一種無人駕駛飛行器及其保護方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種飛行器及其保護方法。更具體地說，本發(fā)明涉及一種無人駕駛飛行器及其保護方法。
【背景技術(shù)】
[0002]無人機是一種由無線電遙控設(shè)備或自身程序控制裝置操縱的無人駕駛飛行器。
[0003]從技術(shù)角度定義，無人駕駛飛行器可以分為:無人駕駛直升機、無人駕駛固定翼機、無人駕駛多旋翼飛行器、無人駕駛飛艇、無人駕駛傘翼機等。
[0004]例如中國專利:《農(nóng)用無人直升機》(專利申請?zhí)?201410572827.X)揭示了一種無人駕駛直升機。無人駕駛直升機構(gòu)造簡單，價格低廉，同時可以垂直起降，也可完成一些復(fù)雜的飛行動作。
[0005]又例如中國專利:《一種固定翼無人機的定高飛行控制系統(tǒng)》(專利申請?zhí)?CN201120406739.4)揭示了一種無人駕駛固定翼機。無人駕駛固定翼機具有飛行速度快、機動性高、飛行高度高的優(yōu)點。
[0006]再例如中國專利:《有線電源多旋翼無人飛行器》(專利申請?zhí)?CN201420016027.5)揭示了一種無人駕駛多旋翼飛行器。無人駕駛多旋翼飛行器結(jié)構(gòu)更為緊湊，能夠產(chǎn)生更大升力，能夠垂直起降，還具有操控方便、機動靈活、噪音小、隱蔽性好等特點，已經(jīng)被廣泛使用。
[0007]這些不同種類的無人駕駛飛行器有著各自的特點，在不同領(lǐng)域都有著不同的應(yīng)用前景。
[0008]目前，隨著自適應(yīng)控制技術(shù)的發(fā)展，無人駕駛飛行器已經(jīng)在世界各地展開了廣泛的研宄，并取得了一定的進展?，F(xiàn)在無人駕駛飛行器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軍事、農(nóng)業(yè)、視頻拍攝、氣象、地質(zhì)、城市管理、搶險救災(zāi)等領(lǐng)域。
[0009]采用小微型無人駕駛飛行器來實施航拍，已經(jīng)成為非常時髦的需求，并且通過小微型無人駕駛飛行器在活動、儀式等場合完成一些表演、傳遞之類的任務(wù)，也開始受到關(guān)注。
[0010]與傳統(tǒng)地面可移動設(shè)備不同，無人駕駛飛行器是飛行設(shè)備，在空中飛行移動，因此無人駕駛飛行器讓用戶的操作方式從地面的二維空間轉(zhuǎn)變?yōu)榭罩械娜S空間。
[0011]隨之產(chǎn)生的問題是，與在平面上進行移動的設(shè)備相比，不同的是，空中飛行的設(shè)備一旦動力或者平衡出現(xiàn)問題，將會從空中墜下。因此，如果是汽車模型的操縱失誤，不會有嚴重的后果，但是無人駕駛飛行器的操控失誤或者故障，則將極有可能導(dǎo)致無人駕駛飛行器從空中墜下，從而，極有可能導(dǎo)致整個無人駕駛飛行器的損壞。
[0012]現(xiàn)有技術(shù)非常關(guān)注這個問題，曾經(jīng)試圖通過多種方面來提高操控穩(wěn)定性，試圖來降低墜機的可能性。例如中國專利:《基于混合控制的四旋翼無人機增穩(wěn)控制方法》(專利申請?zhí)?201210424807.9)。
[0013]該專利公開了自動控制技術(shù)領(lǐng)域中的一種基于混合控制的四旋翼無人機增穩(wěn)控制器的設(shè)計方法。該方法包括:設(shè)定四旋翼無人機狀態(tài)變量和狀態(tài)切換參數(shù)；設(shè)定四旋翼無人機的高度切換值、滾轉(zhuǎn)角切換值、俯仰角切換值、滾轉(zhuǎn)角臨界值和俯仰角臨界值；設(shè)定離散狀態(tài)集合和離散事件集合；設(shè)定四旋翼無人機離散狀態(tài)迀移條件；判斷四旋翼無人機的狀態(tài)，并根據(jù)其狀態(tài)分別設(shè)計起降控制器、平穩(wěn)控制器、增穩(wěn)控制器和失控保護裝置。
[0014]該方法雖然可以改善無人駕駛飛行器的飛行穩(wěn)定程度，但是誘發(fā)墜機的可能性實在太多，飛行環(huán)境的復(fù)雜，又或者是誤操作都仍然有可能導(dǎo)致墜機的發(fā)生。
[0015]因此，墜機的風(fēng)險是不可避免的，即使提高了無人駕駛飛行器的飛行穩(wěn)定程度，仍然需要作好應(yīng)對突發(fā)情況的發(fā)生，將墜機規(guī)避的希望寄托在不讓墜機事件發(fā)生，是不現(xiàn)實的。
