CN109131848A - 一种用于无人机的安全迫降系统及其辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于无人机的安全迫降系统及其辅助装置，属于无人机设备领域，一种用于无人机的安全迫降系统及其辅助装置，包括连接有控制机构的无人机本体，控制机构包括动力单元、驱动单元、控制单元和监测单元，动力单元、驱动单元和监测单元均与控制单元单向连接，动力单元与驱动单元双向连接，无人机本体下端连接有起落架，起落架下端连接有减震球，空腔中设有预埋球，可以实现无人机安全迫降，且在无人机迫降落地时，利用起落架下端的减震球减小震动，保护无人机，即使减震球因摩擦碰撞裂开，补救球将及时补救裂开处，并有效阻止裂开处继续扩大，保证减震效果不会骤然大幅度降低，大大提高了其保护性能。

Description

一种用于无人机的安全迫降系统及其辅助装置

技术领域

本发明涉及无人机设备领域，更具体地说，涉及一种用于无人机的安全迫降系统及其辅助装置。

背景技术

四旋翼飞行器，是一种具有垂直起降和悬停能力的四螺旋桨飞行器。其特点是维护容易，结构简单，稳定性高，在民用及军用领域中得到广泛应用。

目前多旋翼飞行器均采用电池驱动，由于电池的能量密度远低于燃料的能量密度，因此续航能力低且补充充电受限，使得多旋翼飞行器在实际应用中受到局限。

燃料动力因能量密度高较电池动力具有很大的优势。目前市面上尚无燃料动力的多旋翼无人飞行器。天津大学申请了一种油电混合动力四旋翼无人飞行器的专利[公布号CN103359284A]，该方案因从机械能到电能再到机械能的两次转换使得能量损失太大，在提升续航能力方面显得不足。

为改善上述问题，中国实用型新公开号为CN204489196U公开了一种燃料动力多旋翼无人机，采用燃料发动机提供动力，经发电机转换为电力，驱动直流电机带动旋翼旋转，为无人机提供飞行动力；在发动机发生故障等紧急情况时，可启用备用蓄电池提供电力，实现安全迫降；结构简单，续航时间较传统通过电池驱动的多旋翼飞行器大大延长。

无人机在落地时，会有一定的震动，而无人机属于结构较为精密的设备，频繁的震动会损坏其内部零件，影响其飞行性能，特别是在发生故障被迫降落的情况下，难以受控制，起落架接触地面时，会发生摩擦碰撞，故在起落架上增设减震装置，但是减震装置一旦在摩擦碰撞中受损裂开，其减震效果会骤然大幅度降低，保护无人机本体的效果大大降低。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于无人机的安全迫降系统及其辅助装置，它可以实现无人机安全迫降，且在无人机迫降落地时，利用起落架下端的减震球减小震动，保护无人机，即使减震球因摩擦碰撞裂开，补救球将及时补救裂开处，并有效阻止裂开处继续扩大，保证减震效果不会骤然大幅度降低，大大提高了其保护性能。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种用于无人机的安全迫降系统及其辅助装置，包括连接有控制机构的无人机本体，所述控制机构包括动力单元、驱动单元、控制单元和监测单元，所述动力单元、驱动单元和监测单元均与控制单元单向连接，所述动力单元与驱动单元双向连接，所述动力单元与监测单元单向连接，所述无人机本体下端连接有起落架，所述起落架下端连接有减震球，所述起落架内部开凿有空腔，所述空腔中设有预埋球，可以实现无人机安全迫降，且在无人机迫降落地时，利用起落架下端的减震球减小震动，保护无人机，即使减震球因摩擦碰撞裂开，补救球将及时补救裂开处，并有效阻止裂开处继续扩大，保证减震效果不会骤然大幅度降低，大大提高了其保护性能。

