CN115598645A - 一种基于数字公路的超声感应发声装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于无人机保护领域，具体的说是一种基于数字公路的超声感应发声装置，包括机体；机体上转动安装有用于进行地形测绘的激光扫面仪；机体上固定安装有测量机体飞行高度的超声波测距传感器；机体的内部开设有空腔；空腔的内部安装有执行机构；机体内部固定安装有计算单元，计算单元通过导线分别于超声波测距传感器与执行机构电性连接；计算单元用于计算超声波测距传感器检测到机体的飞行高度在急剧下降时，触发执行机构动作，执行机构保护机体平安落地；本发明结构简单可解决无人机在进行飞行测绘作业时，由于动力问题或者是感度设置问题，突然失控坠机，导致无人机损坏的技术问题。

Description

一种基于数字公路的超声感应发声装置

技术领域

本发明属于无人机保护领域，具体的说是一种基于数字公路的超声感应发声装置。

背景技术

空地一体的三维数字公路测量系统结合了机载与车载两种系统的优势，可有效解决公路路面和公路两侧地形获取精度不一致的问题，实现了旧路改造精度要求高，效率高的新模式。

无人机在执行飞行测绘时的飞行高度一般在20-100米的之间，空机加上的激光扫描仪的重量在25Kg左右，一旦无人机在进行飞行测绘作业时，由于动力问题或者是感度设置问题，导致无人机在飞行的过程中突然失控坠落；动力问题为单个电机或电调有问题，造成电机突然堵转或停转失去动力；感度设置问题是姿态感度设置过高或过低，感度主要控制无人机对摇杆指令的反应速度；感度值过低，无人机反应迟缓，控制不灵敏；感度值过高，无人机会在相应方向抖动从而出现侧翻的情况；无人机一旦出现突然失控坠落的情况，在重力加速度的影响下，无人机会遭受到巨大的冲击，从而导致无人机上的配备的激光扫描仪损坏。

鉴于此，本发明提出一种基于数字公路的超声感应发声装置，利用超声波时刻测量无人机与地面的距离从而判断无人机是否处于坠落的状态，若是则触发执行机构对无人机进行保护，若不是则执行元件不动作，解决上述技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于数字公路的超声感应发声装置，解决了无人机在进行飞行测绘作业时，突然失控坠机，导致无人机损坏的技术问题；

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

本发明提出一种基于数字公路的超声感应发声装置，包括

机体；

激光扫描仪，所述机体上转动安装有用于进行地形测绘的激光扫面仪；

超声波测距传感器，所述机体上固定安装有测量所述机体飞行高度的超声波测距传感器；

空腔，所述机体的内部开设有空腔；

执行机构，所述空腔的内部安装有执行机构；

计算单元，所述机体内部固定安装有计算单元，所述计算单元通过导线分别于所述超声波测距传感器与所述执行机构电性连接；所述计算单元用于计算所述超声波测距传感器检测到所述机体的飞行高度在急剧下降时，触发所述执行机构动作，所述执行机构保护所述机体平安落地。

