CN207889993U - 一种包含降落伞结构的多旋翼无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种包含降落伞结构的多旋翼无人机，属于无人机用设备技术领域，包括伞舱主体、弹射组件、降落伞、舱盖、折叠组件、锁孔、固定架、舵机、传动销、U型杠杆和锁销。弹射组件固定在伞舱主体的底部，降落伞设置于弹射组件与舱盖之间。舱盖位于伞舱主体顶端，且一头通过折叠组件与伞舱主体相连，另一端开设配套锁销的锁孔；同时锁销下方在设有固定架，固定架上固定舵机和传动销；传动销一端通过与其固定相连的U型杠杆与舵机相连，另一端活动连接锁销。舵机带动U型杠杆向上移动，从而带动传动销向下转动将锁销拉出。本实用新型结构简单合理，安装使用方便，体积小，能够实现自动开伞，降低无人机损伤。

Description

一种包含降落伞结构的多旋翼无人机

技术领域

本实用新型涉及无人机用设备技术领域，具体是一种包含降落伞结构的多旋翼无人机。

背景技术

14年年初，组装了第一架基于APM开源飞行控制系统的多旋翼无人机。通过不断的调试实现了自动航点飞行，自动悬停和自动返航等自动化飞行模式，并通过图传设备实现了飞行中的实时画面传输。但在一次试飞中，因为无人机上的一个旋翼螺母未锁紧导致螺旋桨脱落，无人机失去升力导致了坠机；这次事故提出了无人机的被动安全问题。

通过调查与对现有产品的分析，发现几乎所有的多旋翼都会在起飞前连接多颗卫星实现定位，同时气压计会实时监测无人机高度，实现精准定点并可以自动返航，视觉定位系统也可以保证无人机不会撞向障碍物。但在电子设备失灵的时候，无人机往往没有被动防护的能力，坠机时会对外界的人或财务以及自身造成很大的伤害。

目前无人机被动安全系统尚处于起步阶段，相关技术较少；从调研情况来看，无人机的弹射方式主要有两种：一种为弹簧开伞，此方法固定翼无人机上使用较为广泛，其原理是利一弹性元件势能将降落伞弹射出去。零度智控的降落伞采用此方法。优点在于结构简单，可靠，准备时间短等。另一种为爆破开伞，例如大疆的dropsafe降落伞采用气动开伞；其原理是利用压缩气体或引燃炸药使气体快速膨胀将降落伞推出，此方法优点在于开伞速度快，结构相对紧凑。但上述两种方法均存在：对零件精密度要求较高，易损坏，准备时间较长等问题。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述问题，提出了一种包含降落伞结构的多旋翼无人机；

所述的包含降落伞结构的多旋翼无人机，包括伞舱主体、弹射组件、降落伞、舱盖、折叠组件、锁孔、固定架、舵机、传动销、U型杠杆、锁销。

所述的伞舱主体用于收纳弹射组件以及降落伞；伞舱主体为一端开放另一端密封的筒形结构；弹射组件位于伞舱主体内部，包括弹射弹簧以及弹簧压板；弹射弹簧一端与伞舱主体密封端固定相连，另一端与弹簧压板固定相连；降落伞设置于弹簧压板与舱盖之间。

舱盖设置在开放端，一端通过折叠组件与伞舱主体相连；另一端对称位置开设有锁孔；锁孔内部放置配套的锁销；

同时伞舱主体一侧锁销下方安装有固定架，固定架一侧固定有舵机，另一侧通过转轴连接有传动销；传动销一端通过与其固定相连的U型杠杆与舵机的输出轴相连，另一端活动连接锁销。

舵机带动U型杠杆向上移动，从而带动传动销向下转动一定角度，进一步带动将锁销由锁孔内拉出。

本实用新型的优点在于：

1、一种包含降落伞结构的多旋翼无人机，结构简单合理，安装使用方便，体积小，重量轻，能够实现自动开伞，对降低无人机损伤。

2、一种包含降落伞结构的多旋翼无人机，由于结构简单、便于操作、安全性好，对无人机的广泛普及具有重要作用。

附图说明

图1是本实用新型一种降落伞结构及包含该结构的多旋翼无人机的结构框图；

图2是本实用新型降落伞结构及包含该结构的多旋翼无人机中传动销的局部放大图；

图3是本实用新型降落伞结构及包含该结构的多旋翼无人机中U型杠杆的局部放大图。

1-伞舱主体，2-弹射组件，3-降落伞，4-舱盖，5-折叠组件，6-锁孔，7-固定架，8-舵机，9-传动销，10-U型杠杆，11-锁销。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

降落伞的基本原理就是利用空气的阻力，降低下降速度。简单地说就是用比较大的伞面增加自由落体下降时的阻力，减小下降时的速度，使无人机能够承受自身下降的速度和由于自身重量产生的动量，避免由于速度过高摔坏，甚至危及周边物品及人员安全。

本实用新型提出了一种包含降落伞结构的多旋翼无人机，在飞机失控时，控制电路可能损坏，降落伞必须脱离飞行控制系统独立工作，利用接收机的失控保护功能实现自动开伞。其原理是在遥控信号丢失的情况下，接收机会自动发出开伞信号，实现开伞。此方法虽然无法实现真正意义上的全自动开伞，但保证了电机停转的同时打开伞舱，减少了从失去动力到开伞的时间。该机构还可以随时手动开伞，提高了飞机的安全性。

