一种具有防护功能的巡检无人机的制作方法

1.本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种具有防护功能的巡检无人机。


背景技术：

2.巡检无人机是专门用于巡查和监测的一种无人机，它可以代替人工巡检，减少因现场环境危险或难以到达而导致的安全风险，并且具有高效、快速、实时监测等优点。在电力、石油化工等行业中的应用越来越广泛，也为野生动物保护、灾难救援等领域提供了可靠的技术支持。巡检无人机不同于民用的无人机，其上挂载有多种高精度仪器，导致其成本远高于民用无人机，所以需要对巡检无人机采取一定的防护措施，减少无人机的坠落风险，降低巡检无人机的损失。
3.目前，市面上出现了许多针对巡检无人机的防护措施，一般是对无人机的桨叶、机身、挂载等进行防护，如公开号cn113911332a的发明专利，公开了一种具有防护功能的电力巡检无人机，通过在螺旋桨外侧安装防护板，对螺旋桨进行防护，同时通过设置减震弹簧使得防护板具有缓冲减压的作用，防止外力作用在无人机本体上造成损坏，此种防护方式较为被动，因为无人机坠落时，会失去重心在空中翻滚，无法确定坠落到地面时无人机的哪个位置首先触地，同时触地时加速度较大，同时防护板等防护装置也增加了机身重量，使得防护效果有限。后来，出现了一些主动防护的无人机，如公开号cn115042965b的发明专利，公开了一种基于无人机的摄影测量装置，设置有强制减速组件，使得无人机在遭遇碰撞、电量不足等故障后坠落时，强制减速组件启动，进而使得强制组件利用空气阻力，对无人机进行强制减速，减缓无人机的坠落速度，从而降低无人机坠落损失，强制减速组件为伸展膜，伸展膜位于无人机上方，伸展膜展开后，相当于降落伞的原理，为无人机进行减速，但是，此种方式在实际使用中无法进行有效减速，原因是此种设置，当无人机坠落时，会失去重心，在无法确定重心的情况下，风阻板不能正常打开，也就使得伸展膜无法张开，使得无人机无法减速，最终导致坠机事故。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种具有防护功能的巡检无人机，解决目前无人机防护中存在的上述问题。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种具有防护功能的巡检无人机，包括机身、机臂、重心调整机构和减速装置，所述重心调整机构和所述减速机构均设置在所述机身上，所述机臂周向设置在所述机身上；所述重心调整机构包括电池、电池弹射机构和电池牵引机构，所述机身上设置有电池仓，所述电池设置在所述电池仓中，所述电池弹射机构设在所述机身中，用于将所述电池弹射到所述机身下方，所述电池牵引机构设置在所述机身上，所述电池通过所述电池牵引机构与所述机身连接；所述减速装置包括减速膜，所述减速膜设在所述机身上端，并与所述电池牵引机构连接，所述电池牵引机构用于拉伸展开所述减速膜。
7.进一步优选，所述电池仓沿所述机身长度方向设置，所述电池仓的底部镂空设置，所述电池仓的侧壁下端设有弹性支撑部，所述弹性支撑部铰接在所述电池仓的侧壁下端，用于支撑起所述电池或者翻转以投放所述电池。
8.进一步优选，所述电池弹射机构包括壳体、驱动装置、弹射杆和加速度传感器，所述壳体设在所述机身中，所述驱动装置和所述加速度传感器设在所述壳体中，所述弹射杆滑动并上下设置在所述壳体中，所述驱动装置与所述弹射杆传动连接，所述驱动装置用于驱动所述弹射杆向下弹出以推动所述电池下落。
