一种用于无人机的自动保护系统的制作方法

1.本实用新型涉及无人机技术领域，具体地说是一种能够在无人机坠落时用于无人机的自动保护系统。


背景技术：

2.目前，无人机的使用已经日趋普及而且前景看好，可是令人遗憾的是，在交通特别不发达、特别需要发挥无人机长处的江河湖海上空（特别是岛与岛之间、岛与船之间），无人机的推广使用却步履维艰，究其原因，是无人机在水面坠落的损失太大。
3.如果无人机坠落在地面上，能够搜索找回的比例很高，机载设备和资料通常不至损失，而且凭坠毁的无人机残骸，保险公司还可以理赔，也就是说通常损失不大，至少可控。
4.可是如果无人机是坠落在江河湖海水面上，那损失通常就会很大。根据现有的技术，人们通常能够及时判定无人机坠落的大致位置，可是当搜索人员赶到预定位置时，无人机通常已因沉没而失去踪影，搜寻、定位和潜水打捞相当困难而且经济成本高昂。如果放弃搜索打捞，价值超十万的无人机灭失了，机载设备及资料也灭失了，而且保险公司对这种残骸都无从查证的财产灭失，依照《保险法》及相关条例通常不予理赔。也就是说，虽然无人机在江河湖海上空坠落的概率未必比陆地大，可是一但发生，其造成的损失往往数十倍大于坠落于陆地。无人机机主和相关飞行作业人员不论是组织打捞，还是决定放弃，损失都令人望而生畏。这种潜在的威胁不消除，必将极大地阻碍无人机的推广使用。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种用于无人机的自动保护系统，该自动保护系统使在江河湖海上空飞行作业的无人机在意外坠落时，能够自动漂浮在水面上，让后续的搜救打捞变得简单可行，使坠机损失可控，为无人机在江河湖海上空的推广使用排除重大损失风险。
6.本实用新型的目的是通过以下技术方案解决的：
7.一种用于无人机的自动保护系统，其特征在于：所述的自动保护系统包括位于无人机上的指挥系统、约束开关系统和自动吸气浮力舱，指挥系统通过线路与约束开关系统相连接，约束开关系统和自动吸气浮力舱设置在无人机悬臂上，且约束开关系统至少布置在自动吸气浮力舱的两侧；约束开关系统能够约束自动吸气浮力舱使其处于收缩状态，且指挥系统能够传递指令给约束开关系统以放开自动吸气浮力舱使其能够吸气膨胀。
8.所述的约束开关系统包括位于无人机悬臂上的内约束件和外约束件、以及位于内约束件上和/或外约束件上的锁舌；安装在内约束件上的锁舌配合内约束件锁定自动吸气浮力舱的内侧时、外约束件能够单独锁定自动吸气浮力舱的外侧，且在锁舌放开自动吸气浮力舱的内侧时、自动吸气浮力舱亦能够脱离外约束件；或者安装在外约束件上的锁舌配合外约束件锁定自动吸气浮力舱的外侧时、内约束件能够单独锁定自动吸气浮力舱的内侧，且在锁舌放开自动吸气浮力舱的外侧时、自动吸气浮力舱亦能够脱离内约束件；内约束
件上和外约束件上皆设有锁舌时，安装在内约束件上的锁舌配合内约束件锁定自动吸气浮力舱的内侧时、安装在外约束件上的锁舌能够配合外约束件锁定自动吸气浮力舱的外侧，此时锁舌能够放开自动吸气浮力舱。
9.所述的锁舌安装在内约束件上时，锁舌能够相对内约束件向外朝向自动吸气浮力舱伸出，此时外约束件呈倒置的l型且外约束件的水平部分向内朝向自动吸气浮力舱伸出以约束自动吸气浮力舱的外侧。
10.所述的锁舌安装在外约束件上时，锁舌能够相对外约束件向内朝向自动吸气浮力舱伸出，此时内约束件呈倒置的l型且内约束件的水平部分向外朝向自动吸气浮力舱伸出以约束自动吸气浮力舱的内侧。
11.所述的外约束件成对设置在一横担上且该横担固定在无人机悬臂的悬空端，成对设置的外约束件和单独设置的内约束件构成品字型分布的三角约束；或者所述的内约束件成对设置在一横担上且该横担固定在无人机悬臂上，成对设置的内约束件和单独设置的外约束件构成品字型分布的三角约束。
12.所述的自动吸气浮力舱包括进排气管、固定板、活动板以及连接并且包裹固定板和活动板的气囊布，所述的固定板固定在无人机悬臂上且在固定板和活动板之间设有至少一个弹簧片，进排气管的一端插入气囊布以连通气囊布内腔和外界空气，弹簧片能够撑起自动吸气浮力舱并配合进排气管吸气使得自动吸气浮力舱膨胀。