所述的包含降落伞结构的多旋翼无人机，如图1所示，包括伞舱主体1、弹射组件2、降落伞3、舱盖4、折叠组件5、锁孔6、固定架7、舵机8、传动销9、U型杠杆10和锁销11。

所述的伞舱主体1，用于收纳弹射组件2以及降落伞3；伞舱主体1为一端开放另一端密封的筒形结构；弹射组件2位于伞舱主体1内部，包括弹射弹簧以及弹簧压板；弹射弹簧一端与伞舱主体1密封端固定相连，另一端与弹簧压板固定相连；降落伞2设置于弹簧压板与舱盖4之间。

舱盖4设置在开放端，一端通过折叠组件5与伞舱主体1相连；另一端的对称位置开设有锁孔6；锁孔6内部放置配套的锁销11；

同时伞舱主体1一侧锁销11下方安装有机械开伞组件，所述的机械开伞组件包括与伞舱主体1相连的固定架7，固定架7一侧固定有舵机8，另一侧通过转轴连接有传动销9；如图2所示，传动销9一端通过与其固定相连的U型杠杆10与舵机8的输出轴相连，另一端活动连接插入锁孔内锁销11。

舱主体密封一端下部设置有用于与无人机主体相连的连接组件。

在正常飞行状态下，舱体处于关闭状态，接收机不予开伞舵机信号，机械开伞组件处于关闭状态。此时由锁销11锁插入锁孔将舱盖4固定，降落伞无法释放。在紧急状态(无遥控信号)下，接收机自动发出开伞信号至开伞舵机8，同时停转电机；此时开伞舵机8转动至开伞位置，带动U型杠杆10的一端向上移动，U型杠杆10的另一端与传动销9固定，在杠杆原理的作用下，带动传动销9向下转过一定角度，锁销11在传动销9的拉动下向外拉出，离开锁孔6，实现自动开锁。机械开伞组件将锁销11拔出，降落伞3在伞舱底部预压紧开伞弹簧的推力下顶开伞仓舱盖4，降落伞3释放。降落伞3释放后，引导伞优先打开，在引导伞的拉力下，主伞打开。

经查阅相关资料，圆形降落伞的C_d阻力系数约为2.9；v取降落伞最大下降速度4m/s；假定无人机负载条件下最大重量为5kg；计算出降落伞的直径为1.5m，利用尼龙布缝制降落伞。

根据折叠后降落伞体积大小，设计体积为2.4dm3的降落伞伞舱，并选用3k碳纤维板材作为伞舱主体材料，该材料具有重量轻，刚性强的特点。利用CAD绘图软件设计机械开伞机构平面图。选用6061铝合金，利用CNC数控加工技术制成固定架、传动销和U型杠杆，保证了闭锁强度与精密度。

供电方面，考虑到飞机重量，并未给降落伞单独配电。而是采用低压电池给控制系统(接收机、飞行控制系统、降落伞)独立供电，可保证控制电路在动力电(高压电池)出现紧急情况时能正常工作。舵机分别与低压电池以及接收机电连接；接收机用于发送开伞信号。因为接收机电路和降落伞电路与飞行控制系统电路相对独立工作，所以在飞行控制系统出现问题时，降落伞仍能照常打开。

将降落伞结构安装至无人机上多次进行二十米高空开伞实验。降落伞能够正常打开，开伞成功率达到100％。不仅保证飞机能够安全落地，未对地面目标造成损伤，而且飞机主体未受到损伤。实验表明该降落伞结构能有效保护自身及地面人员财产安全的能力。

Claims (4)

1.一种包含降落伞结构的多旋翼无人机，其特征在于,包括伞舱主体、弹射组件、降落伞、舱盖、折叠组件、锁孔、固定架、舵机、传动销、U型杠杆、锁销；

所述的伞舱主体用于收纳弹射组件以及降落伞；伞舱主体为一端开放另一端密封的筒形结构；弹射组件位于伞舱主体内部，包括弹射弹簧以及弹簧压板；弹射弹簧一端与伞舱主体密封端固定相连，另一端与弹簧压板固定相连；降落伞设置于弹簧压板与舱盖之间；

舱盖设置在开放端，一端通过折叠组件与伞舱主体相连；另一端对称位置开设有锁孔；锁孔内部放置配套的锁销；

同时伞舱主体一侧锁销下方安装有固定架，固定架一侧固定有舵机，另一侧通过转轴连接有传动销；传动销一端通过与其固定相连的U型杠杆与舵机的输出轴相连，另一端活动连接锁销；

舵机带动U型杠杆向上移动，从而带动传动销向下转动一定角度，进一步带动将锁销由锁孔内拉出。

2.如权利要求1所述的一种包含降落伞结构的多旋翼无人机，其特征在于,所述的伞舱主体的材料为3k碳纤维板。

3.如权利要求1所述的一种包含降落伞结构的多旋翼无人机，其特征在于,所述的固定架、传动销和U型杠杆的材料为6061铝合金。

4.如权利要求1所述的一种包含降落伞结构的多旋翼无人机，其特征在于,所述的伞舱主体密封一端下部设置有用于与无人机主体相连的连接组件。