一种智能多旋翼救援抛投器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种智能多旋翼救援抛投器，抛投弹头位于抛投器最前端，为抛投器上升过程中起破风减阻作用，储伞仓安装在抛射弹头前端中心位置，抛投弹头后端通过螺纹与弹体外壳相连，第一分流板、第二分流板、第三分流板通过弹体外壳内置滑槽与其直接相连，将弹体外壳腔内空间等分；连接法兰把弹体外壳与电机紧密相连，电机上端连有旋翼，弹体外壳腔内空间的旋翼4设有三个，被分流板隔开，为系统提供动力；所述抛投器结构上还设置有飞控模块，以及与飞控模块相连的视觉模块、激光雷达、电池；本实用新型专利技术大大增加抛投器的滞空时间，抛投器下落时，智能识别落点位置并控制旋翼使其偏航运动，达到落点跟踪目的同时减小了能源的损耗。达到落点跟踪目的同时减小了能源的损耗。达到落点跟踪目的同时减小了能源的损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种智能多旋翼救援抛投器


[0001]本技术涉及救援设备自动化和飞控
，具体地说是一种多旋翼可控定点追踪目的的智能抛投器。

技术介绍

[0002]不可抗力的地质灾害对人民的生命财产安全有着极大的威胁，在抗洪救灾、海上救援等特殊情况，往往会出现人员被困，需要紧急救援，但同时被困人员又不易被直接接触的情况。这种情况下救援环境一般非常恶劣，救援机会稍纵即逝，对救援条件要求较高。一般条件下，当发生重大灾害时，都采用军警力量救援，因有专业的救生技能和救援装备，往往都能成功助被困者脱困。但在一些突发情况下，由于大型救援设备到达需要时间，便携式救援装备效果更快、更好。首先，很多灾害的发生都在瞬时之间，例如事故落水，船只遇险等，这些危险事故发生之前并无征兆，但一旦发生，又需要很短时间内对受困者进行救援。如果等到危害发生后，才请求救援，等救援力量赶到时可能会为时已晚，例如当楼层高层起火时，扑救措施难以在短时间内作用到着火点，任用火势发展可能会让小事故酿成大灾害，但抛投器可搭载消防弹，在火势发生的第一时间对火势进行扑救，抑制住火势发展。抛投器就是这样一种紧急救援装备，当随行人员中有人遇到危险或发生险情时，可以将救生抛投器发射出去，抛投器携带游泳圈，救生衣或消防弹等救援设备到达受困者身边，阻止险情并助受困者脱困。
[0003]抛投器是一种以火药、气体或电磁力为动力，以类似子弹发射为原理，将所需装备送到指定位置的装置。抛投器多用于紧急救援、攀缘锚钩、跨山越水架线以及反恐突击等场景，尤其在紧急救援领域应用较多。救援抛投器技术起源于国外，但国内引进后，技术不断发展，与国外差距也逐步减小，能够满足目前一般救生需求。随着发射技术和弹体的改良，目前抛投器在不带载的情况下，抛投最大距离可达到300米，带载情况下也能达到200米有效抛投距离。
[0004]目前，已有很多出海船只、救援队伍和海滩设施开始配备救生抛投器。当前国内市场上的抛投器主要以气体为动力发射，原理是先在储气仓内储存足量的高压气体，在发射时，通过打开泄压阀，将高压气体瞬间在有限空间内释放，以此产生强大推力，推动抛投器弹体弹出。但这类抛投器，主要通过人为投射，投射效果是否理想很大程度上取决于投射者的投射水平。而且，投射效果也会受到天气等外界因素影响。
[0005]传统救援抛投器存在以下缺点：(1)抛投效果过于依赖投射者技术水平，非专业人士难以直接上手使用；(2)抛投效果容易受到外界因素的影响，例如投射时的温度、湿度、风速等；(3)抛投弹体弹出后，无法再对弹体的轨迹和落点进行修正更改，因此无法对瞬息万变的险情进行及时应对。

