一种无人机式救援平台的制作方法

本发明涉及一种救援平台，具体是一种无人机式救援平台。

背景技术

现有的受困人员解救方式多采用人工救援或大型机械的方式，危险性高、成本高且效率低。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种无人机式救援平台，通过视觉装置提供环境信息进行控制，通过旋翼组件和旋翼位姿调整组件控制救援平台避过障碍物快速到达指定位置，通过可伸缩云梯组件和云梯旋转组件从正上方、斜上方、斜下方以及水平方向救人，通过可升降吊绳组件从正下方救人，将受困人员救援至飞行平台上，再通过可升降护栏组件保护人员不从飞行平台上坠落。此外，在一组或两组旋翼组件发生故障时，还可通过多旋翼夹角调整组件调整各旋翼组件的相对位置，以达到新的运动平衡继续工作。本发明运动自由度高、灵活性强，救援工作效率高、成本低。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种无人机式救援平台，其特征在于，它包括视觉装置、可升降护栏组件、飞行平台、多旋翼夹角调整组件、旋翼组件、旋翼位姿调整组件、可伸缩云梯组件、云梯旋转组件以及可升降吊绳组件。本发明是一种无人机式救援平台，通过视觉装置提供环境信息进行控制，通过旋翼组件和旋翼位姿调整组件控制救援平台避过障碍物快速到达指定位置，通过可伸缩云梯组件和云梯旋转组件从正上方、斜上方、斜下方以及水平方向救人，通过可升降吊绳组件从正下方救人，将受困人员救援至飞行平台上，再通过可升降护栏组件保护人员不从飞行平台上坠落。此外，在一组或两组旋翼组件发生故障时，还可通过多旋翼夹角调整组件调整各旋翼组件的相对位置，以达到新的运动平衡继续工作。本发明运动自由度高、灵活性强，救援工作效率高、成本低。

所述的旋翼组件包括螺旋桨、螺旋桨旋转轴承、螺旋桨承载架以及螺旋桨旋转电机；螺旋桨旋转轴承的内外圈分别与螺旋桨和螺旋桨承载架螺栓固定，螺旋桨旋转电机的机体通过螺栓固定在螺旋桨承载架上，其输出轴与螺旋桨键连接，并通过挡片和螺栓轴向定位；螺旋桨旋转电机输出轴相对于其机体绕其轴线的旋转运动，带动螺旋桨相对于螺旋桨承载架旋转，通过空气的反作用力形成一个垂直于旋翼组件平面的力，为无人机式救援平台的移动提供前提条件。

所述的旋翼位姿调整组件包括旋翼运动球铰副、旋翼运动伸缩轴、旋翼运动液压球铰以及旋翼位姿调整座；旋翼运动球铰副有三组，其固定端间隔120度焊接在螺旋桨承载架上；旋翼运动液压球铰有三组，其固定端间隔120度焊接在旋翼位姿调整座上；旋翼运动伸缩轴有三组，其两端分别与旋翼运动球铰副活动端和旋翼运动液压球铰活动端焊接在一起，从而构成并联式位姿调整装置，旋翼运动液压球铰活动端相对于其固定端绕过其球心点任意轴线的旋转运动，结合旋翼运动伸缩轴一端相对于另一端沿其轴线的直线移动，灵活调整螺旋桨承载架相对于旋翼位姿调整座的位姿，从而调整旋翼组件所承受空气反作用力的方向，再通过螺旋桨旋转电机的转速来调整作用力的大小，从而灵活调整无人机式救援平台的整体受力状态，实现多种姿态下的移动与悬停，快速穿过障碍物到达救援位置；此外，旋翼位姿调整座的上圆弧较下圆弧的半径要小，气流流过上表面的速度更快，根据伯努力效应，下表面所受空气压力较上表面更大，从而产生一个托举力，电机可以分出更多的功率用于推进，使无人机式救援平台的移动速度更快。

