一種采用仿生原理減少飛行器失控后危害的補(bǔ)救裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)失控補(bǔ)救技術(shù)領(lǐng)域，特指一種利用高效生物學(xué)空氣熱動(dòng)力學(xué)與納米接觸靜電充電的方法以及其快遞送貨系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)方法，尤其是一種采用仿生原理減少飛行器失控后危害的自動(dòng)脫離補(bǔ)救裝置技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]無(wú)人機(jī)因?yàn)檩p小，運(yùn)輸、保存非常方便，越野能力強(qiáng)，起降場(chǎng)地要求低(100-150m平整馬路、平地甚至草地)，能夠在15-30分鐘內(nèi)完成組裝、調(diào)試、起飛。對(duì)于起飛場(chǎng)地?zé)o法尋找到，或者事故常發(fā)地點(diǎn)，可通過(guò)使用彈射起飛、傘降。保證在I小時(shí)內(nèi)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，2-3小時(shí)內(nèi)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析提供應(yīng)急決策支持，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于送貨、農(nóng)業(yè)、偵查等領(lǐng)域，然而無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中會(huì)遇到以下兩種意外:1.由于無(wú)人機(jī)飛行高度低，會(huì)不可避免地來(lái)自打靶者和偷竊者的亂射或者其他意外傷害；2.天氣惡劣時(shí)，比如冰雹或小雪會(huì)遮住傳感器，這將會(huì)阻止無(wú)人機(jī)發(fā)揮應(yīng)有的功效。上述兩個(gè)問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致無(wú)人機(jī)飛行失控，失控后，由于事先儲(chǔ)存的能量不夠，需要立即迫降，導(dǎo)致貨物或者地面人員的損傷。
[0003]雌雄同株的梧桐花經(jīng)過(guò)大約6個(gè)月的授粉期后種子成熟，這些種子將從母樹在空中飄移一段相當(dāng)長(zhǎng)的距離，盡管它們可能被強(qiáng)風(fēng)刮到幾十千米遠(yuǎn)，平均每個(gè)種子在離母樹3(T80m遠(yuǎn)的地方著陸，其原理是尾巴端旋轉(zhuǎn)的線速度大，種子端旋轉(zhuǎn)的線速度小，產(chǎn)生不平衡熱氣流，導(dǎo)致不定向飄移，確保種子的均勻分布。飛行的松鼠并不像鳥類或蝙蝠那樣具有動(dòng)力飛行的能力，但它們能在樹林之間滑翔。在這一過(guò)程中，它們能夠獲得升力，它的滑行記錄為90m。這種動(dòng)物在空中的飛行方向和速度隨它的雙臂和腿的位置的改變而改變，主要受小手腕骨軟骨的控制，即改變了翼膜(翼膜是一種毛茸茸的像降落傘一樣從手腕延伸到踝的膜)的拉緊度。它帶毛的尾巴具有穩(wěn)定飛行的作用，尾巴兼任機(jī)翼，充當(dāng)它著陸前的空氣制動(dòng)器，增加緩沖時(shí)間，與家貓落地過(guò)程類似。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:飛行器在飛行時(shí)，由于受到意外傷害需要迫降時(shí)，盡量減少人和物的損失；另一方面，在飛行時(shí)，由于意外情況，飛行器脫離預(yù)先的軌道，造成事先儲(chǔ)存的能量不夠，需要立即補(bǔ)充能量。
