无人机坠落保护系统及其保护方法、无人机与流程

本发明涉及无人机领域，具体是涉及一种无人机坠落保护系统及其保护方法、无人机。

背景技术：

无人飞行器在空中处于飞行状态时，在出现故障的情况下难以实现安全降落，尤其是多旋翼飞行器，多旋翼飞行器一旦出现动力损失或者供电问题，电机无法驱动桨叶转动，桨叶停止转动后多旋翼飞行器只能自由落体，直接坠落到地面，对地面的人和物造成很大的危险，即使能够避开地上人与物，无人机的坠落也会造成无人机损毁，造成较大的经济损失。

技术实现要素：

本发明的第一目的是提供一种自动触发缓冲装置的无人机坠落保护系统。

本发明的第二目的是提供一种上述无人机坠落保护系统的保护方法。

本发明的第三目的是提供一种包括上述无人机坠落保护系统的无人机。

为了实现上述的第一目的，本发明提供的无人机坠落保护系统包括飞控供电电源、继电器、失重开关、电容器、弹射器电源、电磁弹射器和缓冲装置，飞控供电电源与继电器连接，弹射器电源与电容器连接，弹射器电源与电容器之间连接有继电器，继电器与失重开关连接；电磁弹射器包括弹射线圈和移动磁体，弹射器电源与电容器分别与弹射线圈连接，弹射线圈通电驱动移动磁体移动，移动磁体驱动缓冲装置启动。

由上述方案可见，在无人机正常飞行的情况下，由于飞控供电电源与继电器连接的同时，失重开关在重力的作用下，下触点导通，使得弹射器电源、继电器和电容器形成串联电路，弹射器电源对电容器充电，而失重开关与继电器并联，弹射器电源实现对电容器充电，为无人机的坠落做好准备，保护系统通过失重开关与继电器两种模式检测无人机的飞行状态，提高整个保护系统触发的精确度，提高可靠性；当无人机处于失重状态时，失重开关触发上触点，使得电磁弹射器、失重开关、继电器和弹射器电源处于一个串联电路的同时，电磁弹射器、失重开关和电容器也处于一个串联电路，实现弹射器电源和电容器对弹射器的线圈通电，在电磁作用下，弹射线圈通电后，在磁场的作用下移动磁体移动，从而触发缓冲装置开启，缓冲装置对坠落无人机进行保护，避免无人机坠落后造成无人机损毁。

进一步的方案是，继电器包括公共端、电磁端、常闭端和常开端，飞控供电电源与电磁端连接，公共端分别与常闭端或常开端连接；失重开关包括第一导电位和第二导电位，继电器的公共端分别与第一导电位的第二端、第二导电位的第一端、电容器的第一端连接，电容器的第一端分别与第一导电位的第二端、第二导电位的第一端连接；弹射器电源的正极端与分别与第一导电位的第一端、继电器的常开端连接；继电器的常闭端、第二导电位的第二端分别与电磁弹射器的第一端连接；电容器的第二端分别与弹射器电源的负极端、电磁弹射器的第二端连接，弹射器电源的负极端与电磁弹射器的第二端连接。

可见，继电器的公共端可分别与常开端或常闭端连接，而失重开关在第一导电位与第二导电位之间择一连通电路，通过继电器与失重开关的可切换模式对无人机的飞行状态进行判断。

进一步的方案是，电磁弹射器包括安装筒，弹射线圈套设在安装筒外，安装筒内设置有第一中空部，移动磁体在第一中空部内移动。

可见，弹射线圈套设在安装筒外，而移动磁体在安装筒内，当弹射线圈通电后，根据电磁原理，移动磁体在安装筒内受力移动，驱动缓冲装置启动，实现无人机坠落时缓冲装置的自动触发。

进一步的方案是，缓冲装置为降落伞装置或气囊装置。

进一步的方案是，失重开关包括安装框架、移动体和弹簧，弹簧与移动体设置在安装框架内，安装框架上设置有第一通电块、第二通电块、第三通电块和第四通电块，第一通电块与第二通电块电连通，第三通电块与第四通电块电连通；移动体上设置有第五通电块和第六通电块，第五通电块和第六通电块电连通，弹簧抵接在移动体与安装框架的内侧壁之间，弹簧驱动移动体在第一通电块与第三通电块之间移动，第五通电块可与第一通电块或第三通电块电连通。

可见，失重开关用于检测无人机的飞行状态时处于正常飞行状态还是失重坠落状态，当无人机正常飞行时，移动体在重力作用下挤压弹簧，移动体上的第五通电块与第三通电块电连通，实现弹射器电源为电容器充电；当无人机失重坠落时，移动体不再受到重力，在弹簧的弹力作用下，移动体上的第五通电块与第一通电块电连通，实现电容器对电磁弹射器放电。

