CN113264193A - 一种用于无人机的伞降组件、结构、***及其控制方法 - Google Patents

一种用于无人机的伞降组件、结构、***及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于无人机的伞降组件，包括支撑机构、悬挂机构和降落伞，所述支撑机构，包括：一组竖向对置的第一支架和布置在横向上与所述第一支架插接的第二支架，所述第一支架和第二支架构成U型容置空间，所述降落伞置于所述U型容置空间内，所述悬挂机构，用于连接降落伞和无人机。还公开了一种无人机的伞降结构，包括机体、伞舱、舱门和上述的伞降组件，伞降组件胶接于所述伞舱内，舱门设置在无人机机体底部，用于盖合在所述开口处。此外，还公开了基于上述无人机的伞降结构的伞降***及控制方法。本发明的技术方案优化了伞降组件悬挂机构的结构强度，可以重复利用；提供的控制方法易于操作，对使用人员要求低，易于推广使用。

Description

一种用于无人机的伞降组件、结构、***及其控制方法
技术领域
本发明涉及无人机伞降技术领域，尤其涉及一种用于无人机的伞降组件、结构、***及其控制方法。
背景技术
无人机的类型多种多样，功能越来越多，使用环境越来越广，在航拍、农业植保、资源勘探、测绘、电力巡检中发挥越来越重要的作用，特别是针对野外偏远地区的资源勘探，限于没有机场等环境，需要无人机在野外起降，对无人机起降提供了特殊的要求。
采用伞降回收方式的无人机对场地要求低，不需要跑道，适用于野外条件。因此，降落伞已广泛应用于无人机的回收。无人机的着陆关系到无人机的安全性能和成本高低问题，随着无人机在多领域的广泛使用，一方面对伞降结构的可靠性提出了要求，另一方面也对伞降***的成本和使用人员的操作技能提出了更高要求。
发明内容
针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于，提供一种用于无人机的伞降组件、结构、***及其控制方法。本发明的技术方案一方面优化了伞降组件悬挂机构的结构强度，可以多次重复利用；另一方面提供一种无人机伞降***的控制方法，易于操作，对使用人员要求低，易于推广使用。
由此，为了解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：
一方面，本发明提供一种用于无人机的伞降组件，包括：支撑机构、悬挂机构和降落伞；
所述支撑机构，包括：一组竖向对置的第一支架和布置在横向上与所述第一支架插接的第二支架；所述第一支架和第二支架构成U型容置空间；
所述降落伞置于所述U型容置空间内；
所述悬挂机构，包括：多个设置在所述支撑机构上的伞绳支座和多个设置在降落伞上的伞绳，用于连接所述降落伞和无人机；
所述伞绳支座的顶面用于与无人机胶接，一个侧面和底面分别与所述第一支架和第二支架胶接；
所述伞绳一端与所述降落伞连接，另一端与所述伞绳支座连接；
所述第二支架上还设有伞绳过孔，用于穿过所述伞绳。
作为优选地，所述第一支架上端设有槽孔，用于与所述第二支架插接；所述第一支架的腹板上还设有若干减轻孔；所述伞绳支座设置于所述第二支架与所述第一支架插接的边的四个角上。
作为优选地，所述伞绳支座的底面和顶面均设有若干小孔，所述若干小孔用于增大胶接面积，进而提高胶接面的结构强度。
进一步地，所述伞绳支座包括支座本体和螺柱；所述螺柱的端部设有螺纹，所述支座本体上对应设有连接孔，所述连接孔设有用于与所述螺柱螺接的内螺纹；所述伞绳安装在所述螺柱上。
进一步地，为了降低组件的重量，所述支撑机构由碳纤维复合材料制成。
