一种工业无人机
技术领域
本发明涉及无人机装备技术领域,特别涉及一种工业无人机。
背景技术
现行趋势下,无人机不断的在生产生活的各个领域逐步深入、渗透,应用场景覆盖更为全面;无人机所搭载的设备类型也不断扩展,尤其是工业无人机,担负检测、测绘等更为重要的工作任务。
现行方式中,无人机在接收工作任务时,任务的难度不断增加,发展趋势朝向低空区域进行拍摄、测绘任务,不可避免的遇到障碍物,如测绘工业无人机会遭遇高耸的树木障碍等。现有技术存在的问题是:对于低空区域对于无人机造成的障碍,无人机在无法及时规避时会造成无人机的被限制滞留在障碍物上,甚至在动力***停止工作时会坠落损毁,如此对于无人机及无人机搭载的设备造成损失。现有技术解决问题的趋势以中国发明申请,公开号CN112114590A,专利申请的名称为《一种无人机自动检测躲避障碍***》该申请公开了一种无人机自动检测躲避障碍***,通过不间断扫描单元对无人机飞行前方进行不间断扫描,当检测到前方存在障碍时不间断扫描单元会向协处理模块返回障碍信息,障碍信息包括障碍信号和方向信息,方向信息为障碍物所在的方向;协处理模块接收不间断扫描单元传输的障碍信息,之后会自动结合测距单元、鉴别模块对障碍信息进行障碍分析;判断对应障碍物为固定障碍还是可移动障碍。通过该专利申请的技术方案可知,目前现有的解决障碍的方式主要以预判躲避为主要目的,而对于低空中树木、以及架设的电缆等障碍物在识别时存在障碍物自身构成的空旷空间,会导致检测识别问题,进而在一些复杂情况或者意外情况下,工业无人机还是会被该类型的障碍造成阻拦类型的故障。
基于上述,应当提出一种工业无人机,在遇到上述阻拦类型的故障时,通过自身的动作去摆脱障碍。
发明内容
本发明要解决现有技术中的工业无人机在遇到阻拦类型的故障时,无法通过自身的动作去摆脱障碍的技术问题,提供一种工业无人机。
为了解决上述技术问题,本发明的技术方案具体如下:
一种工业无人机,具有伞包降落仓,其特征在于,包括:
偶数个以一机身呈旋转对称、且均匀布置的多个旋翼臂;
旋翼部,设置在所述旋翼臂远离所述机体的一端;
在一工作状态下,每一个所述旋翼部以第一方向为动力输出方向;
在一故障状态下,所述旋翼部能够自所述第一方向向所述旋翼臂
的延伸方向变换姿态,所述姿态包括:
第一姿态,所述旋翼部的动力输出方向变换为所述旋翼臂的延伸方向;
第二姿态,所述旋翼部的动力输出方向变换为多个所述旋翼臂构成一虚拟圆形的切线方向;
电流检测单元,其用以检测每个所述旋翼部的实时工作电流;
检测判断单元,其用以将每个所述旋翼部的实时工作电流与一预设电流值进行对比;
其中,当所述实时工作电流超过所述预设电流值时,通过一整理执行单元控制每个旋翼部停止工作,且同时所述整理执行单元还能够驱动一重力平衡模块工作;
所述重力平衡模块工作时用以检测所述机身的重力加速度,当所述重力加速度超出一预设速度值时,所述伞包降落仓能够被控制打开;
其中,当所述实时工作电流超过所述预设电流值时,所述重力加速度未超出所述预设速度值时,实时工作电流检测结果为最大值的一所述旋翼部变换为第一姿态;
当在所述第一姿态下,该旋翼部被一执行模块驱动,且当该旋翼部再次超出所述预设电流值时,与其相邻的旋翼部向第二姿态变化;
其中,当所述重力平衡模块再次检测到所述机身的重力加速度时、且在所述费故障状态下,所述旋翼部变换至复位姿态。
具体地,所述旋翼部包括:
螺旋桨;
螺旋桨轴,其一端与所述螺旋桨连接,其另一端连接在一第一电机的输出端;
所述第一电机安装在一螺旋桨座上。
具体地,所述旋翼臂包括:
第一悬置部,被构造成相对布置的两个第一悬置体;
第一悬置轴,通过轴承连接在两个所述第一悬置体之间,以
使得所述第一悬置轴能够转动;
第一悬置连接部,其固定在所述第一悬置轴上,并位于两个所述第一悬置体之间;
第一连接柄,其一端连接所述第一悬置连接部的一端,其另一端连接在所述螺旋桨座的径向;
第二电机,其输出端与所述第一悬置轴连接,所述第二电机安装在所述第一悬置体上。
具体地,所述第一连接柄构造出一弯曲空间,所述螺旋桨座布置在所述弯曲空间内。
具体地,所述旋翼臂还包括:
第二悬置部,其通过两组翼杆与分别与两个所述第一悬置体连接;