进一步的方案是，安装框架的外侧壁上凸起设置有凸起块，凸起块内设置有第二中空部，第二中空部与安装框架的内部连通；第一通电块、第二通电块、第三通电块和第四通电块分别设置在凸起块上，移动体上设置有延长臂，延长臂的安装端延伸至第二中空部内，第五通电块与第六通电块一一对应设置在延长臂的安装端上。

可见，移动体的延长臂设置有通电块的安装端对应在第二中空部内移动，提高通电块之间连接的准确度。

为实现上述的第二目的，本发明提供一种无人机坠落保护系统的保护方法，无人机坠落保护系统为上述的无人机坠落保护系统，当无人机处于正常飞行状态时，弹射器电源通过失重开关的第一导电位与常开端之间的连接、继电器的公共端与常开端之间的连接对电容器充电；当无人机处于失重状态时，电容器通过失重开关的第二导电位对电磁弹射器放电。

进一步的方案是，当无人机处于失重状态时，飞控供电电源与继电器的电磁端连接，公共端与常开端连接，弹射器电源通过继电器中公共端与常开端之间的连接、失重开关的第二导电位对电磁弹射器供电，电容器通过失重开关的第二导电位对电磁弹射器供电。

进一步的方案是，当无人机处于失重状态时，公共端与常闭端连接，电容器通过失重开关的第二导电位对电磁弹射器供电。

为实现上述的第三目的，本发明提供一种无人机，无人机包括如上述的无人机坠落保护系统。

附图说明

图1是本发明无人机坠落保护系统实施例的电路图。

图2是本发明无人机坠落保护系统实施例中失重开关的立体图。

图3是本发明无人机坠落保护系统实施例中失重开关的剖视图。

图4是本发明无人机坠落保护系统实施例中弹射器的立体图。

图5是本发明无人机坠落保护系统实施例中无人机正常飞行时电流流向示意图。

图6是本发明无人机坠落保护系统实施例中无人机失重但飞控供电电源与继电器保持连接时的电流流向示意图。

图7是是本发明无人机坠落保护系统实施例中无人机失重但飞控供电电源与继电器断开连接时的电流流向示意图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本发明的无人机坠落保护系统通过失重开关与继电器检测方法检测无人机的飞行状态，在无人机正常飞行时，保护系统中的弹射器电源对电容器充电，在无人机失重时，通过失重开关与继电器的触发点的切换，实现电容器对电磁弹射器放电，使得在电磁作用下，电磁弹射器中的移动磁体驱动缓冲装置启动，该种自动触发模式，避免人为监控控制缓冲装置，提高可靠性，避免无人机坠毁。

参见图1，无人机坠落保护系统包括飞控供电电源6、继电器1、失重开关2、电容器3、弹射器电源4、电磁弹射器5和缓冲装置，飞控供电电源6与继电器1连接，弹射器电源4与电容器3连接，弹射器电源4与电容器3之间连接有继电器1，继电器1与失重开关2连接；参见图4，电磁弹射器5包括弹射线圈51和移动磁体52，弹射器电源4与电容器3分别与弹射线圈51连接，弹射线圈51通电驱动移动磁体52移动，移动磁体52驱动缓冲装置启动。通过上述各部件的连接方式，实现当无人机处于正常飞行状态时，弹射器电源4对电容器3充电；当无人机处于失重状态时，电容器3对弹射线圈51通电，使移动磁体52在磁场作用下驱动缓冲装置启动，对无人机坠落形成保护。

参见图2和图3，失重开关2包括安装框架21、移动体22、弹簧23和中心轴24，弹簧23与移动体22设置在安装框架21内。在本实施例中，安装框架21的外侧壁凸起设置有两个凸起块24，两个凸起块25沿中心轴24的径向共线设置，两个凸起块25内分别设置有第二中空部251，第二中空部251与安装框架21的内部连通。

安装框架21上设置有第一通电块211、第二通电块212、第三通电块213与第四通电块214，第一通电块211与第二通电块212之间电连通形成失重开关2的第二导通位27，第三通电块213与第四通电块214电连通形成失重开关2的第一导通位26。第一通电块211设置在第二导通位27的第二端上，第二通电块212设置在第二导通位27的第一端上，第三通电块213设置在第一导通位26的第一端上，第四通电块214设置在第一导通位26的第二端上。