[0005]為解決上述實(shí)際問(wèn)題，采用如下技術(shù)方案:一種采用仿生原理減少飛行器失控后危害的補(bǔ)救裝置，包括電池端、靜電端、迫降端、3D平衡滑軌及中心軸連桿；所述電池端和靜電端一體化設(shè)置；所述迫降端自動(dòng)上下翻轉(zhuǎn)設(shè)置，連接所述3D平衡滑軌；所述中心軸連桿水平方向設(shè)置于靠近電池端，距電池端和靜電端總長(zhǎng)的1/3處，連接飛行器和所述的補(bǔ)救裝置，上端連接飛行器，下端連接3D平衡滑軌；所述采用仿生原理減少飛行器失控后危害的補(bǔ)救裝置與飛行器底部可自動(dòng)脫離或手動(dòng)拆卸相連。整個(gè)裝置采用仿生結(jié)構(gòu)，電池端模仿植物種子，靜電端模仿種子在空中旋轉(zhuǎn)的漂移狀態(tài)，靜電端以靠近電池端，距電池端和靜電端總長(zhǎng)的1/3處為軸，借助氣流做不對(duì)稱的旋轉(zhuǎn)，依此來(lái)緩解失控的狀況，其原理是靜電端旋轉(zhuǎn)的線速度大，電池端旋轉(zhuǎn)的線速度小，產(chǎn)生不平衡熱氣流，導(dǎo)致不定向飄移，確保該裝置的平穩(wěn)下降。
[0006]進(jìn)一步地，所述電池端包括電池箱單元、爆閃燈、紅外熱線燈及喇叭，所述電池箱單元分別連接所述爆閃燈、紅外熱線燈及喇叭。電池箱單元用于儲(chǔ)存電能，給爆閃燈、紅外熱線燈及喇叭供電，用電能推動(dòng)暴閃燈與紅外線熱氣燈，紅外熱線燈產(chǎn)生的熱為裝置提供升力，在降落傘打不開的情況下，形成熱汽球效應(yīng)，來(lái)延長(zhǎng)勢(shì)能向旋轉(zhuǎn)動(dòng)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程，最終達(dá)到安全著落的目的。
[0007]進(jìn)一步地，所述靜電端的形狀為槳葉形，以靠近電池端，距電池端和靜電端總長(zhǎng)的1/3處為軸與平衡滑軌一起旋轉(zhuǎn)，槳葉形狀的靜電端在繞1/3處旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，可以平衡飛行器的不定漂移，保持飛行器的平穩(wěn)。
[0008]進(jìn)一步地，所述靜電端包括靜電發(fā)電單元，用微運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的接觸靜電和摩擦熱力，此法顯著增加了電量的收集，而且便于利用多余湍流，在紅外線熱氣燈打不開的情況下，形成熱汽球效應(yīng)，同時(shí)靜電發(fā)電單元把產(chǎn)生的電量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在下降過(guò)程中把勢(shì)能首先轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，再把多余旋轉(zhuǎn)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存進(jìn)電池，或轉(zhuǎn)化為熱能，形成熱汽球效應(yīng)，為整個(gè)補(bǔ)救裝置提供升力，或轉(zhuǎn)化為光能與聲能，提醒地面人們潛在危險(xiǎn)。所述靜電端表面采用納米接觸靜電材料，納米接觸靜電材料靜電轉(zhuǎn)換效率高。當(dāng)飛行器在空中飛行時(shí)，造成該納米材料的彎曲或納米層的來(lái)回微移動(dòng)，繼而接觸起電，摩擦生熱。平均Imm的位移能產(chǎn)生2V電壓，無(wú)人機(jī)在震動(dòng)時(shí)會(huì)使該材料產(chǎn)生0.1-1mm的微位移，產(chǎn)生的電壓在0.2V-2V之間，足夠?yàn)闊o(wú)人機(jī)飛行提供電能，由此將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。
[0009]進(jìn)一步地，所述納米材料由聚甲基丙烯酸甲酯(白色)、鋁(黃色)、銅(紅色)、聚四氟乙烯(綠色)、鉛線(黑色)組成。