9.进一步优选，所述驱动装置包括转轴、凸轮和电机，所述电机设置在所述壳体中，所述转轴转动设置在所述壳体中，所述电机与所述转轴传动连接，所述凸轮设置在所述转轴上，所述弹射杆上端与所述凸轮抵接，所述电机用于驱动所述凸轮转动以向下顶出所述弹射杆，所述弹射杆上套设有弹簧，所述弹簧上端与所述弹射杆抵接，下端与所述壳体抵接。
10.进一步优选，所述电池牵引机构包括牵引索和滑轮，所述滑轮设置在所述机臂中，所述牵引索绕过所述滑轮设置，所述牵引索一端与所述电池连接，另一端与所述减速膜连接，所述牵引索用于将所述电池悬吊在所述机身下方和拉伸展开所述减速膜。
11.进一步优选，所述电池仓的顶部的四角设有卡接槽，所述牵引索的一端设置有第一磁吸块，所述第一磁吸块卡接在所述卡接槽中，所述电池上侧面对应设置有第二磁吸块，所述第一磁吸块和所述第二磁吸块磁吸连接。
12.进一步优选，所述减速膜的四角设有连接部，所述牵引索通过所述连接部与所述减速膜连接，所述连接部包括连接索和滑块，所述连接索与所述滑块一端连接，所述机臂上端沿长度方向设有滑槽，所述滑块滑动安装在所述滑槽中，所述牵引索与所述滑块的另一端连接，所述牵引索用于驱动所述滑块沿所述滑槽滑动以拉伸展开所述减速膜。
13.进一步优选，所述机身上侧面设置有保护盖，所述保护盖设在所述减速膜上方，用于防护所述减速膜，所述机身上侧面的四角设置有卡接柱，所述保护盖上对应位置设有卡接环，所述保护盖通过所述卡接柱与所述机身卡接连接，所述机身中设置有用于顶起所述保护盖的保护盖弹射机构。
14.进一步优选，所述保护盖弹射机构包括顶升杆，所述顶升杆上下滑动设置在所述壳体中，所述顶升杆下端与所述凸轮抵接，所述凸轮的转动用于驱动所述顶升杆上移以顶升所述保护盖脱离所述卡接柱。
15.进一步优选，所述连接索上设置有限位球，所述保护盖的四角设有避让孔，所述限位球位于所述保护盖中，所述连接索穿过所述避让孔与所述滑块连接。
16.本发明的有益效果：
17.本发明的具有防护功能的巡检无人机，通过设置中心调整机构，能够在无人机坠落时及时调整无人机的重心，避免无人机在高空发生故障失去重心后翻滚，导致落地姿态发生变化而无法进行防护的问题，并与减速膜配合，在无人机姿态调整后通过展开减速膜来对无人机进行减速，降低无人机的坠机损失，同时，将无人机本身的电池作为调整重心、调整姿态的主要工具，充分利用了无人机本身的结构进行防护，在不过多增加无人机自身重量的前提下，实现了主动防护，通过电池弹射机构在坠机时向下弹出电池，并通过电池牵引机构对电池进行悬吊以调整无人机的重心和姿态，并通过电池牵引机构拉伸展开减速
膜，从而实现了无人机在坠机时的主动防护，最大程度减小巡检无人机坠机的损失。
附图说明
18.图1是本发明具有防护功能的巡检无人机的结构示意图(立体图)；
19.图2是本发明具有防护功能的巡检无人机的结构示意图(爆炸图)；
20.图3是本发明具有防护功能的巡检无人机正常工作状态的示意图；
21.图4是本发明具有防护功能的巡检无人机坠落状态的示意图；
22.图5是本发明具有防护功能的巡检无人机去掉电池后的结构示意图；
23.图6是本发明具有防护功能的巡检无人机中减速膜与牵引绳连接的结构示意图；
24.图7是本发明具有防护功能的巡检无人机的俯视图；
25.图8是图7中a处的结构示意图；
26.图9是图7中b处的结构示意图；
27.图10是本发明具有防护功能的巡检无人机去掉保护盖和减速膜后的结构示意图(立体图)；
