CN114802762B - 一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置，属于位移监测技术领域，包括位移监测装置和安装在无人机底部用于连接位移监测装置的固定件，位移监测装置为三棱锥形的结构，包括位于底部的支撑底板和三个侧板，三个侧板的底部分别与支撑底板的三个侧壁转动连接，支撑地板的上设有用于监测位移变化量的监测机构、用于调节侧板的驱动组件和用于连接侧板顶部的固定组件，固定组件的顶部设有固定环，固定件包括安装在无人机底部的调节组件和导向杆，导向杆安装在调节组件上，位移监测装置上的固定环套在导向杆上，使用无人机抛投监测，抛投后的姿态不正可自行调整，监测效果好，结构稳定。
Description
技术领域
本发明属于检测装置技术领域，更具体来说，涉及一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置。
背景技术
地理探测的过程会使用到基于导航系统的位移监测装置来监测目标地理位置的变化。譬如在监测冰川时，将该位移监测装置放置在冰川上，通过导航系统来监控该装置内部的位移，再通过数据判断，从而预测是否会发生雪崩等自然灾害。
目前，装置落地后不一定为正姿态，有可能发生翻滚，导致不能正常监测，而需要抛投的区域一般也无法人工进行调整，现有技术中的此类装置的监测结果受其姿态的影响较大。
对于此类便携的装置，一般都由无人机进行运输投送，因此装置一般都尽量做到小巧，但是小巧的装置，检测的精度不高，即地面的变化必须经过小巧的装置与地面的接触面，因此接触面积越大，检测的灵敏度越高，其次，更大的接触面积反馈的各个数值变化也更准确的反馈出地面变形的程度。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于解决现有的缺陷。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置，包括位移监测装置和安装在无人机底部用于连接位移监测装置的固定件，
位移监测装置为三棱锥形的结构，包括位于底部的支撑底板和三个侧板，三个侧板的底部分别与支撑底板的三个侧壁转动连接，支撑底板的上设有用于监测位移变化量的监测机构、用于调节侧板的驱动组件和用于连接侧板顶部的固定组件，固定组件的顶部设有固定环，侧板由多块检测板依次首尾转动连接拼成，多个检测板上均设有压力传感器(123)；
固定件包括安装在无人机底部的调节组件和导向杆，导向杆安装在调节组件上，位移监测装置上的固定环套在导向杆上。
优选的，监测机构包括壳体、陀螺仪传感器、控制器和电池，陀螺仪传感器、控制器和电池位于壳体内，电池电性连接陀螺仪传感器和控制器，固定组件固定在壳体的上端。
优选的，固定组件包括空心管和三棱台形的结构体，结构体上设有电磁铁，电磁铁的通电线穿过空心管与壳体内的电池连接。
优选的，驱动组件包括安装座、电动推杆和铰链结构，侧板通过铰链结构与支撑底板转动连接，安装座安装在支撑底板上，电动推杆固定安装在安装座上，电动推杆的输出轴正对侧板。
优选的，铰链结构包括安装板、连接主臂、连接副臂、铰链座和角度传感器，连接主臂上设有滑槽，连接副臂通过滑块在滑槽内自由滑动，连接主臂与安装板转动连接，连接副臂通过转轴与铰链座转动连接，铰链座安装在侧板上，角度传感器安装在铰链座上并于转轴接触，角度传感器与控制器连接。
优选的，侧板的内侧壁上设有太阳能电池板，太阳能电池板与电池连接。
优选的，支撑底板上设有稳定组件，稳定组件包括稳定电机、螺盘、螺杆和杆套，螺杆位于杆套内，螺盘的侧壁上设有螺纹，螺盘与螺杆螺纹连接，螺杆的底部设有钻头，支撑底板上设有钻孔，钻头穿过钻孔伸出。
优选的，调节组件包括调节固定结构和夹持结构，调节固定结构和调节活动结构均安装在无人机的底部，导向杆的一端与调节固定结构转动连接，另一端被夹持结构夹持。
优选的，导向杆包括加速段和水平调节段，加速段和水平调节段圆滑过渡，调节固定结构上设有限位杆。
优选的，支撑底板和侧板均为金属材质，支撑底板和侧板的外壁上均覆盖有缓冲层。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明的一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置，使用无人机抛投监测，抛投后的姿态不正可自行调整。
(2)本发明的一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置，能够监测地面的活动包括但不限于，横向位移与竖向位移以及流体滑坡等。
(3)本发明的一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置，该装置续航长，结构稳定，不易损坏。
附图说明
图1为本发明的一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置的运输示意图；
图2为本发明的一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置的位移监测装置的结构示意图；
