一种现场可配置开伞停桨紧耦合的无人机智能降落伞装置

技术领域

本发明专利属于无人机设备技术领域，具体涉及一种现场可配置开伞停桨紧耦合的无人机智能降落伞装置。

背景技术

目前，无人机降落伞在展开过程中，降落伞以及降落伞绳容易被失控的螺旋桨卷入导致降落伞无法完全展开，严重影响了无人机降落伞开伞中和开伞后工作的稳定性。

如今无人机的应用越来越广，外观变化频繁的模块化现场可配置型无人机成为发展趋势，但是现有技术中仍没有适应模块化现场可配置型无人机的智能降落伞装置。

发明内容

本发明针对上述的问题，提供了一种现场可配置开伞停桨紧耦合的无人机智能降落伞装置。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种现场可配置开伞停桨紧耦合的无人机智能降落伞装置，包括降落伞主控制器、伞仓锁定器、伞仓上盖板固定片、降落伞，所述伞仓上盖板旋片与伞仓上盖板固定片铰接，所述降落伞主控制器与伞仓锁定器之间连接电子信号线，还包括旋转式伞仓、伞仓安装支架、伞仓下底板和可配置螺旋桨阻挡杆，所述旋转式伞仓为圆盒状，且所述圆盒没有上盖，所述旋转式伞仓底板中心设有通孔一，所述旋转式伞仓内壁上设有锁定片和限位板，所述限位板上设有锁定孔一；所述可配置螺旋桨阻挡杆的中心为圆环板，所述圆环板的外周根据无人机桨叶的位置设有多个桨叶阻挡杆；所述旋转式伞仓外周与可配置螺旋桨阻挡杆的圆环板内表面可拆卸连接；所述伞仓安装支架为圆板状，且所述圆板上表面边缘相对地设有伞仓上盖板安装支架和伞仓上盖板锁定支架；所述伞仓上盖板安装支架为竖直瓦片状且上表面设有多个安装孔，所述伞仓上盖板安装支架面向伞仓安装支架圆心的曲面上设有锁定孔二；所述伞仓安装支架、伞仓下底板分别安装在所述旋转式伞仓底板上方和下方，所述伞仓安装支架处于旋转式伞仓内；所述伞仓下底板水平安装在无人机中心板上方，所述伞仓下底板和伞仓安装支架通过多个竖直连接件连接，多个所述竖直连接件均穿过旋转式伞仓底板中心通孔一；所述旋转式伞仓能够在驱动装置带动下相对于伞仓下底板和伞仓安装支架旋转；所述伞仓上盖板旋片下方设有锁定钩；所述降落伞主控制器、伞仓锁定器安装于伞仓安装支架上表面；所述降落伞折叠后设于旋转式伞仓内；在所述现场可配置开伞停桨紧耦合的无人机智能降落伞装置待触发状态下，伞仓上盖板旋片盖合在旋转式伞仓上方，所述伞仓上盖板锁定支架和锁定片配合将伞仓上盖板旋片下方锁定钩锁止；同时，所述旋转式伞仓上的锁定孔一和伞仓安装支架上的锁定孔二对齐，所述伞仓锁定器上的锁定销键同时插入锁定孔一和锁定孔二；在所述现场可配置开伞停桨紧耦合的无人机智能降落伞装置被触发时，所述降落伞主控制器发送电子信号给伞仓锁定器，所述伞仓锁定器内的驱动电机带动锁定销键抽离旋转式伞仓上的锁定孔一以及伞仓安装支架上的锁定孔二；所述旋转式伞仓在驱动装置带动下旋转，所述旋转式伞仓内壁上的锁定片解除对伞仓上盖板旋片下方锁定钩的锁止；此时伞仓上盖板旋片能够向上旋转打开旋转式伞仓。