进一步的，所述减震球包括空心球壳和减震橡胶套，所述减震橡胶套包裹于空心球壳外端，且减震橡胶套与起落架下端胶接，所述起落架下端与空心球壳之间连接有多个连接杆，空心球壳和减震橡胶套相配合，保证减震效果的同时还有益于减轻减震球的质量，减轻无人机的飞行负担。

进一步的，所述预埋球包括第一保护壳、警示球和补救球，所述警示球和补救球均填充于第一保护壳内侧，所述第一保护壳为氧化膜，预埋球可在橡胶减震套受损裂开后利用其内部的警示球和补救球起到警示和补救的作用。

进一步的，多个所述连接杆之间的距离大于补救球的直径，且大约1.5mm-2mm，便于补救球顺利通过多个连接杆，进入橡胶减震套和空心球壳之间，补救裂开处。

进一步的，所述补救球包括第二保护壳和第三保护壳，所述第二保护壳包裹于第三保护壳外端，所述第三保护壳内部填充有补救液，第二保护壳可使得补救球和补救球之间，以及补救球和警示球之间不易粘附结团，同时便于补救球的顺利滚落，第三保护壳用于保护补救液。

进一步的，所述第二保护壳同样为氧化膜，且第二保护壳的厚度为第一保护壳厚度的1.2-1.5倍，所述第三保护壳为3D打印材料并采用3D打印技术制成，所述补救液中掺有弹性环氧树脂，3D打印材料可降解，在环保的同时也方便第三保护壳的制作，弹性环氧树脂粘度高，提高了补救液对裂缝的追随性。

进一步的，所述起落架为热塑性弹性体的变体材料，所述警示球为空心透明球壳，所述警示球内表面涂有荧光涂层，且警示球内部填充有氢气，热塑性弹性体的变体材料制成的起落架透明度高，韧性高，质量轻，有利于提高无人机的安全迫降性能，充有氢气的警示球在第一保护壳破裂后会上升至起落架内部空腔顶端，便于警示操作人员减震球已经受损。

进一步的，所述减震橡胶套与空心球壳之间的空隙和空腔均抽成真空，真空环境有利于保护其内部结构。

进一步的，所述无人机本体的机身采用优质碳纤维材料制成，且无人机本体外表面涂有防腐涂层，所述防腐涂层由ZS-711无机防腐涂料与200目石英粉制成，防腐效果好，具有物理、化学双重保护作用，对环境无污染，使用寿命长。

进一步的，所述动力单元包括蓄电池模块和发电模块，所述蓄电池模块包括蓄电池，所述发电模块包括发动机，发电模块给驱动单元供电的同时给蓄电池充电，当蓄电池充满电时，蓄电池的充电开关断开，不再充电，当发动机发生故障等紧急情况时，蓄电池的供电开关闭合，替代发动机给驱动单元提供电力，实现无人机安全迫降。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案可以实现无人机安全迫降，且在无人机迫降落地时，利用起落架下端的减震球减小震动，保护无人机，即使减震球因摩擦碰撞裂开，补救球将及时补救裂开处，并有效阻止裂开处继续扩大，保证减震效果不会骤然大幅度降低，大大提高了其保护性能。

（2）减震球包括空心球壳和减震橡胶套，减震橡胶套包裹于空心球壳外端，且减震橡胶套与起落架下端胶接，起落架下端与空心球壳之间连接有多个连接杆，空心球壳和减震橡胶套相配合，保证减震效果的同时还有益于减轻减震球的质量，减轻无人机的飞行负担。

（3）预埋球包括第一保护壳、警示球和补救球，警示球和补救球均填充于第一保护壳内侧，第一保护壳为氧化膜，预埋球可在橡胶减震套受损裂开后利用其内部的警示球和补救球起到警示和补救的作用。

（4）多个连接杆之间的距离大于补救球的直径，且大约1.5mm-2mm，便于补救球顺利通过多个连接杆，进入橡胶减震套和空心球壳之间，补救裂开处。

（5）补救球包括第二保护壳和第三保护壳，第二保护壳包裹于第三保护壳外端，第三保护壳内部填充有补救液，第二保护壳可使得补救球和补救球之间，以及补救球和警示球之间不易粘附结团，同时便于补救球的顺利滚落，第三保护壳用于保护补救液。

