一种无人机坠落时主动牵引防冲击系统
阅读说明：本技术 一种无人机坠落时主动牵引防冲击系统 (Active traction anti-impact system for falling of unmanned aerial vehicle ) 是由 张泽 翁蓓蓓 鞠玲 丁安琪 戴永东 蒋中军 刘黎 于 2021-08-30 设计创作，主要内容包括：本申请属于无人机配套设备技术领域,尤其涉及一种无人机坠落时主动牵引防冲击系统。包括底部的安装盒、顶部的挂载板以及安装盒内部的弹射触发组件；弹射触发组件包括：下磁环、中磁环、石墨筒、摆杆、矩形压板、卡块、弹射门；本装置利用异常动作导致的翻转和旋转提供的离心力以及结构自身重力实现角度和方向的自调节,使得被解锁的弹射门始终朝向无人机上侧或斜上侧,增大了挂钩的抛射距离和勾连的概率,同时纯机械驱动结构不需要外部供电或进行控制,随时需要随时安装使用,对无人机要求低,适宜于基层大量不具备较强自动化控制性能,智能化程度偏低的无人机的坠落保护,其采用主动触发的方式,基于无人机异常姿态触发,反应速度快。(This application belongs to unmanned aerial vehicle corollary equipment technical field, especially relates to an unmanned aerial vehicle initiatively pulls protecting against shock system when falling. The ejection trigger assembly comprises a mounting box at the bottom, a mounting plate at the top and an ejection trigger assembly in the mounting box; the ejection trigger component comprises: the lower magnetic ring, the middle magnetic ring, the graphite barrel, the swing rod, the rectangular pressing plate, the clamping block and the ejection door; this device utilizes the centrifugal force that upset and rotation that the unusual action leads to provided and the self-interacting of structure self gravity realization angle and direction, make the ejection door by the unblock towards unmanned aerial vehicle upside or oblique upside all the time, the throw distance of couple has been increased and the probability that links with, pure mechanical drive structure does not need outside power supply or controls simultaneously, need install at any time and use, require lowly to unmanned aerial vehicle, be suitable for the basic unit and do not possess stronger automated control performance in a large number, the unmanned aerial vehicle's that intelligent degree is low on the one side protection of falling, its mode that adopts initiative to trigger, trigger based on the unusual gesture of unmanned aerial vehicle, the reaction rate is fast.)
技术领域
本申请属于无人机配套设备技术领域，尤其涉及一种无人机坠落时主动牵引防冲击系统。
背景技术