作为优选，所述降落伞折叠后设于伞仓安装支架上表面，具体为：所述降落伞下方伞绳末端连接在伞仓安装支架上表面；折叠后的所述降落伞下方依次设有降落伞推动板和压缩弹簧，所述压缩弹簧底部连接伞仓安装支架上表面。

作为优选，所述伞仓安装支架中心设有通孔二，所述通孔二的直径小于旋转式伞仓底板中心的通孔一的直径；多个连接孔均衡分布在所述通孔二周围，所述连接孔内安装所述竖直连接件，所述竖直连接件连接伞仓下底板和伞仓安装支架。

作为优选，所述旋转式伞仓在驱动装置带动下旋转,具体为：所述驱动装置为扭转弹簧，所述扭转弹簧主体竖直设于伞仓安装支架中心的通孔二内，且周围被多个所述竖直连接件围绕；所述扭转弹簧的两个扭臂分别固定于伞仓安装支架上表面的固定凹槽、旋转式伞仓底板下方的扭臂固定孔。

作为优选，所述旋转式伞仓内壁上的限位板包括弧形板和两个连接板，所述弧形板平行于旋转式伞仓内壁，两个所述连接板分别连接弧形板长度两端和旋转式伞仓内壁。

作为优选，所述伞仓上盖板安装支架处于所述限位板和旋转式伞仓内壁之间，并且所述伞仓上盖板安装支架能够与限位板相对滑动。

作为优选，所述伞仓上盖板固定片通过伞仓上盖板安装支架上表面的多个安装孔安装于伞仓上盖板安装支架上表面。

作为优选，所述桨叶阻挡杆外表面设有硬度低于桨叶材料硬度的缓冲垫。

作为优选，所述旋转式伞仓外周与可配置螺旋桨阻挡杆的圆环板内表面可拆卸连接，具体为：所述旋转式伞仓外周均衡设有多个卡块，所述螺旋桨阻挡杆的圆环板内表面对应设有多个卡口，所述卡块和卡口卡接；在用于大型无人机时，所述旋转式伞仓外周与可配置螺旋桨阻挡杆的圆环板内表面的结合使用可拆卸紧固件进一步加固。

作为优选，所述可配置螺旋桨阻挡杆为带有三个、四个、六个或八个桨叶阻挡杆的可配置预制件。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

(1)可以通过更换安装在旋转式伞仓外的可配置螺旋桨阻挡杆，适配不同种类、大小、旋翼数的无人机，并且可以用于外观变化频繁的模块化现场可配置型无人机，适应性强，灵活性高。

(2)螺旋桨急停及降落伞开伞控制一体化，降落伞开伞及螺旋桨急停两个动作通过对旋转式伞仓的控制实现紧耦合，使两者互为因果关系，完全契合无人机降落伞开伞即需停桨、停桨即需开伞的工作原理，提高了降落伞安全装置的稳定性

