一种消防无人机保护装置

技术领域

本发明属于无人机技术领域，具体为一种消防无人机保护装置。

背景技术

随着无人机技术的发展，无人机的应用范围越来越广，如应急照明、大气监测、各类辅助救援等场景中，其中，消防无人机用于消防救援场景，消防无人机作为新兴消防设备，相比传统的救援设备在机动性以及救援效果有显著优势，但是消防无人机在救援过程中由于稳定性的问题，以及电机、电调、旋翼等问题，可能造成无人机发生故障，发生坠机，为减小其损失以及查明事故原因，需要对重要零部件进行保护。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种消防无人机保护装置，对无人机不同核心重要部件，设置不同的保护机构，从而在无人机坠地时，能很好的起到对无人机的核心零部件的有效保护，以保证飞行参数等数据的完整，便于事故发生后进行数据分析，找出原因，为后续优化提供可靠依据，所述保护装置结构简单、成本低、不影响无人机的正常运行、实用性高，电机防撞机构起到电机防撞保护同时加快电机散热,飞控保护机构采用了超材料，重量轻，飞控保护机构缓冲效果佳，能最大程度保护飞控。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种消防无人机保护装置，包括用于保护飞控的飞控保护机构和用于保护电机的电机防撞机构，飞控保护机构包括飞控盒、伸缩杆和缓冲组件，伸缩杆的一端位于飞控盒内、另一端连接并带动飞控进入飞控盒内部的缓冲组件中或伸出飞控盒，电机位于电机防撞机构内。

作为上述技术方案的进一步改进：

缓冲组件包括缓冲带，所述缓冲带包括两个带本体和多个六面体，带本体为板状，将六棱柱沿轴向方向去除材料形成六面体，六面体的两端分别连接两个带本体，形成板状的缓冲带，将板状的缓冲带的两端连接形成圆筒状的缓冲带。

带本体的材质为铝。

六面体材质为纳米超材料。

缓冲组件还包括多个空气桶，空气桶为具有内部容腔的柱体，所述内部容腔被空气填充，多个空气桶间隔连接在筒状的缓冲带的内表面。

飞控保护机构还包括至少一个滑轨门，滑轨门为飞控盒的可开启和关闭的门，当滑轨门打开时，飞控可进出飞控盒，当滑轨门关闭时，飞控不可进出飞控盒。

电机防撞机构包括外壳和多个第一缓冲壳体，第一缓冲壳体位于所述外壳内，第一缓冲壳体为蜂窝状。

在电机防撞机构的横截面上，外壳为圆环形，第一缓冲壳体的外轮廓为弓形，所述弓形由一条弧线及其所对应的弦组成，多个所述弓形的弦依次首尾连接成一多边形，所述弓形的弧线较弦更靠近所述多边形的中心，多个第一缓冲壳体包围电机。

电机防撞机构还包括位于所述外壳内的多个第二缓冲壳体，在电机防撞机构的横截面上，第二缓冲壳体为扇形，第二缓冲壳体的个数和第一缓冲壳体的个数相同,所述扇形的顶点和相邻两个第一缓冲壳体的连接点连接,所述扇形的弧贴合所述圆环形的内圈。

外壳、第一缓冲壳体和第二缓冲壳体的材质为金属。

本发明的有益效果是：对无人机不同核心重要部件，设置不同的保护机构，从而在无人机坠地时，能很好的起到对无人机的核心零部件的有效保护，以保证飞行参数等数据的完整，便于事故发生后进行数据分析，找出原因，为后续优化提供可靠依据，所述保护装置结构简单、成本低、不影响无人机的正常运行、实用性高，包括保护电机的电机防撞机构，起到电机防撞保护同时加快电机散热，还包括保护飞控的飞控保护机构，飞控保护机构采用了超材料，重量轻，飞控保护机构缓冲效果佳，能最大程度保护飞控。

附图说明

图1为本发明的消防无人机整体结构示意图；

图2为本发明的电机防撞机构的结构示意图；

图3为本发明的飞控盒和滑轨门结构示意图；

图4为本发明的飞控、伸缩杆和缓冲组件示意图；

图5为本发明的缓冲组件的结构示意图；

图6为本发明的缓冲带的去掉一块带本体的示意图；

图7为图6的另一视角示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

一种消防无人机保护装置，如图1～7所示，所述无人机包括机架板5、飞控8、多个旋翼1、多个电机2和多个机臂4。飞控8是重要的参数记录与调控设备，飞控8安装在机架板5上，机臂4一端连接机架板5、另一端远离机架板5地设置，机臂4的远离机架板5的一端安装有电机2，电机2连接并驱动旋翼1转动。较佳的，电机2和机臂4固定连接，设有四个机臂4，其中每两个机臂4位于同一条直线上、相对于机架板5对称布置,四个机臂4位于同一平面内均匀布置，相邻两个机臂4所在直线互相垂直。旋翼1和电机2均设有四个。