所述激光扫描仪可选用轻量化的BLK360型号的扫描仪，减小所述机体的载重，延缓所述机体的下坠速度；根据实际情况也可选用其它型号的扫描仪；

所述超声波测距传感器可选用UNAM 70U6131/S14型号的传感器感应范围可达60m；根据实际情况也可选用其它型号的传感。

优选的，所述执行机构包括

电磁铁，所述空腔的内部固定安装有电磁铁，所述电磁铁与所述计算单元通过导线电性连接；

一号伸缩杆，所述一号伸缩杆的一端与所述电磁铁固定连接，所述一号伸缩杆上固定安装有与所述电磁铁磁性相斥的一号磁块；

翻盖，所述机体的上表面铰接有翻盖；

伞体，所述一号磁块的外表面固定安装有均匀分布的伞绳，所述伞绳的另一端固定安装在所述伞体的下表面；所述伞体位于所述翻盖的下方；

所述一号伸缩杆远离所述电磁铁的一端与所述伞体的中心部位固定连接。

优选的，所述伞体上固定安装有均匀分布的筋条，所述伞绳远离所述一号磁块的一端与所述筋条固定连接。

优选的，初始状态下，所述一号磁块与所述伞体为面接触。

所述一号磁块的形状为碗形，所述一号磁块的内凹部分与所述伞体的下表面相接触。

优选的，所述电磁铁靠近机体下表面的一端固定安装有二号伸缩杆；所述二号伸缩杆的另一端固定安装有与所述电磁铁磁性相斥的二号磁块；

所述机体的内部安装有安全气囊，所述安全气囊位于所述二号伸缩杆的正下方；

所述伞体上固定安装有均匀分布的筋条，所述伞绳远离所述一号磁块的一端与所述筋条固定连接；

所述筋条的端部固定安装有磁球，所述安全气囊的外表面安装有与所述磁球磁性相吸的磁片。

所述筋条采用弹性材料制作，所述弹性材料包括橡胶、塑胶等材质；所述筋条在所述伞体伸出所述机体后，在所述筋条本身的弹性下快速展开所述伞体。

优选的，所述安全气囊的外表面开设有均匀分布的凹坑，所述磁片位于所述凹坑的内部。

所述凹坑的截面近似于乒乓球拍，所述磁片位于所述凹坑的最底部，所述磁球由于磁性吸力进入所述凹坑内部后，所述安全气囊对所述磁球进行包覆。

优选的，所述筋条靠近所述伞体边缘一端的厚度小于所述筋条远离所述伞体边缘一端的厚度。

优选的，所述伞体的边缘位置固定安装有弹性圈。

优选的，所述伞体的外表面设置有反光条。

所述反光条根据不同的地理选用不同的颜色，例如在沙漠地区采用红色或绿色的反光条，在森林覆盖率较高的区域采用红色或黄色的反光条。

优选的，所述安全气囊的内部填充有带有颜色标识的粉末。

所述粉末采用红色或者绿色的粉末，或者采用荧光粉末。

本发明的有益效果如下：

1.本发明所述一种基于数字公路的超声感应发声装置，通过设置执行机构，当计算单元检测到机体处于坠机状态时，电磁铁的得电，从而使得一号磁块将伞体顶出机体内部，伞体在机体外部展开，减缓机体下坠的速度，同时二号磁块带动二号伸缩杆撞击安全气囊，安全气囊在机体的下表面形成缓冲垫，减少机体坠落后地面对机体的冲击。

2.本发明所述一种基于数字公路的超声感应发声装置，通过设置筋条与磁球，使得机体落在陡坡上后，在筋条与安全气囊的配合下使得伞体与安全气囊形成类似与一个球的形状，从而在机体向下滚动的过程中，减少机体受损的可能；同时伞体边缘的弹性圈在机体落地后进行收缩，使得伞体边缘与安全气囊的外壁紧密贴合，减少机体落在沼泽地后，沼泽地的水通过安全气囊与伞体之间的缝隙流入机体的内部，造成机体损坏的可能。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的主体结构图；

图2是伞体在初始状态下的结构图；

图3是伞体在展开状态下的结构图；

图4是凹坑的截面图。

图中:1、机体；11、激光扫描仪；2、超声波测距传感器；3、空腔；31、计算单元；4、执行机构；41、电磁铁；42、一号伸缩杆；43、一号磁块；44、翻盖；45、伞体；46、伞绳；5、二号伸缩杆；51、二号磁块；52、安全气囊；6、筋条；61、磁球；62、磁片；63、凹坑；64、弹性圈。

具体实施方式

本发明提供了一种基于数字公路的超声感应发声装置，解决了无人机在进行飞行测绘作业时，突然失控坠机，导致无人机损坏的技术问题；

实施例一：

如图1至图3所示

一种基于数字公路的超声感应发声装置，包括

机体1；

激光扫描仪11；所述机体1上转动安装有用于进行地形测绘的激光扫面仪；

超声波测距传感器2，所述机体1上固定安装有测量所述机体1飞行高度的超声波测距传感器2；

空腔3，所述机体1的内部开设有空腔3；

执行机构4，所述空腔3的内部安装有执行机构4；

计算单元31，所述机体1内部固定安装有计算单元31，所述计算单元31通过导线分别于所述超声波测距传感器2与所述执行机构4电性连接；所述计算单元31用于判断所述机体1是否处于急剧下降的状态，触发所述执行机构4动作，所述执行机构4保护所述机体1平安落地。