(3)提高性能及稳定性的同时节约了材料，简化了设计并减轻了重量。

(4)通过对旋转式伞仓的控制紧耦合了降落伞开伞及螺旋桨急停两个动作，既可以提高降落伞系统的工作稳定性，也用于在紧急情况下阻止高速旋转的螺旋桨对人身、财物的伤害。

(5)实现了无人机降落伞的完全智能化，相比市场上其他无人机降落伞在开伞后依然需要人为控制停止螺旋桨旋转的复杂操作，实现了完全无需人为干预停桨的智能降落伞系统。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，图1为实施例1提供的现场可配置开伞停桨紧耦合的无人机智能降落伞装置待触发状态图一，图2为现场可配置开伞停桨紧耦合的无人机智能降落伞装置触发状态示意图一，图3为现场可配置开伞停桨紧耦合的无人机智能降落伞装置拆解示意图，图4为现场可配置开伞停桨紧耦合的无人机智能降落伞装置触发瞬间状态图，图5为现场可配置开伞停桨紧耦合的无人机智能降落伞装置主视图、俯视图和局部剖视图，图6为现场可配置开伞停桨紧耦合的无人机智能降落伞装置仰视图，图7为旋转式伞仓仰视图，图8为伞仓上盖板旋片示意图，图9为伞仓上盖板锁定支架和锁定片配合将伞仓上盖板旋片下方锁定钩锁止示意图，图10为现场可配置开伞停桨紧耦合的无人机智能降落伞装置触发状态示意图二，图11为使用前转动伞仓上盖板旋片其下方锁定钩到达伞仓上盖板锁定支架示意图，图12为使用前伞仓上盖板旋片锁定钩到达伞仓上盖板锁定支架后再转动旋转式伞仓带动锁定片转动示意图，图13为实施例2提供的现场可配置开伞停桨紧耦合的无人机智能降落伞装置应用于六旋翼无人机示意图。

1—降落伞主控制器，2—伞仓锁定器，3—旋转式伞仓，4—伞仓安装支架，5—伞仓上盖板旋片，6—伞仓上盖板固定片，7—降落伞推动板，8—压缩弹簧，9—扭转弹簧，10—伞仓下底板，11—可配置螺旋桨阻挡杆，12—降落伞，201—锁定销键，202—驱动电机，301—锁定片，302—锁定孔一，303—扭臂固定孔，304—限位板，305—通孔一，401—伞仓上盖板锁定支架，402—锁定孔二，403—固定凹槽，404—通孔二，405—伞仓上盖板安装支架，1101—桨叶阻挡杆，1102—缓冲垫。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

实施例1

下面结合附图1-12对本发明作进一步的描述，一种现场可配置开伞停桨紧耦合的无人机智能降落伞装置，如图3所示，包括降落伞主控制器1、伞仓锁定器2、伞仓上盖板固定片6、降落伞12，伞仓上盖板旋片5与伞仓上盖板固定片6铰接，降落伞主控制器1与伞仓锁定器2之间连接电子信号线，还包括旋转式伞仓3、伞仓安装支架4、伞仓下底板10和可配置螺旋桨阻挡杆11。

如图3-5所示，旋转式伞仓3为圆盒状，且圆盒没有上盖，旋转式伞仓3底板中心设有通孔一305，旋转式伞仓3内壁上设有锁定片301和限位板304，限位板304上设有锁定孔一302。

如图3-5所示，可配置螺旋桨阻挡杆11的中心为圆环板，圆环板的外周根据无人机桨叶的位置设有多个桨叶阻挡杆1101。

如图3、4所示，旋转式伞仓3外周与可配置螺旋桨阻挡杆11的圆环板内表面可拆卸连接。

如图3所示，伞仓安装支架4为圆板状，且圆板上表面边缘相对地设有伞仓上盖板安装支架405和伞仓上盖板锁定支架401；伞仓上盖板安装支架405为竖直瓦片状且上表面设有多个安装孔，伞仓上盖板安装支架405面向伞仓安装支架4圆心的曲面上设有锁定孔二402。

如图4所示，伞仓安装支架4、伞仓下底板10分别安装在旋转式伞仓3底板上方和下方，伞仓安装支架4处于旋转式伞仓3内；伞仓下底板10水平安装在无人机中心板上方，伞仓下底板10和伞仓安装支架4通过多个竖直连接件连接，多个竖直连接件均穿过旋转式伞仓3底板中心通孔一305。

旋转式伞仓3能够在驱动装置带动下相对于伞仓下底板10和伞仓安装支架4旋转。

如图4和8所示，伞仓上盖板旋片5下方设有锁定钩501；伞仓上盖板旋片5可以绕远离锁定钩501一端的旋转套筒中心轴旋转。

如图3和4所示，降落伞主控制器1、伞仓锁定器2安装于伞仓安装支架4上表面；降落伞12折叠后设于旋转式伞仓3内。

如图3和4所示，降落伞12折叠后设于伞仓安装支架4上表面，具体为：降落伞12下方伞绳末端连接在伞仓安装支架4上表面；折叠后的降落伞12下方依次设有降落伞推动板7和压缩弹簧8，压缩弹簧8底部连接伞仓安装支架4上表面。