技术实现思路

[0006]技术目的：为了克服上述现有技术的不足，本技术公开了一种多旋翼、可
对落点进行精确识别，并通过旋翼对抛投弹体进行位姿调整以达到精确降落目的的智能多旋翼救生抛投器。本技术适用于传统救援抛投器所适用的多种场景，以及一些传统救援抛投器无法胜任的特殊场景。本技术具有操作简单、受外界干扰较小、抛投有效距离远、效果理想的特点。
[0007]本技术的技术方案包括：一种带旋翼的抛投器结构，包括抛射弹头(1)、弹体外壳(2)、连接法兰(3)、旋翼(4)、电机(5)、第一分流板(6)、第二分流板(7)、第三分流板(8)、飞控模块(9)、视觉模块(10)、激光雷达(11)、电池(12)、储伞仓(13)；其中，抛投弹头(1)位于抛投器最前端，为抛投器上升过程中起破风减阻作用，储伞仓(13)安装在抛射弹头(1)前端中心位置，抛投弹头(1)后端通过螺纹与弹体外壳(2)相连，第一分流板(6)、第二分流板(7)、第三分流板(8)通过弹体外壳(2)内置滑槽与其直接相连，将弹体外壳(2)腔内空间等分；连接法兰(3)把弹体外壳(2)与电机(5)紧密相连，电机(5)上端连有旋翼(4)，弹体外壳(2)腔内空间的旋翼(4)设有三个，被第一分流板(6)、第二分流板(7)、第三分流板(8)分别隔开，为系统提供动力；所述抛投器结构上还设置有飞控模块(9)，以及与飞控模块(9)相连的视觉模块(10)、激光雷达(11)、电池(12)；
[0008]所述飞控模块(9)对加速度计，陀螺仪，磁力计，气压计，视觉模块的数据进行实时读取，通过卡尔曼滤波或者图优化进行融合，对抛投器的速度、姿态、位置、以及周围环境实时估计，利用估算融合得到的各种数据信息，构成抗扰控制反馈，控制电机实现期望的姿态，速度和位置。
[0009]进一步，旋翼(4)互相呈120度，构成等边三角状面向外侧安装。
[0010]进一步，所述飞控模块(9)、视觉模块(10)、激光雷达(11)安装于弹体外壳底端中心位置，分别置于相邻两块分流板之间。
[0011]进一步，所述电池(12)安装在三块分流板连接处空隙位置。
[0012]综上所述，本技术公开了一种操作简单，受外界干扰较小，抛投效果理想的多旋翼智能抛投器。
[0013]本抛投器通过将降落伞与旋翼4相结合，延长了抛投器的滞空时间，使飞控模块9有足够时间做出判断反映，调节电机5转速，以达到轨迹变化，落点追踪的目的。多传感器融合实现了抛投器的状态估计，再通过控制算法实现抛投器的稳定下落飞行。利用激光雷达11、视觉模块10实现目标的识别和追踪，机载处理器通过接受信号做出控制反应，实现多旋翼智能抛投器精准抛射。
[0014]对比传统救援抛投器，本技术方法特有之处在于：
[0015](1)通过抛投器结合降落伞的独特结构，大大增加抛投器的滞空时间，为飞控模块对抛射点的分析和跟踪提供了充裕反应时间。
[0016](2)特有的结构设计，减小了能源的损耗，使抛投器对风能的利用接近最大化。整个抛投器动力部分仅由三个用于调整轨迹的旋翼电机组成，下落过程中用于减缓下落速度的动力由风力提供。
[0017](3)在下落时间大幅延长前提下，飞控模块对旋翼电机进行控制，通过对下落轨迹的调整来改变落点位置，达到落点跟踪的目的。
[0018](4)本设计采用碳纤以及航空铝件组合，自身重量小。
附图说明
[0019]附图1为本技术基本结构示意图；
[0020]附图2为本技术外部结构剖视图；
[0021]附图3为本技术内部结构示意图；
[0022]附图4为本技术控制算法框图。
[0023]在图1
‑
3中，1
‑
抛射弹头；2
‑
弹体外壳；3
‑
连接法兰；4
‑
旋翼；5
‑
电机；6
‑
第一分流板；7
‑
第二分流板；8
‑
第三分流板；9
‑
飞控模块；10
‑
视觉模块；11
‑
激光雷达；12
‑
电池；13
‑
储伞仓
具体实施方式
[0024]下面结合附图和实例对本实用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带旋翼的抛投器结构，其特征在于，包括抛射弹头(1)、弹体外壳(2)、连接法兰(3)、旋翼(4)、电机(5)、第一分流板(6)、第二分流板(7)、第三分流板(8)、飞控模块(9)、视觉模块(10)、激光雷达(11)、电池(12)、储伞仓(13)；其中，抛射弹头(1)位于抛投器最前端，为抛投器上升过程中起破风减阻作用，储伞仓(13)安装在抛射弹头(1)前端中心位置，抛射弹头(1)后端通过螺纹与弹体外壳(2)相连，第一分流板(6)、第二分流板(7)、第三分流板(8)通过弹体外壳(2)内置滑槽与其直接相连，将弹体外壳(2)腔内空间等分；连接法兰(3)把弹体外壳(2)与电机(5)紧密相连，电机(5)上端连有旋翼(4)，弹体外壳(2)腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈跃，李奕岑，王德伟，王秀丽，施志翔，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：新型
国别省市：