阅读说明：本技术 一种无人机坠落安全保护装置 (Unmanned aerial vehicle safety arrangement that falls ) 是由 曹雷 于 2020-06-09 设计创作，主要内容包括：一种无人机坠落安全保护装置,包括支撑架、缓冲机构和降速机构；支撑架安装在无人机的机体底部,以作为无人机的起落架使用；缓冲机构安装在支撑架上,且支撑架通过缓冲机构与无人机活动连接；降速机构包括马达和桨叶,马达安装在支撑架上,且马达与无人机自带的控制板电性连接,桨叶安装在马达的输出轴上,以通过马达驱使桨叶转动；在无人机失控坠落时,通过马达带动桨叶产生气流,以降低无人机的下坠速度；当无人机着陆后,通过支撑架和缓冲机构减少由地面产生的冲击力,进一步地保护无人机,降低无人机的受损率。(An unmanned aerial vehicle falling safety protection device comprises a support frame, a buffer mechanism and a speed reduction mechanism; the support frame is arranged at the bottom of the unmanned aerial vehicle body and used as an undercarriage of the unmanned aerial vehicle; the buffer mechanism is arranged on the support frame, and the support frame is movably connected with the unmanned aerial vehicle through the buffer mechanism; the speed reduction mechanism comprises a motor and blades, the motor is installed on the support frame and is electrically connected with a control panel of the unmanned aerial vehicle, and the blades are installed on an output shaft of the motor so as to drive the blades to rotate through the motor; when the unmanned aerial vehicle is out of control and falls, the motor drives the blades to generate airflow so as to reduce the falling speed of the unmanned aerial vehicle; after unmanned aerial vehicle landed, reduce the impact force by ground production through support frame and buffer gear, further protect unmanned aerial vehicle, reduce unmanned aerial vehicle's damaged rate.)

一种无人机坠落安全保护装置

技术领域

本发明涉及无人机保护技术领域，具体为一种无人机坠落安全保护装置。

背景技术

无人驾驶飞机简称无人机，是一种以无线电遥控或由自身程序控制为主的不载人飞机。无人机以体积小，安全性强、使用灵活方便和低空飞行分辨率高逐渐代替预警机和有人机，其无人机技术得到迅速发展。小型无人机在飞行过程中，任何一个部件或环节的失常都可能造成飞机失控并坠毁，从而导致对机体本身和机载设备的损害，进而造成巨大的财产损失。

为了降低无人机发生事故时的损失，需要降低无人机发生故障时下坠的速度；目前市面上常采用伞降法，通过在无人机上安装降落伞，在无人机发生故障时自动打开以降低无人机的下坠速度，使无人机缓慢飘落着陆；但是在实际使用过程中发现，仅通过伞降法对坠落的无人机进行保护，存在以下不足：

其一，无人机下坠过程中，降落伞容易受外界因素干扰(气流)而与无人机本身自带的旋翼发生缠绕而无法完全打开，导致降落伞无法发挥降速的作用。

其二，降落伞虽然可以降低无人机发生故障时下坠的速度，但是在无人机着陆时与地面发生碰撞，依然会产生较大的冲击力，从而可能对无人机造成损伤。

发明内容

(一)解决的技术问题

为解决以上问题，本发明提供了一种无人机坠落安全保护装置，旨在降低无人机在坠机时的下降速度，且可减少无人机着陆后所受到的冲击力，以起到保护无人机的作用。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种无人机坠落安全保护装置，安装在无人机的机体上，所述无人机内部自带有控制板，包括支撑架、缓冲机构和降速机构；所述支撑架安装在所述无人机的机体底部，以作为无人机的起落架使用；所述缓冲机构安装在所述支撑架上，且所述支撑架通过所述缓冲机构与所述无人机活动连接；所述降速机构包括马达和桨叶，所述马达安装在所述支撑架上，且所述马达与所述无人机自带的控制板电性连接；所述桨叶安装在所述马达的输出轴上，以通过所述马达驱使桨叶转动。

