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原文传递一种煤矿井下防爆型四旋翼无人机

专利名称：	一种煤矿井下防爆型四旋翼无人机
摘要：	一种煤矿井下防爆型四旋翼无人机，属于煤矿井下巡检救援领域。四旋翼无人机的飞控模块、数传图传模块、电池模块、动力系统和传感器系统均安装在机架内，摄像头模块安装在机架上；电池模块给无人机整体提供动力能源，电池模块位于第二中间层底部；数传图传模块的数传图传密封盒固定在机架顶部，安装数传图传密封盒一侧的机架为机头位置；动力系统模块的无刷电机位于机架内，固定在第一中间层；传感器系统和飞控模块的输出通过数传图传模块无人机端与其地面端双向通信；摄像头模块的图像信号传输至数传图传地面端的视频设备。优点：结构稳定、牢固，体积小，反应灵敏，在井下无GPS情况下完成巡检勘测任务，智能化操作，续航时间长；主体模块化构造。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	中国矿业大学
发明人：	程健;白帅;郭一楠;张俊;闫鹏鹏;李波;陈亮
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-13T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-30T00:00:00+0800
申请号：	CN201910508738.1
公开号：	CN110182365A
代理机构：	南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	张联群
分类号：	B64C39/02(2006.01);B;B64;B64C;B64C39
申请人地址：	221116 江苏省徐州市大学路1号中国矿业大学科研院
主权项：	1.一种煤矿井下防爆型四旋翼无人机，其特征是：四旋翼无人机包括：机架、飞控模块、数传图传模块、电池模块、动力系统、摄像头模块和传感器系统；所述飞控模块、数传图传模块、电池模块、动力系统和传感器系统均安装在机架内，摄像头模块安装在机架上；所述电池模块给无人机整体提供动力能源，电池模块位于第二中间层底部；所述数传图传模块的数传图传密封盒固定在机架顶部，安装数传图传密封盒一侧的机架为机头位置；所述动力系统模块的无刷电机位于机架的第二中间层和第一中间层，固定在第一中间层；所述传感器系统和飞控模块的输出通过数传图传模块无人机端与地面端双向通信；摄像头模块的图像信号传输至数传图传地面端的视频设备。 2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下防爆型四旋翼无人机，其特征是：所述的机架中设有通线孔，整体为圆形结构，包括：上碳板、支撑架、第一中间层、第二中间层、下碳板、起落架、中间轴、第一中间层机臂和第二中间层机臂；第一中间层与第二中间层之间通过尼龙柱安装固定；第一中间层和第一中间层机臂、第二中间层和第二中间层机臂分别为一个整体，无需安装；中间轴位于第二中间层的中心位置，起到支撑作用，二者为一个整体，无需安装；上碳板与第一中间层、第二中间层与下碳板之间均通过4个支撑架对应连接，支撑架均匀放置在机架四周，支撑架与上碳板和下碳板通过螺纹连接；上碳板与下碳板均为圆形框架；起落架均匀分布在下碳板底部，二者通过螺纹连接，减轻机架重量，增强机架强度。 3.根据权利要求2所述的一种煤矿井下防爆型四旋翼无人机，其特征是：所述的飞控模块包括：飞控密封盒、飞行控制器、电源管理器和调参接口信号灯；飞行控制器分别与电源管理器、调参接口信号灯连接；飞控密封盒单侧开口，两侧设置有机架连接座，飞控密封盒通过螺栓安装在第一中间层与第二中间层之间的中心位置；飞行控制器和电源管理器安装在飞控密封盒内，控制电调，引导无刷电机做出相应的动作；电源管理器连接飞行控制器，调参接口信号灯安装在上碳板的机尾；飞行控制器的内部有气压计、惯性导航系统和姿态增稳系统；无人机在井下飞行时，依靠惯性导航系统，姿态增稳系统保证无人机在井下的平稳飞行。 