图3为本发明的一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置的位移监测装置的立体结构示意图；
图4为本发明的一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置的驱动组件的结构示意图；
图5为本发明的一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置的铰链结构的结构示意图；
图6为本发明的一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置的稳定组件的结构示意图；
图7为本发明的一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置的监测机构的结构示意图；
图8为本发明的一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置的监测机构的侧板的结构示意图；
图9为本发明的一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置的监测机构的检测板的连接结构示意图。
示意图中的标号说明：
100、位移监测装置；110、支撑底板；120、侧板；121、太阳能电池板；122、检测板；123、压力传感器；130、监测机构；131、壳体；132、陀螺仪传感器；133、控制器；134、电池；140、驱动组件；141、安装座；142、电动推杆；143、铰链结构；144、安装板；145、连接主臂；146、连接副臂；147、铰链座；148、角度传感器；150、固定组件；151、空心管；152、结构体；153、电磁铁；160、固定环；170、稳定组件；171、稳定电机；172、螺盘；173、螺杆；174、杆套；
200、固定件；210、调节组件；211、调节固定结构；212、夹持结构；220、导向杆。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施条例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明；本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
参照附图1-9所示，本实施例的一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置，包括位移监测装置100和安装在无人机底部用于连接位移监测装置100的固定件200，
位移监测装置100为三棱锥形的结构，包括位于底部的支撑底板110和三个侧板120，三个侧板120的底部分别与支撑底板110的三个侧壁转动连接，支撑底板上设有用于监测位移变化量的监测机构130、用于调节侧板120的驱动组件140和用于连接侧板120顶部的固定组件150，固定组件150的顶部设有固定环160，侧板120由多块检测板122依次首尾转动连接拼成，多个检测板122上均设有压力传感器(123)；
固定件200包括安装在无人机底部的调节组件210和导向杆220，导向杆220安装在调节组件210上，位移监测装置100上的固定环160套在导向杆220上。
上述的设计，整个位移监测装置100为三棱锥形的结构，此结构的设计，当该装置从无人机上被抛下落地后，与地面接触的方式只有两种，接触一：支撑底板110与地面接触，即该装置获得正常落地；接触二：侧板120与地面接触，即该装置获得非正常落地，当出现非正常落地后需要调节自身姿态回到正常落地姿态。
需要注意的是，该装置工作时，驱动组件140会驱动侧板120转动，让侧板120也在正常落地姿态时接触地面，增大该装置的触地面积，因此，能够感测地面发生位移如塌陷、滑坡等现象，具体的当侧板所覆盖的区域的地面发生变化时，由于侧板120由多块检测板122依次首尾转动连接拼成，其中某一块板跟随地面的变化如塌陷、水土流失等，该板发生悬空，受重力作用而发生偏转，在此过程中，该板上的压力传感器123所监测的压力会有变化起伏，即当压力传感器123检测到压力变化后，则相应的可推测发生了地面形变。
监测机构130包括壳体131、陀螺仪传感器132、控制器133和电池134，陀螺仪传感器132、控制器133和电池134位于壳体131内，电池134电性连接陀螺仪传感器132和控制器133，固定组件150固定在壳体131的上端，此设计的结构，陀螺仪传感器132检测该装置落地后的姿态，虽然是正三棱锥的结构，但是当落地为非正常落地姿态时，即只知道非正常落地，并不知道具体是哪一块侧板120着底，因此通过陀螺仪传感器132即可感知该结果，进一步的，当该装置稳定工作后，陀螺仪传感器132保持稳定，当地基发生位移后，陀螺仪传感器132会进行感知监测。
固定组件150包括空心管151和三棱台形的结构体152，结构体152上设有电磁铁153，电磁铁153的通电线穿过空心管151与壳体131内的电池134连接，此设计的结构，当处于非工作时，即此时侧板120不会被打开，结构体152上的电磁铁153吸附侧板120，对于本装置而言，展开后的侧板120的总范围面积即为监测的高精度区域，因此理论上增大侧板120的面积即可增大监测的高精度区域，进一步的，可通过更换更长的空心管151，来配合安装更高的侧板120，其中支撑底板110可不变，因此，本设计能够根据实际的检测区域地形以及整体监测需求来灵活调整监测的高精度区域面积。