优选地，所述支撑架整体呈圆弧状设计，且所述支撑架上设有多个呈圆弧状设计的支撑脚，所述支撑架通过所述支撑脚与地面接触。

优选地，所述支撑架和支撑脚均为弹性塑胶材质。

优选地，所述降速机构设有两个，且分别安装在支撑架底部两端，且所述两个降速机构均位于支撑架上的各个支撑脚之间。

优选地，还包括滚轮，所述滚轮可转动地安装在所述支撑脚与地面接触的一端。

优选地，所述无人机的机体上设有用于安装旋翼的安装杆，所述安装杆上设有滑块；所述缓冲机构包括套筒、缓冲件和固定件，所述套筒安装在所述支撑架上；所述滑块一端贯穿所述套筒顶端至套筒内部，且所述套筒可相对于所述滑块滑动；所述固定件安装在所述套筒上，且固定件一端贯穿所述套筒底端至所述套筒内部；所述缓冲件设置在所述套筒内部，且所述缓冲件一端与所述滑块位于套筒内部的一端抵接，缓冲件另一端与所述固定件位于套筒内的一端抵接。

优选地，所述缓冲件包括同性相斥的第一磁吸块和第二磁吸块，以及缓冲弹簧；所述第一磁吸块安装在所述固定件位于套筒内的一端端部，所述第二磁吸块可滑动地安装在所述套筒内部，所述缓冲弹簧一端与所述第二磁吸块抵接，缓冲弹簧另一端与所述滑块位于套筒内部的一端抵接。

优选地，还包括减震机构，所述减震机构包括减震件、固定栓和减震弹簧；所述安装杆端部设有安装块，所述安装块内部设有侧边开口的安装腔，所述固定栓可拆卸地安装在所述安装腔的开口处，所述减震件第一端可滑动地贯穿所述固定栓至所述安装腔内，所述减震件第二端位于外界；所述减震件第一端设有上端块，所述减震件第二端设有下端块，所述上端块和下端块可分别与所述减震件相抵，所述减震弹簧套设在所述减震件第二端，且所述减震弹簧一端与所述固定栓相抵，另一端与所述下端块相抵。

优选地，还包括第一气囊和第二气囊，所述减震件内部设有两端开口的通气槽，所述第一气囊安装在所述通气槽一端的开口处，所述第二气囊安装在所述通气槽另一端的开口处，以使所述第一气囊和第二气囊相互接通。

优选地，所述第一气囊和第二气囊均为弹性橡胶材质。

优选地，所述支撑架上设有多组导流槽，所述每组导流槽包括第一通槽和第二通槽；所述第一通槽由下至上地向左倾斜设计，且所述第一通槽上下两端分别设有第一进气口和第一排气口，且所述第一进气口的口径大于所述第一排气口的口径；所述第二通槽由下至上地向右倾斜设计，且所述第二通槽上下两端分别设有第二进气口和第二排气口，且所述第二进气口的口径大于所述第二排气口的口径。

(三)有益效果

本发明提供的一种无人机坠落安全保护装置，在无人机失控坠落时，通过马达带动桨叶产生气流，以降低无人机的下坠速度；当无人机着陆后，通过支撑架和缓冲机构减少由地面产生的冲击力，进一步地保护无人机，降低无人机的受损率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制,在附图中：

图1示出了本发明的整体结构示意图一；

图2示出了本发明整体结构的仰视图；

图3示出了图2中的剖视图A-A；

图4示出了图2中的剖视图B-B；

图5示出了图4中E处的放大示意图；

图6示出了本发明整体结构的正视图；

图7示出了本发明整体结构的俯视图；

图8示出了图7中的剖视图C-C；

图9示出了图8中F处的放大示意图；

图10示出了本发明的部分结构示意图一；

图11示出了本发明的部分结构示意图二；

图12示出了图11的仰视图；

图13示出了图12中的剖视图D-D；

图14示出了本发明整体结构的分解示意图一；

图15示出了本发明整体结构的分解示意图二。

图中：1支撑架、10导流槽、101第一通槽、101a第一进气口、101b第一排气口、102第二通槽、102a第二进气口、102b第二排气口、11支撑脚、12滚轮、2缓冲机构、21套筒、22缓冲件、221第一磁吸块、222第二磁吸块、223缓冲弹簧、23固定件、3降速机构、31马达、32桨叶、4减震机构、41减震件、410通气槽、411上端块、412下端块、42固定栓、43减震弹簧、S安装杆、S1滑块、S2安装块、S20安装腔、Q1第一气囊、Q2第二气囊。

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。

参阅附图1-附图15，一种无人机坠落安全保护装置，安装在无人机的机体上，无人机内部自带有控制板，包括支撑架1、缓冲机构2和降速机构3；支撑架1通过螺栓或卡扣的方式可拆卸地安装在无人机的机体底部，以作为无人机的起落架使用；缓冲机构2安装在支撑架1上，且支撑架1通过缓冲机构2与无人机活动连接；降速机构3包括马达31和桨叶32，马达31安装在支撑架1上，且马达31与无人机自带的控制板电性连接；桨叶32安装在马达31的输出轴上，以通过马达31驱使桨叶32转动。