随着无人机控制技术以及智能化水平的不断发展，无人机在农业生产、区域巡航监测以及快速投递等领域得到广泛使用。在国家电网内，为提高电网巡检效率、降低人工成本的有效手段，无人机正在电网区域GIS信息更新、输电线巡视、沿线异物清理等方面展开应用，由于电网输电线规模大，需要进行巡视检查路径长度往往以数十数百公里来计算，需要巡视监察的区域面积远超传统行业，因此在应用过程中，无人机的巡航距离以及滞空时间等都有更高的要求，但更远的巡航距离和更长的时间也伴随着更多的不稳定因素，包括自然条件变化对工作环境的影响、长时间通信过程可能发生的故障概率等都会增加，上述因素会导致无人机失控坠落，通过机载定位元器件虽然可以避免无人机遗失，单曲无法避免无人机从高空坠落后与地面直接发生撞击，针对上述问题，部分高端无人机通过配备自主姿态校正等模块来保证失控时仍能够平稳降落甚至自主安全返回，但由于模块成本和稳定性问题，实际上并不能有效的在所有无人机系统中得到运用，在基层使用的大量无人机设备，智能化较低，结构相对简单，并不具备相应的使用条件，但在实际基层工作中，当有必要应用无人机时，往往涉及到水域上方、大型沟壑等特定区域，一旦无人机发生坠落往往会导致较为严重的后果。
发明内容
本申请的目的在于，提供一种对无人机系统要求低，不需要复杂控制机制，能够在无人机失控发生自转、翻转以及短时间内失速时通过向无人机上部弹射牵引结构来防止无人机直接坠地，使其能够安全回收的无人机坠落时主动牵引防冲击系统。
为实现上述目的，本申请采用如下技术方案。
一种无人机坠落时主动牵引防冲击系统，包括底部的安装盒1、顶部的挂载板2以及安装盒1内部的弹射触发组件；
安装盒1包括：正多边形的底板10、设置于底板10上侧边缘的多个外围板11、与各外围板11平行正对且位于内侧的多个内围板12；
各外围板11相互连接形成外壳板结构，各内围板12相互连接形成内壳板结构；
外围板11中间设置有弹射口11a，内围板12中间设置有过口12a；
弹射口11a两侧设置有转轴孔11b；过口12a自上而下挖出贯通内围板12直抵底板10上表面；
在底板10的上表面，各外围板11和内围板12一一正对；
外围板11和内围板12之间设置有导向块10a，导向块10a上设置有导向孔10b，导向孔10b开口朝向过口12a；
底板10底部与导向块10a相对的位置设有复位操作口10c，复位操作口10c自下向上挖出并与导向孔10b连通；
底板10的中心处设置有定位柱10d，定位柱外围设置有环形定位条10e；
弹射触发组件包括：下磁环30、中磁环31、石墨筒32、摆杆33、矩形压板34、卡块35、弹射门36；
下磁环31固定嵌设在环形定位条10e内侧，石墨筒32可转动地套设在定位柱10d上，中磁环32可滑动的套设在石墨筒32外侧，中磁环32与下磁环31同极相对以使中磁环32悬浮转动；
摆杆33包括中部的环形连接部330，以及分别设于环形连接部330一侧的导向臂331和支撑臂332，环形连接部330套在中磁环32上，摆杆33随中磁环32一起转动；
导向臂331的上侧设置有导向槽331a，支撑臂332的上侧设置有支撑槽332a；
矩形压板34呈矩形框状结构，矩形压板34的前端设置有可在导向槽331a中滑动的导向部340，后端设置有可在支撑槽332a中滑动的支撑部341；导向部340的前端还设置有倒L形的接触部342；
所述支撑部341的中间设置有滑动孔341a，滑动孔341a内套设有金属配重棒4；金属配重棒4呈条状且一端指向定位柱10d轴线，且该端直径增大以可抵在滑动孔341a孔口处；
卡块35有多个且分别设置于各过口12a处，包括：中部的平板连接部350、设置于平板连接部350后侧并向上凸起的接触板351、设置于平板连接部350向左右侧延伸的条状限位部352、设置于条状限位部352前侧的控制部353，控制部353前端设置有操作孔353a；
平板连接部350可滑动地卡在过口12a底部，控制部353伸入导向孔10b中，操作孔353a与复位操作口10c相对；
弹射门36安装在各弹射口11a处，弹射门36包括：扣设在弹射口11a处的门板360，设置于门板大端面两侧的控制臂361；
门板360的两侧设置有转轴362，弹射门36通过两侧的转轴362以及转轴孔11b可翻转地安装在弹射口11a中，弹射门36的内侧面上设置有连接扣363，弹射门36和安装盒1之间设置有扭力弹簧，以使门板360具有向外打开的趋势；
条状限位部352的两端可压住两个控制臂361的上表面以使门板360关闭，同时控制臂361指向过口12a，接触板351伸至接触部342后侧；
所述挂载板2扣设在安装盒1上端开口处并通过螺栓连接，挂载板2的下侧与各过口12a相对的位置设置有竖向限位压板20，竖向限位压板20自上而下从过口12a上方卡入；挂载板2上设置有多个无人机挂载孔20a；
还包括活动地挂在连接扣363上的金属挂钩；
