【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无人机降落的，涉及一种无人机降落伞装置、降落伞控制系统及其降落方法。
技术介绍
1、无人机在遭遇恶劣飞行环境或自身出现故障时，需要紧急进行降落，为了保证无人机降落过程中的安全性，通常会在无人机上加装降落伞装置。现有的降落伞组件分为外置式和内置式，外置式的降落伞组件是通过支撑杆、连接支架等外置部件将降落伞尽量远离无人机本体设置，进而能够保证降落伞展开过程具有足够的空间也不会与无人机的机翼等发生干涉；但是外置式降落伞组件的体积较大，对无人机造成的风阻较大，并且加工制造以及维护均成本较高。而内置式的降落伞组件也是如今最为常用的结构，其是将降落伞折叠放置在无人机本体上的内腔中，在无人机需要降落时通过内置的动力将折叠的降落伞从内腔中推出并使得降落伞展开。虽然内置式的降落伞组件体积小、风阻小，但是其存在降落伞展开不及时、展开不彻底的问题，一旦折叠的降落伞不能及时、完整的展开，就会导致无人机降落过程发生剧烈撞击而导致无人机损坏。并且，现有的无人机降落伞装置通常是通过地面站遥控进行降落作业，并不能实时根据无人机的电量、飞行状态及时对无人机上的降落伞进行释放。
2、因此，针对上述现有的无人机降落伞释放过程中存在的问题，本专利技术公开了一种无人机降落伞装置、降落伞控制系统及其降落方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种无人机降落伞装置、降落伞控制系统及其降落方法，能够根据无人机的飞行状态、电量判断是否需要对无人机进行降落操作，并在执行降落操作时保证降落伞能够迅速
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、一种无人机降落伞装置，包括安装在无人机本体上顶部的伞盘，所述伞盘的顶部转动设置有转动盘，所述转动盘的底部与伞盘的顶部之间通过扭簧连接，所述转动盘与伞盘之间设置有电控锁，所述电控锁用于限制转动盘的转动；所述转动盘的顶部中心处设置有气动释放装置，所述气动释放装置的外部沿周向均匀螺旋折叠有降落伞，所述降落伞的伞面边缘通过若干缆绳与伞盘的顶部连接，所述气动释放装置包括至少一个对降落伞的伞面进行充气撑开的充气部；所述转动盘的顶部四周设置有若干相互拼合的萼片，所述萼片的顶端通过内置爆破片的封盖相互连接以遮挡降落伞。
4、为了更好地实现本专利技术，进一步的，所述气动释放装置包括中心筒、高压气瓶、伞面撑开骨架、第一电爆阀、第二电控锁、撑开弹簧，所述中心筒的内腔中设置有高压气瓶，所述高压气瓶的出口处设置有第一电爆阀，所述中心筒的顶部以及筒壁上设置有若干与高压气瓶的出口连接的气孔；所述中心筒的外侧沿周向均匀铰接设置有若干伞面撑开骨架，所述伞面撑开骨架与中心筒的筒壁之间设置有撑开弹簧，所述撑开弹簧的一侧设置有锁定撑开弹簧的第二电控锁。
5、为了更好地实现本专利技术，进一步的，所述伞面撑开骨架靠近伞面的一侧上设置有若干滚珠，所述滚珠与伞面滚动接触。
6、一种无人机降落伞控制系统，包括状态检测模块、动态预测模块、控制模块，所述状态检测模块用于检测无人机的当前飞行状态数据与当前电量数据，所述动态预测模块用于将当前飞行状态数据与预计飞行状态数据进行比对，将当前电量数据与安全电量数据进行比对，并根据比对结果将控制指令发送至控制模块；所述控制模块根据控制指令对无人机的飞行状态进行控制，以使无人机达到释伞姿态，并控制无人机降落伞装置释放降落伞。
7、为了更好地实现本专利技术，进一步的，所述状态检测模块包括飞行姿态检测模块、电量检测模块，所述飞行姿态检测模块用于采集无人机飞行过程中的当前飞行状态数据，所述当前飞行状态数据包括速度、航向、倾角、位置；所述电量检测模块用于检测无人机的当前电量数据。
8、为了更好地实现本专利技术，进一步的，所述动态预测模块包括姿态预测模块、行程预测模块，所述姿态预测模块采集无人机的当前飞行状态数据，将当前飞行状态数据与预计飞行状态数据进行比对，以判断无人机当前飞行姿态的危险度与恢复度；所述行程预测模块采集无人机的当前电量数据，并与安全电量数据进行比对，以解算无人机的行程。
9、为了更好地实现本专利技术，进一步的，所述姿态预测模块包括危险度预测模块、恢复度预测模块，所述危险度预测模块用于比对当前飞行状态数与预计飞行状态数据，并根据比对结果预测无人机当前飞行状态的危险度；所述恢复度预测模块基于当前飞行状态数与预计飞行状态数据的比对结果预测危险度超标时无人机从当前飞行状态恢复至预计飞行状态的恢复度。