需要注意的是，本发明中提到无人机自带的控制板上安装有无线信号接收模块，而使用者手中都会持有对应的遥控设备，以用于向无线信号接收模块传递信号，且由控制板接收信号并传递给马达31，进而驱使马达31转动；而通过遥控设备向控制无线信号接收模块传递信号，进而通过控制板驱使马达31启动和关闭的技术为公知技术，例如遥控风扇，遥控汽车等都是通过此类技术实现的，因此其内部详细的电路结构和运行原理本发明中不做多余描述。

具体的，当无人机在空中失控坠落时，使用者通过遥控给控制板发生信号，控制板接收信号后立即传递给马达31，以驱使马达31启动并带动桨叶32，进而产生向上的气流，而桨叶32转动产生的气流一般情况下与无人机下坠方向相反，因此会一定程度上的降低无人机的下坠速度，且相对于在无人机上安装降落伞的方式而言，本发明中的降速机构3可控性更强，且受外界因素干扰而发生意外的可能性更低，具备较好的稳定性；而当无人机着陆时，一般情况下都是支撑架1先与地面发生接触而产生冲击力，由于力的作用是相互的，因此地面也将产生反向冲击力反作用力，且该反向冲击力将被支撑架1吸收，并先传导到缓冲机构2上被缓冲机构2削减，最后再传导到无人机的机体上。

综上所述，在无人机失控坠落时，该无人机坠落安全保护装置通过降速机构3降低无人机的下坠速度，当无人机着陆后，通过支撑架1和缓冲机构2减少由地面产生的冲击力，进一步地保护无人机，降低无人机的受损率。

参阅附图1-附图5，支撑架1整体呈圆弧状设计，且支撑架1上设有多个呈圆弧状设计的支撑脚11，支撑架1通过支撑脚11与地面接触，且支撑脚11与地面接触的一端上还可转动地安装有滚轮12。

具体的，当无人机坠落并着陆时，安装在支撑脚11先与地面发生接触，地面产生的反向冲击力将经过支撑脚11传递到支撑架1上；而由于支撑架1整体和支撑脚11均呈圆弧状设计，受反向冲击力的影响，支撑架1整体和支撑脚11将发生一定程度的弯曲以进行缓冲，而此过程会间接地降低反向冲击力的力度，此过程为第一阶段缓冲。

另一方面，由于支撑架1和支撑脚11受地面反向冲击力而发生弯曲形变，为了避免支撑架1和支撑脚11在发生弯曲形变的过程中发生断裂，本发明中的，支撑架1和支撑脚11均为具备恢复能力的弹性材质；例如弹性塑胶、弹性钢等材质；而考虑到无人机的承重问题，本发明中支撑架1和支撑脚11选用弹性塑胶材质，使得支撑架1和支撑脚11均具备一定的恢复能力和韧性，进而在受到地面的反向冲击力时不易断裂，延长了支撑架1和支撑脚11的使用寿命。

此外，考虑到支撑脚11与地面接触时容易产生磨损，因此在每个支撑脚11与地面接触的一端上设有滚轮12，在无人机着陆时，滚轮12先与地面接触，可以避免支撑脚11直接与地面发生接触而磨损；又因为每个支撑脚11都安装有滚轮12，在滚轮12与地面接触时，受无人机本身的重力影响，滚轮12将在地面上滑动，进而会带动无人机整体在地面上滑动一定的距离，根据能量守恒定律，在总能量不变的情况下，由于无人机在地面上滑动是一个做功的过程，会消耗一部分的能量，即在滚轮12与地面接触时，由地面产生的部分反向冲击力会被引导到滚轮12处由于无人机的移动做功，以此来减少传递到支撑脚11的反向冲击力的总量，进而降低传递到支撑脚11的反向冲击力的强度，以进一步的减少支撑脚11在受到地面反向冲击力时发生断裂的可能。

参阅附图1-附图5，所述降速机构3设有两个，且分别安装在支撑架1底部两端，且所述两个降速机构3均位于支撑架1上的各个支撑脚11之间。

具体的，降速机构3安装在支撑架1上的各个支撑脚11之间，可以避免在无人机着陆时，降速机构3的桨叶32与地面发生接触，防止桨叶32受损。

另一方面，考虑到无人机在坠落时，可能因无人机两端的受力不均与而倾斜，导致无人机不以支撑架1着陆，因此本发明中降速机构3设有两个，且分别安装在支撑架1底部两端则可以同时在无人机的两端产生气流，既可以保证无人机两端受力平衡，使得无人机在坠落时能更平稳，以提高无人机以支撑架1着陆的可能性；又可以增大总气流的强度，进一步的降低无人机的下坠速度。