所述的多旋翼夹角调整组件包括旋翼夹角调整臂和旋翼臂弧形运动装置；旋翼臂弧形运动装置由360度圆形滑轨和四个能在滑轨上自如运动的滑块组成，旋翼臂弧形运动装置的滑轨与飞行平台焊接在一起，其滑块与旋翼夹角调整臂的一端螺栓固定，旋翼夹角调整臂的另一端与旋翼位姿调整座焊接在一起；旋翼臂弧形运动装置滑块沿其滑轨的自如运动，通过旋翼夹角调整臂带动相应旋翼组件沿旋翼臂弧形运动装置的滑块自如运动，实现相邻旋翼组件之间的夹角调整，当一到两个旋翼组件发生故障时，调整无人机式救援平台各旋翼的相对位置，以达到新的运动平衡继续工作。

所述的可伸缩云梯组件包括云梯多级伸缩轴和横向踏板；云梯多级伸缩轴各节均可相对相邻节沿其轴线自如移动，且每节均焊接有可供人员踩扶的横向踏板，从而构成可伸缩的云梯；当不使用时，云梯缩短以防止其干扰救援平台的运动，需使用时，在云梯旋转组件调好角度的前提下，云梯伸长探至人员受困位置，从正上方、斜上方、斜下方或水平方向救人。

所述的云梯旋转组件包括云梯旋转电机座、云梯旋转电机以及云梯旋转轴承；云梯旋转电机座与飞行平台螺栓固定，云梯旋转轴承的内外圈分别通过螺栓固定在云梯旋转电机座和云梯多级伸缩轴的固定端上，云梯旋转电机的机体通过螺栓固定在云梯旋转电机座上，其输出轴与云梯多级伸缩轴的固定端键连接；云梯旋转电机输出轴相对其机体绕其轴线的旋转运动，通过云梯多级伸缩轴带动可伸缩云梯组件绕云梯旋转电机的轴线旋转，实现可伸缩云梯组件的角度调整，再结合可伸缩云梯组件的运动将云梯末端探至人员受困位置，从正上方、斜上方、斜下方或水平方向救人。

所述的可升降吊绳组件包括卷筒、卷筒旋转轴承、卷筒旋转电机座、卷筒旋转电机、吊绳、滑轮以及吊绳导向件；卷筒旋转电机座与飞行平台螺栓固定，卷筒旋转轴承的内外圈分别与卷筒旋转电机座和卷筒螺栓固定，卷筒旋转电机座的机体通过螺栓固定在卷筒旋转电机座上，其输出轴与卷筒键连接；滑轮的滑轮座和吊绳导向件均通过螺栓固定在飞行平台上，吊绳一段固定在卷筒上，另一端绕卷筒数圈后，再依次经过滑轮的轮体和吊绳导向件的导向孔垂向地面；卷筒旋转电机输出轴相对其机体绕其轴线的旋转运动，带动卷筒绕其轴线旋转，实现吊绳活动端的自适应升降，不使用时将吊绳卷起，避免干扰无人机式救援平台的运动，使用时将吊绳活动端垂下探至人员受困位置，从正下方救人。

所述的可升降护栏组件包括护栏多级伸缩轴和环形护栏；多级伸缩轴有三组，均布在环形护栏周围，其固定端和活动端分别与飞行平台和环形护栏焊接固定；护栏多级伸缩轴活动端相对其固定端沿其轴线的自适应移动，可带动实现环形护栏的自适应升降；未搭载人员时，环形护栏下降至飞行平台的环形槽中，以避免对可伸缩云梯组件和云梯旋转组件的干扰，受困人员登上飞行平台后，环形护栏升起，保护其在无人机式救援平台运动过程中不发生坠落。