驱动组件140包括安装座141、电动推杆142和铰链结构143，侧板120通过铰链结构143与支撑底板110转动连接，安装座141安装在支撑底板110上，电动推杆142固定安装在安装座141上，电动推杆142的输出轴正对侧板120，此设计的结构，铰链结构143用于连接侧板120和支撑底板110，电动推杆142工作时，输出轴向前伸出，推动侧板120发生偏转，当侧板120转动一定的角度后，受重力作用，继续转动直至落地与地面接触。
铰链结构143包括安装板144、连接主臂145、连接副臂146、铰链座147和角度传感器148，连接主臂145上设有滑槽，连接副臂146通过滑块在滑槽内自由滑动，连接主臂145与安装板144转动连接，连接副臂146通过转轴与铰链座147转动连接，铰链座147安装在侧板120上，角度传感器148安装在铰链座147上并与转轴接触，角度传感器148与控制器133连接，此设计的铰链结构143，除了常规的连接功能外，设置的角度传感器148能够感知侧板120的转动角度，即可探知地面的平整度，相应的当电动推杆142停止工作后，侧板120的角度再发生改变，则接触的地面发生的位移，因此通过该装置的发聩可监测地形变化，配合陀螺仪传感器132进行位移监测。
侧板120的内侧壁上设有太阳能电池板121，太阳能电池板121与电池134连接，此设计能够给予电池134充电，提高该装置的监测时间。
支撑底板110上设有稳定组件170，稳定组件170包括稳定电机171、螺盘172、螺杆173和杆套174，螺杆173位于杆套174内，螺盘172的侧壁上设有螺纹，螺盘172与螺杆173螺纹连接，螺杆173的底部设有钻头，支撑底板110上设有钻孔，钻头穿过钻孔伸出，此设计的结构，当该装置位于正常落地姿态后，稳定电机171开始工作，通过螺盘172驱动螺杆173转动，进一步的带动钻头向地面钻去，进一步的将该装置稳定在地面上，减少风对该装置的干扰，其中对于监测区域的土地松软度等不同，可控制螺杆173的钻入深度，在满足稳定的同时减少对监测的干扰。
调节组件210包括调节固定结构211和夹持结构212，调节固定结构211和调节活动结构均安装在无人机的底部，导向杆220的一端与调节固定结构211转动连接，另一端被夹持结构212夹持。
导向杆220包括加速段和水平调节段，加速段和水平调节段圆滑过渡，调节固定结构211上设有限位杆。
上述的设计，在无人机运输时，位移监测装置100安装在导向杆220上，此时导向杆220被夹持结构212夹持，此时加速段呈水平状态，当到达指定位置后，夹持结构212松开，导向杆220受重力作用发生转动，位移监测装置100沿着加速段向下滑动，导向杆220转动到一定角度后，受限位杆的限位，状态稳定，此时加速段斜向下，水平调节段呈水平姿态，位移监测装置100经过加速段后抵达水平调节段，最后沿着抛物线路径下落，此设计的结构，由于位移监测装置100的质量一定，通过调节无人机的离地高度即可改变位移监测装置100的落地地点，因此可灵活选定落地地点进行落地。
支撑底板110和侧板120均为金属材质，支撑底板110和侧板120的外壁上均覆盖有缓冲层，有效地进行保护。
如图8所示，相邻连接的检测板122之间可相互转动，为了防止在侧板120展开的过程之，造成检测板122的叠加贴合，该装置展开效果不好，本设计的检测板122并不能自由转动过多的角度，如图9所示，此设计能满足在侧板120展开后对地面的更进一步的贴合且，地面变化带动检测板122可发生相应的转动变化，带来压力变化，便于检测，同时也防止展开出现叠合现象。
实施例1
当该位移监测装置100落地后，陀螺仪传感器132检测落地姿态，当为正常落地姿态后，稳定电机171启动，控制螺杆173钻入地面进行固定该装置，之后电动推杆142工作，控制侧板120展开，三个侧板120上的角度传感器148分别记录每个侧板120转动的角度，记为初始角度，提供给控制器133，此时、压力传感器123收检测板122的重力作用检测到初始压力值，若之后地面发生位移，侧板120发生角度改变，角度传感器148检测到新的角度变化，则反馈出该处地面发生位移，其中角度变化越大，发生的位移量越大，同样的即使地面发生位移的地方仅是侧板覆盖的区域，即底板不会有所影响，此时，每一块检测板122由于地面发生形变，导致压力传感器123的检测数据有所变化，即可同样反应出地面的位置变化发生了。
实施例2
当该位移监测装置100落地后，陀螺仪传感器132检测落地姿态，当为非正常落地姿态后，陀螺仪传感器132通过检测的数据判断为哪一块侧板120着地，之后该着地的侧板120连接的电动推杆142工作，进行位移监测装置100的姿态调整，需要注意的是，该装置的重心靠近支撑底板110，因此调节过程中，当电动推杆142带动侧板120相对支撑底板110转动一定的角度后，受重力作用，该装置自动回正，之后通过陀螺仪传感器132反馈检测该装置是否处于正常落地姿态，后续如实施例1所述一致进行工作。