第二方面，基于上述的一种无人机的伞降组件，本发明进一步提供一种无人机的伞降结构，包括：机体、伞舱、舱门和如上所述的任意一种伞降组件；
所述伞舱为机体的上蒙皮和下蒙皮构成的腔体结构；
所述下蒙皮上设有开口，所述开口大于所述降落伞折叠后的外包络；
所述伞降组件胶接于所述伞舱内；
所述舱门设置在无人机机体底部，用于盖合在所述开口处。
进一步地，所述伞舱内设有所述伞降组件和舱门锁；所述舱门的一端与所述机体铰接，与所述舱门的一端相对的另一端设有所述舱门锁，用于开启或关闭所述舱门。
第三方面，基于上述的一种无人机的伞降结构，本发明进一步提供一种无人机的伞降***，包括飞行控制计算机和上述的任意一种无人机的伞降结构，还包括电控部件，所述电控部件用于控制所述舱门的开启。
可选地，所述电控部件为作动器，用于与所述飞行控制计算机电连接；所述飞行控制计算机用于发送控制所述舱门锁开启或关闭的指令；所述动作器设置于所述伞舱内，用于接收所述舱门锁开启或关闭的指令并控制舱门锁开启或关闭。
第四方面，基于上述的任意一种无人机的伞降控制***，本发明进一步提供一种无人机的伞降控制方法，包括：
S1，飞行控制计算机关停无人机动力；
S2，飞行控制计算机向电控部件发送控制舱门锁开启的指令；
S3，电控部件接收控制舱门锁开启的指令，控制舱门锁打开，以使舱门在重力作用下脱离机身，形成一定开口，进而在风的阻力和降落伞的重力作用下舱门继续绕一端转动打开，使得降落伞由舱门掉出，在空气作用下降落伞开启，进而使得无人机悬挂在降落伞下，直至安全着陆。
采用上述技术方案，本发明所述的一种用于无人机的伞降组件、结构、***及其控制方法具有如下有益效果：
1.本发明提供的一种用于无人机的伞降组件，通过将悬挂机构设置在三个部件相交的角落，能够有效分散无人机降落过程中的拉力，提高了结构的可靠性。
2.本发明提供的一种无人机的伞降结构，伞降组件与上蒙皮胶接面上设置小孔，增大了胶接面积，进一步提高无人机的伞降结构与机身结合的可靠性。
3.本发明所述的一种无人机伞降***可以重复利用，结构简单，无需复杂工艺即可满足生产需求，极大的降低了成本。
4.本发明所述的一种无人机伞降***的控制方法，易于操作，对使用人员要求低，益于推广使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本发明提供的一种用于无人机的伞降组件的结构示意图；
图2为图1的局部放大图；
图3为图1所示的伞绳支座的拆解图；
图4为本发明提供的一个实施例的无人机的伞降结构示意图；
图5为本发明提供的一个实施例的舱门结构示意图；
图6本发明提供的一个舱门锁安装结构示意图；
图中：1-上蒙皮，2-伞舱，3-下蒙皮，4-舱门，20-伞降组件，21-伞绳支座，210-小孔，211-支座本体，212-螺柱，22-第一支架，221-减轻孔，222-槽孔，23-第二支架，231-伞绳过孔，24-降落伞，242-伞绳，41-电控部件，42-铰接件，43-舱门锁。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
本实施例提供一种用于无人机的伞降组件，通过将悬挂机构设置在三个部件相交的角落，能够有效分散无人机降落过程中的拉力，提高了组件结构的可靠性。
具体参照图1，包括由第一支架22和第二支架23构成的支撑机构、由伞绳支座21和伞绳242构成的悬挂机构和降落伞24。其中，
支撑机构，包括：一组竖向对置的第一支架22和布置在横向上与所述第一支架22插接的第二支架23，降落伞24放置于由第一支架22和第二支架23构成倒置的U型容置空间内。
