DE102019120258A1

DE102019120258A1 - Multikopter-Fluggerät mit Rotorschutz und Sicherheitsrotoren

Info

Publication number: DE102019120258A1
Application number: DE102019120258.2A
Authority: DE
Inventors: Jonas Gorsch; Tobias Brenner; Christian-Thomas Papp; Lourdes Camarma; Patrick Scheffe; Johannes Grasmeier
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2019-07-26
Filing date: 2019-07-26
Publication date: 2021-01-28

Abstract

Es wird ein Multikopter-Fluggerät (1) angegeben, das eine Mehrzahl von in einer Ebene angeordneten Hauptrotoren (2), eine Rotorschutzeinrichtung (3) zum Schutz der Hauptrotoren (2) bei einer Kollision, zumindest zwei Sicherheitsrotoren (4), und eine Sicherheitseinrichtung mit einer Detektionseinrichtung (5) zur Detektion eines Ausfalls zumindest eines Hauptrotors (2) aufweist. Die Sicherheitseinrichtung ist dazu ausgebildet, bei einer Detektion eines Ausfalls zumindest eines Hauptrotors (2) die Sicherheitsrotoren (4) zu aktivieren.

Description

Es wird ein Multikopter-Fluggerät, das einen Rotorschutz und zumindest zwei Sicherheitsrotoren aufweist, angegeben.
Die Automatisierung von Arbeitsschritten und die Verwendung von Robotern sind in der Industrie bereits heute sehr verbreitet. In Zukunft werden vor allem Drohnen in diesem Bereich an Bedeutung gewinnen. Um eine Drohne in der Industrie, in der Logistik oder anderen Arbeitsbereichen wirklich nutzen zu können, muss diese selbstständig arbeiten können und dabei dennoch zuverlässig sein und vor allem die Sicherheit anderer Mitarbeiter nicht gefährden.
Wird eine Drohe beispielsweise verwendet um Waren zu transportieren, könnte ein Absturz dieser Drohne für Mitarbeiter am Boden schwere Verletzungen verursachen. Die herunterfallende Drohne und die transportierte Ware könnten je nach Gewicht und Flughöhe äußerst gefährlich werden. Weiterhin könnte man sich an den Rotoren der Drohne verletzen.
Für die Verwendung von Drohnen in einem Arbeitsumfeld muss diese also komplett sicher für alle Menschen in der Umgebung seinen, selbst bei technischen Schwierigkeiten.
Es gibt bereits verschiedene Arten von Rotorschutzeinrichtungen, um Drohnen sicherer zu gestalten. Diese schützen vor möglichen Verletzungen an den Rotorblättern, verhindern allerdings keine Verletzungen durch abstürzende Drohnen.
Weiterhin gibt es verschiedene Systeme die bei technischen Problemen, wie z.B. Störung der Kommunikationsverbindung, eine automatische und sichere Notlandung einleiten. Doch auch diese Systeme verhindern keinen Absturz bei Ausfall eines Rotors.
Es ist somit eine zu lösende Aufgabe zumindest einiger Ausführungsformen, ein Multikopter-Fluggerät anzugeben, bei welchem eine Verletzungsgefahr von Personen durch einen Absturz verhindert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstandes gehen weiterhin aus den abhängigen Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und aus der Zeichnung hervor.
Ein hier beschriebenes Multikopter-Fluggerät weist eine Mehrzahl von in einer Ebene angeordneten Hauptrotoren, eine Rotorschutzeinrichtung zum Schutz der Hauptrotoren bei einer Kollision und zumindest zwei Sicherheitsrotoren auf. Weiterhin weist das Multikopter-Fluggerät eine Sicherheitseinrichtung mit einer Detektionseinrichtung zur Detektion eines Ausfalls zumindest eines Hauptrotors auf. Die Sicherheitseinrichtung ist dazu ausgebildet, bei einer Detektion eines Ausfalls zumindest eines Hauptrotors die Sicherheitsrotoren zu aktivieren.
Durch solch ein einfaches und kostengünstiges Sicherungssystem, bei dem die Sicherheitseinrichtung bei einer Detektion eines Ausfalls eines Hauptrotors die Sicherheitsmotoren aktiviert, kann die Sicherheit der Mitarbeiter gewährleistet werden und somit ein Einsatz von Multikopter-Fluggeräten bzw. Drohnen in Logistik, Produktion, usw. ermöglicht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Rotorschutzeinrichtung zwei Aussparungen auf, wobei jeder der Sicherheitsrotoren jeweils in einer Aussparung der Rotorschutzeinrichtung angeordnet ist. Die Sicherheitsrotoren können somit in die Rotorschutzeinrichtung integriert sein. Dadurch können die Sicherheitsrotoren vorteilhafterweise gegenüber äußeren Einflüsse oder für den Fall eines Zusammenstoßes des Multikopter-Fluggeräts mit einem Objekt geschützt werden.
Die Rotorschutzeinrichtung kann z.B. aus Kunststoff gefertigt sein. Dadurch ist es möglich, dass die Rotorschutzeinrichtung die Hauptrotoren und/oder die Sicherheitsmotoren einerseits wirksam schützt und andererseits ein geringes Gewicht aufweist.