本发明是一种无人机式救援平台，通过视觉装置提供环境信息进行控制，通过旋翼组件和旋翼位姿调整组件控制救援平台避过障碍物快速到达指定位置，通过可伸缩云梯组件和云梯旋转组件从正上方、斜上方、斜下方以及水平方向救人，通过可升降吊绳组件从正下方救人，将受困人员救援至飞行平台上，再通过可升降护栏组件保护人员不从飞行平台上坠落。此外，在一组或两组旋翼组件发生故障时，还可通过多旋翼夹角调整组件调整各旋翼组件的相对位置，以达到新的运动平衡继续工作。本发明运动自由度高、灵活性强，救援工作效率高、成本低。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种无人机式救援平台原理示意图；

图中：1、视觉装置，2、可升降护栏组件，3、飞行平台，4、多旋翼夹角调整组件，5、旋翼组件，6、旋翼位姿调整组件，7、可伸缩云梯组件，8、云梯旋转组件，9、可升降吊绳组件。

图2为本发明实施例提供的旋翼组件原理示意图；

图中：5.1、螺旋桨，5.2、螺旋桨旋转轴承，5.3、螺旋桨承载架，5.4、螺旋桨旋转电机。

图3为本发明实施例提供的旋翼位姿调整组件原理示意图；

图中：6.1、旋翼运动球铰副，6.2、旋翼运动伸缩轴，6.3、旋翼运动液压球铰，6.4、旋翼位姿调整座。

图4为本发明实施例提供的多旋翼夹角调整组件原理示意图；

图中：4.1、旋翼夹角调整臂，4.2、旋翼臂弧形运动装置。

图5为本发明实施例提供的四旋翼运动模式图。

图6为本发明实施例提供的当一个旋翼发生故障时的三旋翼运动模式图。

图7~8为本发明实施例提供的当两个旋翼发生故障时的两旋翼运动模式图。

图9为本发明实施例提供的四旋翼运动模式下的悬停状态空气反作用力示意图。

图10为本发明实施例提供的四旋翼运动模式下的平移状态空气反作用力示意图。

图11为本发明实施例提供的四旋翼运动模式下的翻转状态空气反作用力示意图。

图12为本发明实施例提供的四旋翼运动模式下的侧位姿悬停状态空气反作用力示意图。

图13为本发明实施例提供的可伸缩云梯组件原理示意图；

图中：7.1、多级伸缩轴，7.2、横向踏板。

图14为本发明实施例提供的云梯旋转组件原理示意图；

图中：8.1、云梯旋转电机座，8.2、云梯旋转电机，8.3、云梯旋转轴承。

图15为本发明实施例提供的无人机式救援平台从正上方救人原理示意图。

图16为本发明实施例提供的无人机式救援平台从斜上方救人原理示意图。

图17为本发明实施例提供的无人机式救援平台从斜下方救人原理示意图。

图18为本发明实施例提供的无人机式救援平台从水平方向救人原理示意图。

图19为本发明实施例提供的可升降吊绳组件原理示意图；

图中：9.1、卷筒，9.2、卷筒旋转轴承，9.3、卷筒旋转电机座，9.4、卷筒旋转电机，9.5、吊绳，9.6、滑轮，9.7、吊绳导向件。

图20为本发明实施例提供的无人机式救援平台从正下方救人原理示意图。

图21为本发明实施例提供的可升降护栏组件原理示意图；

图中：2.1、护栏多级伸缩轴，2.2、环形护栏。

图22为本发明实施例提供的无人机式救援平台未载人状态示意图。

图23为本发明实施例提供的无人机式救援平台载人状态示意图。

具体实施方式

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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，是本发明实施例提供的一种无人机式救援平台原理示意图，它包括视觉装置1、可升降护栏组件2、飞行平台3、多旋翼夹角调整组件4、旋翼组件5、旋翼位姿调整组件6、可伸缩云梯组件7、云梯旋转组件8以及可升降吊绳组件9。本发明是一种无人机式救援平台，通过视觉装置1提供环境信息进行控制，通过旋翼组件5和旋翼位姿调整组件6控制救援平台避过障碍物快速到达指定位置，通过可伸缩云梯组件7和云梯旋转组件8从正上方、斜上方、斜下方以及水平方向救人，通过可升降吊绳组件9从正下方救人，将受困人员救援至飞行平台3上，再通过可升降护栏组件2保护人员不从飞行平台3上坠落。此外，在一组或两组旋翼组件5发生故障时，还可通过多旋翼夹角调整组件4调整各旋翼组件5的相对位置，以达到新的运动平衡继续工作。本发明运动自由度高、灵活性强，救援工作效率高、成本低。