（6）第二保护壳同样为氧化膜，且第二保护壳的厚度为第一保护壳厚度的1.2-1.5倍，第三保护壳为3D打印材料并采用3D打印技术制成，补救液中掺有弹性环氧树脂，3D打印材料可降解，在环保的同时也方便第三保护壳的制作，弹性环氧树脂粘度高，提高了补救液对裂缝的追随性。

（7）起落架为热塑性弹性体的变体材料，警示球为空心透明球壳，警示球内表面涂有荧光涂层，且警示球内部填充有氢气，热塑性弹性体的变体材料制成的起落架透明度高，韧性高，质量轻，有利于提高无人机的安全迫降性能，充有氢气的警示球在第一保护壳破裂后会上升至起落架内部空腔顶端，便于警示操作人员减震球已经受损。

（8）减震橡胶套与空心球壳之间的空隙和空腔均抽成真空，真空环境有利于保护其内部结构。

（9）无人机本体的机身采用优质碳纤维材料制成，且无人机本体外表面涂有防腐涂层，防腐涂层由ZS-711无机防腐涂料与200目石英粉制成，防腐效果好，具有物理、化学双重保护作用，对环境无污染，使用寿命长。

（10）动力单元包括蓄电池模块和发电模块，蓄电池模块包括蓄电池，发电模块包括发动机，发电模块给驱动单元供电的同时给蓄电池充电，当蓄电池充满电时，蓄电池的充电开关断开，不再充电，当发动机发生故障等紧急情况时，蓄电池的供电开关闭合，替代发动机给驱动单元提供电力，实现无人机安全迫降。

附图说明

图1为本发明的整体立体图；

图2为本发明的起落架处的结构示意图；

图3为图2中A处的结构示意图；

图4为本发明的预埋球的结构示意图；

图5为本发明的补救球的结构示意图；

图6为本发明去除第二保护壳后的补救球的结构示意图；

图7为本发明的第一保护壳刚破裂时的结构示意图；

图8为本发明的警示球完全上浮时的结构示意图；

图9为本发明的减震橡胶套被补救后的结构示意图；

图10为本发明的电路原理图。

图中标号说明：

1无人机本体、2控制机构、3起落架、4减震球、5减震橡胶套、6空心球壳、7预埋球、8空腔、9第一保护壳、10警示球、11补救球、12第二保护壳、13第三保护壳、14浮毛、15挂毛。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1、图2和图10，一种用于无人机的安全迫降系统及其辅助装置，包括连接有控制机构2的无人机本体1，控制机构2包括动力单元、驱动单元、控制单元和监测单元，动力单元、驱动单元和监测单元均与控制单元单向电性连接，动力单元与驱动单元双向电性连接，动力单元与监测单元单向电性连接，无人机本体1下端连接有起落架3，起落架3下端连接有减震球4，起落架3内部开凿有空腔8，空腔8中设有预埋球7，可以实现无人机安全迫降，且在无人机迫降落地时，利用起落架3下端的减震球4减小震动，保护无人机，即使减震球4因摩擦碰撞裂开，补救球11将及时补救裂开处，并有效阻止裂开处继续扩大，保证减震效果不会骤然大幅度降低，大大提高了其保护性能。

请参阅图2，减震球4包括空心球壳6和减震橡胶套5，减震橡胶套5包裹于空心球壳6外端，且减震橡胶套5与起落架3下端胶接，减震橡胶套5与空心球壳6之间设有挂毛15，挂毛15连接于减震橡胶套5内壁上，起落架3下端与空心球壳6之间连接有多个连接杆，空心球壳6和减震橡胶套5相配合，保证减震效果的同时还有益于减轻减震球4的质量，减轻无人机的飞行负担。