10、一种无人机降落方法，包括以下步骤：
11、步骤1、通过状态检测模块检测无人机的当前飞行状态数据与当前电量数据，动态预测模块将当前飞行状态数据与预计飞行状态数据进行比对以判断当前无人机飞行状态的危险度与恢复度，动态预测模块将当前电量数据与安全电量数据进行比对以解算无人机能够继续飞行的行程；
12、步骤2、若动态预测模块解算的无人机能够继续飞行的行程不足以支撑无人机飞行至预定目标点，则进入步骤；若状态检测模块解算的无人机能够继续飞行的行程足以支撑无人机飞行至预定目标点，则动态预测模块判断当前无人机飞行状态的危险度是否超过危险度标定值，若危险度超过危险度标定值，则动态预测模块判断当前无人机飞行状态的恢复度是否超过恢复度标定值，若恢复度超过恢复度标定值，则进入步骤；
13、步骤3、控制模块控制无人机以调节无人机的飞行状态至释伞状态，然后控制模块控制气动释放装置将降落伞释放，并在初始释放降落伞直至降落伞完全展开的过程中实时控制无人机的倾角与速度，直到无人机降落完成。
14、为了更好地实现本专利技术，进一步的，所述步骤3中，所述控制模块控制电控锁脱钩，使得转动盘在扭簧的作用下转动，保证降落伞在离心力作用下散开，同时控制模块控制气动释放装置中的第一电爆阀起爆，使高压气瓶向降落伞的伞面喷气，控制模块控制气动释放装置中的第二电控锁解锁，使撑开弹簧将伞面撑开骨架朝向伞面撑开扩张。
15、为了更好地实现本专利技术，进一步的，所述步骤3中，在降落伞从释放初始时刻至完全展开时刻之间，控制模块控制无人机以第一速率减速至第一速度节点；当降落伞完全展开后，控制模块控制无人机以第二速率减速至零速度节点。
16、本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
17、本专利技术能够在无人机飞行过程中实时采集无人机的电量以及飞行状态数据，并通过电量与飞行状态数据实时解算是否需要对无人机进行降落作业，一旦无人机的电量不足或者无人机的飞行状态存在潜在危险，即通过控制模块控制无人机降落伞装置开启释放，及时迅速对无人机进行降落作业；同时通过无人机降落伞装置中的转动盘的转动提供离心力，通过高压气瓶向伞面输出高压气体，通过伞面撑开骨架配合将伞面撑开，进而保证折叠的降落伞能够迅速且完整的展开，进而保证无人机的安全降落。
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1.一种无人机降落伞装置，包括安装在无人机本体上顶部的伞盘（1），其特征在于，所述伞盘（1）的顶部转动设置有转动盘（2），所述转动盘（2）的底部与伞盘（1）的顶部之间通过扭簧（3）连接，所述转动盘（2）与伞盘（1）之间设置有电控锁（6），所述电控锁（6）用于限制转动盘（2）的转动；所述转动盘（2）的顶部中心处设置有气动释放装置（4），所述气动释放装置（4）的外部沿周向均匀螺旋折叠有降落伞（5），所述降落伞（5）的伞面边缘通过若干缆绳与伞盘（1）的顶部连接，所述气动释放装置（4）包括至少一个对降落伞（5）的伞面进行充气撑开的充气部；所述转动盘（2）的顶部四周设置有若干相互拼合的萼片（7），所述萼片（7）的顶端通过内置爆破片（8）的封盖（9）相互连接以遮挡降落伞（5）。
2.根据权利要求1所述的一种无人机降落伞装置，其特征在于，所述气动释放装置（4）包括中心筒（41）、高压气瓶（42）、伞面撑开骨架（43）、第一电爆阀（44）、第二电控锁（45）、撑开弹簧（46），所述中心筒（41）的内腔中设置有高压气瓶（42），所述高压气瓶（42）的出口处设置有第一电爆阀（44），所述
3.根据权利要求2所述的一种无人机降落伞装置，其特征在于，所述伞面撑开骨架（43）靠近伞面的一侧上设置有若干滚珠（47），所述滚珠（47）与伞面滚动接触。
4.一种无人机降落伞控制系统，用于控制权利要求1-3任一项所述的无人机降落伞装置，其特征在于，包括状态检测模块、动态预测模块、控制模块，所述状态检测模块用于检测无人机的当前飞行状态数据与当前电量数据，所述动态预测模块用于将当前飞行状态数据与预计飞行状态数据进行比对，将当前电量数据与安全电量数据进行比对，并根据比对结果将控制指令发送至控制模块；所述控制模块根据控制指令对无人机的飞行状态进行控制，以使无人机达到释伞姿态，并控制无人机降落伞装置释放降落伞。