请参阅图2，是本发明实施例提供的旋翼组件原理示意图，它包括螺旋桨5.1、螺旋桨旋转轴承5.2、螺旋桨承载架5.3以及螺旋桨旋转电机5.4；螺旋桨旋转轴承5.2的内外圈分别与螺旋桨5.1和螺旋桨承载架5.3螺栓固定，螺旋桨旋转电机5.4的机体通过螺栓固定在螺旋桨承载架5.3上，其输出轴与螺旋桨5.1键连接，并通过挡片和螺栓轴向定位；螺旋桨旋转电机5.4输出轴相对于其机体绕其轴线的旋转运动，带动螺旋桨5.1相对于螺旋桨承载架5.3旋转，通过空气的反作用力形成一个垂直于旋翼组件5平面的力，为无人机式救援平台的移动提供前提条件。

请参阅图3，是本发明实施例提供的旋翼位姿调整组件原理示意图，它包括旋翼运动球铰副6.1、旋翼运动伸缩轴6.2、旋翼运动液压球铰6.3以及旋翼位姿调整座6.4；旋翼运动球铰副6.1有三组，其固定端间隔120度焊接在螺旋桨承载架5.3上；旋翼运动液压球铰6.3有三组，其固定端间隔120度焊接在旋翼位姿调整座6.4上；旋翼运动伸缩轴6.2有三组，其两端分别与旋翼运动球铰副6.1活动端和旋翼运动液压球铰6.3活动端焊接在一起，从而构成并联式位姿调整装置，旋翼运动液压球铰6.3活动端相对于其固定端绕过其球心点任意轴线的旋转运动，结合旋翼运动伸缩轴6.2一端相对于另一端沿其轴线的直线移动，灵活调整螺旋桨承载架5.3相对于旋翼位姿调整座6.4的位姿，从而调整旋翼组件5所承受空气反作用力的方向，再通过螺旋桨旋转电机5.4的转速来调整作用力的大小，从而灵活调整无人机式救援平台的整体受力状态，实现多种姿态下的移动与悬停，快速穿过障碍物到达救援位置；此外，旋翼位姿调整座6.4的上圆弧较下圆弧的半径要小，气流流过上表面的速度更快，根据伯努力效应，下表面所受空气压力较上表面更大，从而产生一个托举力，电机可以分出更多的功率用于推进，使无人机式救援平台的移动速度更快。

请参阅图4，是本发明实施例提供的多旋翼夹角调整组件原理示意图，它包括旋翼夹角调整臂4.1和旋翼臂弧形运动装置4.2；旋翼臂弧形运动装置4.2由360度圆形滑轨和四个能在滑轨上自如运动的滑块组成，旋翼臂弧形运动装置4.2的滑轨与飞行平台3焊接在一起，其滑块与旋翼夹角调整臂4.1的一端螺栓固定，旋翼夹角调整臂4.1的另一端与旋翼位姿调整座6.4焊接在一起；旋翼臂弧形运动装置4.2滑块沿其滑轨的自如运动，通过旋翼夹角调整臂4.1带动相应旋翼组件5沿旋翼臂弧形运动装置4.2的滑块自如运动，实现相邻旋翼组件5之间的夹角调整，当一到两个旋翼组件5发生故障时，调整无人机式救援平台各旋翼的相对位置，以达到新的运动平衡继续工作。