还包括固定在外围板11和内围板12之间的转筒，转筒上缠绕有高强度软质丝线，高强度软质丝线一端与金属挂钩连接另一端固定在转筒上。
对前述无人机坠落时主动牵引防冲击系统的进一步改进和优化还包括，所述接触板351呈弧形结构并向两侧延伸，各接触板351围成圆形结构，以使接触部342在旋转过程中始终与一个接触板351相对。
对前述无人机坠落时主动牵引防冲击系统的进一步改进和优化还包括，还包括上磁环37，所述挂载板2的下侧设置有定位筒结构，上磁环37嵌设在定位筒结构中，上磁环37与中磁环31正对设置且极性相反设置。
对前述无人机坠落时主动牵引防冲击系统的进一步改进和优化还包括，所述摆杆33和矩形压板34为轻质塑胶材料制成，所述金属配重棒4由高密度金属材质制成。
对前述无人机坠落时主动牵引防冲击系统的进一步改进和优化还包括，还包括可穿过复位操作口10c后卡在操作孔353a中的锁紧块。
对前述无人机坠落时主动牵引防冲击系统的进一步改进和优化还包括，还包括设置在金属配重棒4和支撑臂332末端之间的压缩弹簧。
其有益效果在于：
本申请的无人机坠落时主动牵引防冲击系统主要用于电网各类巡线作业任务的无人机的防护，其作为一种可选配件，采用可挂载的方式安装在无人机机身下侧，在无人机保持正常巡航，沿直线或者小角度偏转或倾斜时，悬浮的低阻力摆杆在高密度金属配重棒的重力作用下，摆杆的支撑臂以及矩形压板的支撑部始终指向地面一侧，相对的摆杆的导向臂以及矩形压板的导向部背离地面始终指向无人机的上侧或斜上侧，当无人机失控导致机身发生翻转或者旋转时，在保持前述指向的同时，金属配重磅会在翻转或旋转开始后受离心力作用向外运动，并挤压矩形压板，使矩形压板向地面方向运动，当离心力足够就会使卡块35移动，并松开弹射门，弹射门在扭力弹簧作用下迅速弹开，同时将活动挂接在弹射门上的金属挂钩朝无人机倾斜发生时机身较高的一侧向上抛出，并利用转筒连接的高强度软质丝线和挂钩与输电线等结构发生勾连，使无人机在坠落时可以借助附近结构牵引吊挂不至于直接坠地或入水，该装置可挂载的设置在无人机底部，在牵引时会使无人机倒转，底部朝上，避免高强度软质丝线与无人机旋翼碰撞；
本装置利用异常动作导致的翻转和旋转提供的离心力以及结构自身重力实现角度和方向的自调节，使得被解锁的弹射门始终朝向无人机上侧或斜上侧，增大了挂钩的抛射距离和勾连的概率，同时纯机械驱动结构不需要外部供电或进行控制，随时需要随时安装使用，对无人机要求低，只要具有挂载能力且起飞质量满足要求即可，因此非常适宜于基层大量不具备较强自动化控制性能，智能化程度偏低的无人机的坠落保护，其采用主动触发的方式，基于无人机异常姿态触发，反应速度快。
附图说明
图1是无人机坠落时主动牵引防冲击系统的剖视图；
图2是无人机坠落时主动牵引防冲击系统的装配图；
图3是无人机坠落时主动牵引防冲击系统的内部结构示意图；
图4是安装盒的结构示意图；
图5是摆杆的结构示意图；
图6是矩形压板的结构示意图；
图7是卡块的结构示意图；
图8是弹射门的结构示意图；
其中附图标记包括：
安装盒1、底板10、导向块10a、导向孔10b、复位操作口10c、定位柱10d、环形定位条10e、外围板11、弹射口11a、转轴孔11b、内围板12、过口12a、挂载板2、竖向限位压板20、无人机挂载孔20a、下磁环30、中磁环31、石墨筒32、摆杆33、环形连接部330、导向臂331、导向槽331a、支撑臂332、支撑槽332a、矩形压板34、导向部340、支撑部341、滑动孔341a、接触部342、卡块35、平板连接部350、接触板351、条状限位部352、控制部353、操作孔353a、弹射门36、门板360、控制臂361、转轴362、连接扣363、上磁环37。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本申请作详细说明。
本申请主要作为一种中小型无人机的辅助保护系统，作为可拆卸挂载配件安装在配套无人机上。本装置主要适用于执行电网巡线等相关作业的无人机，其机制是考虑到无人机在此类工作中主要集中在输电线沿线，且飞行路径一般位于输电线缆上方，当无人机失控时，通过无人机的失速以及角度变化来触发系统动作，触发时，系统向无人机上部发射牵引线缆，利用线缆端部挂钩或磁铁等结构挂接在附近输电线、塔杆、灌木等结构上，防止无人机直接冲击落地或坠入水中，因为无人机失控时一般均位于输电线缆附近，且触发时会随着无人机翻转失速连续向不同方向发射多个线缆，因此有效性较好，可以在水域作业、林区、沟壑区作业等场合进行应用。
如图1所示，无人机坠落时主动牵引防冲击系统采用可拆卸模块设计，其基本结构包括，包括底部的安装盒1、顶部的挂载板2以及安装盒1内部的弹射触发组件；
如图4所示，安装盒1包括：正多边形的底板10、设置于底板10上侧边缘的多个外围板11、与各外围板11平行正对且位于内侧的多个内围板12；