需要注意的是，电动推杆142的输出轴仅仅指向侧板120，而不与侧板120连接，因此在推动侧板120的过程中，为了能够进行姿态回正作业，该电动推杆142的输出轴的位移能够导致当侧板120着地后，支撑底板110转动一定的角度，使得整个支撑底板110的重心不处于着地的侧板120上，此时受重力作用，支撑底板110继续转动至回正。
以上所述实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置，包括位移监测装置(100)和安装在无人机底部用于连接位移监测装置(100)的固定件(200)，其特征在于：
所述位移监测装置(100)为三棱锥形的结构，包括位于底部的支撑底板(110)和三个侧板(120)，所述三个侧板(120)的底部分别与支撑底板(110)的三个侧壁转动连接，所述支撑底板(110)上设有用于监测位移变化量的监测机构(130)、用于调节侧板(120)的驱动组件(140)和用于连接侧板(120)顶部的固定组件(150)，所述固定组件(150)的顶部设有固定环(160)，所述侧板(120)由多块检测板(122)依次首尾转动连接拼成，多个所述检测板(122)上均设有压力传感器(123)；
所述固定件(200)包括安装在无人机底部的调节组件(210)和导向杆(220)，所述导向杆(220)安装在调节组件(210)上，所述位移监测装置(100)上的固定环(160)套在导向杆(220)上；
所述驱动组件(140)包括安装座(141)、电动推杆(142)和铰链结构(143)，所述侧板(120)通过铰链结构(143)与支撑底板(110)转动连接，所述安装座(141)安装在支撑底板(110)上，所述电动推杆(142)固定安装在安装座(141)上，所述电动推杆(142)的输出轴正对侧板(120)；
所述铰链结构(143)包括安装板(144)、连接主臂(145)、连接副臂(146)、铰链座(147)和角度传感器(148)，所述连接主臂(145)上设有滑槽，所述连接副臂(146)通过滑块在滑槽内自由滑动，所述连接主臂(145)与安装板(144)转动连接，所述连接副臂(146)通过转轴与铰链座(147)转动连接，所述铰链座(147)安装在侧板(120)上，所述角度传感器(148)安装在铰链座(147)上并与转轴接触，所述角度传感器(148)与控制器(133)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置，其特征在于：所述监测机构(130)包括壳体(131)、陀螺仪传感器(132)、控制器(133)和电池(134)，所述陀螺仪传感器(132)、控制器(133)和电池(134)位于壳体(131)内，所述电池(134)电性连接陀螺仪传感器(132)和控制器(133)，所述固定组件(150)固定在壳体(131)的上端。
3.根据权利要求2所述的一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置，其特征在于：所述固定组件(150)包括空心管(151)和三棱台形的结构体(152)，所述结构体(152)上设有电磁铁(153)，所述电磁铁(153)的通电线穿过空心管(151)与壳体(131)内的电池(134)连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置，其特征在于：所述侧板(120)的内侧壁上设有太阳能电池板(121)，所述太阳能电池板(121)与电池(134)连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置，其特征在于：所述支撑底板(110)上设有稳定组件(170)，所述稳定组件(170)包括稳定电机(171)、螺盘(172)、螺杆(173)和杆套(174)，所述螺杆(173)位于杆套(174)内，所述螺盘(172)的侧壁上设有螺纹，所述螺盘(172)与螺杆(173)螺纹连接，所述螺杆(173)的底部设有钻头，所述支撑底板(110)上设有钻孔，所述钻头穿过钻孔伸出。
6.根据权利要求1所述的一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置，其特征在于：所述调节组件(210)包括调节固定结构(211)和夹持结构(212)，所述调节固定结构(211)和调节活动结构均安装在无人机的底部，所述导向杆(220)的一端与调节固定结构(211)转动连接，另一端被夹持结构(212)夹持。
7.根据权利要求6所述的一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置，其特征在于：所述导向杆(220)包括加速段和水平调节段，所述加速段和水平调节段圆滑过渡，所述调节固定结构(211)上设有限位杆。
8.根据权利要求1所述的一种基于导航系统的无人机抛投式位移监测装置，其特征在于：所述支撑底板(110)和侧板(120)均为金属材质，所述支撑底板(110)和侧板(120)的外壁上均覆盖有缓冲层。
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