请参阅图4，预埋球7包括第一保护壳9、警示球10和补救球11，警示球10和补救球11均填充于第一保护壳9内侧，第一保护壳9为氧化膜，预埋球7可在橡胶减震套5受损裂开后利用其内部的警示球10和补救球11起到警示和补救的作用。

多个连接杆之间的距离大于补救球11的直径，且大约1.5mm-2mm，便于补救球11顺利通过多个连接杆，进入橡胶减震套5和空心球壳6之间，补救裂开处。

请参阅图5，补救球11包括第二保护壳12和第三保护壳13，第二保护壳12包裹于第三保护壳13外端，第三保护壳13外端连接有可与挂毛15相粘附的浮毛14，第三保护壳13内部填充有补救液，第二保护壳12破裂后，内部填充有补救液的第三保护壳13通过浮毛14粘附在挂毛15上，受到挤压时，第三保护壳13破裂，补救液可均匀流淌修补裂开处，第二保护壳12可使得补救球11和补救球11之间，以及补救球11和警示球10之间不易粘附结团，同时便于补救球11的顺利滚落，第三保护壳13用于保护补救液。

第二保护壳12同样为氧化膜，且第二保护壳12的厚度为第一保护壳9厚度的1.2-1.5倍，可保证第一保护壳9先氧化破裂，而第二保护壳12则在补救球11在减震橡胶套5与空心球壳6之间的空隙之间滚落时才破裂，减震橡胶套5易磨损的位置一般在最底端，合适的补救液浓度和流动力可保证补救液能流淌至减震橡胶套5内底端进行修补，对于一些减震橡胶套5靠上部位的破损处，通过破损处的挂毛15粘附内部填充有补救液的第三保护壳13，第三保护壳13受挤压破裂后，补救液流出进行修补，第三保护壳13为3D打印材料并采用3D打印技术制成，补救液中掺有弹性环氧树脂，3D打印材料可降解，在环保的同时也方便第三保护壳13的制作，弹性环氧树脂粘度高，提高了补救液对裂缝的追随性。

起落架3为热塑性弹性体的变体材料，警示球10为空心透明球壳，警示球10内表面涂有荧光涂层，且警示球10内部填充有氢气，热塑性弹性体的变体材料制成的起落架3透明度高，韧性高，质量轻，有利于提高无人机的安全迫降性能，充有氢气的警示球10在第一保护壳9破裂后会上升至起落架3内部空腔8顶端，便于警示操作人员减震球4已经受损。

减震橡胶套5与空心球壳6之间的空隙和空腔8均抽成真空，真空环境有利于保护其内部结构。

无人机本体1的机身采用优质碳纤维材料制成，且无人机本体1外表面涂有防腐涂层，防腐涂层由ZS-711无机防腐涂料与200目石英粉制成，防腐效果好，具有物理、化学双重保护作用，对环境无污染，使用寿命长。

动力单元包括蓄电池模块和发电模块，蓄电池模块包括蓄电池，发电模块包括发动机，发电模块给驱动单元供电的同时给蓄电池充电，当蓄电池充满电时，蓄电池的充电开关断开，不再充电，当发动机发生故障等紧急情况时，蓄电池的供电开关闭合，替代发动机给驱动单元提供电力，实现无人机安全迫降。

