[发明专利]自适应调节弹射角度的多旋翼无人机紧急伞降装置及方法

权利要求书

1.自适应调节弹射角度的多旋翼无人机紧急伞降装置，其特征在于：包括伞仓、伞仓盖、降落伞、抛伞弹簧、锁栓、解锁舵机、微控制器、惯性运动测量单元和弹簧支架旋转装置；

所述锁栓和解锁舵机各有两个，两个解锁舵机分别固定在伞仓两边侧壁，两个锁栓分别位于两个解锁舵机的上方，并分别与两个解锁舵机连接，所述伞仓盖在锁栓和解锁舵机的共同作用下固定在伞仓上，所述伞仓固定在多旋翼无人机上；

所述降落伞、抛伞弹簧、微控制器、惯性运动测量单元和弹簧支架旋转装置设置在伞仓和伞仓盖组成的结构内；所述微控制器分别与解锁舵机、惯性运动测量单元和弹簧支架旋转装置连接，所述抛伞弹簧的一端固定在弹簧支架旋转装置上，另一端固定在降落伞上。

2.根据权利要求1所述的自适应调节弹射角度的多旋翼无人机紧急伞降装置，其特征在于：所述弹簧支架旋转装置包括弹簧底部结构支架、横滚轴舵机和俯仰轴舵机，所述抛伞弹簧的一端固定在弹簧底部结构支架上，另一端固定在降落伞上，所述横滚轴舵机前端的圆形转轴与弹簧底部结构支架连接，横滚轴舵机旋转时带动弹簧底部结构支架发生绕横轴方向的旋转；所述俯仰轴舵机前端的圆形转轴与弹簧底部结构支架连接，俯仰轴舵机旋转时带动弹簧底部结构支架发生绕纵轴方向的旋转。

3.根据权利要求2所述的自适应调节弹射角度的多旋翼无人机紧急伞降装置，其特征在于：所述多旋翼无人机紧急伞降装置还包括电源管理模块、内置充电电池和动力电池，所述电源管理模块采用DC-DC模块，该DC-DC模块输出3.3V和5V电源，5V电源用于驱动解锁舵机、横滚轴舵机和俯仰轴舵机，3.3V电源用于为微控制器和惯性运动测量单元供电；所述动力电池通过电源管理模块向整个多旋翼无人机紧急伞降装置供电，同时动力电池还通过电源管理模块为内置充电电池充电。

4.根据权利要求1所述的自适应调节弹射角度的多旋翼无人机紧急伞降装置，其特征在于：所述惯性运动测量单元包括三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴地磁传感器，所述三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴地磁传感器分别与微控制器连接。

5.根据权利要求4所述的自适应调节弹射角度的多旋翼无人机紧急伞降装置，其特征在于：所述惯性运动测量单元还包括空速计、高度计、光流摄像头和GPS模块，所述空速计、高度计、光流摄像头和GPS模块分别与微控制器连接。

6.基于权利要求1-5任一项所述多旋翼无人机紧急伞降装置的多旋翼无人机紧急伞降方法，其特征在于：所述方法包括：微控制器获取当前无人机的动力电压，瞬时高度、加速度，解算出无人机的下降率，如果处于危险坠落状态，则发送停止指令给无人机的飞行控制系统，停止螺旋桨旋转，并同时调整弹簧支架旋转装置，控制降落伞的弹射角度，通过抛伞弹簧将降落伞向上垂直抛出，使无人机安全着陆。

7.根据权利要求6所述的多旋翼无人机紧急伞降方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

S1、多旋翼无人机上电，微控制器定时获取无人机动力电池电压以及惯性运动测量单元输出的瞬时加速度、角速度和高度值；

S2、微控制器对获取的数据进行计算和分析，获得无人机动力电池电压值及当前的高度、下降速度和下降加速度信息；

S3、如果某时刻无人机动力电池电压值超过预警值，则执行步骤S4，否则，执行步骤S8；

S4、如果某时刻飞行高度、下降速度、下降加速度三项中任两项均超过预警值，则判定无人机处于危险状态；并等待一段时间后再次判断是否仍处于危险状态；如果是，则执行步骤S5，否则执行步骤S8；

S5、微控制器发送停止指令给无人机的飞行控制系统，停止螺旋桨旋转；

S6、微控制器通过惯性运动测量单元获取当前无人机的俯仰角和横滚角，通过控制横滚轴舵机和俯仰轴舵机偏转，使弹簧底部结构支架保持水平姿态；

S7、微控制器通过解锁舵机快速抽出锁栓，抛伞弹簧将降落伞从伞仓内向上垂直抛出，无人机进入伞降状态；

S8、无人机正常飞行，重复步骤S2～S4。