参阅附图6-附图10，无人机的机体上设有用于安装旋翼的安装杆S，安装杆S上设有滑块S1；缓冲机构2包括套筒21、缓冲件22和固定件23，套筒21安装在支撑架1上；滑块S1一端贯穿套筒21顶端至套筒21内部，且套筒21可相对于滑块S1滑动；固定件23安装在套筒21上，且固定件23一端贯穿套筒21底端至套筒21内部；缓冲件22设置在套筒21内部，且缓冲件22一端与滑块S1位于套筒21内部的一端抵接，缓冲件22另一端与固定件23位于套筒21内的一端抵接。

具体的，无人机着陆时，地面产生的反向冲击力传递到支撑脚11上，支撑脚11受力发生弯曲形变，进而带动套筒21移动，而由于固定件23安装在套筒21底端，且固定件23一端与安装在套筒21内的缓冲件22相抵，因此当固定件23将随套筒21移动并挤压缓冲件22，以将传递到支撑脚11上的反向冲击力传递到缓冲件22上；缓冲件22具备减震作用，且反向冲击力在传递过程中发生衰减，因此可减少反向冲击力对无人机所造成的损伤。

需要注意的是，本发明中实施例中，支撑脚11设有四个，缓冲机构2对应支撑脚11设有四个，而安装杆S也对应缓冲机构2设有四根，以使得无人机受力均匀。

进一步的，缓冲件22包括同性相斥的第一磁吸块221和第二磁吸块222，以及缓冲弹簧223；第一磁吸块221安装在固定件23位于套筒21内的一端端部，第二磁吸块222可滑动地安装在套筒21内部，缓冲弹簧223一端与第二磁吸块222抵接，缓冲弹簧223另一端与滑块S1位于套筒21内部的一端抵接。

具体的，初状态下，第一磁吸块221和第二磁吸块222之间距离较大，相斥力较小，且此时缓冲弹簧223处于常规状态；当支撑脚11受力弯曲并带动套筒21和固定件23移动时，第一磁吸块221将快速地靠近第二磁吸块222，使得第一磁吸块221与第二磁吸之间的相斥力增大，形成第二级缓冲；而在第一磁吸块221靠近第二磁吸块222的过程中，由于第二磁吸块222受第一磁吸块221的排斥力的影响，将沿滑块S1处移动，以挤压缓冲弹簧223，使缓冲弹簧223蓄能压缩，缓冲弹簧223的设计构成第三级缓冲。

综上所述，无人机在着陆后，至少具备三级缓冲，第一级由支撑架1和支撑脚11提供，第二级由第一磁吸块221和第二磁吸块222提供，第三级由缓冲弹簧223提供，以使得无人机坠地时地面产生的反向冲击力被层层递减，降低无人机坠地后的受损率。

参阅附图1-附图4，由于无人机的旋翼一般安装在安装杆S端部，考虑到无人机在坠地时，无人机没有被支撑架1所保护的部位容易倾倒，例如四根安装杆S和安装杆S上旋翼容易与地面发生接触，导致旋翼受损；另一方面，由于四根安装杆S旋翼没有被特殊保护，在无人机在坠地时往往容易受震动而发生断裂。为此，本发明中还包括减震机构4，减震机构4包括减震件41、固定栓42和减震弹簧43；安装杆S端部设有安装块S2，安装块S2内部设有侧边开口的安装腔S20，固定栓42可拆卸地安装在安装腔S20的开口处，减震件41第一端可滑动地贯穿固定栓42至安装腔S20内，减震件41第二端位于外界；减震件41第一端设有上端块411，减震件41第二端设有下端块412，上端块411和下端块412可分别与减震件41相抵，减震弹簧43套设在减震件41第二端，且减震弹簧43一端与固定栓42相抵，另一端与下端块412相抵。

具体的，在无人机着地时，减震件41第二端的下端块412受地面产生的反向冲击力的影响，使得减震件41整体沿安装腔S20移动，且减震件41第一端的上端块411逐渐靠近安装杆S；此过程中，套设在减震件41第二端的减震弹簧43在下端块412的挤压下蓄能压缩，形成第四级缓冲，以削弱传递到安装杆S端部的反向冲击力的强度。