28.图11是本发明具有防护功能的巡检无人机去掉保护盖和减速膜后的结构示意图(爆炸图)；
29.图12是本发明具有防护功能的巡检无人机中电池弹射机构的结构示意图；
30.图13是本发明具有防护功能的巡检无人机中电池弹射机构的剖面视图；
31.图14本发明具有防护功能的巡检无人机中保护盖的结构示意图。
32.图中各标记对应的名称：
33.1、机身，11、电池仓，111、卡接槽，12、支撑板，13、螺纹孔，14、卡接柱，2、机臂，21、桨叶，22、卡扣，23、滑槽，3、图像采集装置，4、电池，41、第二磁吸块，5、电池弹射机构，51、壳体，52、弹射杆，53、转轴，54、凸轮，55、电机，56、弹簧，57、顶升杆，6、减速膜，71、牵引索，711、第一磁吸块，72、滑轮，81、连接索，82、滑块，83、限位球，9、保护盖，91、卡接环，92、避让孔。
具体实施方式
34.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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.本发明的实施例1：
36.本发明实施例中的具有防护功能的巡检无人机，是通过将电池下落，并通过电池牵引机构对电池牵引以调整重心，同时通过减速膜的展开进行减速，在不增加无人机重量的前提下，提高无人机的主动防护效果，降低无人机的坠机损失。
37.具体地，如图1－图4所示，具有防护功能的巡检无人机，包括机身1、机臂2、重心调整机构和减速机构，重心调整机构和减速机构均设有机身1上，机臂2周向设置在机身1上，在机身1上设置有图像采集装置3，通过图像采集装置3采集图像以进行巡检。
38.本实施例中，图5所示，重心调整机构包括电池4、电池弹射机构5和电池牵引机构，
机身1呈长条形，在机身1上沿长度方向设有电池仓11，电池4设置在电池仓11中，电池弹射机构5设在机身1中，通过电池弹射机构5，能够将电池4弹射出电池仓11，使得电池4位于机身1下方，电池牵引机构设置在机身1上，电池4通过电池牵引机构与机身1连接，在无人机出现故障坠落时，通过电池弹射机构5将电池4弹出，使得电池4落在机身1下方，并通过电池牵引机构吊挂在机身1下方，从而对无人机的重心进行调整，保证无人机坠落时的姿态稳定，避免无人机在空中失去重心，然后通过减速装置，对无人机进行减速，从而降低无人机坠机的损失，本实施例中，减速装置包括减速膜6，减速膜6设在机身1上端，并与电池牵引机构连接，当电池4下落后，通过电池牵引机构将减速膜6拉伸张开，使得减速膜6降低无人机的坠落速度。
39.本实施例中，采用电池4进行重心调整的原理是，在无人机中，电池的重量占比与续航能力有着紧密的关系，电池重量占比越大，续航能力则越长，一般的无人机中电池重量占比在40％以上，有的甚至能够达到90％，所以电池下落时，通过电池的自重，与电池牵引机构配合，能够调整无人机的重心，避免无人机失去动力或者故障后在空中翻滚、摇摆，导致无法确定无人机落地时候与地面接触的位置，从而无法对无人机进行自动防护，此时采用防护罩等被动防护的效果也会受到限制，同时，利用电池调整重心，充分利用了无人机自身的结构来调整无人机的中心，不会增加较大的起飞重量，在主动防护的同时能够提高无人机的续航能力。
40.本实施例中，电池仓11沿机身1长度方向设置，同时，电池仓11的底部为镂空设计，能够保证电池4能够顺利脱离电池仓11，电池仓11的侧壁下端设有弹性支撑部，弹性支撑部铰接在电池仓11的侧壁下端，通过弹性支撑部对电池4的底部进行支撑，同时，当弹性支撑部受到向下的力超出其承受范围时，则弹性支撑部翻转，将电池4放出，从而使得电池4下落。
