CN114261514A - 一种无人机防坠机装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无人机防坠机装置，包括降落伞机构和保护罩机构；其中，降落伞机构包括伞仓、伞仓固定轴；保护罩机构包括桨叶保护罩和连接固定杆；桨叶保护罩由若干个保护罩组成并通过连接固定杆采用螺丝连接固定，其包括连接杆、连接固定轴、固定轴心、底轴；通过连接固定轴，再由多根连接杆与底轴组成圆形状保护罩。本发明通过设置降落伞机构和保护罩机构避免无人机坠机，从而节约了维护的成本，也提高了无人机作业的安全性，也为作业人员减少作业的心里负担，提高作业的成功率，为巡检人员提供安全可靠便捷的巡检作业，对其以后的工作有极大的作用，能够极大的避免因错误操作带来的巨大社会经济损失。

Description

一种无人机防坠机装置

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机防坠机装置。

背景技术

随着无人机技术的快速发展，无人机逐渐应用于日常生活中，在地图测绘、气象探测、灾情勘测、电力巡检等很多领域中扮演着重要角色，随着高新技术在无人机上面的不断使用，无人机的性能越来越先进。随着无人机的功能逐渐完善，除本身耗费较大之外，所携带的电子设备也越来越尖端、精密，无人机造价昂贵，但是在日常巡检中还是经常发生炸机事件，炸机一般由以下原因造成：

(1)运维人员操作失误；对于线路运维，高压线高压塔往往都是建造在山区里，飞行环境非常复杂，对于运维飞行人员而言，需要承受很大的工作压力，特别是在高强度的飞行作业中，运维人员更容易发生飞行操作失误，从而导致无人机坠机掉落。

(2)电池突然掉电；高强度的运维工作往往会使无人机电量大幅度衰减，即电池电量为虚电，掉电很快，遥控APP上显示的电量无法呈现实际的电量，显示的电量往往小于实际电量很多，所以按照APP显示的电量来规划返航是来不及的，这时候也常常导致炸机。

(3)突然出现障碍物；无人机在高压线飞行开展作业时，偶尔会有许多鸟在附近飞行活动，如果这时候无法准确预判小鸟的飞行轨迹，操控无人机避开小鸟，也将会导致炸机事件的发生。

(4)强风大雨；在远距离巡检时，突降大雨，导致无人机无法及时返航，也将容易导致炸机。

在日常的巡检作业过程中，还会存在非常多的原因从而导致炸机等情况，这个时候对运营班组是非常麻烦的，无人机炸机不仅是设备损失，也有可能对作业人员造成伤害。因此，无人机使用安全问题显得尤为重要，有必要对无人机坠机前进行保护，确保不出现炸机情况。

发明内容

为解决现有技术所存在的技术问题，本发明提供一种无人机防坠机装置，通过研究无人机防碰撞、坠机机械结构的设计，以及坠机时预处理方式，观察无人机在发生碰撞时的变化情况，提出无人机保护罩和降落伞设置，可在无人机发生碰撞或者坠机时自动保护无人机，避免收到破坏。

本发明采用以下技术方案来实现：一种无人机防坠机装置，包括降落伞机构和保护罩机构；其中，降落伞机构包括伞仓、伞仓固定轴；保护罩机构包括桨叶保护罩和连接固定杆；

桨叶保护罩由若干个保护罩组成并通过连接固定杆采用螺丝连接固定，其包括连接杆、连接固定轴、固定轴心、底轴；通过连接固定轴，再由多根连接杆与底轴组成圆形状保护罩。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明通过设置降落伞机构降低无人机坠落损坏率，在无人机飞行时，遇到认为操作失误，及不可避免的外接因素导致坠机时，最大幅度的减少无人机的损坏，保障无人机的安全作业，降低无人机外衣炸机损坏的维修成本，并大大排除无人机坠机导致的人员伤亡事故，提高运维人员和作业的安全性。

2、本发明通过设置保护罩机构降低无人机的坠机率，实现操作失误导致坠机的概率大大降低，避免无人机炸机，碰撞后即可反弹，保障无人机的安全。

附图说明

图1是本发明无人机降落伞机构示意图；

图2是无人机保护罩机构示意图；

图3是桨叶保护罩结构示意图；

图4是固定轴心结构示意图；

图中，1是桨叶保护罩，2是连接固定杆，3是伞仓，4是伞仓固定轴，11是连接杆，12是连接固定轴，13是固定轴心，14是底轴，131是环形扣，132是卡扣，133是固定板，134是固定仓。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1-3所示，本实施例一种无人机防坠机装置，包括降落伞机构和保护罩机构；其中，降落伞机构包括伞仓3、伞仓固定轴4；保护罩机构包括桨叶保护罩1和连接固定杆2；

桨叶保护罩由四个保护罩组成并通过连接固定杆采用螺丝连接固定，其包括连接杆11、连接固定轴12、固定轴心13、底轴14；通过连接固定轴12，再由多根连接杆11与底轴14组成圆形状保护罩。