需要注意的是，本发明实施例中，固定栓42与所述安装块S2螺纹连接，以便于使用者安装减震机构4，或是拆卸减震机构4以维修各个零件。

进一步的，为了提高减震件41的缓冲作用，以及避免减震件41直接与地面接触而受损，本发明中还包括第一气囊Q1和第二气囊Q2，减震件41内部设有两端开口的通气槽410，第一气囊Q1安装在通气槽410一端的开口处，第二气囊Q2安装在通气槽410另一端的开口处，以使第一气囊Q1和第二气囊Q2相互接通，且第一气囊Q1和第二气囊Q2均为弹性橡胶材质。

需要注意的是，第一气囊Q1和第二气囊Q2均呈折叠状设计，第一气囊Q1和第二气囊Q2的容纳体积相等，且第一气囊Q1和第二气囊Q2里的空气仅足够完全填充满一个气囊；常规状态下，第一气囊Q1和第二气囊Q2里的气体处于均布状态。

具体的，当无人机着陆，且支撑脚11与地面接触时，第一气囊Q1先与地面发生接触，并受地面产生的反向冲击力的挤压，而逐渐折叠收缩，而第一气囊Q1内的气体将逐步通过通气槽410流动到第二气囊Q2内，直至减震件41第二端的下端块412与地面接触，第一气囊Q1内的全部气体均流动到第二气囊Q2内，使得第二气囊Q2膨胀；此时，减震件41继续被反向冲击力带动，进而驱使减震件41第一端的上端块411挤压第二气囊Q2，第二气囊Q2受力又会发生折叠收缩，且第二气囊Q2内的气体又逐渐通过通气槽410被挤压到第一气囊Q1内；整个过程中，第一气囊Q1和第二气囊Q2内的气体完成一次转移，形成第五级缓冲，而无论是第一气囊Q1内的气体转移到第二气囊Q2，或是第二气囊Q2内的气体转移到第一气囊Q1，均需要消耗能量，因此这部分能量由反向冲击力做功产生，以达到降低反向冲击力对支撑脚11的冲击强度的作用。

而第一气囊Q1和第二气囊Q2均为弹性橡胶材质，具备一定的弹性和恢复能力，以及较强的韧性，即保证第一气囊Q1和第二气囊Q2具备良好的抗冲击能力，保证第一气囊Q1和第二气囊Q2能承受较高程度的冲击。

参阅附图10-附图13，无人机下坠时，在重力的作用下快速向地面移动，而为了进一步的降低无人机的下坠速度，本发明中支撑架1上设有多组导流槽10，每组导流槽10包括第一通槽101和第二通槽102；第一通槽101由下至上地向左倾斜设计，且第一通槽101上下两端分别设有第一进气口101a和第一排气口101b，且第一进气口101a的口径大于第一排气口101b的口径；第二通槽102由下至上地向右倾斜设计，且第二通槽102上下两端分别设有第二进气口102a和第二排气口102b，且第二进气口102a的口径大于第二排气口102b的口径。

特别的，无人机快速下坠过程中，会承受向上的气流的冲击，而一般的无人机由于不具备引导气流的设计，因此气流容易从无人机的机体流过，而导流槽10的设计则通过引导该气流而达到降低无人机的下坠速度的目的。

具体的，当向上的气流冲击无人机的机体底部时，将从支撑架1上第一通槽101和第二通槽102通过，而由于第一通槽101由下至上地向左倾斜设计，该设计会阻碍流经第一通槽101的气流的流动，使第一通槽101内的气流能停留一定的时间；而第一进气口101a的口径大于第一排气口101b的口径，可使得气流进入第一通槽101内的速度较快，而从第一通槽101内流出的速度较慢，也可延长气流在第一通槽101内的停留时间，而气流在第一通槽101内的停留的时间越长，则对支撑架1的影响越大，因此能极大程度上的利用气流来降低无人机的下坠速度。

另一方面，本发明中，第一通槽101和第二通槽102的设计相同，当其倾斜方向向相反，其作用是引导气流在流过第一通槽101和第二通槽102后逐渐相对远离，使得经过第一通槽101和第二通槽102的气流可从支撑架1的不同部位和不同方向流出，避免经过第一通槽101和第二通槽102的气流集中到一起，从而最大程度上的增强向上的气流对支撑架1的作用力，以达到降低无人机下坠速度的目的。

此外，由于导流槽10设有多组，且均布在支撑架1两侧，因此也能起来平衡支撑架1和无人机的作用，使得无人机能稳定的下坠，增大安装在无人机的机体上支撑架1先接触地面的可能性。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。