[發明專利]一種煤礦井下防爆型四旋翼無人機

有效

• 申請號: 201910508738.1
• 申請日: 2019-06-13
• 公開（公告）號: CN110182365B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 程健;白帥;郭一楠;張俊;閆鵬鵬;李波;陳亮
• 申請（專利權）人: 煤炭科學研究總院;中國礦業大學
• 主分類號: B64C39/02
• 分類號: B64C39/02;B64D47/08;B64D47/00;B64C27/08
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 張聯群

一種煤礦井下防爆型四旋翼無人機，屬于煤礦井下巡檢救援領域。四旋翼無人機的飛控模塊、數傳圖傳模塊、電池模塊、動力系統和傳感器系統均安裝在機架內，攝像頭模塊安裝在機架上；電池模塊給無人機整體提供動力能源，電池模塊位于第二中間層底部；數傳圖傳模塊的數傳圖傳密封盒固定在機架頂部，安裝數傳圖傳密封盒一側的機架為機頭位置；動力系統模塊的無刷電機位于機架內，固定在第一中間層；傳感器系統和飛控模塊的輸出通過數傳圖傳模塊無人機端與其地面端雙向通信；攝像頭模塊的圖像信號傳輸至數傳圖傳地面端的視頻設備。優點：結構穩定、牢固，體積小，反應靈敏，在井下無GPS情況下完成巡檢勘測任務，智能化操作，續航時間長；主體模塊化構造。

技術領域

本發明涉及一種煤礦井下防爆型四旋翼無人機，屬于煤礦井下巡檢救援領域。

背景技術

井下環境復雜，尤其在煤礦災害事故發生后，快速有效地進行搶險救援是減少人員傷亡和財產損失的重要工作。由于礦井環境未知，在日常巡檢以及災害搶險救援的決策指揮中，關鍵是需要快速獲取井下的環境信息。采用無人機進入礦井進行環境偵測，可以較好地解決這一問題。環境偵測的無人機不僅可以探測礦井的環境信息，同時在災后可以探測有毒氣體，比如：瓦斯、一氧化碳等，為救護隊伍的安全提供信息，還可搜尋被困或受傷礦工的信息。

近年來，無人機的發展迅猛，主要以四旋翼電動無人機為主。安徽理工大學公開了一種煤礦井下使用的防爆無人飛機(CN 109292091 A)，包括機體、支架、補光設備、傳感器設備與蓄電池，裝置結構簡單。西安科技大學公開了一種煤礦災區環境偵測無人機及偵測方法(CN 109159895 A)，包括無人機、煤礦災區偵測裝置和監控裝置，通過設置定位基站完成無人機的飛行與偵測。

目前，井下無人機的研究主要存在以下問題，在井下狹敝空間，體積較大，無人機體積質量較大，續航時間短；在無GPS情況下無法實現自穩懸停，無人機操作復雜；整機的結構強度不足以完成井下巡檢與搜救工作，同時市面上沒有搭載有氣體傳感器與多攝像儀無人機，無法滿足井下巡檢與搜救需要。

發明內容

本發明的目的是要提供一種煤礦井下防爆型四旋翼無人機，解決在井下狹敝空間，無GPS情況下無法實現自穩懸停，無法滿足井下巡檢與搜救需要的問題。

本發明的目的是這樣實現的：四旋翼無人機包括：機架、飛控模塊、數傳圖傳模塊、電池模塊、動力系統、攝像頭模塊和傳感器系統；

所述飛控模塊、數傳圖傳模塊、電池模塊、動力系統和傳感器系統均安裝在機架內，攝像頭模塊安裝在機架上；

所述電池模塊給無人機整體提供動力能源，電池模塊位于第二中間層底部；

所述數傳圖傳模塊的數傳圖傳密封盒固定在機架頂部，安裝數傳圖傳密封盒一側的機架為機頭位置；

所述動力系統模塊的無刷電機位于機架的第二中間層和第一中間層，固定在第一中間層；

所述傳感器系統和飛控模塊的輸出通過數傳圖傳模塊無人機端與地面端雙向通信；攝像頭模塊的圖像信號傳輸至數傳圖傳地面端的視頻設備。

所述的機架中設有通線孔，整體為圓形結構，包括：上碳板、支撐架、第一中間層、第二中間層、下碳板、起落架、中間軸、第一中間層機臂和第二中間層機臂；第一中間層與第二中間層之間通過尼龍柱安裝固定；第一中間層和第一中間層機臂、第二中間層和第二中間層機臂分別為一個整體，無需安裝；中間軸位于第二中間層的中心位置，起到支撐作用，二者為一個整體，無需安裝；上碳板與第一中間層、第二中間層與下碳板之間均通過4個支撐架對應連接，支撐架均勻放置在機架四周，支撐架與上碳板和下碳板通過螺紋連接；上碳板與下碳板均為圓形框架；起落架均勻分布在下碳板底部，二者通過螺紋連接，減輕機架重量，增強機架強度。