使降落伞128展开。
参考图2与图6所示的判断元件127b可依据第二感测元件127a所感测的无人机主体的飞行状态(如倾角及加速度的至少其中之一)而得知无人机100是否已失速，据以判断是否控制锁定组件125释放罩体124。若无人机100已失速，则控制锁定组件125释放罩体124，并接着如上述般控制充气装置129对可充气材126进行充气以使降落伞128展开。锁定组件125可借由任何适当的锁定机构来锁定及释放罩体124，本发明不对其具体形式加以限制。
上述的处理单元130b以及判断元件127b，例如是中央处理单元(centralprocessing unit,CPU)，或是其他可编程之一般用途或特殊用途的微处理器(Microprocessor)、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、可编程控制器、特殊应用集成电路(Application Specific Integrated Circuits,ASIC)、可编程逻辑装置(Programmable Logic Device,PLD)或其他类似装置或这些装置的组合的晶片。
综上所述，在本发明的无人机中，当降落伞模块开始作动时，可充气材膨胀而带动降落伞弹射以使降落伞与无人机主体隔开适当距离，据以避免降落伞因非预期地缠绕无人机主体或旋翼而无法顺利展开。此外，用以收容降落伞及可充气材的罩体，在降落伞模块作动的过程中会随着可充气材的膨胀而与降落伞一起移动，具有引导降落伞展开的效果。借此，可确保无人机的降落伞能够顺利发挥作用，且可减少降落伞完全展开所需时间。
惟以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求书及发明内容所作的简单等效变化与修改，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。另外，本发明的任一实施例或权利要求书不须达成本发明所揭露的全部目的或优点或特点。此外，摘要和发明名称仅是用来辅助专利检索之用，并非用来限制本发明的权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。
附图标记说明：
100:无人机
110:无人机主体
120:降落伞模块
122:基座
124:罩体
125:锁定组件
126:可充气材
127:控制单元
127a:第二感测元件
127b:判断元件
128:降落伞
129:充气装置
130:第一感测模块
130a:第一感测元件
130b:处理单元
S:容纳空间
S1～S3:步骤。

Claims (20)

1.一种具有降落伞的无人机，其特征在于，该无人机包括无人机主体以及降落伞模块，其中：
所述降落伞模块包括基座、罩体、可充气材、降落伞及充气装置，其中：
所述基座配置于所述无人机主体上；
所述罩体覆盖于所述基座上而在所述罩体与所述基座之间形成容纳空间；
所述可充气材配置于所述基座上且收合于所述容纳空间内；
所述降落伞连接于所述可充气材与所述罩体且收合于所述容纳空间内；以及
所述充气装置配置于所述基座上且连接于所述可充气材，其中当所述充气装置对所述可充气材进行充气时，所述可充气材膨胀并撞击所述罩体而使所述罩体分离于所述无人机主体，以增加所述降落伞与所述无人机主体之间的距离并带动所述降落伞展开。
2.根据权利要求1所述的具有降落伞的无人机，其特征在于，所述可充气材被所述充气装置充气后成为柱状物。
3.根据权利要求1所述的具有降落伞的无人机，其特征在于，所述罩体的外表面为凸弧面。
4.根据权利要求1所述的具有降落伞的无人机，其特征在于，还包括第一感测模块，其中所述第一感测模块配置于所述无人机主体且用于感测所述无人机主体的飞行状态，所述降落伞模块用于依据所述第一感测模块所感测的所述无人机主体的飞行状态而判断是否控制所述充气装置对所述可充气材进行充气。
5.根据权利要求4所述的具有降落伞的无人机，其特征在于，所述第一感测模块包括第一感测元件及处理单元，所述第一感测元件用于感测所述无人机主体的飞行状态，所述处理单元用于依据所述第一感测元件所感测的所述无人机主体的飞行状态而判断是否控制所述充气装置对所述可充气材进行充气。
6.根据权利要求5所述的具有降落伞的无人机，其特征在于，所述降落伞模块用于依据所述第一感测元件所感测的所述无人机主体的速度而判断是否启动所述处理单元。