所述保护装置用于保护所述无人机的核心零部件。较佳的，需要保护的核心零部件为电机2和飞控8。

所述保护装置包括电机防撞机构3和飞控保护机构。

每个电机防撞机构3保护一个电机2，显然，本实施例中，设有四个电机防撞机构3。

电机防撞机构3如图2所示，包括外壳、多个第一缓冲壳体31和多个第二缓冲壳体32，外壳为圆筒形，第一缓冲壳体31和第二缓冲壳体32位于外壳内。其中，第一缓冲壳体31为蜂窝状。

在电机防撞机构3的横截面上，外壳为圆环形，第一缓冲壳体31的外轮廓为弓形，第二缓冲壳体32为扇形，即外壳的横截面为圆环形，第一缓冲壳体31的横截面的外轮廓为弓形，第二缓冲壳体32的横截面为扇形。

由上可知，第一缓冲壳体31的外表面包括三个平面和一个曲面，其中，两个平面为两个平行间隔的端面，一个平面和一个曲面连接形成第一缓冲壳体31的侧面。

第一缓冲壳体31的横截面的外轮廓为弓形，所述弓形由一条弧线及其所对应的弦组成。在所述横截面上，多个第一缓冲壳体31的所述弦依次首尾连接成一多边形。即，多个第一缓冲壳体31连接成一筒状，换句话说，多个第一缓冲壳体31连接成一内部中空的结构。具体的，多个第一缓冲壳体31连接后，第一缓冲壳体31的曲面侧面较平面侧面更靠近电机防撞机构3的中心线，即在所述横截面上，第一缓冲壳体31的弧线较弦更靠近所述多边形的中心。

电机2位于所述筒状内，或说内部中空处。即电机2被多个第一缓冲壳体31包围。较佳的，电机2外壳为圆柱面，电机2贴合多个第一缓冲壳体31的曲面侧面，即电机2外壳的圆柱面和多个第一缓冲壳体31的曲面侧面相切。

第二缓冲壳体32为扇形体，第二缓冲壳体32的个数和第一缓冲壳体31的个数相同。在电机防撞机构3的横截面上，第二缓冲壳体32的所述扇形的顶点和相邻两个第一缓冲壳体31的连接点连接。所述扇形的弧贴合所述圆环形的内圈，即第二缓冲壳体32的曲面贴合外壳的内表面。

较佳的，外壳、第一缓冲壳体31和第二缓冲壳体32的材质为金属，以利于电机2的散热。

本实施例中，设有六个第一缓冲壳体31和六个第二缓冲壳体32。

飞控保护机构用于保护飞控8，如图3～7所示，飞控保护机构包括飞控盒6、伸缩杆9、缓冲组件10和至少一个滑轨门7。

飞控8可放置在飞控盒6内部，飞控盒6安装在机架板5上，飞控盒6为具有内部容腔的长方体，滑轨门7为飞控盒6的可开启和关闭的门，当滑轨门7打开时，飞控8可进出飞控盒6，当滑轨门7关闭时，飞控8不可进出飞控盒6。

较佳的，滑轨门7设有两个，两个滑轨门7相向移动至关闭飞控盒6的开口，使飞控8不可进出飞控盒6，或者两个滑轨门7反向移动至打开飞控盒6的开口，使飞控8可进出飞控盒6。滑轨门7由电机驱动。电机驱动滑轨门7的技术可采用现有技术中的方案，例如，电机可通过传动机构带动滑轨门7移动，所述传动机构为第一丝杆传动机构，第一丝杆传动机构包括第一丝杆和第一螺母块，第一螺母块螺接在第一丝杆上，第一螺母块连接滑轨门7，飞控盒6上设有滑轨，滑轨门7滑设在滑轨上。当第一丝杆被电机驱动转动时，第一螺母块沿着第一丝杆的长度方向移动，带动滑轨门7同步直线移动；电机反向转动时，第一螺母块和滑轨门7反向移动。由上，滑轨门7被驱动往复直线移动。

