自動(dòng)脫線裝置、系留式無人飛行裝置及系留式無人飛行裝置的避障方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及系留式無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及自動(dòng)脫線裝置、系留式無人飛行裝 置及其避障方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，多旋翼無人機(jī)在航拍展示、偵查定位、環(huán)境監(jiān)測等多個(gè)方面發(fā)揮著重要的作 用，受關(guān)注度越來越高。然而，多旋翼無人機(jī)在應(yīng)用的過程中卻存在著很多的限制性因素， 如滯空時(shí)間短、載重量小等都成了影響其發(fā)展的障礙。系留式多旋翼無人機(jī)很好的解決了 這個(gè)問題。系留式多旋翼通過有線供電的方式，顯著的提高了電源應(yīng)用效率，能夠有效的保 證其滯空時(shí)間，并且大大的提高了機(jī)體的載重量，但是，系留式多旋翼應(yīng)用的同時(shí)也存在著 一定的問題。由于多旋翼系留著一條供電線，在工作的過程中就有可能碰到障礙物比如建 筑物、高架線等，甚至系掛在上面。影響了多旋翼的工作狀態(tài)，甚至有可能產(chǎn)生安全事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供的自動(dòng)脫線裝置、系留式無人機(jī)及系留 式無人機(jī)避障方法能夠在系留式無人機(jī)接近障礙物時(shí)使電源線脫離系留式無人機(jī)的供電 豐旲塊。
[0004] 為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0005] 第一方面，提供一種自動(dòng)脫線裝置，其包括殼體和與系留式無人機(jī)的控制模塊連 接的舵機(jī)；殼體上設(shè)置有與殼體內(nèi)部的電源線配合、用于使電源線與系留式無人機(jī)的供電 模塊連接在一起的銷釘；銷釘位于殼體外部的端部設(shè)置有一段螺紋段；舵機(jī)安裝在殼體 上，其輸出軸上設(shè)置的齒輪與銷釘?shù)穆菁y段配合；銷釘與殼體頂部之間的電源線上套裝有 銷釘退出殼體時(shí)、用于使電源線與系留式無人機(jī)的供電模塊分離的彈性機(jī)構(gòu)。
[0006] 第二方面，提供一種系留式無人飛行裝置，其包括設(shè)置在系留式無人機(jī)上的接收 端、通過無線與接收端進(jìn)行通信的遙控端和自動(dòng)脫線裝置，接收端包括控制模塊、與控制模 塊連接的信號采集模塊和給接收端供電的供電模塊；供電模塊通過電源線與地面上的電源 連接；自動(dòng)脫線裝置分別與供電模塊和控制模塊連接。
[0007] 第三方面，提供一種系留式無人飛行裝置的避障方法，其包括獲取系留式無人機(jī) 的環(huán)境參數(shù)；根據(jù)環(huán)境參數(shù)，計(jì)算系留式無人機(jī)與障礙物之間的距離；判斷距離是否是危 險(xiǎn)的障礙物距離：若是，啟動(dòng)自動(dòng)脫線裝置，使電源線脫離系留式無人機(jī)；控制系留式無人 機(jī)避開障礙物。
[0008] 本發(fā)明的有效效果是：在緊急狀況時(shí)，該自動(dòng)脫線裝置的舵機(jī)能夠通過齒輪給銷 釘一個(gè)旋轉(zhuǎn)力；使銷釘脫離電源線；彈性機(jī)構(gòu)給電源線一個(gè)遠(yuǎn)離供電模塊的彈力，電源線 在彈力的作用下脫離供電模塊，并退出殼體，保證了與自動(dòng)脫線裝置連接的裝置的安全性。
[0009] 該系留式無人飛行裝置在檢測到系留式無人機(jī)與障礙物之間的距離位于危及到 系留式無人機(jī)的安全的范圍內(nèi)時(shí)，控制模塊便會控制自動(dòng)脫線裝置啟動(dòng)，使連接供電模塊 和地面上電源的電源線脫離系留式無人機(jī)，而達(dá)到避障的目的，保障了系留式無人飛行裝 置的有效安全工作。
【附圖說明】
[0010] 圖1為自動(dòng)脫線裝置的立體圖。
[0011] 圖2為自動(dòng)脫線裝置另一個(gè)視角的立體圖。
[0012] 圖3為自動(dòng)脫線裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 圖4為系留式無人飛行裝置的原理框圖。
[0014] 圖5為系留式無人飛行裝置的避障方法的流程圖。
[0015] 圖6為系留式無人機(jī)與無輻射障礙物之間距離的示意圖。
