[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

说明书

本发明公开了一种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，所述装置包括伞仓、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；所述伞仓盖在解锁舵机和锁栓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。本发明通过自适应调整弹簧弹射角度，使得多旋翼无人机姿态出现较大偏转倾斜情况下，均可保证降落伞垂直向上弹出。

技术领域

本发明涉及一种无人机伞降装置及方法，尤其是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，属于农业无人机研究领域。

背景技术

多旋翼无人机是一种具有三个及以上旋翼轴的特殊的无人驾驶直升机，是当前航空领域研究的热点，在实际应用中存在大量的需求，例如：侦察与营救任务，科学数据收集，地质、林业勘探，农业病虫害防治，以及视频监控，影视制作等。通过无人飞行器来完成上述任务可以大大降低成本和提高人员安全保障。因此，近些年来无人飞行器在军事、民用尤其是农业领域发展迅速。但是，目前，无人机作业时由于地形，地貌，障碍，操作等问题容易出现各种突发风险，严重的甚至导致坠机和炸机，使得用户和农户出现较大的经济损失。

目前，无人机伞降装置多采用直接向外弹射降落伞的方式来实施自救，在无人机姿态没有出现较大改变时，伞降装置可以正常工作，但是在无人机出现较大偏转倾斜情况下，由于弹射角度斜移，伞降装置不易及时有效打开，从而降低了无人机的自救成功率。

因此，设计出一种成本较低，可靠性较高的多旋翼无人机伞降装置具有极高的理论和实际意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种自适应调节弹射角度的多旋翼无人机紧急伞降装置，该装置通过自适应调整弹簧弹射角度，使得多旋翼无人机姿态出现较大偏转倾斜情况下，均可保证降落伞垂直向上弹出，具有结构简单、重量轻、鲁棒性强等特点。

本发明的另一目的在于提供一种基于上述装置的多旋翼无人机紧急伞降方法。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

自适应调节弹射角度的多旋翼无人机紧急伞降装置，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。

优选的，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。

优选的，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。