41.本实施例中，弹性支撑部采用支撑板12，支撑板12铰接在电池仓11的侧壁下端，通过扭簧提供支撑力。
42.如图10-图13所示，电池弹射机构5包括壳体51、驱动装置、弹射杆52和加速度传感器，壳体51设在机身1中，驱动装置和加速度传感器设在壳体51中，弹射杆52滑动设置在壳体51中，弹射杆52沿上下方向设置，驱动装置与弹射杆52传动连接，通过驱动装置，来驱动弹射杆52上下滑动，当弹射杆52向下移动时，凸出壳体51设置，从而向下顶电池4，电池4受力后推动支撑板12翻转，从而使得电池4落下。
43.本实施例中，图13所示，驱动装置包括转轴53、凸轮54和电机55，电机55设置在壳体51中，转轴53转动设置在壳体51中，电机55与转轴53传动连接，凸轮54设置在转轴53上，弹射杆52上端与凸轮54抵接，当电机55转动时，使得凸轮54转动，从而向下顶出弹射杆52，使得弹射杆52伸出壳体51，为避免正常使用时弹射杆52凸出壳体51对电池4的装卸产生干涉，本实施例中，在弹射杆52上套设有弹簧56，弹簧56上端与弹射杆52抵接，下端与壳体51抵接，从而能够避免弹射杆52因为重力而凸出壳体51。
44.本实施例中，图11所示，壳体51呈圆形，机身1上设置有螺纹孔13，壳体51与机身1螺纹连接，便于对壳体51进行装卸，同时，壳体51内还设置有独立的电池，能够为电机55和加速度传感器独立供电，避免无人机的电池4断电时候无法使得电池4弹出。
45.如图5-图9所示，电池牵引机构包括牵引索71和滑轮72，机臂2为空心圆柱，滑轮72
设置在机臂2中，滑轮72在机臂2上靠近桨叶21一端设置，牵引索71绕过滑轮72设置，牵引索71一端与电池4连接，另一端与减速膜6连接，当电池4下落时，电池4带动牵引索71移动，牵引索71起到对电池4的悬吊作用，同时，牵引索71拉伸展开减速膜6，减速膜6张开后，通过空气阻力减缓无人机的坠落速度，降低无人机坠机的损失。
46.本实施例中，图5和图6所示，在电池仓11顶部的四角，设置有卡接槽111，卡接槽111的端部敞口设置，便于避让牵引索71，牵引索71的一端设置有磁吸块，记为第一磁吸块711，第一磁吸块711为圆饼状，第一磁吸块711卡接在卡接槽111中，在机臂2的下端，间隔设置有卡扣22，牵引索71卡接在卡扣22中，从而不影响正常使用时电池4的抽拉安装和拆卸，电池4的上侧面设置有磁吸块，记为第二磁吸块41，在正常使用时，当电池4安装到位时，第一磁吸块711与第二磁吸块41磁吸连接，而不影响电池4的取放，电池4平行抽拉时能够正常取出电池4，而电池4下落时，则会带动第一磁吸块711脱离卡接槽111，进而使得牵引索71脱离卡扣22，以带动牵引索71移动。
47.如图6-图8所示，在减速膜6的四角设有连接部，牵引索71通过连接部与减速膜6连接，连接部包括连接索81和滑块82，连接索81与滑块82一端连接，在机臂2的上端，沿长度方向设置有滑槽23，滑块82滑动安装在滑槽23中，牵引索71与滑块82的另一端连接，当牵引索71被电池4拉动后，驱动滑块82沿滑槽23滑动，从而拉伸展开减速膜6，减速膜6弯曲展开后，其展开面积大于机身1的面积，从而能够形成较大的阻力，来减缓无人机下坠的速度。