13.所述活动板的长度大于约束开关系统中的内约束件和外约束件的相对内壁之间的最小距离且小于约束开关系统中的内约束件和外约束件的相对内壁之间的最大距离。
14.所述的气囊布上分布设置有环状的加强筋条。
15.所述的进排气管包括一根进排气主管，在进排气主管内均布有多根进排气支管，进排气支管的外壁之间以及进排气支管的外壁与进排气主管的内壁之间密封布置。
16.构成一个整体的约束开关系统和自动吸气浮力舱设置在一一对应的无人机悬臂上或设置在对称分布的无人机悬臂上，任一无人机上的全部自动吸气浮力舱的排水量之总和皆不小于无人机加机载设备总重量之和。
17.本实用新型相比现有技术有如下优点：
18.本实用新型的自动保护系统结构简单、控制流程短，故能够平稳运行、稳定性高，发生故障或误动的概率极低；采用的自动吸气浮力舱能够自动吸气充气，无需化学制剂，使用中完全没有污染环境的风险；自动吸气浮力舱能自由拆卸（减轻飞行重量）或换装（大浮力舱），使用效果好；且能够多次反复使用且无保质期限制，总体使用成本极低。
附图说明
19.附图1为本实用新型的用于无人机的自动保护系统的控制流程图；
20.附图2为本实用新型的用于无人机的自动保护系统的结构示意图；
21.附图3为本实用新型的进排气管的结构示意图。
22.其中：1—指挥系统；2—约束开关系统；3—锁舌；4—无人机悬臂；5—内约束件；6—外约束件；7—固定板；8—活动板；9—气囊布；10—加强筋条；11—自动吸气浮力舱；12—弹簧片；13—进排气管；14—进排气主管；15—进排气支管。
具体实施方式
23.下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。
24.如图1
‑
3所示：一种用于无人机的自动保护系统，该自动保护系统包括位于无人机上的指挥系统1、约束开关系统2和自动吸气浮力舱11，指挥系统1通过线路与约束开关系统2相连接，约束开关系统2和自动吸气浮力舱11设置在无人机悬臂4上，且约束开关系统2至少布置在自动吸气浮力舱11的两侧；约束开关系统2能够约束自动吸气浮力舱11使其处于收缩状态，且指挥系统1能够传递指令给约束开关系统2以放开自动吸气浮力舱11使其能够吸气膨胀。构成一个整体的约束开关系统2和自动吸气浮力舱11设置在一一对应的无人机悬臂4上或设置在对称分布的无人机悬臂4上，任一无人机上的全部自动吸气浮力舱11的排水量之总和皆不小于无人机加机载设备总重量之和。
25.如图2所示，约束开关系统2包括位于无人机悬臂4上的内约束件5和外约束件6、以及位于内约束件5上和/或外约束件6上的锁舌3；安装在内约束件5上的锁舌3配合内约束件5锁定自动吸气浮力舱11的内侧时、外约束件6能够单独锁定自动吸气浮力舱11的外侧，且在锁舌3放开自动吸气浮力舱11的内侧时、自动吸气浮力舱11亦能够脱离外约束件6；或者安装在外约束件6上的锁舌3配合外约束件6锁定自动吸气浮力舱11的外侧时、内约束件5能够单独锁定自动吸气浮力舱11的内侧，且在锁舌3放开自动吸气浮力舱11的外侧时、自动吸气浮力舱11亦能够脱离内约束件5；内约束件5上和外约束件6上皆设有锁舌3时，安装在内约束件5上的锁舌3配合内约束件5锁定自动吸气浮力舱11的内侧时、安装在外约束件6上的锁舌3能够配合外约束件6锁定自动吸气浮力舱11的外侧，此时锁舌3能够放开自动吸气浮力舱11。当锁舌3安装在内约束件5上时，锁舌3能够相对内约束件5向外朝向自动吸气浮力舱11伸出，此时外约束件6呈倒置的l型且外约束件6的水平部分向内朝向自动吸气浮力舱11伸出以约束自动吸气浮力舱11的外侧；当锁舌3安装在外约束件6上时，锁舌3能够相对外约束件6向内朝向自动吸气浮力舱11伸出，此时内约束件5呈倒置的l型且内约束件5的水平部分向外朝向自动吸气浮力舱11伸出以约束自动吸气浮力舱11的内侧。
26.进一步的，为了提高约束开关系统2的约束稳定性，可将外约束件6成对设置在一横担上且该横担固定在无人机悬臂4的悬空端，成对设置的外约束件6和单独设置的内约束件5构成品字型分布的三角约束；或者将内约束件5成对设置在一横担上且该横担固定在无人机悬臂4上，成对设置的内约束件5和单独设置的外约束件6构成品字型分布的三角约束。