本实施例中，保护罩机构主体采用碳纤维复合材料，保障了无人机在发生碰撞时的强度，从而保障无人机的安全；保护罩机构采用可拆装式结构，极大地减少了装置的占用空间，机构紧凑稳固，不易损坏。

如图4所示，本实施例中，固定轴心包括环形扣131、卡扣132、固定板133、固定仓134；环形扣用于固定无人机的螺旋桨，无人机桨臂固定于固定仓，卡扣用于固定固定板，从而保证无人机桨臂不松动。

本实施例中，固定轴心采用热塑性聚氨酯弹性体橡胶为制作材料，良好的柔性使得无人机在扣紧的情况有一定的形变量，再通过仿形设计，贴合无人机，在无人机发生碰撞时，可将伤害降到最小，也可获得更好的受力性能，大大提高无人机作业的安全性。

本实施例中，降落伞机构的工作过程分为三个实施阶段，具体步骤如下：

S1、拉直过程：处于紧捆扎状态的降落伞从伞仓里迅速拉出；

S2、充气过程：降落伞全长拉直，直到充满为止的整个过程，此过程为降落伞工作过程中最为复杂的阶段；

S3、稳定下降过程：在降落伞完全充满后，气动阻力将使物-伞继续减速直至达到稳定的平衡状态。

本实施例中，降落伞的充气过程中，降落伞机构开伞的速度要求足够大，满足开伞所需动压，降落伞机构充满所需的速度有一定的范围，即为判断降落伞是否充满的依据：

S21、若V_min＜V＜V_lk，则伞衣立即判断；

S22、若4V_d＜V_lk＜V，则伞衣经历过一段时间后充满；

S23、若V_lk＜4V_d＜V，则伞衣不能充满；

其中，V_min为最小开伞速度，V_lk为临界开伞速度，V_d为伞衣充满后系统稳定下来的速度，V为伞衣充气时系统的速度，降落伞为弹射开伞，重量可缩小50g以内；在降落伞的伞面增加自由落体下降时的阻力，减小下降时的速度，使得无人机可承受自身下载速度和自由身产生的动量，且与降落伞下落速度和空气密度、伞的形状特性、载重量等因素相关，具体地，降落伞拉力表示如下：

式中，F_D为拉力；ρ为空气密度，ρ＝1.22kg/m³；C_d为风阻系数；A为降落伞面积；v为与空气相对的速度。

当载重的重力与降落伞拉力相等时，降落伞匀速下降，即：

F_G＝F_D (2)

式中，F_G为拉力；m为载重质量；g为重力加速度，g＝9.81m/s²。

降落伞面积为：

A＝(2mg)/(ρC_dv²) (4)

又因为：

再由式(4)和式(5)得到降落伞直径：

降落伞机构通过无线传输技术，可实现手动打开降落伞，及无人机在失控后，可迅速完成降落伞打开工作，大大降低坠机的损坏程度。

防护罩机构对无人机各个方位进行了保护，能在无人机坠落前提供一定的缓冲保护，最大的减少无人机的损坏；通过搭载人工智能算法技术以及高性能芯片，实现对无人机进行每秒50次的状态判断，每秒超325次的姿态数据分析，每秒6000次危险检测，通过对状态判断数据、姿态数据、危险检测数据与多维度核心数据综合分析判断，实现对防坠机的反应做出毫秒级的判断。

本装置还搭载了高性能传感器和姿态传感器，高性能传感器能够每秒采集无人机所处海拔高度、桨叶转速、空间方位姿态、各方向速度、空间重力情况等多维度的数据，并实时更新，为防坠机安全提供全面、及时、可靠的全方位数据，帮助无人机在坠机时做出最为正确的判断；若一套传感器发生故障时，装置将自动切换至备用传感器，保障无人机在坠机时最大的安全。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种无人机防坠机装置，其特征在于，包括降落伞机构和保护罩机构；其中，降落伞机构包括伞仓、伞仓固定轴；保护罩机构包括桨叶保护罩和连接固定杆；

桨叶保护罩由若干个保护罩组成并通过连接固定杆采用螺丝连接固定，其包括连接杆、连接固定轴、固定轴心、底轴；通过连接固定轴，再由多根连接杆与底轴组成圆形状保护罩。

2.根据权利要求1所述的一种无人机防坠机装置，其特征在于，固定轴心包括环形扣、卡扣、固定板和固定仓；环形扣用于固定无人机的螺旋桨，无人机桨臂固定于固定仓，卡扣用于固定固定板。

3.根据权利要求1所述的一种无人机防坠机装置，其特征在于，保护罩机构采用可拆装式结构，其主体采用碳纤维复合材料。

4.根据权利要求2所述的一种无人机防坠机装置，其特征在于，固定轴心采用热塑性聚氨酯弹性体橡胶为制作材料。

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