所述执行机构4包括

电磁铁41，所述空腔3的内部固定安装有电磁铁41，所述电磁铁41与所述计算单元31通过导线电性连接；

一号伸缩杆42，所述一号伸缩杆42的一端与所述电磁铁41固定连接，另一端固定安装有与所述电磁铁41磁性相斥的一号磁块43；

翻盖44，所述机体1的上表面铰接有翻盖44；

伞体45，所述一号磁块43的外表面固定安装有均匀分布的伞绳46，所述伞绳46的另一端固定安装在所述伞体45的下表面；所述伞体45位于所述翻盖44的下方。

其中：

a、所述伞体45上固定安装有均匀分布的筋条6，所述伞绳46远离所述一号磁块43的一端与所述筋条6固定连接；

b、初始状态下，一号磁块43与伞体45为面接触；一号磁块43的形状为碗形，一号磁块43的内凹部分与伞体45的下表面相接触。

首先，飞手将机体1从机巢中取出，之后通过地面控制器控制机体1起飞，机体1在飞行的过程激光扫描仪11对公路两旁的地形情况进行拍摄绘图，超声波测距传感器2每隔一段时间，向地面发射一道超声脉冲信号，经地面或建筑物反射后再次接收反射回的超声脉冲信号，将接收到的脉冲信号通过导线传输到计算单元31，计算单元31根据发出和接收后的时间间隔差和声速，测出机体1是否处于坠落的状态；

超声测速公式为：

其中：T₁为超声波第一次发生到接收的时间间隔；

T₂为超声波第二次发生到接收的时间间隔；

ΔT为超声波第一次接收到第二次发出所经历的时间间隔。

物体下落的速度公式为：

其中：g为重力加速度(取9.8m/s)；

h为无人机的飞行高度。

机体1在飞行时，地面控制器时刻监控着机体1的飞行高度，以机体1在60米左右的高度执行测绘任务为例，V₂为34.3m/s，当计算单元31检测出V₁大于V₂则说明机体1处于坠落的状态，计算单元31可为一个计算处理芯片，安装在无人机本身的电路板上，判断机体1是否处于坠落的状态，从而触发执行机构4动作；计算单元31驱使电磁铁41得电，电磁铁41得电后，由于一号磁块43与电磁铁41的磁性相斥使得的一号磁块43带动一号伸缩杆42向机体1的上表面方向延长，一号伸缩杆42起到限位作用避免一号磁块43从机体1内部飞出，一号磁块43与伞体45为面接触从而可以更好的将伞体45从机体1的内部推出，一号磁块43带动伞体45将翻盖44顶开，使得伞体45从机体1的内部脱出，伞体45上固定安装的筋条6在自身的弹性下将伞体45张开(筋条6采用弹性橡胶制作)，使得伞体45张开的范围大于机体的大小，外部空气阻力使得伞体45完全撑开，伞体45在完全展开后将一号伸缩杆42拉长(如图3所示)，伞体45利用空气阻力降低机体1的下降速度，降低机体1与地面的冲击力，减小机体1由于动力问题或者是感度设置问题突然坠落，导致机体1受损的情况。