悬挂机构，用于连接所述降落伞24和无人机，包括：4个设置在支撑机构上的伞绳支座21和4个设置在降落伞24上的伞绳242。
伞绳支座21的顶面与所述无人机用胶粘剂粘接，一个侧面和底面分别用胶粘剂粘接与第一支架22和第二支架23粘接。
伞绳242一端与降落伞24连接，另一端与伞绳支座21连接。
第二支架23上还设有伞绳过孔231，伞绳242穿过伞绳过孔231后与伞绳支座21连接。
为了更清楚的说明本实施例提供的一种用于无人机的伞降组件20的结构和有益效果，下面结合图2和图3具体说明：
伞绳支座21设置于第二支架23与所述第一支架22插接的边的四个角上。底面与第二支架23的上表面通过胶粘剂粘接，同时，与第一支架22接触的侧面也通过胶粘剂粘结到第一支架22上，预留的顶面用于与无人机胶接。这样，悬挂机构同时与三个零件接合，受力可以很快分配到三个零件上，安装牢固，安全性高。
第一支架22上端设有槽孔222，第二支架23的两个对边分别***槽孔222，该结构易于装配，本领域的技术人员应理解的是所述的槽孔222需基于组配的部件的厚度和需要的强度具体调整，本实施例只给出参照性示例。
另一方面，为了减轻组件的重量，本实施例的第一支架22的腹板上还设有若干减轻孔221，需要注意的是，减轻孔221在一定程度上能够减弱支撑结构的强度，需要基于使用条件作合理的设置。
进一步地，本实施例提供了一种进一步加强悬挂机构胶接面结构强度的示例，具体为在伞绳支座21的顶面和底面均匀设置若干小孔210，所述小孔210可以增大胶接面的面积，进一步提高粘接强度。
作为优选的实施方式，本实施例进一步提供一种非限制性的悬挂机构的具体结构，常规工艺即可满足生产和制造需求，实用性强，具体包括：支座本体211和螺柱212，参照图2，本示例中支座本体211的顶面、底面和侧面即为上述的伞绳支座21的顶面、底面和侧面。
螺柱212的端部设有螺纹，所述支座本体211上对应设有连接孔，所述连接孔设有用于与螺柱212螺接的内螺纹，伞绳242安装在螺柱212上。
所述的螺柱212可以选用标准件，以降低成本。
支座本体211为金属机械加工件，优选的材料为7075铝合金，优选的热处理状态为T7351。
基于上述结构的悬挂机构，装配时，伞绳242先穿过第二支架23上的伞绳过孔231，再将螺柱212有螺纹的一端***连接孔的进入端，伞绳242上设有与螺柱212套设的绳结，在螺柱212向连接孔推入的过程中套接到其柱体上，之后螺柱212有螺纹的一端与内螺纹螺接，完成装配。
在一些实施例中，本实例的支撑机构可以选用碳纤维复合材料，可以有效降低组件重量，以满足更多场景的应用需求。
实施例2
本发明进一步提供一种无人机的伞降结构，包括机体、伞舱2、舱门4和实施例1的任一项所述的伞降组件20，具体构成参照图4和图5：
伞舱2为机体的上蒙皮1和下蒙皮3构成的腔体结构；
下蒙皮3上设有开口331，开口331大于降落伞24折叠后的外包络；
伞降组件20设置设于伞舱2内且与上蒙皮1胶接。
舱门4设置在无人机机体底部，用于盖合在开口331处。
需要说明的是，开口331需要大于降落伞24折叠后的外包络，以使舱门4开启后能够自由脱出伞舱2。优选的尺寸是开口331的单边大于降落伞24折叠后的外包络尺寸20mm。在此基础上本领域技术人员可以进一步设定开口尺寸小于上述支撑件的外包络尺寸，以保证上述的伞降组件20能够始终限制在伞舱2内而无掉落风险，进一步提高安全性。
可选的一个设置是，上蒙皮1和下蒙皮3采用碳纤维复合材料夹芯结构，在中部互相用胶粘剂粘接，形成无人机的腔体。
实施例3