[0016] 圖7為系留式無人機(jī)的電源線與障礙物之間安全距離的示意圖。
[0017] 其中，1、電源線；2、舵機(jī)；3、齒輪；4、銷釘；5、通孔；6、殼體；7、保護(hù)層；8、彈簧。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本發(fā) 明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于【具體實(shí)施方式】的范圍，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講， 只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易 見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
[0019] 參考圖1和圖2,圖1和圖2示出了自動(dòng)脫線裝置不同視角的立體圖；如圖1和圖 2所示，該自動(dòng)脫線裝置包括殼體6和與系留式無人機(jī)的控制模塊連接的舵機(jī)2 ;在殼體6 的側(cè)面開設(shè)有一個(gè)通孔5,在殼體6的上述通孔5中放置有與殼體6內(nèi)部的電源線1配合、 用于使電源線1與系留式無人機(jī)的供電模塊連接在一起的銷釘4 ;通過銷釘4與電源線1的 相互配合，能夠避免電源線1在外力作用下向外移動(dòng)，從而保證了電源線1與供電模塊穩(wěn)定 的連接在一起。
[0020] 如圖3所示，位于彈性機(jī)構(gòu)下方的電源線1上包裹有一層保護(hù)層7,保護(hù)層7上設(shè) 置有與銷釘4頂端配合的槽孔，電源線1連接供電模塊時(shí)，銷釘4的頂端位于槽孔內(nèi)部，從 而避免了電源線1在外力作用下向外移動(dòng)。
[0021] 如圖1和圖2所示，在銷釘4位于殼體6外部的端部設(shè)置有一段螺紋段；舵機(jī)2安 裝在殼體6上，舵機(jī)2的輸出軸上設(shè)置的齒輪3與銷釘4的螺紋段配合。在緊急狀況時(shí)，銷 釘4受舵機(jī)2的控制，通過舵機(jī)2給銷釘4 一個(gè)旋轉(zhuǎn)力，使銷釘4脫離電源線1。
[0022] 銷釘4與殼體6頂部之間的電源線1上套裝有銷釘4退出殼體6時(shí)、用于使電源 線1與系留式無人機(jī)的供電模塊分離的彈性機(jī)構(gòu)；彈性機(jī)構(gòu)給電源線1 一個(gè)遠(yuǎn)離供電模塊 的彈力，電源線1在彈力的作用下脫離供電模塊，并退出殼體6,保證了與自動(dòng)脫線裝置連 接的裝置的安全性。其中，彈性機(jī)構(gòu)可以為一彈簧8,彈簧8 -端位于保護(hù)層7頂面與電纜 線形成的臺階上，另一端與殼體6頂部接觸。
[0023] 如圖4所示，該系留式無人飛行裝置包括設(shè)置在系留式無人機(jī)上的接收端和通過 無線與接收端進(jìn)行通信的遙控端。遙控端包括控制模塊、及分別與控制模塊連接的輸入模 塊、顯示模塊、供電模塊和無線收發(fā)模塊。
[0024] 接收端包括控制模塊、自動(dòng)脫線裝置、與控制模塊連接的信號采集模塊和無線收 發(fā)模塊，及給接收端供電的供電模塊；自動(dòng)脫線裝置與供電模塊連接，供電模塊通過電源線 1與地面上的電源連接。
[0025] 在接收端的控制模塊與自動(dòng)脫線裝置之間還可以設(shè)置一個(gè)繼電器。信號采集模塊 可以為分別與控制模塊連接、且相互配合的超聲波發(fā)射器和超聲波傳感器；信號采集模塊 還可以包括與控制模塊連接、用于對有輻射障礙物進(jìn)行探測的電磁傳感器。
[0026] 在系留式無人飛行裝置工作時(shí)，信號采集模塊時(shí)刻采集信號傳回給接收端的控制 模塊，接收端的控制模塊對接收的信號進(jìn)行分析，并判斷處理得出與障礙物之間的距離參 數(shù)，并將處理后的信息通過無線收發(fā)模塊傳到遙控端，遙控端通過其顯示模塊顯示系留式 無人機(jī)的當(dāng)前工作狀態(tài)。
[0027] 而對于具有電磁輻射、且尺寸比較小的障礙物比如高壓線而言，為了準(zhǔn)確地對其 進(jìn)行探測，則還可以通過電磁傳感器的功能，將磁信號轉(zhuǎn)換成電信號，控制模塊通過分析電 信號的強(qiáng)弱并對電信號和距離參數(shù)做仿真即可以得出系留式無人機(jī)的裝置對障礙物的準(zhǔn) 確探測。
[0028] 當(dāng)?shù)孛婀ぷ鞫说娜税l(fā)現(xiàn)系留式無人機(jī)距離障礙物較近時(shí)，也可以手動(dòng)的控制遙控 端，遙控端通過無線收發(fā)模塊向接收端發(fā)送消息，接收端的控