CN203975233U - 一种多旋翼飞行器安全保护系统 - Google Patents

Abstract

一种多旋翼飞行器安全保护系统，包括用于接收地面遥控信号的接收器、飞行器控制电路、调速器、固定在每个旋臂（1）端部的电机以及为上述各装置进行供电的飞行器供电电源，其特征在于：设置有保护装置控制电路、多个与保护装置控制电路连接并由其控制实现触发的降落伞弹出装置（3），降落伞弹出装置（3）触发后将其内部的降落伞弹出实现对多旋翼飞行器的保护。通过本实用新型的多旋翼飞行器安全保护系统，可以对飞行时特别是低空飞行时发生故障的多旋翼飞行器快速、可靠地进行保护，防止多旋翼飞行器发生坠落，避免了损失和人员伤害的多旋翼飞行器安全保护系统。

Description

一种多旋翼飞行器安全保护系统

技术领域

一种多旋翼飞行器安全保护系统，属于多旋翼飞行器安全设备领域。

背景技术

多旋翼飞行器是一种常见的无人飞行设备，由于其体积小巧、性能可靠以及灵活性大的特点而广泛应用于多种领域，可执行多种飞行任务（如航拍）。当多旋翼飞行器在飞行特别是低空飞行时一旦多旋翼飞行器发生故障，如电机停转，螺旋桨损坏等，此时的多旋翼飞行器已不能维持其平稳的姿态，其必然会坠落。由于多旋翼飞行器在执行飞行任务时，往往其上往往携带有贵重的设备（如航拍时的摄像机），同时多旋翼飞行器其自身的价值也较为昂贵，所以一旦发生坠落现象，必然会导致贵重仪器设备以及多旋翼飞行器其自身的损坏，因而会造成较大的经济损失，同时，多旋翼飞行器从高空坠落后，也有可能会对地面的人员以及其他设备造成损害。

在现今的技术中，也有部分操作人员通过在多旋翼飞行器上固定降落伞对多旋翼飞行器进行保护，但是在实际操作中，由于降落伞打开需要一定时间，所以如果多旋翼飞行器在低空飞行时发生故障，多旋翼飞行器回音降落伞未及时开启而同样发生坠落现象。因此在现有技术中，还未见有一种成熟的、切实可行的装置或方法对飞行中特别是低空飞行的多旋翼飞行器进行保护。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种对飞行时特别是低空飞行时发生故障的多旋翼飞行器快速、可靠地进行保护，防止多旋翼飞行器发生坠落，避免了损失和人员伤害的多旋翼飞行器安全保护系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该多旋翼飞行器安全保护系统，包括用于接收地面遥控信号的接收器、飞行器控制电路、调速器、固定在每个旋臂端部的电机以及为上述各装置进行供电的飞行器供电电源，接收器的信号输出端与飞行器控制电路的信号输入端相连，飞行器控制电路的信号输出端与调速器相连，通过调速器实现对电机的控制，电机的输出轴上均固定有一螺旋桨，其特征在于：设置有保护装置控制电路、多个与保护装置控制电路连接并由其控制实现触发的降落伞弹出装置，降落伞弹出装置触发后将其内部的降落伞弹出实现对多旋翼飞行器的保护。

优选的，所述的降落伞弹出装置的外壳为上端敞口、两端封闭同时底部设有开口的板状部件，横向设置在外壳内的定位板将外壳内部分为上方的降落伞腔和下方的触发腔，所述的降落伞置于降落伞腔内；

一个或多个触发机构由外壳底部的开口处放入外壳内并由定位板定位，在外壳底部的开口处设置有防止触发机构掉出的抽出式遮挡机构；导线穿过外壳的侧面，将触发机构与所述的保护装置控制电路连接。

优选的，所述的触发机构为内部放置有燃烧剂的中空圆柱体，由布满了出气孔的上部和封闭的下部组成，上、下两部由套装在触发机构外圈的铜环连接固定，铜环与所述的导线相连，所述的出气孔被可冲开的封住；在铜环的内圈设置有多个放电电极。

优选的，所述的抽出式遮挡机构为挡板以及与挡板配合的凹槽，凹槽开设在所述的外壳底部开口处两侧边的中部，挡板可抽出的伸入两侧凹槽内，将外壳的底部的开口完全遮挡。

优选的，所述的降落伞弹出装置通过固定臂固定在螺旋桨的外侧将螺旋桨罩在其内，固定臂一端固定在所述的旋臂上，另一端上表面设置有一倾斜面，降落伞弹出装置固定在该倾斜面上。

