[发明专利]一种基于模块化设计的无人机保护系统

说明书

本发明公开了一种基于模块化设计的无人机保护系统，该系统包括弹射保护模块和接口线路模块、盖板和下方附件；弹射保护模块和接口线路模块都固定安装在盖板上，弹射保护模块和接口线路模块连接；下方附件通过螺丝安装在多旋翼无人机的底部；多旋翼无人机与盖板通过弹射保护模块上的卡榫结构连接。当盖板弹出时，连接盖板与下方降落伞的引导线被拉动，使得盖板弹射时下方降落伞被打开，同时借由空气阻力以及无人机本身的惯性影响，无人机机身翻转180°，变成下方云台在上，原本的机架正面在下的情况，这时下方降落伞完全展开，减缓无人机的下降速度，并配合无人机的机臂及其上的电机、螺旋桨进行落地缓冲，保证云台上摄像机或其他仪器的安全。

技术领域

本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种基于模块化设计的无人机保护系统。

背景技术

近年来，随着微机电控制技术的发展，稳定的多旋翼飞行器得到了广泛的关注，应用前景十分可观。现有的多旋翼无人机系统包含控制飞行的飞控系统、由旋翼、电机及电池等组成的动力系统以及根据不同应用搭载的诸如图像传感器、GPS或各种测量用传感器等外部设备。

但是在无人机突发意外或故障时,机体将无法保持平衡，甚至进行翻滚或失去动力而坠落，造成飞控等无人机上重要部件以及无人机上搭载的昂贵设备的损毁，经济损失较大。

为了防止无人机突发意外失控坠毁引起的无人机部件及搭载设备损毁的问题，现有技术中有以下代表性的解决方案：

(1)论文名称：无人机发射与回收技术

这篇论文研究的对象是某小型无人机的发射和回收系统。首先根据该型无人机的特点，选择弹力弹射和伞降气囊回收的组合方案以确保发射和回收的安全可靠。对于伞降气囊回收系统，根据设计要求，对降落伞进行了详细设计和强度校核，并对伞降稳定阶段的流场，采用CFD技术进行数值分析以确保下落速度满足设计要求。并根据一些经验公式计算出气囊的高度、初始压力、卸压压力以及泄气口面积等主要参数，以确保无人机的安全回收。

如图1所示的降落伞设计图，其技术手段在于通过计算无人机重量和体积定制伞降保护系统，但只能用于某个(或某单一型号)无人机、成本高、兼容性差。在无人机失控翻滚时机体或螺旋桨将伞绳缠住造成开伞不完全或未能顺利开伞导致无人机坠毁；电路系统与无人机电池相连，当无人机电池故障时无法弹出。

(2)专利名称无人机关键受力框的力学分析和优化设计

伞降过程中降落伞和无人机组合体运动状态复杂，无人机伞降回收过程比较容易出现故障。无论采用哪种方法，在无人机落地之前垂直速度不可能完全消失。因此，必须辅以落地缓冲装置去吸收剩余能量，而缓冲气囊是一种非常有效的缓冲方式。当伞降回收时，在适当的时机，减震气囊被放出展开，当无人机着陆时，在冲击载荷作用下囊内气体被压缩产生变形，吸收无人机冲击能量，随后及时排除囊内气体以释放所吸收的能量，从而达到减小无人机冲击过载、保护无人机回收安全的目的。

如图2所示为无人机伞降-气囊回收方案示意图，其采用的技术手段在于将无人机整机伞降回收，当无人机过重时缓冲效果不明显；且系统过于复杂，成本高且不利于维护更换；当无人机失控时，如果降落伞已弹出而螺旋桨仍在转动，可能绞住伞绳致使降落伞无法展开导致回收失败；电路系统与无人机电池相连，当无人机电池故障时无法弹出。

上述代表性现有方案存在以下缺点：

(1)、现有技术多为整机伞降，拆装维护不方便；

(2)、电路系统和控制与无人机电池相连，当无人机电池故障时降落伞无法弹出；

(3)、当无人机失控时，如果降落伞已弹出而螺旋桨仍在转动，可能绞住伞绳致使降落伞无法展开；

(4)、无人机失控翻滚时机体或螺旋桨将伞绳缠住造成开伞不完全或未能顺利开伞导致无人机坠毁；

(5)、某些机型设计原因无法安装降落伞包或无安装孔。