5.根据权利要求4述的一种无人机降落伞装置，其特征在于，所述状态检测模块包括飞行姿态检测模块、电量检测模块，所述飞行姿态检测模块用于采集无人机飞行过程中的当前飞行状态数据，所述当前飞行状态数据包括速度、航向、倾角、位置；所述电量检测模块用于检测无人机的当前电量数据。
6.根据权利要求5述的一种无人机降落伞装置，其特征在于，所述动态预测模块包括姿态预测模块、行程预测模块，所述姿态预测模块采集无人机的当前飞行状态数据，将当前飞行状态数据与预计飞行状态数据进行比对，以判断无人机当前飞行姿态的危险度与恢复度；所述行程预测模块采集无人机的当前电量数据，并与安全电量数据进行比对，以解算无人机的行程。
7.根据权利要求6述的一种无人机降落伞装置，其特征在于，所述姿态预测模块包括危险度预测模块、恢复度预测模块，所述危险度预测模块用于比对当前飞行状态数与预计飞行状态数据，并根据比对结果预测无人机当前飞行状态的危险度；所述恢复度预测模块基于当前飞行状态数与预计飞行状态数据的比对结果预测危险度超标时无人机从当前飞行状态恢复至预计飞行状态的恢复度。
8.一种无人机降落方法，基于权利要求4所述的无人机降落伞控制系统实现，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种无人机降落方法，其特征在于，所述步骤3中，所述控制模块控制电控锁（6）脱钩，使得转动盘（2）在扭簧（3）的作用下转动，保证降落伞（5）在离心力作用下散开，同时控制模块控制气动释放装置（4）中的第一电爆阀（44）起爆，使高压气瓶（42）向降落伞（5）的伞面喷气，控制模块控制气动释放装置（4）中的第二电控锁（45）解锁，使撑开弹簧（46）将伞面撑开骨架（43）朝向伞面撑开扩张。
10.根据权利要求9所述的一种无人机降落方法，其特征在于，所述步骤3中，在降落伞（5）从释放初始时刻至完全展开时刻之间，控制模块控制无人机以第一速率减速至第一速度节点；当降落伞（5）完全展开后，控制模块控制无人机以第二速率减速至零速度节点。
...【技术特征摘要】
1.一种无人机降落伞装置，包括安装在无人机本体上顶部的伞盘（1），其特征在于，所述伞盘（1）的顶部转动设置有转动盘（2），所述转动盘（2）的底部与伞盘（1）的顶部之间通过扭簧（3）连接，所述转动盘（2）与伞盘（1）之间设置有电控锁（6），所述电控锁（6）用于限制转动盘（2）的转动；所述转动盘（2）的顶部中心处设置有气动释放装置（4），所述气动释放装置（4）的外部沿周向均匀螺旋折叠有降落伞（5），所述降落伞（5）的伞面边缘通过若干缆绳与伞盘（1）的顶部连接，所述气动释放装置（4）包括至少一个对降落伞（5）的伞面进行充气撑开的充气部；所述转动盘（2）的顶部四周设置有若干相互拼合的萼片（7），所述萼片（7）的顶端通过内置爆破片（8）的封盖（9）相互连接以遮挡降落伞（5）。
2.根据权利要求1所述的一种无人机降落伞装置，其特征在于，所述气动释放装置（4）包括中心筒（41）、高压气瓶（42）、伞面撑开骨架（43）、第一电爆阀（44）、第二电控锁（45）、撑开弹簧（46），所述中心筒（41）的内腔中设置有高压气瓶（42），所述高压气瓶（42）的出口处设置有第一电爆阀（44），所述中心筒（41）的顶部以及筒壁上设置有若干与高压气瓶（42）的出口连接的气孔；所述中心筒（41）的外侧沿周向均匀铰接设置有若干伞面撑开骨架（43），所述伞面撑开骨架（43）与中心筒（41）的筒壁之间设置有撑开弹簧（46），所述撑开弹簧（46）的一侧设置有锁定撑开弹簧（46）的第二电控锁（45）。
3.根据权利要求2所述的一种无人机降落伞装置，其特征在于，所述伞面撑开骨架（43）靠近伞面的一侧上设置有若干滚珠（47），所述滚珠（47）与伞面滚动接触。
4.一种无人机降落伞控制系统，用于控制权利要求1-3任一项所述的无人机降落伞装置，其特征在于，包括状态检测模块、动态预测模块、控制模块，所述状态检测模块用于检测无人机的当前飞行状态数据与当前电量数据，所述动态预测模块用于将当前飞行状态数据与预计飞行状态数据进行比对，将当前电量数据与安全电量数据进行比对，并根据比对结果将控制指令发送至控制模块；所述控制模块根据控制指令对无...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈博，杨静，顾冰凌，田琳，张斐，
申请(专利权)人：国网思极飞天兰州云数科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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