优选的，在所述的固定臂上同时设置有若干导气孔。

优选的，所述的外壳为角度小于180°的弧形。

与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是：

1、本实用新型的多旋翼飞行器安全保护系统，可以飞行时发生故障的多旋翼飞行器快速、可靠地进行保护，防止多旋翼飞行器发生坠落，避免了损失和人员伤害的多旋翼飞行器安全保护系统。

2、通过设置弧形的降落伞弹出装置，可以将降落伞至于其内，同时对螺旋桨具有保护作用。

3、通过将燃烧剂点燃的方式使之瞬间产生大量气体，可以实现降落伞的快速弹出，因此本多旋翼飞行器安全保护系统尤其适用于对低空飞行的多旋翼飞行器的保护。

4、降落伞弹出装置的底部采用抽出式结构，方便触发机构的更换。

5、触发机构上方遍布有若干气孔，有助于于燃烧剂产生的气体的快速导出。

6、连接旋臂和降落伞弹出装置的固定板上设置有若干导气孔，减轻了自身重量的同时，有助于螺旋桨高速旋转产生的气流向下排出。

7、外壳的弧度小于180°，方便下方的挡板的抽出。

附图说明

图1为四旋臂飞行器降落伞弹出装置设置示意图。

图2为六旋臂飞行器降落伞弹出装置设置示意图。

图3为八旋臂飞行器降落伞弹出装置设置示意图。

图4为多旋翼飞行器安全保护系统安装示意图。

图5为降落伞弹出装置剖视图。

图6为降落伞弹出装置俯视图。

图7为触发机构示意图。

图8为触发机构剖视图。

图9~10为多旋翼飞行器安全保护系统实施例2结构示意图。

图11~13为多旋翼飞行器安全保护系统实施例3结构示意图。

图14~15为多旋翼飞行器安全保护系统实施例4结构示意图。

其中：1、旋臂  2、螺旋桨  3、降落伞弹出装置  4、固定臂  5、导气孔  6、降落伞腔  7、外壳  8、触发机构  9、定位板  10、触发腔  11、导线  12、定位孔  13、挡板  14、出气孔  15、铜环  16、放电电极  17、第二放电电极  18、定位板出气孔  19、拉绳  20、平板  21、弹簧  22、舵机。

具体实施方式

图1~8是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1~15对本实用新型做进一步说明。

如图1~3所示，目前市面上常见的多旋翼飞行器有四旋翼、六旋翼以及八旋翼，三种形式。当多旋翼飞行器为四旋翼时，将其四个旋翼的端部均固定一降落伞弹出装置；当多旋翼飞行器为六旋翼或八旋翼时，降落伞弹出装置间隔安装。也可以在每个旋翼的端部全部固定安装降落伞弹出装置。当多旋翼飞行器的旋翼数量更多时，降落伞弹出装置同样可间隔设置（可根据需要间隔一组旋翼或两组及两组以上数量的旋翼），也可以全部设置。

如图4~5所示，在原有多旋翼飞行器的旋臂1的端部固定有一电机（图中未画出），在电机的输出轴上固定有螺旋桨2。固定臂4一端固定在旋臂1的下方，另一端上表面设置有一向外倾斜的倾斜面，降落伞弹出装置3可拆卸的固定在该倾斜面上，并将螺旋桨2罩在其内，起到对螺旋桨2的保护作用，通过设置倾斜面，因此降落伞弹出装置3在触发之后，降落伞向斜外侧弹出，防止触碰到螺旋桨2。固定臂4与旋臂1和降落伞弹出装置3之间可通过多种方式固定，如：螺丝固定或扎带固定。降落伞弹出装置3为圆弧状，可以将螺旋桨2罩在其内部，对螺旋桨2具有保护作用。固定臂4上与旋臂1相同的开有多个导气孔5，减轻重量的同时方便螺旋桨2旋转时产生的气流向下流出。

如图5~6所示，降落伞弹出装置3的外壳7为上端敞口、两端封闭的中空圆弧状部件，且其弧度小于180°。外壳7的底面为开口设计，在开口处两侧弧形边的中部各横向开有一条凹槽，圆弧状的挡板13可抽出的伸入两侧凹槽内，挡板13全部进入后将外壳7的底部的开口完全遮挡。在外壳7内部下方横向设置有同为圆弧状的定位板9，通过定位板9在外壳7内部间隔形成上方的降落伞腔6和下方的触发腔10，降落伞（图中未画出）的伞体置于降落伞腔6内，降落伞的边沿与外壳7的上沿相固定。