48.本实施例中，图10和图14所示，在机身1上侧面设有保护盖9，保护盖9设在减速膜6上方，能够对减速膜6起到防护作用，避免日常使用中减速膜6被划伤，在机身1上侧面的四角，设置有卡接柱14，保护盖9上对应位置设有卡接环91，保护盖9通过卡接柱14与机身1卡接连接，同时，在机身1中设置有保护盖弹射机构，能够在电池4下落时同时弹起保护盖9，使得保护盖9与机身1脱离，确保减速膜6能够正常打开。
49.具体地，本实施例中，保护盖弹射机构包括顶升杆57，顶升杆57上下滑动设置在壳体51中，顶升杆57下端与凸轮54抵接，凸轮54转动时，凸轮54驱动顶升杆57上移，从而顶起保护盖9，使得保护盖9脱离卡接柱14，从而确保减速膜6能够正常展开。
50.如图7和图8所示，连接索81上设置有限位球83，保护盖9的四角设有避让孔92，限位球83位于保护盖9中，连接索81穿过避让孔92与滑块82连接，通过设置限位球83，避免平时误操作展开减速膜6，只有当保护盖9打开后，才能使得减速膜6展开，保证使用安全。
51.工作原理：
52.在实际使用时，当巡检无人机高空作业时，遇到故障导致坠机时，由于此时无人机失去速度，加速度传感器检测到无人机坠落时，即会控制电机55转动，电机55转动带动凸轮54转动，首先向下顶出弹射杆52，向下顶出弹射杆52后，弹射杆52向下顶电池4，电池4下移使得支撑板12翻转，从而使得支撑板12脱离对电池4的支撑，电池4下落，电池4下落时，通过第一磁吸块711和第二磁吸块41的磁吸作用，下拉牵引索71，牵引索71起到对电池4的悬吊支撑作用，牵引索71伸展到位后，由于电池4重量占比较大，从而使得电池4下落时对无人机的姿态进行调整，使得无人机的重心向下，避免无人机失去重心后翻转或者坠落方向不确定，此时由于限位球83的作用，使得电池4不再继续下降，四个牵引索71的长度保持一致，确保无人机的姿态调整到位，随着电机55的旋转，向上顶起顶升杆57，顶升杆57上移时，将保护盖9顶出，此时牵引索71拉动滑块82，滑块82沿机臂2上的滑槽23移动，从而拉伸展开减速
膜6，减速膜6展开后，立即会产生阻力，降低无人机的坠落速度，并保证无人机的降落姿态，使得无人机缓慢下降，并保持调整好的姿态，从而最大限度降低无人机坠落时的损失。
53.本发明的具有防护功能的巡检无人机，设计合理，充分利用无人机自身的结构来进行防护，能够对无人机进行主动防护，降低无人机坠机损失，有利于大规模推广。

技术特征：
1.一种具有防护功能的巡检无人机，其特征在于：包括机身、机臂、重心调整机构和减速装置，所述重心调整机构和所述减速机构均设置在所述机身上，所述机臂周向设置在所述机身上；所述重心调整机构包括电池、电池弹射机构和电池牵引机构，所述机身上设置有电池仓，所述电池设置在所述电池仓中，所述电池弹射机构设在所述机身中，用于将所述电池弹射到所述机身下方，所述电池牵引机构设置在所述机身上，所述电池通过所述电池牵引机构与所述机身连接；所述减速装置包括减速膜，所述减速膜设在所述机身上端，并与所述电池牵引机构连接，所述电池牵引机构用于拉伸展开所述减速膜。2.根据权利要求1所述的具有防护功能的巡检无人机，其特征在于：所述电池仓沿所述机身长度方向设置，所述电池仓的底部镂空设置，所述电池仓的侧壁下端设有弹性支撑部，所述弹性支撑部铰接在所述电池仓的侧壁下端，用于支撑起所述电池或者翻转以投放所述电池。3.根据权利要求2所述的具有防护功能的巡检无人机，其特征在于：所述电池弹射机构包括壳体、驱动装置、弹射杆和加速度传感器，所述壳体设在所述机身中，所述驱动装置和所述加速度传感器设在所述壳体中，所述弹射杆滑动并上下设置在所述壳体中，所述驱动装置与所述弹射杆传动连接，所述驱动装置用于驱动所述弹射杆向下弹出以推动所述电池下落。