各外围板11相互连接形成外壳板结构，各内围板12相互连接形成内壳板结构；
外围板11中间设置有弹射口11a，内围板12中间设置有过口12a；
弹射口11a两侧设置有转轴孔11b；过口12a自上而下挖出贯通内围板12直抵底板10上表面；
在底板10的上表面，各外围板11和内围板12一一正对；
外壳板结构和内壳板结构整体呈与底板10对应的多面壳体结构，以使弹射，过口等一一正对且与底板边缘直线一致，便于加工设计以及使用时确定方位。
在具体实施时，为降低无人机负担，减轻质量，本系统内各零部件除金属配重棒以及扭力弹簧之外优先采用具有高强度低密度的高分子等材料加工制作。
外围板11和内围板12之间设置有导向块10a，导向块10a上设置有导向孔10b，导向孔10b开口朝向过口12a；本实施例中，导向块10a两侧均设有开口以使卡块的条状限位部352可沿孔方向自由移动；
导向块用于控制后文中卡块运动方向，作为导向控制结构，一般在底板上直接加工得到；
底板10底部与导向块10a相对的位置设有复位操作口10c，复位操作口10c自下向上挖出并与导向孔10b连通；
特别的，为保证无人机在不使用时不会因为磕碰等意外触发弹射，本实施例中还包括可穿过复位操作口10c后卡在操作孔353a中的锁紧块。
底板10的中心处设置有定位柱10d，定位柱外围设置有环形定位条10e；
弹射触发组件包括：下磁环30、中磁环31、石墨筒32、摆杆33、矩形压板34、卡块35、弹射门36；
下磁环31固定嵌设在环形定位条10e内侧，石墨筒32可转动地套设在定位柱10d上，中磁环32可滑动的套设在石墨筒32外侧，中磁环32与下磁环31同极相对以使中磁环32悬浮转动；
摆杆33包括中部的环形连接部330，以及分别设于环形连接部330一侧的导向臂331和支撑臂332，环形连接部330套在中磁环32上，摆杆33随中磁环32一起转动；
导向臂331的上侧设置有导向槽331a，支撑臂332的上侧设置有支撑槽332a；
矩形压板34呈矩形框状结构，矩形压板34的前端设置有可在导向槽331a中滑动的导向部340，后端设置有可在支撑槽332a中滑动的支撑部341；导向部340的前端还设置有倒L形的接触部342；
支撑部341的中间设置有滑动孔341a，滑动孔341a内套设有金属配重棒4；金属配重棒4呈条状且一端指向定位柱10d轴线，且该端直径增大以可抵在滑动孔341a孔口处；还包括设置在金属配重棒4和支撑臂332末端之间的压缩弹簧。
本实施例中，为提高灵敏度，摆杆33和矩形压板34为轻质塑胶材料制成，金属配重棒4由高密度金属材质制成。
卡块35有多个且分别设置于各过口12a处，包括：中部的平板连接部350、设置于平板连接部350后侧并向上凸起的接触板351、设置于平板连接部350向左右侧延伸的条状限位部352、设置于条状限位部352前侧的控制部353，控制部353前端设置有操作孔353a；
平板连接部350可滑动地卡在过口12a底部，控制部353伸入导向孔10b中，操作孔353a与复位操作口10c相对；
弹射门36安装在各弹射口11a处，弹射门36包括：扣设在弹射口11a处的门板360，设置于门板大端面两侧的控制臂361；
门板360的两侧设置有转轴362，弹射门36通过两侧的转轴362以及转轴孔11b可翻转地安装在弹射口11a中，弹射门36的内侧面上设置有连接扣363，弹射门36和安装盒1之间设置有扭力弹簧，以使门板360具有向外打开的趋势；
条状限位部352的两端可压住两个控制臂361的上表面以使门板360关闭，同时控制臂361指向过口12a，接触板351伸至接触部342后侧；
挂载板2扣设在安装盒1上端开口处并通过螺栓连接，挂载板2的下侧与各过口12a相对的位置设置有竖向限位压板20，竖向限位压板20自上而下从过口12a上方卡入；挂载板2上设置有多个无人机挂载孔20a；
还包括活动地挂在连接扣363上的金属挂钩；
还包括固定在外围板11和内围板12之间的转筒，转筒上缠绕有高强度软质丝线，高强度软质丝线一端与金属挂钩连接另一端固定在转筒上。
接触板351呈弧形结构并向两侧延伸，各接触板351围成圆形结构，以使接触部342在旋转过程中始终与一个接触板351相对。
还包括上磁环37，挂载板2的下侧设置有定位筒结构，上磁环37嵌设在定位筒结构中，上磁环37与中磁环31正对设置且极性相反设置。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本申请作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的实质和范围。
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