本实施例进一步提供了可以用于上述伞降***的一个舱门4的安装结构的示例，具体为：舱门4的一端与所述机体通过铰接件42连接，与舱门4的一端相对的另一端设有舱门锁43，用于开启或关闭舱门4，舱门4在舱门锁43的控制下解除锁定，在重力作用下可以绕铰接件42的轴旋转开启。
本实施例提供的无人机的伞降结构，无需弹射装置就可以实现降落伞24的开伞和降落，满足需求的同时，降低了***的复杂性。本领域的技术人员应当理解的是，本发明无人机的伞降结构，降落伞24在机体内部，没有突出到机体外部，在无人机飞行时，空气阻力小，也在一定程度上提高了无人机的航程。
无人机的使用中，降落伞24能否有效开启，直接影响影响无人机能否安全降落，对此，还需要可靠的控制***的协同作用。基于上述无人机的伞降结构，本实施例还提供一种可以实时控制的无人机的伞降***，包括飞行控制计算机和上述的无人机伞降结构，还包括电控部件41；
电控部件41与所述飞行控制计算机电连接，用于控制舱门4的开启。
结合图3和图4，本实施例提供了一种包括电控部件41的伞降***的结构，电控部件41设置在舱门锁43上方，且通过固定件安装在伞舱2内。其中，舱门锁43可以是具有安全销和安全销孔的锁定结构，电控部件41可通过线圈驱动传动装置，传动装置可以带动安全销运动，进而从安全销孔内拔出，完成舱门4的开启动作。
在一些实施例中，舱门锁43也可以设定为电磁锁定结构，通过飞行控制计算机控制电磁部件中电流的通断，实现舱门4的开启和关闭。
本实施例的电控部件41为作动器，通过可以先将作动器安装在安装板上，再通过固定件安装在第一支架22的下部，以保证作动器的稳定性。优选的设定是作动器上设置摇臂，舱门锁43上设置止动销，作动器接收开锁指令后，驱动摇臂转动，带动止动销动作，完成舱门4的开启动作。
所述电控部件41上还可以进一步设置传感器，用于检测舱门4的位置，在舱门4位于闭合位置时，电控部件41向飞行控制计算机反馈舱门4处于闭合状态，再由飞行控制计算机发出锁合舱门4的指令，以驱动舱门锁43完成舱门4的关闭动作。
实施例4
本发明的又一方面在于，进一步提供一种无人机的伞降控制方法，所述方法基于上述的无人机伞降***，本实施例的控制方法，易于操作，对使用人员要求低。
具体可以包括如下步骤：
S1，飞行控制计算机关停无人机动力；
S2，飞行控制计算机向电控部件发送控制舱门锁开启的指令；
S3，电控部件接收控制舱门锁开启的指令，控制舱门锁打开，以使舱门在重力作用下下落，形成一定开口，进而在风的阻力和降落伞的重力作用下舱门继续绕一端转动打开，降落伞由舱门掉出，在空气作用下降落伞开启，进而使得无人机悬挂在降落伞下，直至安全着陆。
通过上述的方法，无人机操控人员可以在完成无人机飞行任务时，向飞行控制计算机下达回收指令，进而由飞行控制计算机完成上述步骤。基于该控制方法，不需要复杂的操控逻辑即可完成无人机回收任务。
本领域的技术人员应理解的是，关停无人机的动力是为了充分利用空气阻力对降落伞的作用尽快开启降落伞，另一方面也有助于避免动力装置对降落伞结构的损害。在实际回收过程中，可以在执行关停动力之前加入减速过程，或者通过计时或飞行速度的检测决定飞行控制计算机何时向电控部件下发舱门锁开启的指令。本领域的技术人员可以基于实际使用的无人机和使用环境具体调整。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种用于无人机的伞降组件，其特征在于，包括支撑机构、悬挂机构和降落伞(24)；
所述支撑机构，包括：一组竖向对置的第一支架(22)和布置在横向上与所述第一支架(22)插接的第二支架(23)；所述第一支架(22)和第二支架(23)构成U型容置空间；