同时在机体1安全落地后，可以将伞体45经过整理后再次放入机体1内部，盖上翻盖44，用于下次使用。

实施例二：

如图1至图4所示

所述电磁铁41靠近机体1下表面的一端固定安装有二号伸缩杆5；所述二号伸缩杆5的另一端固定安装有与所述电磁铁41磁性相斥的二号磁块51；

所述机体1的内部安装有安全气囊52，所述安全气囊52位于所述二号伸缩杆5的正下方；

所述伞体45上固定安装有均匀分布的筋条6，所述伞绳46远离所述一号磁块43的一端与所述筋条6固定连接；

所述筋条6的端部固定安装有磁球61，所述安全气囊52的外表面安装有与所述磁球61磁性相吸的磁片62。

所述安全气囊52的外表面开设有均匀分布的凹坑63，所述磁片62位于所述凹坑63的内部。

所述伞体45的边缘位置固定安装有弹性圈64。

其中：

a、凹坑63的截面近似于乒乓球拍，磁片62位于凹坑63的最底部，磁球61由于磁性吸力进入凹坑63内部后，安全气囊52对磁球61进行包覆；

b、筋条6靠近伞体45边缘一端的厚度小于筋条6远离伞体45边缘一端的厚度；

c、各个筋条6上的磁球61的互不接触。

当计算单元31检测到机体1处于坠落的状态时，触发执行机构4动作，执行机构4的结构、功能、工作原理及效果可参见实施例一的描述，同时在电磁铁41得电后，由于二号磁块51与电磁铁41的磁性相斥使得二号磁块51带动二号伸缩杆5向机体1的下表面方向延长，二号伸缩杆5起到限位作用避免二号磁块51从机体1内部飞出，二号磁块51带动二号伸缩杆5对安全气囊52进行撞击，安全气囊52内部填充有固体的叠氮化钠，当叠氮化钠收到撞击后分解出大量的氮气，迅速充满安全气囊52，对机体1的下表面进行保护，减小机体1突然坠落后地面对机体1的冲击力；

在机体1下降的过程中，机体1与越靠近地面，机体1所受到的空气阻阻力越小，使得筋条6开始逐渐的回缩，同时由于筋条6上的磁球61与安全气囊52上的磁块磁性相吸，使得筋条6的端部向安全气囊52的凹坑63方向移动，最终与凹坑63中的磁块相吸合，在筋条6与安全气囊52的配合下使得伞体45与安全气囊52形成类似于一个球的形状；由于一号伸缩杆42远离电磁铁41的一端与伞体45的中部固定连接(如图3所示)，一号伸缩杆42只能上下伸缩，从而可以对筋条6上的磁球61进行限位，避免在磁球61与磁块吸合时出现错位的情况；在筋条6与安全气囊52形成球体后，机体1位于球的内部，从而在机体1向下滚动的过程中，筋条6与安全气囊52起到缓冲作用，减少机体1受损的可能；

在伞体45展开的过程中，伞体45边缘的弹性圈64被空气阻力所拉伸，当机体1落在沼泽地时，在机体1落地后，在筋条6与安全气囊52的配合下使得伞体45与安全气囊52形成类似于一个球的形状，同时伞体45边缘的弹性圈64进行收缩，使得伞体45边缘与安全气囊52的外壁紧密贴合，伞体45采用防水布材质，从而减少机体1落在沼泽地后，沼泽地的水顺着伞体45与安全气囊52之间的缝隙流入机体1的内部，造成机体1损坏的可能。

实施例三：

所述伞体45的外表面设置有反光条。

所述安全气囊52的内部填充有带有颜色标识的粉末。

其中：

a、反光条根据不同的地理选用不同的颜色，例如在沙漠地区采用红色或绿色的反光条，在森林覆盖率较高的区域采用红色或黄色的反光条。

b、粉末采用红色或者绿色的粉末，或者采用荧光粉末。

在机体1坠落后由于空气阻力的影响会产生一定的偏移，使得工作人员在寻找机体1时会有一定阻碍，在伞体45的外表面设置反光条，使得伞体45拥有明显的标识便于搜寻，相较于在无人机上安装指示灯而言反光条无需担心能源与损坏的情况；

同时反光条以反光膜为基材，涂布上胶之后，具有强烈的反光效果；涂布上胶后，胶体将伞体45上细微的缝隙进行填补在一定程度上提高了伞体45的防水性能，从而减少机体1落在沼泽地后，沼泽地的水流入机体1的内部，从而造成机体1损坏的可能；