请参阅图5，是本发明实施例提供的四旋翼运动模式图。

请参阅图6，是本发明实施例提供的当一个旋翼发生故障时的三旋翼运动模式图。

请参阅图7~8，是本发明实施例提供的当两个旋翼发生故障时的两旋翼运动模式图。

请参阅图9~12，是本发明实施例提供的四旋翼运动模式下的四种运动状态空气反作用力示意图。

请参阅图13，是本发明实施例提供的可伸缩云梯组件原理示意图，它包括云梯多级伸缩轴7.1和横向踏板7.2；云梯多级伸缩轴7.1各节均可相对相邻节沿其轴线自如移动，且每节均焊接有可供人员踩扶的横向踏板7.2，从而构成可伸缩的云梯；当不使用时，云梯缩短以防止其干扰救援平台的运动，需使用时，在云梯旋转组件8调好角度的前提下，云梯伸长探至人员受困位置，从正上方、斜上方、斜下方或水平方向救人。

请参阅图14，是本发明实施例提供的云梯旋转组件原理示意图，它包括云梯旋转电机座8.1、云梯旋转电机8.2以及云梯旋转轴承8.3；云梯旋转电机座8.1与飞行平台3螺栓固定，云梯旋转轴承8.3的内外圈分别通过螺栓固定在云梯旋转电机座8.1和云梯多级伸缩轴7.1的固定端上，云梯旋转电机8.2的机体通过螺栓固定在云梯旋转电机座8.1上，其输出轴与云梯多级伸缩轴7.1的固定端键连接；云梯旋转电机8.2输出轴相对其机体绕其轴线的旋转运动，通过云梯多级伸缩轴7.1带动可伸缩云梯组件7绕云梯旋转电机8.2的轴线旋转，实现可伸缩云梯组件7的角度调整，再结合可伸缩云梯组件7的运动将云梯末端探至人员受困位置，从正上方、斜上方、斜下方或水平方向救人。

请参阅图15~18，是本发明实施例提供的无人机式救援平台从正上方、斜上方、斜下方以及水平方向救人原理示意图。

请参阅图19，是本发明实施例提供的可升降吊绳组件原理示意图，它包括卷筒9.1、卷筒旋转轴承9.2、卷筒旋转电机座9.3、卷筒旋转电机9.4、吊绳9.5、滑轮9.6以及吊绳导向件9.7；卷筒旋转电机座9.3与飞行平台3螺栓固定，卷筒旋转轴承9.2的内外圈分别与卷筒旋转电机座9.3和卷筒9.1螺栓固定，卷筒旋转电机座9.3的机体通过螺栓固定在卷筒旋转电机座9.3上，其输出轴与卷筒9.1键连接；滑轮9.6的滑轮座和吊绳导向件9.7均通过螺栓固定在飞行平台3上，吊绳9.5一段固定在卷筒9.1上，另一端绕卷筒9.1数圈后，再依次经过滑轮9.6的轮体和吊绳导向件9.7的导向孔垂向地面；卷筒旋转电机9.4输出轴相对其机体绕其轴线的旋转运动，带动卷筒9.1绕其轴线旋转，实现吊绳9.5活动端的自适应升降，不使用时将吊绳9.5卷起，避免干扰无人机式救援平台的运动，使用时将吊绳9.5活动端垂下探至人员受困位置，从正下方救人。

请参阅图20，是本发明实施例提供的无人机式救援平台从正下方救人原理示意图。

请参阅图21，是本发明实施例提供的可升降护栏组件原理示意图，它包括护栏多级伸缩轴2.1和环形护栏2.2；多级伸缩轴2.1有三组，均布在环形护栏2.2周围，其固定端和活动端分别与飞行平台3和环形护栏2.2焊接固定；护栏多级伸缩轴2.1活动端相对其固定端沿其轴线的自适应移动，可带动实现环形护栏2.2的自适应升降；未搭载人员时，环形护栏2.2下降至飞行平台3的环形槽中，以避免对可伸缩云梯组件7和云梯旋转组件8的干扰，受困人员登上飞行平台3后，环形护栏2.2升起，保护其在无人机式救援平台运动过程中不发生坠落。

请参阅图22~23，是本发明实施例提供的无人机式救援平台未载人状态和载人状态示意图。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。