4.根据权利要求2所述的一种煤矿井下防爆型四旋翼无人机，其特征是：所述数传图传模块包括：数传图传无人机端、数传图传地面端和数传图传密封盒；数传图传无人机端安装在数传图传密封盒内，数传图传密封盒一侧开口，两翼设有机架连接座，通过螺纹连接安装在上碳板顶部中心位置，方向朝向机头方向；数传图传地面端是手持设备，采用双屏传输，具有遥控与图像传输功能，包括遥控器、视频设备，数传图传信号为收发一体式，不安装在无人机上；遥控信号采用2.4G通道传输，视频信号采用5.8G与4G通道传输，实时获得平摄像头模块、顶摄像模块拍摄图像；数传图传无人机端与飞行控制器连接；数传图传地面端的遥控器发送无人机动作指令至数传图传无人机端，将数字信号传输至飞行控制器。 5.根据权利要求2所述的一种煤矿井下防爆型四旋翼无人机，其特征是：所述电池模块给无人机提供动力能源，包括：电池防爆盒、电池和集线器；电池防爆盒两翼设有与机架连接的连接座，一侧开口，固定在第二中间层底部，电池、集线器和电调浇封在电池防爆盒内；与飞控模块中的电源管理器连接，保证动力，同时延长续航时间；电池与动力系统中的电调通过集线器连接，电调输出端与无刷电机连接，电调的信号线输入端与飞行控制器连接；在电池模块供电处设置防爆接口，电池模块的电池防爆盒采用插拔式上电，安装在第二中间层底部，与集线器连接。 6.根据权利要求2所述的一种煤矿井下防爆型四旋翼无人机，其特征是：所述动力系统包括：无刷电机、电调和电机座；电调安装在电池防爆盒内，无刷电机安装在电机座内，位于机架第二中间层机臂与第一中间层机臂末端，电机座固定在第一中间层上；电调的输出端与无刷电机的输入端连接，电调的输入端连接到集线器，信号线连接飞行控制器；电机座包括：电机槽、联轴器、6020轴承、延长轴和快拆座；快拆座底部与联轴器连接，延长轴与联轴器过盈连接，联轴器安装在6020轴承内圈；6020轴承的外圈安装在电机槽内；无刷电机安装在电机槽内部，在电机槽底端与机臂末端连接。 7.根据权利要求2所述的一种煤矿井下防爆型四旋翼无人机，其特征是：所述摄像头模块包含平摄像头模块和顶摄像头模块；每个模块均包含1个摄像仪和1个摄像头密封盒；顶摄像头模块位于机架顶部，胶装在数传图传密封盒后部，方向朝上，用于拍摄井下顶部情况；平摄像头模块连接在第二中间层，方向朝向机头方向；所述摄像头密封盒，在摄像头密封盒前侧有孔，在孔上安装摄像头盖板，摄像头盖板为透明盖板，在摄像头密封盒内通孔后侧安置摄像仪，在摄像头密封盒后侧有摄像仪连接底座，在摄像头密封盒两侧有机架连接座；平摄像头模块和顶摄像头模块将采集到的图像信号采用双通道传输至数传图传地面端的视频设备，实时观察井下作业情况；平摄像头模块采用5.8G信号传输；顶摄像头模块采用4G信号传输；数传图传地面端的遥控器与无人机之间通过2.4G数字信号传输。 8.根据权利要求2所述的一种煤矿井下防爆型四旋翼无人机，其特征是：所述传感器系统包括：传感器密封盒、传感器系统控制板、超声波传感器、激光红外传感器和气体传感器；超声波传感器固定在支撑架上，位于机架的四周，起到避障作用，保证全方位的自主避障飞行；激光红外传传感器固定在传感器密封盒外侧底部，对无人机进行测高，实现悬停自稳；所述的传感器密封盒的一侧开口，另一侧设有4个通孔；在传感器密封盒内设置有传感器系统控制板连接座和4个气体传感器连接座，气体传感器与传感器系统控制板封装在传感器密封盒内，安装在下碳板底部；4个气体传感器与传感器系统控制板连接，由电源模块直接供电；气体传感器固定在传感器密封盒内底部通孔位置，检测井下甲烷、二氧化碳、氧气及其他气体浓度，保证井下作业安全。
所属类别：	发明专利