如图1、5、3、9和11所示，在现场可配置开伞停桨紧耦合的无人机智能降落伞装置待触发状态下，伞仓上盖板旋片5盖合在旋转式伞仓3上方，伞仓上盖板锁定支架401和锁定片301配合将伞仓上盖板旋片5下方锁定钩501锁止；同时，旋转式伞仓3上的锁定孔一302和伞仓安装支架4上的锁定孔二402对齐，降落伞主控制器1给伞仓锁定器2发出电子信号，伞仓锁定器2上的锁定销键201同时插入锁定孔一302和锁定孔二402，使得旋转式伞仓3和伞仓安装支架4相对固定。

如图2、4、9和10所示，在现场可配置开伞停桨紧耦合的无人机智能降落伞装置被触发时，降落伞主控制器1给伞仓锁定器2发出电子信号,伞仓锁定器2内的驱动电机202带动锁定销键201抽离旋转式伞仓3上的锁定孔一302以及伞仓安装支架4上的锁定孔二402，，使得旋转式伞仓3可以相对伞仓安装支架4转动了；旋转式伞仓3在驱动装置带动下旋转，旋转式伞仓3内壁上的锁定片301解除对伞仓上盖板旋片5下方锁定钩501的锁止；此时伞仓上盖板旋片5能够向上旋转打开旋转式伞仓3。折叠的降落伞12在下方压缩弹簧8的弹力作用下向上弹起，推动伞仓上盖板旋片5绕远离锁定钩501一端的旋转套筒中心轴旋转；折叠的降落伞12继续向上运动，最后在空中展开。

如图3和4所示，伞仓安装支架4中心设有通孔二404，通孔二404的直径小于旋转式伞仓3底板中心的通孔一305的直径；多个连接孔均衡分布在通孔二404周围，连接孔内安装竖直连接件，竖直连接件连接伞仓下底板10和伞仓安装支架4。

如图3、6和7所示，旋转式伞仓3在驱动装置带动下旋转,具体为：驱动装置为扭转弹簧9，扭转弹簧9主体竖直设于伞仓安装支架4中心的通孔二404内，且周围被多个竖直连接件围绕；扭转弹簧9的两个扭臂分别固定于伞仓安装支架4上表面的固定凹槽403、旋转式伞仓3底板下方的扭臂固定孔303。

如图3所示，旋转式伞仓3内壁上的限位板304包括弧形板和两个连接板，弧形板平行于旋转式伞仓3内壁，两个连接板分别连接弧形板长度两端和旋转式伞仓3内壁。

伞仓上盖板安装支架405处于限位板304和旋转式伞仓3内壁之间，并且伞仓上盖板安装支架405能够与限位板304相对滑动。如图3所示，在待触发状态下，伞仓上盖板安装支架405处于限位板304最右侧。

如图3、5所示，伞仓上盖板固定片6通过伞仓上盖板安装支架405上表面的多个安装孔安装于伞仓上盖板安装支架405上表面。

如图3所示，桨叶阻挡杆1101外表面设有硬度低于桨叶材料硬度的缓冲垫1102。

如图3和4所示旋转式伞仓3外周与可配置螺旋桨阻挡杆11的圆环板内表面可拆卸连接，具体为：旋转式伞仓3外周均衡设有多个卡块，可配置螺旋桨阻挡杆11的圆环板内表面对应设有多个卡口，卡块和卡口卡接。在用于大型无人机时，所述旋转式伞仓3外周与可配置螺旋桨阻挡杆11的圆环板内表面的结合使用可拆卸紧固件(如螺栓螺母)进一步加固。