同时在安全气囊52的内部填充有带有颜色标识的粉末同样也是具有一定的标识作用，当安全气囊52在机体1坠落后发生破损，粉末从破损处喷出，留下明显的痕迹从而便于工作人员的搜寻。

Claims (10)

1.一种基于数字公路的超声感应发声装置，包括

机体(1)；

激光扫描仪(11)，所述机体(1)上转动安装有用于进行地形测绘的激光扫面仪；

其特征在于：

超声波测距传感器(2)，所述机体(1)上固定安装有测量所述机体(1)飞行高度的超声波测距传感器(2)；

空腔(3)，所述机体(1)的内部开设有空腔(3)；

执行机构(4)，所述空腔(3)的内部安装有执行机构(4)；

计算单元(31)，所述机体(1)内部固定安装有计算单元(31)，所述计算单元(31)通过导线分别于所述超声波测距传感器(2)与所述执行机构(4)电性连接；所述计算单元(31)用于判断所述机体(1)是否处于急剧下降的状态，触发所述执行机构(4)动作，所述执行机构(4)保护所述机体(1)平安落地。

2.根据权利要求1所述一种基于数字公路的超声感应发声装置，其特征在于：所述执行机构(4)包括

电磁铁(41)，所述空腔(3)的内部固定安装有电磁铁(41)，所述电磁铁(41)与所述计算单元(31)通过导线电性连接；

一号伸缩杆(42)，所述一号伸缩杆(42)的一端与所述电磁铁(41)固定连接，所述一号伸缩杆(42)上固定安装有与所述电磁铁(41)磁性相斥的一号磁块(43)；

翻盖(44)，所述机体(1)的上表面铰接有翻盖(44)；

伞体(45)，所述一号磁块(43)的外表面固定安装有均匀分布的伞绳(46)，所述伞绳(46)的另一端固定安装在所述伞体(45)的下表面；所述伞体(45)位于所述翻盖(44)的下方；

所述一号伸缩杆(42)远离所述所述电磁铁(41)的一端与所述伞体(45)的中心部位固定连接。

3.根据权利要求2所述一种基于数字公路的超声感应发声装置，其特征在于：所述伞体(45)上固定安装有均匀分布的筋条(6)，所述伞绳(46)远离所述一号磁块(43)的一端与所述筋条(6)固定连接。

4.根据权利要求2所述一种基于数字公路的超声感应发声装置，其特征在于：初始状态下，所述一号磁块(43)与所述伞体(45)为面接触。

5.根据权利要求2所述一种基于数字公路的超声感应发声装置，其特征在于：所述电磁铁(41)靠近机体(1)下表面的一端固定安装有二号伸缩杆(5)；所述二号伸缩杆(5)的另一端固定安装有与所述电磁铁(41)磁性相斥的二号磁块(51)；

所述机体(1)的内部安装有安全气囊(52)，所述安全气囊(52)位于所述二号伸缩杆(5)的正下方；

所述筋条(6)的端部固定安装有磁球(61)，所述安全气囊(52)的外表面安装有与所述磁球(61)磁性相吸的磁片(62)。

6.根据权利要求5所述一种基于数字公路的超声感应发声装置，其特征在于：所述安全气囊(52)的外表面开设有均匀分布的凹坑(63)，所述磁片(62)位于所述凹坑(63)的内部。

7.根据权利要求5所述一种基于数字公路的超声感应发声装置，其特征在于：所述筋条(6)靠近所述伞体(45)边缘一端的厚度小于所述筋条(6)远离所述伞体(45)边缘一端的厚度。

8.根据权利要求2所述一种基于数字公路的超声感应发声装置，其特征在于：所述伞体(45)的边缘位置固定安装有弹性圈(64)。

9.根据权利要求2所述一种基于数字公路的超声感应发声装置，其特征在于：所述伞体(45)的外表面设置有反光条。

10.根据权利要求5所述一种基于数字公路的超声感应发声装置，其特征在于：所述安全气囊(52)的内部填充有带有颜色标识的粉末。

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