27.如图2
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3所示，自动吸气浮力舱11包括进排气管13、固定板7、活动板8以及连接并且包裹固定板7和活动板8的气囊布9、在气囊布9上分布设置有环状的加强筋条10，其中固定板7固定在无人机悬臂4上且在固定板7和活动板8之间设有至少一个弹簧片12，进排气管13的一端插入气囊布9以连通气囊布9内腔和外界空气，弹簧片12能够撑起自动吸气浮力舱11并配合进排气管13吸气使得自动吸气浮力舱11膨胀。为了使得约束开关系统2能够约束住自动吸气浮力舱11，需将限制活动板8的长度大于约束开关系统2中的内约束件5和外约束件6的相对内壁之间的最小距离且小于约束开关系统2中的内约束件5和外约束件6的相对内壁之间的最大距离。
28.对于进排气管13，必须能应对下列矛盾：一方面，为了保证自动吸气浮力舱11能在很短的坠落时间之内吸足空气，进排气管13的管道内径必须足够大；另一方面，为了保证落水后的自动吸气浮力舱11的舱内空气不外溢，进排气管13的管道内径必须小到能够阻止气
水换位，因此请见附图3所示，进排气管13包括一根进排气主管14，在进排气主管14内均布有多根进排气支管15，进排气支管15的外壁之间以及进排气支管15的外壁与进排气主管14的内壁之间密封布置。进气时多根进排气支管15同时进气，当漫水时，每一根进排气支管15内部的水都因为粘滞阻力而无法与空气换位，空气就无法溢出。必须强调的是，必须使用一根进排气主管14包裹多根进排气支管15，而不允许分散布置任何一根进排气支管15在自动吸气浮力舱11的任何位置。 被分散布置的进排气支管15在涌动的波浪中会感受到压力不平衡，结果会造成高压处进水低压处泄气。 而在同一个大的进排气主管14中所有进排气支管15受到压力是一致的，各个进排气支管15之间不会产生压力差，所以不会进水、也不会漏气。
29.下面通过一个实施例的选定过程来详细解释本实用新型提供的自动保护系统。
30.本发明的技术方案是为无人机设置自动吸气浮力舱11。一般是每一个无人机悬臂4上设置一个自动吸气浮力舱11，各自动吸气浮力舱11的浮力大小可以相同、也可以相异。数个自动吸气浮力舱11排水量之总和不小于无人机加机载设备总重量之和，以保证无人机在落水后就能自动漂浮在水面上等待救援。
31.常识可知，如果自动吸气浮力舱11体积大明显不利于无人机的常规飞行作业，因此需要设置一套约束装置，在日常飞行中将其限制为小体积、并且仅在需要时解除约束。因此，还需要有解除约束的开关装置以及一套能够指挥开关动作的指挥系统1。也就是说，本技术方案需要有指挥系统1、开关装置、约束装置和自动吸气浮力舱11四个部分，相互配合工作。但是需要说明的是，开关装置能够设置在约束装置上构成约束开关系统2，以简化结构，故本实用新型提供的自动保护系统包括指挥系统1、约束开关系统2和自动吸气浮力舱11。
32.现有无人机的旋翼，通常有设置在无人机悬臂4上和无人机悬臂4下两种选择。为了减少和旋翼的相互干扰，自动吸气浮力舱11以设置在旋翼相反的一面为宜。如图2所示，该无人机的旋翼设置在无人机悬臂4下、则自动吸气浮力舱11设置在无人机悬臂4的上侧。如果两者上下位置颠倒，自动吸气浮力舱11的工作原理也完全相同，即自动吸气浮力舱11安装在无人机悬臂4的下侧亦能起到一样的作用。
33.现结合说明书附图，将本实用新型的技术方案的各系统结构及作用介绍如下。
34.如图1所示：本实用新型的指挥系统1可直接利用无人机上的飞控电脑（也是最佳选择）。在飞控电脑感知到无人机已经失控时，会向约束开关系统2发出打开指令（这是现有的成熟技术）。如果该无人机已经配备了降落伞系统，可以用同一信号同时打开降落伞和约束开关系统2。如果已经投入使用的无人机不宜改装飞控电脑线路，也可以另加装一个低配的飞控电脑，单独感知并发送失控信号。