在定位板9上开有一个或多个定位孔12，将外壳7底部的挡板13抽出之后，触发机构8自下而上进入触发腔10并穿过定位板9之后从定位孔12上方伸出，每一个定位孔12内可固定一个触发机构8。所有触发机构8放置完成之后，将挡板13再次伸入两侧凹槽内将外壳7底部的开口挡住，防止触发机构8掉出。通过从底部设置挡板13可以在对触发机构8进行更换时从底部更换，更换更加方便。在外壳7的外侧面上开有与触发腔10联通的通孔，通孔的数量设置为一个或与触发机构8数量相同的多个。导线11穿过通孔之后与触发机构8相连。在外壳7的外侧面上开设的通孔优选开在外壳7的外侧，以防止开在内侧时对螺旋桨2的转动造成影响。

如图7~8所示，触发机构8为中空的圆柱状，由布满出气孔14的上半部和封闭的下半部组成，上、下两部由套装在触发机构8外圈的铜环15连接固定。触发机构8的上下两部可通过多种方式与铜环15实现可靠连接，如螺纹连接。导线11一端连接铜环15另一端连接相应的放电电路的输出端。在正常情况下，出气孔14由蜡封住。

铜环15的内圈设有多条放电电极16，将触发机构8 的上、下两部与铜环15固定连接完成之后，放电电极16位于触发机构8的内腔内。在触发机构8的内腔填充有燃烧剂，由于触发机构8表面的出气孔14被封住，因此燃烧剂不会漏出。当触发机构8触发时，上述的第一控制器将放电电路接通，放电电路释放出的电流信号经导线11和铜环15加载到放电电极16上，放电电极16发出火花将燃烧剂点燃，瞬间放出大量气体，将放置在降落伞腔6内的降落伞快速弹出。放电电路可通过目前常见的电子打火器的放电电路实现，燃烧剂可通过广泛应用于汽车安全气囊的叠氮化钠实现。

具体工作过程如下：当多旋翼飞行器发生故障坠落需要降落伞弹出装置3触发时，通过导线11送至触发机构8的铜环15上，然后通过与铜环15相连的放电电极16进行放电并产生火花，放电电极16产生火花之后将填充在触发机构8内部的燃烧剂点燃，燃烧剂瞬间放出大量气体。燃烧剂放出的气体首先将封在出气孔14处的蜡冲开，然后冲入降落伞腔6内。所有触发机构8同时出发之后，将塞在降落伞腔6内的降落伞冲出降落伞腔6并快速完成开伞，避免了多旋翼飞行器发生坠落。由于降落伞弹出速度将快，因此本多旋翼飞行器安全保护系统不仅适用于高空飞行的多旋翼飞行器，同时适用于低空飞行的多旋翼飞行器。

在原有的多旋翼飞行器飞行中，增设对多旋翼飞行器的飞行状态进行监测的传感器以及多组放电电路，导线11与放电电路的输出端相连。传感器将监测到的数据送至控制器，该控制器可为多旋翼飞行器原带的控制器也可增设新的控制器。新增设的元器件或电路可采用多旋翼飞行器自带的电源进行供电（或充电），也可新增电源。

对多旋翼飞行器的飞行状态进行监测的传感器可包括加速度传感器以及三轴陀螺仪，分别对多旋翼飞行器自身的加速度以及飞行时的倾斜角度进行监测，将监测到多旋翼飞行器的倾斜角度超过阈值或者多旋翼飞行器具有接近自由落体的下落加速度时，可以判定此时多旋翼飞行器的动力装置出现问题，多旋翼飞行器已发生或即将发生坠落事故。

实施例2：

实施例2与实施例1的区别在于，在降落伞弹出装置3中，省略了触发机构8。

如图9~10所示，在外壳7内部由定位板9将外壳7内部间隔为上方的降落伞腔6和下方的触发腔10。在定位板9上开有若干定位板出气孔18，定位板出气孔18正常情况下由蜡封住。在降落伞腔6内塞有降落伞，在触发腔10内固定有第二放电电极17。与实施例1相同，在外壳7的底部设有开口，开口处由挡板13遮挡。在整个触发腔10内放置有燃烧剂，导线11通过设置在外壳7侧面的开口与第二放电电极17相连，设置在外壳7侧面的开口仅可使导线11穿过。在本实施例中，降落伞弹出装置3同样可拆卸的固定在固定臂4端部的倾斜面上。