4.根据权利要求3所述的具有防护功能的巡检无人机，其特征在于：所述驱动装置包括转轴、凸轮和电机，所述电机设置在所述壳体中，所述转轴转动设置在所述壳体中，所述电机与所述转轴传动连接，所述凸轮设置在所述转轴上，所述弹射杆上端与所述凸轮抵接，所述电机用于驱动所述凸轮转动以向下顶出所述弹射杆，所述弹射杆上套设有弹簧，所述弹簧上端与所述弹射杆抵接，下端与所述壳体抵接。5.根据权利要求4所述的具有防护功能的巡检无人机，其特征在于：所述电池牵引机构包括牵引索和滑轮，所述滑轮设置在所述机臂中，所述牵引索绕过所述滑轮设置，所述牵引索一端与所述电池连接，另一端与所述减速膜连接，所述牵引索用于将所述电池悬吊在所述机身下方和拉伸展开所述减速膜。6.根据权利要求5所述的具有防护功能的巡检无人机，其特征在于：所述电池仓的顶部的四角设有卡接槽，所述牵引索的一端设置有第一磁吸块，所述第一磁吸块卡接在所述卡接槽中，所述电池上侧面对应设置有第二磁吸块，所述第一磁吸块和所述第二磁吸块磁吸连接。7.根据权利要求6所述的具有防护功能的巡检无人机，其特征在于：所述减速膜的四角设有连接部，所述牵引索通过所述连接部与所述减速膜连接，所述连接部包括连接索和滑块，所述连接索与所述滑块一端连接，所述机臂上端沿长度方向设有滑槽，所述滑块滑动安装在所述滑槽中，所述牵引索与所述滑块的另一端连接，所述牵引索用于驱动所述滑块沿所述滑槽滑动以拉伸展开所述减速膜。8.根据权利要求7所述的具有防护功能的巡检无人机，其特征在于：所述机身上侧面设置有保护盖，所述保护盖设在所述减速膜上方，用于防护所述减速膜，所述机身上侧面的四角设置有卡接柱，所述保护盖上对应位置设有卡接环，所述保护盖通过所述卡接柱与所述机身卡接连接，所述机身中设置有用于顶起所述保护盖的保护盖弹射机构。9.根据权利要求8所述的具有防护功能的巡检无人机，其特征在于：所述保护盖弹射机
构包括顶升杆，所述顶升杆上下滑动设置在所述壳体中，所述顶升杆下端与所述凸轮抵接，所述凸轮的转动用于驱动所述顶升杆上移以顶升所述保护盖脱离所述卡接柱。10.根据权利要求9所述的具有防护功能的巡检无人机，其特征在于：所述连接索上设置有限位球，所述保护盖的四角设有避让孔，所述限位球位于所述保护盖中，所述连接索穿过所述避让孔与所述滑块连接。

技术总结
本发明涉及一种具有防护功能的巡检无人机，具有防护功能的巡检无人机包括机身、机臂、重心调整机构和减速装置，重心调整机构和减速机构均设置在机身上，机臂周向设置在机身上，重心调整机构包括电池、电池弹射机构和电池牵引机构，机身上设置有电池仓，电池设置在电池仓中，电池弹射机构设在机身中，用于将电池弹射到机身下方，电池牵引机构设置在机身上，电池通过电池牵引机构与机身连接，减速装置包括减速膜，减速膜设在机身上端，并与电池牵引机构连接，电池牵引机构用于拉伸展开减速膜。本发明的具有防护功能的巡检无人机，设计合理，充分利用无人机自身的结构来进行防护，能够对无人机进行主动防护，降低无人机坠机损失。降低无人机坠机损失。降低无人机坠机损失。


技术研发人员：卢征 姜川 张建 陈文芳 程学斌 丁勇飞 郭艳玲 刘威鹏 李莉 王平中 刘辉 张欣 曹一冰
受保护的技术使用者：科宇信息技术有限公司
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/8/16