技术领域
[0001] 本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机防坠机装置。
相关背景技术
[0002] 随着无人机技术的快速发展，无人机逐渐应用于日常生活中，在地图测绘、气象探测、灾情勘测、电力巡检等很多领域中扮演着重要角色，随着高新技术在无人机上面的不断使用，无人机的性能越来越先进。随着无人机的功能逐渐完善，除本身耗费较大之外，所携带的电子设备也越来越尖端、精密，无人机造价昂贵，但是在日常巡检中还是经常发生炸机事件，炸机一般由以下原因造成：
[0003] (1)运维人员操作失误；对于线路运维，高压线高压塔往往都是建造在山区里，飞行环境非常复杂，对于运维飞行人员而言，需要承受很大的工作压力，特别是在高强度的飞行作业中，运维人员更容易发生飞行操作失误，从而导致无人机坠机掉落。
[0004] (2)电池突然掉电；高强度的运维工作往往会使无人机电量大幅度衰减，即电池电量为虚电，掉电很快，遥控APP上显示的电量无法呈现实际的电量，显示的电量往往小于实际电量很多，所以按照APP显示的电量来规划返航是来不及的，这时候也常常导致炸机。
[0005] (3)突然出现障碍物；无人机在高压线飞行开展作业时，偶尔会有许多鸟在附近飞行活动，如果这时候无法准确预判小鸟的飞行轨迹，操控无人机避开小鸟，也将会导致炸机事件的发生。
[0006] (4)强风大雨；在远距离巡检时，突降大雨，导致无人机无法及时返航，也将容易导致炸机。
[0007] 在日常的巡检作业过程中，还会存在非常多的原因从而导致炸机等情况，这个时候对运营班组是非常麻烦的，无人机炸机不仅是设备损失，也有可能对作业人员造成伤害。因此，无人机使用安全问题显得尤为重要，有必要对无人机坠机前进行保护，确保不出现炸机情况。
具体实施方式
[0019] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0020] 实施例
[0021] 如图1‑3所示，本实施例一种无人机防坠机装置，包括降落伞机构和保护罩机构；其中，降落伞机构包括伞仓3、伞仓固定轴4；保护罩机构包括桨叶保护罩1和连接固定杆2；
[0022] 桨叶保护罩由四个保护罩组成并通过连接固定杆采用螺丝连接固定，其包括连接杆11、连接固定轴12、固定轴心13、底轴14；通过连接固定轴12，再由多根连接杆11与底轴14组成圆形状保护罩。
[0023] 本实施例中，保护罩机构主体采用碳纤维复合材料，保障了无人机在发生碰撞时的强度，从而保障无人机的安全；保护罩机构采用可拆装式结构，极大地减少了装置的占用空间，机构紧凑稳固，不易损坏。
[0024] 如图4所示，本实施例中，固定轴心包括环形扣131、卡扣132、固定板133、固定仓134；环形扣用于固定无人机的螺旋桨，无人机桨臂固定于固定仓，卡扣用于固定固定板，从而保证无人机桨臂不松动。
[0025] 本实施例中，固定轴心采用热塑性聚氨酯弹性体橡胶为制作材料，良好的柔性使得无人机在扣紧的情况有一定的形变量，再通过仿形设计，贴合无人机，在无人机发生碰撞时，可将伤害降到最小，也可获得更好的受力性能，大大提高无人机作业的安全性。
[0026] 本实施例中，降落伞机构的工作过程分为三个实施阶段，具体步骤如下：
[0027] S1、拉直过程：处于紧捆扎状态的降落伞从伞仓里迅速拉出；
[0028] S2、充气过程：降落伞全长拉直，直到充满为止的整个过程，此过程为降落伞工作过程中最为复杂的阶段；
[0029] S3、稳定下降过程：在降落伞完全充满后，气动阻力将使物‑伞继续减速直至达到稳定的平衡状态。
[0030] 本实施例中，降落伞的充气过程中，降落伞机构开伞的速度要求足够大，满足开伞所需动压，降落伞机构充满所需的速度有一定的范围，即为判断降落伞是否充满的依据：
[0031] S21、若Vmin＜V＜Vlk，则伞衣立即判断；
[0032] S22、若4Vd＜Vlk＜V，则伞衣经历过一段时间后充满；
[0033] S23、若Vlk＜4Vd＜V，则伞衣不能充满；
[0034] 其中，Vmin为最小开伞速度，Vlk为临界开伞速度，Vd为伞衣充满后系统稳定下来的速度，V为伞衣充气时系统的速度，降落伞为弹射开伞，重量可缩小50g以内；在降落伞的伞面增加自由落体下降时的阻力，减小下降时的速度，使得无人机可承受自身下载速度和自由身产生的动量，且与降落伞下落速度和空气密度、伞的形状特性、载重量等因素相关，具体地，降落伞拉力表示如下：
[0035]
[0036] 式中，FD为拉力；ρ为空气密度，ρ＝1.22kg/m3；Cd为风阻系数；A为降落伞面积；v为与空气相对的速度。
[0037] 当载重的重力与降落伞拉力相等时，降落伞匀速下降，即：
[0038] FG＝FD (2)
[0039]
[0040] 式中，FG为拉力；m为载重质量；g为重力加速度，g＝9.81m/s2。
[0041] 降落伞面积为：
[0042] A＝(2mg)/(ρCdv2) (4)
[0043] 又因为：
[0044]
[0045] 再由式(4)和式(5)得到降落伞直径：
[0046]
[0047] 降落伞机构通过无线传输技术，可实现手动打开降落伞，及无人机在失控后，可迅速完成降落伞打开工作，大大降低坠机的损坏程度。
[0048] 防护罩机构对无人机各个方位进行了保护，能在无人机坠落前提供一定的缓冲保护，最大的减少无人机的损坏；通过搭载人工智能算法技术以及高性能芯片，实现对无人机进行每秒50次的状态判断，每秒超325次的姿态数据分析，每秒6000次危险检测，通过对状态判断数据、姿态数据、危险检测数据与多维度核心数据综合分析判断，实现对防坠机的反应做出毫秒级的判断。
[0049] 本装置还搭载了高性能传感器和姿态传感器，高性能传感器能够每秒采集无人机所处海拔高度、桨叶转速、空间方位姿态、各方向速度、空间重力情况等多维度的数据，并实时更新，为防坠机安全提供全面、及时、可靠的全方位数据，帮助无人机在坠机时做出最为正确的判断；若一套传感器发生故障时，装置将自动切换至备用传感器，保障无人机在坠机时最大的安全。
[0050] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