第二转轴部,其可转动的设置在所述第二悬置部上,并能够向所述第二悬置部的两侧转动;
所述第二转轴部的上方连接一第三电机的输出端;
所述第三电机架设在所述第二悬置部上;
延伸连接部,所述第二转轴部的两侧分别延伸构造出一个所述延伸连接部,两个所述延伸连接部能够转动连接一平衡连杆;
所述平衡连杆与所述第二转轴部垂直。
具体地,还包括有:
稳定连杆,其连接在所述第一悬置连接部远离所述第一连接
柄的一端;
所述稳定连杆与所述平衡连杆平行;
两个平行布置的同步连杆,分别球型转动连接在所述稳定连杆和所述平衡连杆的两端。
具体地,所述第二悬置部远离所述螺旋桨的一端连接有旋翼板;
在所述工作状态下,所述稳定连杆、所述平衡连杆与两个所述同步连杆形成一虚拟的长方形,所述旋翼板与所述虚拟的长方形位于同一平面。
具体地,所述电流检测单元包括:
电流检测模块,其连接所述第一电机的动力接线端,用以传
输所述第一电机的实时工作电流;
电流转换模块,其用以将所述第一电机的实时工作电流转换为数值;
所述检测判断单元包括:
预设模块,其用以预设与所述旋翼部数量对应的预设电流值;
对比模块,其用于接收所述电流转换模块的电流数值,并将电流数值与所述预设模块的预设电流值进行对比;
区别模块,其基于对比模块的对比结果输出第一故障信号;
记录模块,其用以记录超过预设电流值每一个所述第一电机的对应位置。
具体地,所述整理执行单元包括:
故障信号接收模块,其用以接收所述第一故障信号;
所述重力平衡模块包括:
重力加速度检测模块,其能够接受所述第一故障信号并调用一设置在机身的加速度检测器,当所述加速度检测器检测结果超过设定速度时,一第一执行模块接收重力加速度检测模块产生的超速信号和所述第一故障信号以驱动机身的所述伞包降落仓的打开。
具体地,当所述加速度检测器检测结果在一预设速度范围内时,所述第二执行模块接收重力加速度检测模块产生的速度信号和所述第一故障信号,并传输至一调用模块,所述调用模块用以调用记录模块产生的第一电机的位置对应记录,并驱动所述第二电机;
二次检测模块,其检测所述记录模块中存在唯一实施电流值
时,基于该实时电流对应旋翼部的位置,通过一第三执行模块驱动该实时电流对应旋翼部相邻位置的旋翼部的第三电机;
第四执行模块,其接受到所述速度信号和所述第一故障信号,且在仅接受到所述速度信号时,用以驱动所述旋翼部的第一电机复位,以使得每一个所述旋翼部变换至复位姿态。
本发明具有以下的有益效果:
第一方面,本技术方案提供了可有效的摆脱阻拦型障碍的工业无人机的具体的结构设计,通过改变旋翼部的动力输出方向和方式增加工业无人机摆脱障碍的概率;
第二方面,本技术方案对于故障状态下,无人机自我保护的极限情况进行的设计,保证无人机的降落安全;另外,在考虑到摆脱障碍后的后续起飞,本技术方案也给出了优选的实施方式。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的旋翼臂的结构示意图;
图2为本发明的第一姿态的一则实施例;
图3为本发明的复位姿态的实施例;
图4为本发明的单元配置示意图;
图5为本发明的模块配置示意图;
图6为本发明的旋翼部的三维示意图;
图7为本发明的第二姿态的一则实施例示意图;
图8为本发明的复位姿态的局部放大图。
图中的附图标记表示为:
伞包降落仓4、机身1、旋翼臂2、旋翼部3、虚拟圆形1001、电流检测单元100、检测判断单元200、整理执行单元300、重力加速度G、重力平衡模块400、执行模块500;
螺旋桨31、螺旋桨轴32、第一电机33、螺旋桨座34、第二电机35;
第一悬置部21、第一悬置体211、第一悬置轴22、第一悬置连接部23、第一连接柄24;
弯曲空间204、第二悬置部210、两组翼杆222、第二转轴部221延伸连接部223、平衡连杆224、稳定连杆225、同步连杆226、旋翼板227;
电流检测模块101、电流转换模块102、预设模块2100、对比模块220、区别模块230、记录模块240;
故障信号接收模块310、第一故障信号A1、加速度检测器402、第一执行模块501、第二执行模块502、速度信号V0、二次检测模块320、第四执行模块504、超速信号V1。