操作时，通过无人机的控制机构2包括动力单元、驱动单元、控制单元和监测单元保证无人机的稳定飞行和起落，动力单元包括蓄电池模块和发电模块，蓄电池模块包括蓄电池，发电模块包括发动机，发电模块给驱动单元供电的同时给蓄电池充电，当蓄电池充满电时，蓄电池的充电开关断开，不再充电，当发动机发生故障等紧急情况时，蓄电池的供电开关闭合，替代发动机给驱动单元提供电力，实现无人机安全迫降，一旦减震球4上的减震橡胶套5在摩擦碰撞中受损裂开，空气由裂开处进入减震橡胶套5与空心球壳6之间的空隙，进而进入空腔8中，第一保护壳9接触空气中的氧气被氧化破裂，其内部的补救球11在重力作用下下落，内部充有氢气的警示球10沿着空腔8上升，便于警示操作人员减震球4已经受损，补救球11在减震橡胶套5与空心球壳6之间的空隙之间滚落时，第二保护壳12逐渐破裂，内部填充有补救液的第三保护壳13通过浮毛14粘附在挂毛15上，受到挤压时，第三保护壳13破裂，补救液可均匀流淌修补裂开处，有效阻止裂开处继续扩大，保证减震效果不会骤然大幅度降低，大大提高了其保护性能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于无人机的安全迫降系统及其辅助装置，包括连接有控制机构（2）的无人机本体（1），其特征在于：所述控制机构（2）包括动力单元、驱动单元、控制单元和监测单元，所述动力单元、驱动单元和监测单元均与控制单元单向连接，所述动力单元与驱动单元双向连接，所述动力单元与监测单元单向连接，所述无人机本体（1）下端连接有起落架（3），所述起落架（3）下端连接有减震球（4），所述起落架（3）内部开凿有空腔（8），所述空腔（8）中设有预埋球（7）。

2.根据权利要求1所述的一种用于无人机的安全迫降系统及其辅助装置，其特征在于：所述减震球（4）包括空心球壳（6）和减震橡胶套（5），所述减震橡胶套（5）包裹于空心球壳（6）外端，且减震橡胶套（5）与起落架（3）下端胶接，所述起落架（3）下端与空心球壳（6）之间连接有多个连接杆。

3.根据权利要求1所述的一种用于无人机的安全迫降系统及其辅助装置，其特征在于：所述预埋球（7）包括第一保护壳（9）、警示球（10）和补救球（11），所述警示球（10）和补救球（11）均填充于第一保护壳（9）内侧，所述第一保护壳（9）为氧化膜。

4.根据权利要求2或3所述的一种用于无人机的安全迫降系统及其辅助装置，其特征在于：多个所述连接杆之间的距离大于补救球（11）的直径，且大约1.5mm-2mm。

5.根据权利要求3所述的一种用于无人机的安全迫降系统及其辅助装置，其特征在于：所述补救球（11）包括第二保护壳（12）和第三保护壳（13），所述第二保护壳（12）包裹于第三保护壳（13）外端，所述第三保护壳（13）内部填充有补救液。

6.根据权利要求3或5所述的一种用于无人机的安全迫降系统及其辅助装置，其特征在于：所述第二保护壳（12）同样为氧化膜，且第二保护壳（12）的厚度为第一保护壳（9）厚度的1.2-1.5倍，所述第三保护壳（13）为3D打印材料并采用3D打印技术制成，所述补救液中掺有弹性环氧树脂。

7.根据权利要求1或3所述的一种用于无人机的安全迫降系统及其辅助装置，其特征在于：所述起落架（3）为热塑性弹性体的变体材料，所述警示球（10）为空心透明球壳，所述警示球（10）内表面涂有荧光涂层，且警示球（10）内部填充有氢气。

8.根据权利要求2所述的一种用于无人机的安全迫降系统及其辅助装置，其特征在于：所述减震橡胶套（5）与空心球壳（6）之间的空隙和空腔（8）均抽成真空。

9.根据权利要求1所述的一种用于无人机的安全迫降系统及其辅助装置，其特征在于：所述无人机本体（1）的机身采用优质碳纤维材料制成，且无人机本体（1）外表面涂有防腐涂层，所述防腐涂层由ZS-711无机防腐涂料与200目石英粉制成。

10.根据权利要求1所述的一种用于无人机的安全迫降系统及其辅助装置，其特征在于：所述动力单元包括蓄电池模块和发电模块，所述蓄电池模块包括蓄电池，所述发电模块包括发动机。