实施例3：

实施例3与实施例2区别之处在于：如图11~13所示，在实施例3中，降落伞弹出装置3的底面及一侧面封闭，挡板13设置在另外一侧面，从侧面将降落伞腔6以及触发腔10遮挡，定位板9的设置方式与实施例3相同。在本实施例中，降落伞弹出装置3同样可拆卸的固定在固定臂4端部的倾斜面上。

实施例4：

实施例4与实施例1区别在于：实施例4未采用燃烧剂燃烧产生气体的方式将降落伞冲出，而采用了弹簧的方式将降落伞弹出。

如图14~15所示，圆柱形的降落伞腔6设置在弧形的降落伞弹出装置3中部，降落伞腔6内设置有一平板20，降落伞位于平板20的上方并固定在降落伞腔6的上边缘。平板20的底面与降落伞腔6的内底面之间设置有弹簧21，通过弹簧21将平板20与降落伞腔6连接固定。拉绳19一端固定在平板20底面，另一端穿过弹簧21和降落伞腔6从降落伞腔6的底面伸出。在降落伞腔6的下表面固定有舵机22，舵机22可通过实施例1的有线连接方式或实施例2的无线连接方式与第一控制器的信号输出端相连。通过拉绳19向下拉动平板20并使弹簧21处于压缩状态之后，伸出降落伞腔6的底面的拉绳19的另一端固定在舵机22的摆动轴上。

当舵机22动作时，舵机22的摆动轴发生摆动并将拉绳19松开，拉绳19松开之后处于压缩状态的弹簧21得到释放向上将平板20弹出，然后通过平板20将设置在平板20上方的降落伞从降落伞腔6中弹出，完成降落伞的开伞，对多旋翼飞行器起到保护作用。

实施例5：

实施例5与以上各实施例不同之处在于：实施例5中的圆弧状的降落伞弹出装置3可采用其他形状，如直板状。当采用实施例4所示的采用弹簧弹力将降落伞弹出时，可将降落伞弹出装置3设置为圆筒状，即只保留降落伞腔6的部分。

本申请在实施时可以使以上各实施例的任意组合，同时本申请不仅可用作对多旋翼飞行器的保护，也可以应用到其他场合或任意形式的飞行器上。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种多旋翼飞行器安全保护系统，包括：多条旋臂（1），在每条旋臂（1）的端部固定有电机，电机的输出轴上均固定有一螺旋桨（2），其特征在于：在所述的一条或多条旋臂（1）上设置有降落伞弹出装置（3），降落伞弹出装置（3）触发后将其内部的降落伞弹出实现对多旋翼飞行器的保护。

2.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器安全保护系统，其特征在于：所述的降落伞弹出装置（3）的外壳（7）为上端敞口、两端封闭同时底部设有开口的板状部件，横向设置在外壳（7）内的定位板（9）将外壳（7）内部分为上方的降落伞腔（6）和下方的触发腔（10），所述的降落伞置于降落伞腔（6）内；

一个或多个触发机构（8）由外壳（7）底部的开口处放入外壳（7）内并由定位板（9）定位，在外壳（7）底部的开口处设置有防止触发机构（8）掉出的抽出式遮挡机构；导线（11）穿过外壳（7）的侧面，将触发机构（8）与所述的保护装置控制电路连接。

3.根据权利要求2所述的多旋翼飞行器安全保护系统，其特征在于：所述的触发机构（8）为内部放置有燃烧剂的中空圆柱体，由布满了出气孔（14）的上部和封闭的下部组成，上、下两部由套装在触发机构（8）外圈的铜环（15）连接固定，铜环（15）与所述的导线（11）相连，所述的出气孔（14）被可冲开的封住；在铜环（15）的内圈设置有多个放电电极（16）。

4.根据权利要求2所述的多旋翼飞行器安全保护系统，其特征在于：所述的抽出式遮挡机构为挡板（13）以及与挡板（13）配合的凹槽，凹槽开设在所述的外壳（7）底部开口处两侧边的中部，挡板（13）可抽出的伸入两侧凹槽内，将外壳（7）的底部的开口完全遮挡。

5.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器安全保护系统，其特征在于：所述的降落伞弹出装置（3）通过固定臂（4）固定在螺旋桨（2）的外侧将螺旋桨（2）罩在其内，固定臂（4）一端固定在所述的旋臂（1）上，另一端上表面设置有一倾斜面，降落伞弹出装置（3）固定在该倾斜面上。

6.根据权利要求5所述的多旋翼飞行器安全保护系统，其特征在于：在所述的固定臂（4）上同时设置有若干导气孔（5）。

7.根据权利要求2或4所述的多旋翼飞行器安全保护系统，其特征在于：所述的外壳（7）为角度小于180°的弧形。