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,本申请中为了便于描述,以当前视图中“左侧”为“第一端”,“右侧”为“第二端”,“上侧”为“第一端”,“下侧”为“第二端”,如此描述的目的在于清楚的表达该技术方案,不应当理解为对本申请技术方案的不当限定。
本发明要解决现有技术中的工业无人机在遇到阻拦类型的故障时,无法通过自身的动作去摆脱障碍的技术问题,对于阻拦类型的故障,本技术方案以测绘工业无人机为主要研究模型,具体可理解为在密林中的测绘作业为主要表现形式,应当说明的是,本申请中提及的摆脱障碍显然存在概率的问题,但本技术方案提供的具体的技术方案和技术思路在实际应用中扔具有实际意义。
具体的介绍本技术方案,请参阅图2、3、4所示,一种工业无人机,具有伞包降落仓4,伞包降落仓4设置在无人机机身1的顶部,用于展开降落伞,以保护无人机的安全降落,具体的技术方案包括:偶数个以一机身1呈旋转对称、且均匀布置的多个旋翼臂2;显然,本技术方案针对多旋翼类型的无人机提出的具体的技术方案的配置,进一步地,具有旋翼部3,设置在旋翼臂2远离机体1的一端;
在一工作状态下,每一个旋翼部3以第一方向为动力输出方向,如附图3
所示,为本技术方案中的无人机在正常飞行的状态;
在一故障状态下,旋翼部3能够自第一方向向旋翼臂2的延伸方向变换姿
态,姿态包括:
第一姿态,旋翼部3的动力输出方向变换为旋翼臂2的延伸方向,如附图2所示,旋翼部3改变了动力方向,使得工业无人机通过旋翼部3用来飞行的动力去摆脱障碍,而对于本技术方案主要应用案例中的密林、树杈等障碍物,这种主动摆脱显然能够帮助工业无人机;
另外,第二姿态,旋翼部3的动力输出方向变换为多个旋翼臂2构成一虚拟圆形1001的切线方向;相当于在其他的方向做出动力输出;
具体的工作方式为:通过电流检测单元100,用以检测每个旋翼部3的实时工作电流;检测实施工作电流的目的在于,本申请中所述的阻拦型的障碍会使得无人机的实施工作电流逐渐增大,原因是障碍物的限制作用造成了旋翼部3工作电流的不断增加;进一步地,通过一检测判断单元200,用以将每个旋翼部3的实时工作电流与一预设电流值进行对比;
其中,当实时工作电流超过预设电流值时,通过一整理执行单元300控制每个旋翼部3停止工作,相当于安全保护,且与此同时,一个整理执行单元300还能够驱动一重力平衡模块400工作;
重力平衡模块400工作时用以检测机身1的重力加速度G,当重力加速度G超出一预设速度值时,说明在安全保护状态下,障碍物不在限制无人机,瞬间超速的重力加减速度值则说明工业无人机本身在坠落,而此时打开伞包降落仓4,伞包降落仓4能够被控制打开则为最佳时机,如此可以有效的保护工业无人机设备以及其搭载的检测设备;
另外一种情况,当实时工作电流超过预设电流值时,重力加速度G未超出预设速度值时,实时工作电流检测结果为最大值的一旋翼部3变换为第一姿态;
则可判断为工业无人机处于被限制的状态,且没有坠落,此时变换第一姿态改变旋翼部3的动力输出方向则会有概率摆脱障碍,而摆脱障碍产生的动力输出来源以当时电流检测值为最大的旋翼部3变换姿态的理由是:瞬时电流最大的旋翼部3是故障的产生时的中心,相当于被阻拦型故障产生的原因则为该旋翼部3受限,实施工作电流超出,而此时该旋翼部3变换姿态动作,则为摆脱当前阻拦型障碍的最优实施方式;
当在第一姿态下,该旋翼部3被一执行模块500驱动,且当该旋翼部3再次超出预设电流值时,与其相邻的旋翼部3向第二姿态变化,第二姿态变化是一个偏转的动力方向;
其中,当重力平衡模块400再次检测到机身1的重力加速度G时、且在费故障状态下,旋翼部3变换至复位姿态。
在一个具体的实施方式中,请参阅图1、2、3、6、8所示,旋翼部3包括:螺旋桨31;螺旋桨轴32一端与螺旋桨31连接,另一端连接在一第一电机33的输出端;第一电机33安装在一螺旋桨座34上,第一电机33为旋翼部3的动力部件。
在一个具体的实施方式中,请参阅图1、2、3所示,旋翼臂2包括:第一悬置部21,被构造成相对布置的两个第一悬置体211;第一悬置轴22,通过轴承连接在两个第一悬置体211之间,以使得第一悬置轴22能够转动;如此实现第一姿态的变化;