Beispielsweise kann die Rotorschutzeinrichtung durch ein additives Fertigungsverfahren, wie z.B. selektives Lasersintern (SLS) hergestellt sein. Dadurch lässt sich auch bei einer geringen Stückzahl kostengünstig, insbesondere ohne Herstellung eines Werkzeugs, eine Rotorschutzeinrichtung fertigen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Multikopter-Fluggerät als Quadrokopter mit vier Hauptrotoren ausgebildet. Die Rotorschutzeinrichtung ist dabei zum Schutz der vier Hauptrotoren bei einer Kollision ausgebildet. Beispielsweise kann die Rotorschutzeinrichtung beabstandet zu den Hauptrotoren ausgebildet sein und vier Teilbereiche mit jeweils den Hauptrotoren zugeordneten Ausnehmungen aufweisen. Zur Aufnahme der Sicherheitsrotoren kann die Rotorschutzeinrichtung zwei weitere Teilbereiche mit Ausnehmungen, die beispielsweise kleiner als die den Hauptrotoren zugeordneten Ausnehmungen ausgebildet sein können, aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Sicherheitseinrichtung eine Auswerte- und Steuereinheit auf, die dazu ausgebildet ist, Signale von der Detektionseinrichtung zu empfangen und auszuwerten und in Abhängigkeit der Auswertung die Sicherheitsrotoren zu aktivieren. Falls die von der Detektionseinrichtung an die Auswerte- und Steuereinheit übermittelten Signale beispielsweise einen bestimmten Schwellwert, dessen Überschreitung auf einen Ausfall eines oder mehrerer Hauptrotoren hinweist, übersteigt, aktiviert die Auswerte- und Steuereinheit eine Antriebseinheit der Sicherheitsrotoren oder, falls jeder Sicherheitsrotor eine eigene Antriebseinheit aufweist, die Antriebseinheiten der Sicherheitsrotoren.
Die Detektionseinrichtung kann z.B. zumindest einen Bodenabstandssensor aufweisen. Weiterhin kann die Detektionseinrichtung eine Mehrzahl von Bodenabstandssensoren aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Detektionseinrichtung eine Kamera oder eine Mehrzahl von verschiedenen Kameras aufweisen. Des Weiteren kann das Multikopter-Fluggerät eine Mehrzahl von weiteren Sensorsystemen aufweisen, durch welche ein Rotorausfall registriert werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Multikopter-Fluggerät dazu ausgebildet, unmittelbar nach einer Detektion eines Ausfalls zumindest eines Hauptrotors mittels der Detektionseinrichtung ein kontrolliertes Landemanöver einzuleiten. Beispielsweise kann die Auswerte- und Steuereinheit ein entsprechendes Signal an die Hauptsteuereinrichtung des Multikopter-Fluggeräts übermitteln und anschließend ein Landevorgang des Multikopter-Fluggeräts durchgeführt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Auswerte- und Steuereinheit dazu ausgebildet, bei einer Detektion eines Ausfalls zumindest eines Hauptrotors mittels der Detektionseinrichtung die Drehzahl der verbleibenden Hauptrotoren zu erhöhen. Dadurch kann das Multikopter-Fluggerät nach einem Ausfall eines Hauptrotors besonders gut wieder stabilisiert werden.
Weiterhin kann das Multikopter-Fluggerät eine Greif- und/oder Halteeinrichtung zum Greifen und/oder Halten eines zu transportierenden Objekts aufweisen. Dadurch eignet sich das Multikopter-Fluggerät besonders gut für den Einsatz in einer Produktions- und/oder Logistikumgebung.
Durch das hier beschriebene Multikopter-Fluggerät wird bei einem Einsatz des Multikopter-Fluggeräts in einem Produktionsbereich vorteilhafterweise die Sicherheit von Mitarbeitern gewährleistet, so dass oftmals erst hierdurch die Verwendung von derartigen Multikoptern oder Drohnen möglich wird. Eine Verletzungsgefahr durch abstürzende Drohnen kann verhindert werden. Weiterhin weist das Multikopter-Fluggerät geringe Kosten auf.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des hier beschriebenen Multikopter-Fluggeräts ergeben sich aus der im Folgenden in Verbindung mit der 1 beschriebenen Ausführungsform.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Multikopter-Fluggeräts 1 bzw. einer Drohne gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Multikopter-Fluggerät 1 weist vier Hauptrotoren 2 sowie eine Rotorschutzeinrichtung 3 zum Schutz der Hauptrotoren 2 bei einer Kollision auf. Die Rotorschutzeinrichtung 3 ist kreisförmig um alle vier Hauptrotoren angebracht.
Weiterhin weist das Multikopter-Fluggerät 1 zwei Sicherheitsrotoren 4 bzw. Backup-Rotoren auf, welche jeweils in Aussparungen der Rotorschutzeinrichtung 3 angeordnet sind. Fällt ein Hauptrotor 2 der Drohne aus, kann dieses Backupsystem dies kompensieren und eine sichere Landung gewährleisen und somit einen gefährlichen Absturz verhindern.
Dazu weist das Multikopter-Fluggerät 1 eine Sicherheitseinrichtung mit einer Detektionseinrichtung 5 auf, welche dazu eingerichtet ist, einen Ausfall eines Hauptrotors 2 oder mehrerer Hauptrotoren 2 zu detektieren und in der Folge die Sicherheitsrotoren 4 zu aktivieren.
Die Detektionseinrichtung 5 kann z.B. einen Bodenabstandssensor oder eine Kamera aufweisen.
Durch ein hier beschriebenes Multikopter-Fluggerät 1 mit einem einfachen und kostengünstigen Sicherungssystem kann vorteilhafterweise die Sicherheit von Mitarbeitern gewährleistet werden. Dadurch ist der Einsatz eines solchen Multikopter-Fluggeräts 1 in der Logistik, in der Produktion, usw. möglich.
Alternativ oder zusätzlich kann das in der Figur gezeigte Ausführungsbeispiel weitere Merkmale gemäß den Ausführungsformen der allgemeinen Beschreibung aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: Multikopter-Fluggerät
2: Hauptrotor
3: Rotorschutzeinrichtung
4: Sicherheitsrotor
5: Detektionseinrichtung
6: Objekt