所述降落伞(24)置于所述U型容置空间内；
所述悬挂机构，包括：多个设置在所述支撑机构上的伞绳支座(21)和多个设置在降落伞(24)上的伞绳(242)，用于连接所述降落伞(24)和无人机；
所述伞绳支座(21)的顶面用于与无人机胶接，一个侧面和底面分别与所述第一支架(22)和第二支架(23)胶接；
所述伞绳(242)一端与所述降落伞(24)连接，另一端与所述伞绳支座(21)连接；
所述第二支架(23)上还设有伞绳过孔(231)，用于穿过所述伞绳(242)。
2.根据权利要求1所述的一种用于无人机的伞降组件，其特征在于，所述第一支架(22)上端设有槽孔(222)，用于与所述第二支架(23)插接；
所述第一支架(22)的腹板上还设有若干减轻孔(221)；
所述伞绳支座(21)设置于所述第二支架(23)与所述第一支架(22)插接的边的四个角上。
3.根据权利要求1所述的一种用于无人机的伞降组件，其特征在于，所述伞绳支座(21)的底面和顶面均设有若干小孔(210)，用于增大胶接面积。
4.根据权利要求1所述的一种用于无人机的伞降组件，其特征在于，所述伞绳支座(21)包括：支座本体(211)和螺柱(212)；
所述螺柱(212)的端部设有螺纹，所述支座本体(211)上对应设有连接孔，所述连接孔设有用于与所述螺柱(212)螺接的内螺纹；
所述伞绳(242)安装在所述螺柱(212)上。
5.根据权利要求1所述的一种用于无人机的伞降组件，其特征在于，所述支撑机构由碳纤维复合材料制成。
6.一种无人机的伞降结构，其特征在于，包括机体、伞舱(2)、舱门(4)和如权利要求1～5任一项所述的伞降组件(20)；
所述伞舱(2)为机体的上蒙皮(1)和下蒙皮(3)构成的腔体结构；
所述下蒙皮(3)上设有开口(331)，所述开口(331)大于所述降落伞(24)折叠后的外包络；
所述伞降组件(20)与所述上蒙皮(1)胶接；
所述舱门(4)设置在无人机机体底部，用于盖合在所述开口(331)。
7.根据权利要求6所述的一种无人机的伞降结构，其特征在于，
所述伞舱(2)内设有所述伞降组件(20)和舱门锁(43)；
所述舱门(4)的一端与所述机体通过铰接件(42)连接，与所述舱门(4)的一端相对的另一端设有所述舱门锁(43)，用于开启或关闭所述舱门(4)。
8.一种无人机的伞降***，其特征在于，包括飞行控制计算机和如权利要求6或7所述的无人机伞降结构，还包括电控部件(41)；
所述电控部件(41)与所述飞行控制计算机电连接，用于控制所述舱门(4)的开启。
9.根据权利要求8所述的一种无人机的伞降***，其特征在于，所述电控部件(41)为作动器；
所述飞行控制计算机用于发送控制所述舱门锁(43)开启或关闭的指令；
所述动作器设置于所述伞舱(4)内，用于接收所述舱门锁(43)开启或关闭的指令并控制舱门锁(43)开启或关闭。
10.一种无人机的伞降控制方法，其特征在于，所述方法基于如权利要求8或9所述的一种无人机伞降***，包括：
S1，飞行控制计算机关停无人机动力；
S2，飞行控制计算机向电控部件发送控制舱门锁开启的指令；
S3，电控部件接收控制舱门锁开启的指令，控制舱门锁打开，以使舱门在重力作用下下落，形成一定开口，进而在风的阻力和降落伞的重力作用下舱门继续绕一端转动打开，降落伞由舱门掉出，在空气作用下降落伞开启，进而使得无人机悬挂在降落伞下，直至安全着陆。
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