飞控盒6设有伸缩杆9，伸缩杆9连接并带动飞控8伸出飞控盒6或者进入飞控盒6内部。伸缩杆9的一端位于飞控盒6内，伸缩杆9由位于飞控盒6内的电机驱动，电机可通过传动机构带动滑轨门7移动，所述传动机构为第二丝杆传动机构，第二丝杆传动机构包括第二丝杆和第二螺母块，第二螺母块螺接在第二丝杆上，伸缩杆9为空心结构，伸缩杆9同轴套接在第二丝杆和第二螺母块外，伸缩杆9和第二螺母块连接，飞控8连接在伸缩杆9的端部。当第二丝杆被电机驱动转动时，第二螺母块被驱动沿着第二丝杆的长度方向移动并带动伸缩杆9同步移动。

缓冲组件10位于飞控盒6内，缓冲组件10包括缓冲带和多个空气桶102。

所述缓冲带包括两个带本体101和多个六面体103。

带本体101为板状，带本体101的材质为铝等具有一定硬度的材料。

六面体103材质为纳米超材料，具有一定的柔软度，可持久形变。将六棱柱沿轴向方向去除材料形成六面体103，换句话说，六面体103的形状为具有通孔的六棱柱，所述通孔沿着六棱柱轴向方向贯穿所述六棱柱。

两个带本体101平行间隔布置，六面体103的两端分别连接两个带本体101，形成板状的缓冲带，将板状的缓冲带的两端连接形成圆筒状的缓冲带。六面体103的中心线和带本体101垂直。

本实施例中，多个六面体103布置成多排多列，每排和每列上的多个六面体103依次接触。

六面体103的弹性大，可持久变形，既能减弱震动，又能吸收大量能量，使得撞击力大大减弱。

空气桶102为具有内部容腔的圆柱体，所述内部容腔被空气填充。空气桶102的材质为塑料。多个空气桶102间隔连接在筒状的缓冲带的内表面，空气桶102的长度方向和筒状的缓冲带的中心线方向平行。

较佳的，本实施例中，设有十二个空气桶102，其中八个空气桶102分成四组，每组为两个，四组空气桶102均匀间隔布置在筒状的缓冲带的内表面。剩余四个中，每个空气桶102位于相邻两组空气桶102之间，且与相邻两组空气桶102的距离相等。

伸缩杆9带动飞控8进入飞控盒6内部时，飞控8最终被带动进入缓冲组件10内、被多个空气桶102包围。也就是说，伸缩杆9伸缩时穿过缓冲组件10。

滑轨门7和伸缩杆9被不同的电机驱动，当所述无人机的控制器根据设定的程序和目前的无人机状态判定无人机处于正常状态时，滑轨门7处于打开状态，飞控8位于飞控盒6外，便于接收地面站信息，以及发送信息到地面站。当所述无人机的控制器根据设定的程序和目前的无人机状态判定无人机处于坠落状态或其它需要保护核心零部件的状态时，控制器控制驱动滑轨门7和驱动伸缩杆9的电机启动，使伸缩杆9带动飞控8退回飞控盒6内的缓冲组件10中，被多个空气桶102包围。飞控8退回飞控盒6内后，滑轨门7被驱动移动，关闭飞控盒6。

需要说明的是，无人机的控制器根据设定的程序和目前的无人机状态判定无人机处于坠落状态或其它需要保护核心零部件的状态的技术方案可采用现有技术中的已知方案，其不属于要求保护的方案，在此不再赘述。

本发明的工作原理为：当无人机从正常状态转换为坠落状态或其它需要保护核心零部件的状态时，伸缩杆9带动飞控8退回飞控盒6内的缓冲组件10中，被多个空气桶102包围。飞控8退回飞控盒6内后，滑轨门7被驱动移动，关闭飞控盒6。

当无人机坠地后，对于电机2而言，外壳受力后，会吸收或卸掉一部分力，紧接着力沿着第二缓冲壳体32传递到第一缓冲壳体31上，由于第一缓冲壳体31内是蜂窝状的小腔体，受力后小腔体变形，吸收能量。同时，能量会在多个第一缓冲壳体31之间传递，即力在传递过程中，一部分被分散，另一部分被蜂窝状的小腔体吸收，从而使得电机2受到的碰撞力大大减小，最终达到有效保护电机2的目的，减小无人机坠落所带来的损失。另外，电机2工作过程中会发热，第一缓冲壳体31的结构和材质利于加快散热，防止电机2过热。

当无人机坠地后，对于飞控8而言，先是飞控盒6受力，冲击力会传递至缓冲组件10，碰撞过程中，缓冲带首先吸收大量能量，缓冲带变形，会挤压飞控8，此时空气桶102与飞控8接触，空气桶102在被挤压过程中，不断吸收能量，进一步化解撞击力，从而保护飞控8，避免飞控8损坏，从而保证飞行参数等数据完整保存，便于事后查看和分析数据，为后续优化提供可靠依据。

最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。