7.根据权利要求1所述的具有降落伞的无人机，其特征在于，所述降落伞模块包括第二感测元件及判断元件，所述第二感测元件用于感测所述无人机主体的飞行状态，所述判断元件用于依据所述第二感测元件所感测的所述无人机主体的飞行状态而判断是否控制所述充气装置对所述可充气材进行充气。
8.根据权利要求1所述的具有降落伞的无人机，其特征在于，所述降落伞模块还包括锁定组件，所述锁定组件配置于所述基座上且用于将所述罩体锁定于所述基座。
9.根据权利要求8所述的具有降落伞的无人机，其特征在于，还包括第一感测模块，所述第一感测模块包括第一感测元件及处理单元，所述第一感测元件用于感测所述无人机主体的飞行状态，所述处理单元用于依据所述第一感测元件所感测的所述无人机主体的飞行状态而判断是否控制所述锁定组件释放所述罩体。
10.根据权利要求8所述的具有降落伞的无人机，其特征在于，所述降落伞模块包括第二感测元件及判断元件，所述第二感测元件用于感测所述无人机主体的飞行状态，所述判断元件用于依据所述第二感测元件所感测的所述无人机主体的飞行状态而判断是否控制所述锁定组件释放所述罩体。
11.一种具有降落伞的无人机的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
设置降落伞模块于无人机主体上，其中所述降落伞模块包括充气装置、可充气材、罩体及降落伞；
借由所述充气装置对所述可充气材进行充气以使所述可充气材膨胀；以及
借由膨胀的所述可充气材撞击所述罩体以使所述罩体与所述降落伞分离于所述无人机主体，且使连接于所述罩体与所述可充气材的所述降落伞与所述无人机主体之间的距离增加并带动所述降落伞展开。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，还包括：
借由所述无人机主体的第一感测模块感测所述无人机主体的飞行状态；以及
借由所述降落伞模块依据所述第一感测模块所感测的所述无人机主体的飞行状态而判断是否控制所述充气装置对所述可充气材进行充气。
13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，还包括：
借由所述第一感测模块的第一感测元件感测所述无人机主体的飞行状态；以及
借由所述第一感测模块的处理单元依据所述第一感测元件所感测的所述无人机主体的飞行状态而判断是否控制所述充气装置对所述可充气材进行充气。
14.根据权利要求13所述的控制方法，其特征在于，所述第一感测模块依据所述第一感测元件所感测的所述无人机主体的速度而判断是否启动所述处理单元。
15.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，还包括：
借由所述降落伞模块的第二感测元件感测所述无人机主体的飞行状态；以及
借由所述降落伞模块的判断元件依据所述第二感测元件所感测的所述无人机主体的飞行状态而判断是否控制所述充气装置对所述可充气材进行充气。
16.根据权利要求15所述的控制方法，其特征在于，所述降落伞模块依据所述第二感测元件所感测的所述无人机主体的速度而判断是否启动所述判断元件。
17.根据权利要求16所述的控制方法，其特征在于，所述判断元件依据所述第二感测元件所感测的所述无人机主体的倾角及加速度的至少其中之一而判断是否控制所述充气装置对所述可充气材进行充气。
18.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，还包括借由锁定组件锁定所述罩体。
19.根据权利要求18所述的控制方法，其特征在于，还包括：
借由所述第一感测模块的第一感测元件感测所述无人机主体的飞行状态；以及
借由所述第一感测模块的处理单元依据所述第一感测元件所感测的所述无人机主体的飞行状态而判断是否控制所述锁定组件释放所述罩体。
20.根据权利要求18所述的控制方法，其特征在于，还包括：
借由所述降落伞模块的第二感测元件感测所述无人机主体的飞行状态；以及
借由所述降落伞模块的判断元件依据所述第二感测元件所感测的所述无人机主体的飞行状态而判断是否控制所述锁定组件释放所述罩体。
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