在具体的结构化实施方式中,第一悬置连接部23,其固定在第一悬置轴22上,并位于两个第一悬置体211之间;第一连接柄24,其一端连接第一悬置连接部23的一端,其另一端连接在螺旋桨座34的径向;第二电机35,其输出端与第一悬置轴22连接,第二电机35安装在第一悬置体211上。
以此为工业无人机的平衡性作出的结构设计,使得在姿态变换时旋翼臂2的造型更加流程,具体为第一连接柄24构造出一弯曲空间204,螺旋桨座34布置在弯曲空间204内。
进一步地,旋翼臂2还包括:第二悬置部210,其通过两组翼杆222与分别与两个第一悬置体211连接;第二转轴部221,其可转动的设置在第二悬置部210上,并能够向第二悬置部210的两侧转动;第二转轴部221的上方连接一第三电机25的输出端;如此实现第二姿态的变化,第三电机架设在第二悬置部210上;
进一步地,为了保证旋翼臂2动作的连续性和稳定性,延伸连接部223,第二转轴部221的两侧分别延伸构造出一个延伸连接部223,两个延伸连接部223能够转动连接一平衡连杆224;平衡连杆224与第二转轴部221垂直。
具体地,还包括有:稳定连杆225,其连接在第一悬置连接部23远离第一连接柄24的一端;稳定连杆225与平衡连杆224平行;两个平行布置的同步连杆226,分别球型转动连接在稳定连杆225和平衡连杆224的两端。
更为详细的介绍,第二悬置部210远离螺旋桨31的一端连接有旋翼板227;
在工作状态下,稳定连杆225、平衡连杆224与两个同步连杆226形成一虚拟的长方形,旋翼板227与虚拟的长方形位于同一平面。
请参阅附图4、5、7所示,本技术方案提出的工业无人机,姿态变化的方式和原理的过程主要包括:电流检测单元100包括:
电流检测模块101,其连接第一电机33的动力接线端,用以传
输第一电机33的实时工作电流;
电流转换模块102,其用以将第一电机33的实时工作电流转换为数值;
检测判断单元200包括:
预设模块2100,其用以预设与旋翼部3数量对应的预设电流值;
对比模块220,其用于接收电流转换模块102的电流数值,并将电流数值与预设模块2100的预设电流值进行对比;
区别模块230,其基于对比模块220的对比结果输出第一故障信号A1;
记录模块240,其用以记录超过预设电流值每一个第一电机的对应位置。
更进一步地实施方式,整理执行单元300包括:
故障信号接收模块310,其用以接收第一故障信号A1;
重力平衡模块400包括:
一种情况的原理说明:重力加速度检测模块401,其能够接受第一故障信号A1并调用一设置在机身1的加速度检测器402,当加速度检测器402检测结果超过设定速度时,一第一执行模块501接收重力加速度检测模块401产生的超速信号V1和第一故障信号A1以驱动机身1的伞包降落仓4的打开。
另一种情况的原理说明:当加速度检测器402检测结果在一预设速度范围内时,第二执行模块502接收重力加速度检测模块401产生的速度信号V0和第一故障信号A1,并传输至一调用模块505,调用模块505用以调用记录模块240产生的第一电机的位置对应记录,并驱动第二电机35;
二次检测模块320,其检测记录模块240中存在唯一实施电流值时,基于该实时电流对应旋翼部3的位置,通过一第三执行模块驱动该实时电流对应旋翼部3相邻位置的旋翼部3的第三电机;
第四执行模块504,其接受到速度信号V0和第一故障信号A1,且在仅接受到速度信号V0时,用以驱动旋翼部3的第一电机复位,以使得每一个旋翼部3变换至复位姿态。
综上所述,本申请的技术优势包括:
第一方面,本技术方案提供了可有效的摆脱阻拦型障碍的工业无人机的具体的结构设计,通过改变旋翼部的动力输出方向和方式增加工业无人机摆脱障碍的概率;
第二方面,本技术方案对于故障状态下,无人机自我保护的极限情况进行的设计,保证无人机的降落安全;另外,在考虑到摆脱障碍后的后续起飞,本技术方案也给出了优选的实施方式。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。