Claims

Multikopter-Fluggerät (1), aufweisend - eine Mehrzahl von in einer Ebene angeordneten Hauptrotoren (2), - eine Rotorschutzeinrichtung (3) zum Schutz der Hauptrotoren (2) bei einer Kollision, - zumindest zwei Sicherheitsrotoren (4), und - eine Sicherheitseinrichtung mit einer Detektionseinrichtung (5) zur Detektion eines Ausfalls zumindest eines Hauptrotors (2), wobei die Sicherheitseinrichtung dazu ausgebildet ist, bei einer Detektion eines Ausfalls zumindest eines Hauptrotors (2) die Sicherheitsrotoren (4) zu aktivieren.
Multikopter-Fluggerät nach Anspruch 1, wobei Rotorschutzeinrichtung (3) zwei Aussparungen aufweist, wobei jeder der Sicherheitsrotoren (4) jeweils in einer Aussparung der Rotorschutzeinrichtung (3) angeordnet ist.
Multikopter-Fluggerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rotorschutzeinrichtung (3) aus Kunststoff gefertigt ist.
Multikopter-Fluggerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rotorschutzeinrichtung (3) durch ein additives Fertigungsverfahren hergestellt ist.
Multikopter-Fluggerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Multikopter-Fluggerät als Quadrokopter mit vier Hauptrotoren (2) ausgebildet ist, und wobei die Rotorschutzeinrichtung (3) zum Schutz der vier Hauptrotoren (2) bei einer Kollision ausgebildet ist.
Multikopter-Fluggerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sicherheitseinrichtung eine Auswerte- und Steuereinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, Signale von der Detektionseinrichtung (5) zu empfangen und auszuwerten und in Abhängigkeit der Auswertung die Sicherheitsrotoren (4) zu aktivieren.
Multikopter-Fluggerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Detektionseinrichtung (5) zumindest einen Bodenabstandssensor aufweist.
Multikopter-Fluggerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wobei die Detektionseinrichtung (5) zumindest eine Kamera aufweist.
Multikopter-Fluggerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Multikopter-Fluggerät (1) dazu ausgebildet ist, unmittelbar nach einer Detektion eines Ausfalls zumindest eines Hauptrotors (2) mittels der Detektionseinrichtung (5) ein kontrolliertes Landemanöver einzuleiten.
Multikopter-Fluggerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sicherheitseinrichtung eine Auswerte- und Steuereinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, bei einer Detektion eines Ausfalls zumindest eines Hauptrotors (2) mittels der Detektionseinrichtung (5) die Drehzahl der verbleibenden Hauptrotoren (2) zu erhöhen.
Multikopter-Fluggerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend eine Greif- und/oder Halteeinrichtung zum Greifen und/oder Halten eines zu transportierenden Objekts (6).