[0016]因此，一些針對無人駕駛飛行器墜機的設(shè)計方案被提出來。例如在無人駕駛飛行器上安裝降落傘，從而避免墜機的方案。例如中國專利:《一種用于多旋翼無人機的緊急傘降裝置及方法》(專利申請?zhí)?201410100519.7)
該專利公開了一種用于多旋翼無人機的緊急傘降裝置及方法，該裝置包括安裝在傘倉內(nèi)的測控單元、解鎖舵機、拋傘彈簧、鎖栓、降落傘和磁保持繼電器，所述測控單元包括一微控制器與一慣性運動測量單元，微控制器與解鎖舵機、磁保持繼電器電連接，解鎖舵機通過搖臂與鎖栓連接，磁保持繼電器用于開閉旋翼電機的電源；傘倉固定在多旋翼無人機上，拋傘彈簧一端固定在傘倉底部，降落傘設(shè)置在該拋傘彈簧的另一端。該方法是:獲取當前無人機的瞬時高度、加速度，解算出無人機的下降速率，判斷無人機是否處于危險墜落狀態(tài)，是則切斷旋翼電機電源并拋出降落傘使無人機安全著陸。
[0017]但是這種降落傘的方式，對于固定翼式無人駕駛飛行器或者大型的多旋翼式無人駕駛飛行器是有價值的。因為這些飛行器的動力性能較強，成本昂貴，安裝價格不菲，且具有一定自重的降落傘，總體上來說，是劃算的。
[0018]對于中小型、微型的無人駕駛飛行器來說，尤其多旋翼無人駕駛飛行器來說，安裝降落傘的方式是不現(xiàn)實的。這里主要有三個原因。
[0019]第一個原因是，降落傘具有一定自重，對于本身重量輕，動力不夠強、續(xù)航能力一般的中小微型無人駕駛飛行器而言，安裝了降落傘將對無人駕駛飛行器的飛行性能產(chǎn)生根本性影響，從而影響無人駕駛飛行器的飛行速度以及執(zhí)行飛行動作。
[0020]第二個原因是，降落傘的打開時間長、減速慢，對于中低空墜機來說，降落傘根本沒有時間打開，來不及發(fā)生作用，或者雖然打開了，來不及降低飛行器的墜落速度，無法給無人駕駛飛行器提供飛行保護。因此對于中低空發(fā)生的墜機事故來說，是無法避免墜機的發(fā)生。
[0021]第三個原因是，降落傘成本較高、回收較難，對于消費級的無人駕駛飛行器來說，極大地增加了成本，且使用起來較麻煩，從而極大影響了使用體驗，給使用者造成不好的印象。
[0022]針對降落傘的這些缺點，有人提出了在無人駕駛飛行器上安裝彈射機構(gòu)的方法，例如中國專利:《一種旋翼式無人機失控墜落保護裝置以及保護方法》(專利申請?zhí)?201410073540.2)。
[0023]該專利公開了一種旋翼式無人機失控墜落保護裝置，包括底盤和安裝在底盤上的彈射機構(gòu)，所述彈射機構(gòu)包括:固定在底盤上的燃燒室，底部與燃燒室連通的彈射筒，安裝在彈射筒內(nèi)的降落傘以及點火裝置，所述彈射筒設(shè)有至少兩個，各彈射筒環(huán)向均勻分布且分別向外傾斜發(fā)散。還公開了一種旋翼式無人機和使用該專利的旋翼式無人機失控墜落保護裝置的無人機失控墜落保護方法。該專利通過設(shè)置至少兩個彈射筒，并且將彈射筒向均勻分布且分別向外傾斜發(fā)散設(shè)置，從而降低了火藥量，從而減輕爆炸時對無人機的破壞，還抵消了一部分反作用力對無人機的沖擊，進一步減輕火藥彈射對無人機的破壞。
[0024]上述的墜落保護裝置雖然克服了降落傘打開時間長、減速慢的缺點。但是該墜落保護裝置必須安裝在無人駕駛飛行器的底部，因此當無人駕駛飛行器不是底部著地時，無法起到保護作用。此外，該墜落保護裝置無法循環(huán)利用，使用成本較高。因此，該墜落保護裝置的缺點仍然很明顯，并不能有效保護無人駕駛飛行器墜機的安全性。
[0025]此外，現(xiàn)有技術(shù)中，還有其他的一些技術(shù)方案，例如提升無人駕駛飛行器的材料強度以及結(jié)構(gòu)的剛性，從而提升無人駕駛飛行器的抗摔能力。
[0026]但是，上述這些辦法都無法從根本上解決無人駕駛飛行器因事故墜機時，避免發(fā)生損害的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0027]為了提升無人駕駛飛行器的抗摔能力，本案提出了一種無人駕駛飛行器。
[0028]在一實施方式中，無人駕駛飛行器，包括機身以及第一氣囊。
[0029]上述第一氣囊設(shè)置于上述機身上方，當上述無人駕駛飛行器開始墜落或即將墜落時，對上述第一氣囊充入氣體，使上述第一氣囊膨脹。
[0030]在一實施方式中，上述氣體的密度比空氣小。
[0031]在一實施方式中，無人駕駛飛行器還包括第二氣囊，設(shè)置于上述機身下方。
[0032]在一實施方式中，上述第二氣囊的所能產(chǎn)生的浮力小于上述第一氣囊。
[0033]在一實施方式中，當上述