[发明专利]一种无人机用自主安全防摔装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种无人机用自主安全防摔装置及其控制方法。本发明包括固定架、壳体、MEMS非金属质量块、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；本发明采用机械结构，受无人机自身电路影响较小，具有高可靠性；地面正常使用时，安全防摔装置处于保险状态，增大地面工作人员操作的容错率；正常飞行过程中，安全防摔装置处于待工作状态，遇到飞行控制系统失效等情况，安全防摔装置能够快速弹出安全气囊，一方面保护处于飞行路径中的人员安全，另一方面保护无人机本体的安全；若无情况发生且安全降落，安全防摔装置重新上保险，便于下次使用。

技术领域

本发明涉及无人机安全装置领域，具体涉及一种无人机用自主安全防摔装置及其控制方法。

背景技术

当前无人机行业的迅猛发展，人们加大了对无人机技术的研究，使得其广泛应用于航拍摄影、城市货运、国防安保等领域。尽管无人机飞行控制技术逐渐成熟，可以长时间、长距离飞行，应用场景及功能更加多样化，但是无人机的安全问题却一直得不到有效地解决，不论是知名大厂还是代加工组装，都因技术故障等原因发生坠机事件，伴随着无人机越来越多地应用于人多的场景，由设备故障、紧急情况等原因造成的坠机极大地威胁着周边的人群，造成人身伤害，影响着无人机的应用前景。而现在的无人机厂商一方面采用塑料等轻质材料构建机身，选用小型电机等手段降低无人机重量，减小坠机时的动能和冲量，减弱对人的伤害，但这种方法削弱了无人机的承载能力，限制了其应用于更多的场景；另一方面在无人机上安装降落伞，降落伞的开启由地面控制器或飞行控制系统发送，减缓无人机的降落速度，但降落伞容易与电机、旋翼等缠绕在一起，同时降落伞的重量也是不容忽视的问题。因此，目前有两个问题有待解决：一是无人机的安全性问题，如何减低无人机在意外情况下对人的伤害，使无人机坠机伤人事件减少，目前的解决方案无法解决此类问题；二是安全防摔装置的重量问题，重型安全防摔装置会极大地降低无人机的飞行时间，同时安全防摔装置的重量也会增加下降过程中的动能和冲量，将伤害源由无人机转向安全防摔装置，因此设计一种轻型无人机用自主安全防摔装置具有重要的现实意义。

发明内容

为了减低无人机在意外情况下对人的伤害，增加无人机安全性，本发明提出了一种无人机用自主安全防摔装置及其控制方法，该装置主体采用机械结构检测无人机飞行状态，受无人机自身电路影响较小，在无人机失控情况下具有高可靠性；正常使用时，安全防摔装置处于保险状态，其作为一个小模块与无人机固连，操作人员对其处理时不用担心误操作问题；飞行过程中安全防摔装置解除保险，其能够快速应对危险情况的发生，当无人机飞行控制系统失效时，安全防摔装置通过无人机飞行状态变化检测，释放安全气囊，一方面减小对人员的伤害，另一方面保护无人机的核心部件的安全，减少人员伤害和经济损失。

本发明的一个目的在于提出一种无人机用自主安全防摔装置。

本发明的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；