[发明专利]一种无人机用自主安全防摔装置及其控制方法

权利要求书

1.一种无人机用自主安全防摔装置，其特征在于，所述无人机用自主安全防摔装置包括：固定架、壳体、质量块、金属触点、弹簧、气体发生装置、安全气囊、固定装置、电阻、按钮开关、电点火头、内部电源和控制电路；其中，在壳体内部设置有隔板，将壳体的内部空间分为两个腔体，分别为上腔体和下腔体；在上腔体内的隔板上设置质量块，质量块为非金属材料；质量块的两端分别连接弹簧的自由端，两个弹簧的固定端分别固定在上腔体相对的内侧壁上，初始时质量块位于上腔体的中心，两个弹簧均处于自由状态；在质量块的顶端设置金属触点，在上腔体的内顶壁设置电阻，金属触点与电阻接触，金属触点和电阻的一端通过导线连接至控制电路构成可变电阻，质量块带动金属触点运动，从而改变接入控制电路中电阻阻值，影响通路中电流大小；在下腔体内设置气体发生装置、电点火头、内部电源和控制电路；气体发生装置电气连接至电点火头，电点火头电气连接至控制电路；气体发生装置的下表面设置喷嘴，壳体的底壁与气体发生装置的喷嘴相应的位置设置有通孔；在壳体的底壁外通过固定装置安装安全气囊；气体发生装置的喷嘴通过通孔连通至安全气囊的内部；在壳体的外表面设置有按钮开关，电点火头通过导线连接至按钮开关，按钮开关连接至内部电源，内部电源连接至控制电路；壳体的顶部通过固定架固定安装在无人机的下表面；

无人机不起飞时，按钮开关处于断开状态，通路处于断路状态，安全气囊处于收缩状态，质量块位于上腔体的中心，两个弹簧均处于自由状态，金属触点位于电阻的中心；在无人机起飞前，打开按钮开关，无人机飞行过程中，按钮开关处于闭合状态，无人机平稳飞行或带有限定角度内的倾角，质量块处于原来的位置或有在限定范围内移动，从而导致电阻值的不变或限定范围内变化，控制电路接收电阻上的电流，并与电流阈值进行对比，确定在电流阈值范围内，不发送点火信号，安全防摔装置处于待工作状态；无人机飞行失效时，无人机的飞行状态的变化带动质量块的大范围移动，电阻值有明显的变化，从而控制电路接收电阻上的电流超过电流阈值，控制电路发送点火信号至电点火头；电点火头接收点火信号，引起气体发生装置产生气体，气体通过喷嘴进入安全气囊中，安全气囊被弹出，保护飞行路径下的人群和无人机核心部件；若无人机平稳飞行并降落，质量块位于初始位置，电阻上电流处于电流阈值范围内，电点火头不工作；降落后，按钮开关处于断开状态，安全防摔装置重新上保险，以便下次使用。

2.如权利要求1所述的无人机用自主安全防摔装置，其特征在于，所述控制电路包括：电源管理模块、微处理器、电流变化检测模块和驱动电路；其中，内部电源连接电源管理电路，电源管理模块连接至微处理器、电流变化检测模块和驱动电路，电源管理电路为驱动电路、微处理器电路和电流变化检测模块提供工作所需的电压；微处理器连接至电点火头；电流变化检测模块分别连接至电源管理模块和微处理器；金属触点和电阻的一端通过导线连接至电流变化检测模块构成可变电阻，电流变化检测模块实时检测可变电阻上电流的变化情况，并将电流信息发送至微处理器；微处理器中设置电流阈值，根据电流数值判断无人机的飞行状态，一旦电流数值超过电流阈值，通过驱动电路控制电点火头，电点火头接收点火信号，引起气体发生装置产生气体，冲入至安全气囊。

3.如权利要求1所述的无人机用自主安全防摔装置，其特征在于，进一步，在无人机的上表面也设置一套无人机用自主安全防摔装置，所述无人机用自主安全防摔装置通过固定架倒装在无人机的上表面。

4.如权利要求1所述的无人机用自主安全防摔装置，其特征在于，还包括金属过滤网，所述金属过滤网放置在喷嘴前的壳体的通孔处。

5.如权利要求1所述的无人机用自主安全防摔装置，其特征在于，所述安全气囊选用PVC面料。

6.如权利要求1所述的无人机用自主安全防摔装置，其特征在于，所述电点火头选用低压供电的范围在5～12v之间。

7.如权利要求1所述的无人机用自主安全防摔装置，其特征在于，所述固定装置采用纸胶带。

8.一种如权利要求1所述的无人机用自主安全防摔装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

1)无人机不起飞时，按钮开关处于断开状态，通路处于断路状态，安全气囊处于收缩状态，质量块位于上腔体的中心，两个弹簧均处于自由状态，金属触点位于电阻的中心；

2)在无人机准备起飞时，打开按钮开关，无人机飞行过程中，按钮开关处于闭合状态；

3)无人机用自主安全防摔装置作用过程如下：

a)无人机平稳飞行或带有限定角度内的倾角，质量块处于原来的位置或有在限定范围内移动，从而导致电阻值的不变或限定范围内变化，控制电路接收电阻上的电流，并与电流阈值进行对比，确定在电流阈值范围内，不发送点火信号，安全防摔装置处于待工作状态；

b)无人机飞行失效时，无人机的飞行状态的变化带动质量块的大范围移动，电阻值有明显的变化，从而控制电路接收电阻上的电流超过电流阈值，控制电路发送点火信号至电点火头；电点火头接收点火信号，引起气体发生装置产生气体，气体通过喷嘴进入安全气囊中，安全气囊被弹出，保护飞行路径下的人群和无人机核心部件；

4)若无人机平稳飞行并降落，质量块位于初始位置，电阻上电流处于电流阈值范围内，电点火头不工作；降落后，按钮开关处于断开状态，安全防摔装置重新上保险，以便下次使用。