移动体22上设置有两个延长臂221，一个延长臂221的安装端对应伸入至一个凸起块25的第二中空部251内。延长臂221完全相同，一个延长臂221的安装端上设置有一个第五通电块215，另一个延长臂221的安装端上设置有一个第六通电块216，第五通电块215在第一导电位26处分别与第三导电块213电导通，第六通电块216在第一导电位26处分别与第四导电块214电导通；第五通电块215在第二导电位27处分别与第一导电块211电导通，第六通电块216在第二导电位27处分别与第四导电块214电导通。

弹簧23套设在中心轴24外，中心轴24贯穿移动体22，弹簧23抵接在移动体22与安装框架21的内侧壁之间。当无人机正常飞行时，移动体22在重力的作用下挤压弹簧23，移动体22的延长臂221上的第五通电块215与第三通电块213电连通，使得失重开关2处于第一导通位26上；当无人机处于失重状态时，移动体22不在受到重力作用，在弹簧23的弹力作用下，弹簧23驱动移动体22在第二中空部251内移动，使延长臂221上的第五通电块216与第一通电块211电连通。移动体22可与安装框架21的内侧壁间隙配合，对移动体22的移动进行限制。

参见图4，电磁弹射器5还包括安装筒53，弹射线圈51套设在安装筒53外，安装筒53内设置有第一中空部531，移动磁体52在第一中空部531内移动。当弹射线圈51通电后，根据电磁原理，移动磁体52在安装筒53内受力移动，驱动缓冲装置启动，实现无人机坠落的自动触发模式。移动磁体52可与安装筒53的内侧壁间隙配合，安装筒53可对移动磁体52的移动进行限向。在本实施例中，缓冲装置为降落伞装置或气囊装置。

本实施例中，继电器1为单刀双掷继电器，继电器1包括公共端10、电磁端13、常闭端12和常开端11，飞控供电电源6与电磁端13连接，公共端10分别与常闭端12或常开端11连接，继电器1的公共端10分别与第一导电位26的第二端、第二导电位27的第一端、电容器3的第一端连接，电容器3的第一端分别与第一导电位26的第二端、第二导电位27的第一端连接；弹射器电源4的正极端与分别与第一导电位26的第一端、继电器1的常开端11连接；继电器1的常闭端12、第二导电位27的第二端分别与电磁弹射器5的第一端连接；电容器3的第二端分别与弹射器电源4的负极端、电磁弹射器5的第二端连接，弹射器电源4的负极端与电磁弹射器5的第二端连接。

本发明中的无人机坠落系统的保护方法为：参见图5，当无人机处于正常飞行状态时，飞控供电电源6与继电器1的电磁端13连接，常开端11与公共端10连接，弹射器电源4的正极端分别与继电器1的常开端11、第一导电位27的第一端即第二连接块212连接，电容器3的第一端分别与继电器1的公共端10、第一导电位26的第二端即第一导电块211连接，电容器3的第二端与弹射器电源4的负极端连接，弹射器电源4对电容器3充电；为后续可能出现的坠落情况作为触发的准备。

参见图6，当无人机处于失重坠落状态时，飞控供电电源6与继电器1的电磁端13连接，公共端10与常开端11连接；电容器3的第一端分别与公共端10、失重开关2的第二导电位27的第二通电块212连接，失重开关2的第二导电位27的第二通电块212与公共端10连接；电磁弹射器5的第一端与失重开关2的第二导电位27的第一通电块211连接；电容器3的第二端分别与弹射器电源4的负极端、电磁弹射器5的第二端连接，弹射器电源4的负极端与电磁弹射器5的第二端连接；使得弹射器电源4、继电器1、失重开关2和电磁弹射器5处于同一串联电路，而电容器3、继电器1、失重开关2和电磁弹射器5处于同一串联电路，实现电容器3与弹射器电源4同时对电磁弹射器5通电，保证电磁弹射器5在弹射时存在大电流快速放电，快速触发缓冲装置。

参见图7，当无人机处于失重状态时，继电器1的公共端10与常闭端12连接，电容器3的第一端与失重开关2的第二导电位27的第二通电块212连接，失重开关2的第二导电位27的第一通电块211与电磁弹射器5的第一端连接，电磁弹射器5的第一端与电容器3的第二端连接，此时电磁弹射器5、失重开关2与电容器3处于一个串联电路内，电容器3对电磁弹射器5放电，使得电磁弹射器5触发缓冲装置启动。

本发明的无人机中的坠落保护系统中通过失重开关2检测无人机是否处于自由落体运动，通过继电器1检测外部供电，通过两种检测模式给保护系统的成功触发缓冲装置提供双重保障，提高可靠性。保护系统通过始终开关和继电器1的自身可切换电导通点，实现保护系统内不同电路的导通，以实现不同的作用。

最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。