[0010]進(jìn)一步地，所述迫降端包括降落傘單元、GPS定高開傘器和/或空氣阻力感應(yīng)器，所述電池端和靜電端以降落傘單元為軸旋轉(zhuǎn)。GPS定高開傘器在距離地面一定的高度上，控制降落傘的打開，飛行器傾斜時(shí)，迫降端會(huì)繞降落傘軸旋轉(zhuǎn)，起到平衡作用，當(dāng)降落速度超過(guò)安全極限時(shí)，降落傘也可以由空氣阻力感應(yīng)器自動(dòng)打開，避免直接墜毀，造成財(cái)物的損失。
[0011]進(jìn)一步地，所述3D平衡滑軌包括平衡滑軌一和平衡滑軌二，所述平衡滑軌一前后移動(dòng)，連接所述電池端和靜電端，所述平衡滑軌二左右移動(dòng)。通過(guò)所述平衡滑軌一保持前后方向的平衡，通過(guò)平衡滑軌二保持左右方向的平衡。
[0012]進(jìn)一步地，所述中心軸連桿包括有固定塞，且中心軸連桿上設(shè)置有刻度、加速度傳感器。通過(guò)所述中心軸連桿保持上下方向的平衡，確保3D重心在中心上，以便旋轉(zhuǎn)能順利進(jìn)行，中心軸連桿上有刻度，飛行器起飛時(shí)，裝置被固定在連桿上的某一固定刻度上，以保證失控過(guò)程中，補(bǔ)救裝置能平穩(wěn)飄落。連桿上裝有加速度傳感器，飛行器在失控的過(guò)程中，連桿上的加速度傳感器感受到一定的速度時(shí)會(huì)拉出固定連桿的塞子，使得補(bǔ)救裝置與飛行器自動(dòng)脫落，之后補(bǔ)救裝置在空中穩(wěn)定飄落。
[0013]進(jìn)一步地，所述采用仿生原理減少飛行器失控后危害的補(bǔ)救裝置還包括一個(gè)連接裝置，連接貨物或者其他飛行器的外設(shè)裝置，所述連接裝置可在空氣阻力感應(yīng)器的啟動(dòng)下自動(dòng)拆卸，用于連接貴重貨物。為便于連接不同類型的貨物或者裝置，所述連接裝置可拆卸，更換。
[0014]進(jìn)一步地，所述采用仿生原理減少飛行器失控后危害的補(bǔ)救裝置發(fā)生作用時(shí)，裝置的運(yùn)動(dòng)軌跡為 f(s) = (2a/(3.14*D~2) exp (_2s~ 1.5/D)，其中 D = 1/a / d t / s'2f (s) ds, a = k*h 1.5, a是旋轉(zhuǎn)翼的面積，k是風(fēng)力綜合系數(shù)，h是飛行的平均聞度，D是平均漂移的半徑，s是飛行器實(shí)際漂移的距離。該運(yùn)動(dòng)軌跡模仿種子在空氣中下落散播的運(yùn)動(dòng)軌跡。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:(1)該補(bǔ)救裝置中運(yùn)用仿生法，用電池端來(lái)模仿種子頭部、靜電端來(lái)模仿翅，在飛行器失控的情況下，旋轉(zhuǎn)翼以靠近電池端，距電池端和靜電端總長(zhǎng)的1/3處為軸，借助氣流做不對(duì)稱的旋轉(zhuǎn)，以此來(lái)緩解失控的狀況，為后續(xù)軟著落貴重物品脫離等工作爭(zhēng)取時(shí)間。(2)迫降端在貴重物品脫離降落的過(guò)程中充當(dāng)降落傘的作用，為滑翔提供升力。當(dāng)無(wú)人機(jī)失控時(shí)，機(jī)身會(huì)向側(cè)面傾斜加速下降，超過(guò)安全速度后，在下降過(guò)程中自動(dòng)帶動(dòng)迫降端降落傘打開，以此來(lái)降低飛行失控的危害。(3)當(dāng)無(wú)人機(jī)在空中飛行時(shí)，造成該納米材料的彎曲或納米層的來(lái)回移動(dòng)，繼而摩擦生熱，接觸起電。足夠?yàn)闊o(wú)人機(jī)飛行提供電能，與熱氣效應(yīng)，由此將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能與熱能。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是納米材料接觸靜電示意圖。
[0018]圖3是旋轉(zhuǎn)下降種子的示意圖。
[0019]圖4是松鼠尾巴當(dāng)降落傘用的示意圖。
[0020]圖5是采用仿生原理減少飛行器失控后危