35.如图2所示：本实用新型的约束开关系统2中的锁舌3的原理尤如普通的电子门锁，一般选择固定于无人机悬臂4的内侧设置，约束开关系统2接到指挥系统1发出的失控指令后，锁舌3会向后退缩数毫米与内约束件5平齐，让出原先占据的约束位置。约束开关系统2的内约束件5和外约束件6分别设置在无人机悬臂4的内外两侧。外约束件6的上部设有固定的向内数毫米弯折；内约束件5和锁舌3共同形成一个向外的数毫米弯折。锁舌3与内约束件5和外约束件6配合，能够将自动吸气浮力舱11的活动板8平衡地约束在其中。当锁舌3后退至与内约束件5平齐时，活动板8的内侧形成自由端，会在弹簧片12的作用下先行弹出，同时
造成外侧的外约束件6的约束也不能单独成立，自动吸气浮力舱11的活动板8将完全滑脱，自动吸气浮力舱11将在弹簧片12的作用下开始吸气膨胀。
36.如图2所示：自动吸气浮力舱11包括固定板7、活动板8、连接并且包裹固定板7和活动板8的气囊布9。固定板7和活动板8间设有若干个弹簧片12、以及一根进排气导管13和若干加强筋条10。它的结构和工作方式如下：自动吸气浮力舱11的固定板7安装在无人机悬臂4的上侧、内约束件5和外约束件6之间。这里的安装，是可拆卸的普通方式，当确定仅在陆地上使用时可以拆除自动吸气浮力舱11，以减轻无人机的总重量；如在水面飞行且需挂载较重设备或货物时，可以将原标准的自动吸气浮力舱11换装为较大型的自动吸气浮力舱11。活动板8的长度略大于内约束件5和外约束件6的相对内壁之间的最小距离、且略小于内约束件5和外约束件6的相对内壁之间的最大距离，在无人机实际飞行前，使用者压下活动板8，把内置弹簧片12压扁，舱内空气会通过进排气管13排出，然后将活动板8的两端压入内约束件5和外约束件6之间，外侧由外约束件6上的内弯压制、内侧由锁舌3压制。此时的自动吸气浮力舱11，压扁体积尤如一块戴在悬臂上的肩章，呈预备飞行状态。
37.当无人机的飞控电脑发出失控信号后，锁舌3会后退与内约束件5平齐，活动板8的内端会形成自由端，在弹簧片12的作用下先行弹出，导致活动板8的外端也自然从外约束件6的约束中滑脱，全部向外弹出。活动板8向外弹出的过程中，进排气管13将自动吸气，使扁平的“肩章”迅速扩大体积膨胀成面包状，并在此过程中维持内外空气压力平衡，进入工作状态。
38.当自动吸气浮力舱11落入水中后，外部的水压将大于内部的气压，此刻气囊布9上分布的环状加强筋条10将发挥作用，帮助抵御外部增加的压力，维持自动吸气浮力舱11必要的体积。由于无人机肯定入水较浅、最深数十公分，所以环状加强筋条10承担的压力也不会很大。进排气管13可被内置的弹簧片12带动，在弹簧片12逐渐弹开的过程中，原本横卧的进排气管13自然会变形成为一根竖立的气封管道。 当自动吸气浮力舱11落入水面后，进排气管13的管口不论是被水漫过，还是因为倾覆被向下压入水中，外部的水和内部的空气都无法通过竖立而细长的进排气管13进行位置交换，因而可以确保无人机漂浮在水面上。
39.另外，对于本实用新型提供的自动吸气浮力舱11，还有几点需要进一步说明：
40.一，自动吸气浮力舱11的气囊布9以设置为上大下小的形状为宜，这样当活动板8向固定板7压缩到极限时，内置的环状加强筋条10能够大环套小环、避免重叠且少占空间，以维持无人机平时飞行中较好的空气动力特性；
41.二，自动吸气浮力舱11的俯视状态宜为内窄外宽的梯形，此时外约束件6设置两个（悬臂外侧加横担）为佳，与内约束件5呈品字型分布；或者自动吸气浮力舱11的俯视状态宜为内宽外窄的梯形，此时内约束件5设置两个（悬臂内侧加横担）为佳，与外约束件6呈品字型分布；
42.三，自动吸气浮力舱11的总体为醒目的红色，便于白天目视寻找；气囊布9的局部贴上反光膜，便于夜间利用探照灯寻找。
43.本实用新型的自动保护系统结构简单、控制流程短，故能够平稳运行、稳定性高，发生故障或误动的概率极低；采用的自动吸气浮力舱11能够自动吸气充气，无需化学制剂，使用中完全没有污染环境的风险；自动吸气浮力舱11能自由拆卸（减轻飞行重量）或换装（大浮力舱），使用效果好；且能够多次反复使用且无保质期限制，总体使用成本极低。
44.以上实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内；本实用新型未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。