如图1和2所示，可配置螺旋桨阻挡杆11为带有三个、四个、六个或八个桨叶阻挡杆1101的可配置预制件。

如图5、11和12所示，本发明的现场可配置开伞停桨紧耦合的无人机智能降落伞装置可以重复使用，在将降落伞12折叠后放入旋转式伞仓3内，向下旋转伞仓上盖板旋片5，使得其下方锁定钩501到达伞仓上盖板锁定支架401；为锁止锁定钩501，伞仓上盖板旋片5的锁定钩501到达伞仓上盖板锁定支架401后再转动旋转式伞仓3带动锁定片301转动，使得锁定片301锁止固定钩501；此时旋转式伞仓3上的锁定孔一302和伞仓安装支架4上的锁定孔二402对齐，利用降落伞主控制器1控制伞仓锁定器2，伞仓锁定器2上的锁定销键201同时插入锁定孔一302和锁定孔二402，使得旋转式伞仓3和伞仓安装支架4相对固定。

在本发明中，通过旋转式伞仓3的旋转运动，使得可配置螺旋桨阻挡杆11对螺旋桨的急停作用与伞仓上盖板旋片5的开启紧密关联，降落伞开伞及螺旋桨急停两个动作通过对旋转式伞仓的控制实现紧耦合，使两者互为因果关系，符合无人机降落伞开伞就必须停桨，停桨就必须开伞的工作原理，完美提升了系统工作的安全性、稳定性，简化了设计。

旋转式伞仓3外的可配置螺旋桨阻挡杆11通过选取对应的螺旋桨阻挡杆11(桨叶阻挡杆1101的数量和长度不同)，可以适用于不同类型、大小、种类的无人机。旋转式伞仓3与可配置螺旋桨阻挡杆11配套有可拆卸卡扣等紧固件，可以在使用中灵活更换预制的螺旋桨阻挡杆11应对不同种类无人机以及现场可配置无人机。

本发明中，实现了无人机降落伞的完全智能化。市场上已有无人机降落伞在开伞后依然需要人为控制无人机停止螺旋桨旋转从而避免导致降落伞失效。然而，在无人机失控的情况下通过人工控制无人机完成螺旋桨停转实际上已经不可能完成。本发明中，可以同时通过机械阻挡的方法，在无人机故障、触发伞降功能后自动实现无人机螺旋桨的急停，实现了完全无需人为干预的智能降落伞系统。

本发明中在无人机降落伞释放后螺旋桨会迅速急停，避免降落伞受到失控螺旋桨的影响。另一方面，在螺旋桨急停时降落伞也必然已经释放，避免出现螺旋桨停转而降落伞未展开的故障，从而从根本上消除了无人机降落伞现阶段遇到的潜在安全隐患。

本发明中，通过机械阻挡的方法实现螺旋桨急停可以避免对人身及财产的伤害。因为无人机高速旋转的螺旋桨具有相当的危险性，通过智能控制的螺旋桨急停装置，可以避免对人体及财产造成的危险和伤害。

本发明中，主要功能包括降落伞开伞保护、螺旋桨急停保护。其中，降落伞开伞保护与螺旋桨急停保护为紧密关联的基本、必须功能，用于实现高效稳定的无人机伞降避险功能。

综合本发明对无人机伞降保护功能的发明和创新，可以使得智能降落伞装置在无人机遇到飞行危险后在开伞瞬间、伞降过程中、伞降过程后都对无人机实现完美的保护，从而杜绝了无人机飞行安全事故。

实施例2

本实施例与实施例1的区别是：如图13所示，选用带有六个桨叶阻挡杆1101的可配置螺旋桨阻挡杆11应用于六旋翼无人机。亦可如图13所示，通过改变伞仓上盖板旋片5与伞仓上盖板固定片6为向上突出的形状增加旋转式伞仓3的容量，从而容纳体积更大的降落伞。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其他形式的限制，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应用于其他领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，仍属于本发明技术方案的保护范围。