小型无人机载AED投放装置及应用其的AED投放方法

小型无人机载aed投放装置及应用其的aed投放方法
技术领域
1.本发明涉及aed的高效投放装置，具体涉及一种小型无人机载aed投放装置及应用其的aed投放方法。


背景技术：

2.医疗是人类社会的基本问题，很多时候病人的病情危重都是延迟、救护车迟到等原因造成的。自动体外除颤器又称自动体外电击器，简称aed，是一种便携式医疗设备，是可以被非专业人员使用的用于抢救心脏骤停患者的医疗设备。目前世界上最有效制止猝死的办法就是及时地利用aed对患者进行除颤和心肺复苏。但目前我国aed普遍使用率低，一旦出现患者心脏骤停需立马送去医院，遇到堵车等突发情况就会耽误救治的黄金时间，严重的话会危害到患者的生命安全。
3.我国密集场所中对aed的使用投放率低，通常患者将面临离医院太远或者在人群密集场所中携载aed的大型设备/救护车难以靠近等问题，出现这样的问题后就往往会错过最佳的抢救时间。针对类似的问题，有人提出了通过无人机运输aed的方案，使得aed能快速高效到达指定位置，在实际应用中发现，通过无人机来运输aed时，最终送达aed的方式有两种，其一是无人机到达预定空域和高度位置进行空投，在重力作用下aed自由落体到达地面，其二是无人机携带aed降落到地面，再由抢救人员从无人机上拆卸aed；
4.这两种方案中，空投aed容易造成aed损坏或者变形，容易导致aed不能正常工作，无人机降落需要有较为平整适宜的着陆地点，有些时候难以快速找到这样的着陆点，导致着陆过程中aed或无人机受损，影响aed的取用或抢救工作。
5.另外，为了使得无人机的快速可达范围能够覆盖所有人口密集区域，需要大量布置携带aed的无人机，这就要求无人机及相关携带投放设备要尽量简单，即要易于操作，又要降低成本，还得满足故障率低，可靠性强的特点。
6.基于上述具体的无人机运输aed过程中存在的现实问题，本发明人对aed投放设备做了深入研究，以期待设计出一种能够解决上述问题的小型无人机载aed投放装置及应用其的aed投放方法。


技术实现要素：

7.为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种小型无人机载aed投放装置及应用其的aed投放方法，该装置包括承装aed的存放箱，该存放箱顶部连接有两个卡扣连接架，所述卡扣连接架顶部还设置有旋转卡扣，所述旋转卡扣与电机相连，通过电机控制旋转卡扣，进而控制旋转卡扣与卡扣连接架之间连接或者断开，当彼此完全断开时即完成aed的投放工作，其中，所述两个卡扣连接架所在高度位置不同，使得存放箱具有30度的倾斜角度，在存放箱投放时，两个旋转卡扣按照特定顺序放开对卡扣连接架的锁紧，使得无人机能够在悬停状态配合aed的使用者顺利摘取aed，以最稳妥的的方式卸载aed，确保aed不会在卸载过程中受到振动损伤，确保aed能够正常使用；从而完成本发明。
8.具体来说，本发明的目的在于提供一种小型无人机载aed投放装置，
9.该装置包括用于装置保护aed的存放箱1，在所述存放箱上设置有吊耳2，
10.该装置还包括前卡扣连接架3和后卡扣连接架4，所述前卡扣连接架3和后卡扣连接架4各自与吊耳2相连，使得该存放箱1以倾斜状态固定在无人机底部。
11.其中，所述前卡扣连接架3的顶端嵌入到前旋转卡扣5中，所述后卡扣连接架4的顶端嵌入到后旋转卡扣6中；
12.该装置还包括设置在无人机内部下方的前端电机7和后端电机8；
13.其中，所述前端电机7与前旋转卡扣5相连，并控制所述前旋转卡扣5卡紧或者放开前卡扣连接架3；
14.所述后端电机8与后旋转卡扣6相连，并控制所述后旋转卡扣6卡紧或者放开后卡扣连接架4。
15.其中，当无人机处于水平状态并且携带所述存放箱1时，所述前卡扣连接架3的底端高度高于后卡扣连接架4的底端高度。
16.其中，所述存放箱1的倾斜状态为，在无人机处于水平状态时，存放箱1与水平面之间的夹角角度为25-40度，优选为30度。
17.其中，当无人机投放该存放箱1时，所述前端电机7和后端电机8按照预定顺序/规则启动工作。
18.其中，所述预定顺序/规则包括：
19.无人机悬停卸载aed时，无人机到达投放高度后，待存放箱1底部被aed的使用人员托住后，启动后端电机8；
20.无人机进一步下降高度，待存放箱1处于接近水平状态时，启动前端电机7；
21.无人机降落卸载aed时，无人机降低高度到接近地面，继续降低高度，待存放箱1底部边缘与地面接触时启动后端电机8；
22.预定时间后再启动前端电机7。
23.其中，所述前旋转卡扣5和后旋转卡扣6的结构形式一致，都包括圆柱状的外壳51，在该外壳51的底部开设有豁口52；
24.所述前卡扣连接架3和后卡扣连接架4的顶端各自设置有卡扣接头31，所述卡扣接头31能够经过该豁口52进出外壳51；
25.在所述外壳51内部开设有供卡扣接头31旋转的空间，且所述卡扣接头31旋转预定角度后，不能再通过豁口52脱离外壳51。
26.其中，在所述外壳51内部还设置有环形弹簧53，通过该环形弹簧53压迫卡扣接头31，将所述卡扣接头31压迫至远离豁口52的位置。
27.其中，在所述存放箱1内部底部设置有柔性保护垫层11；
28.存放箱1向下投放时，通过该柔性保护垫层11为存放箱1内部的aed提供缓冲减震。
29.其中，在所述柔性保护垫层11上表面设置有限位卡槽12；
30.优选地，所述限位卡槽19设置有三个，沿柔性保护垫层11的对角线分布；
31.其中两个限位卡槽12位于存放箱1内部角落位置，第三个限位卡槽12位于临近存放箱1开口位置。
32.本技术还提供一种小型无人机投放aed的方法，
33.该方法通过上文所述的小型无人机载aed投放装置实现；
34.优选地，该方法中，无人机到达预定空域后，判断是否具备降落条件，在具备降落条件时，无人机降落卸载aed；在不具备降落条件时，无人机悬停卸载aed；
35.其中，无人机悬停卸载aed包括如下步骤：
36.步骤1，控制无人机携带小型无人机载aed投放装置到达指定位置，并下降高度至投放高度；
37.步骤2，由aed接收人员用手承托存放箱1的底部，此时启动后端电机8，使得后卡扣连接架4与后旋转卡扣6脱离；
38.步骤3，无人机进一步下降高度，待存放箱1到达接近水平状态时，启动前端电机7，由aed接收人员抓取拿走存放箱1；
39.步骤4，开启存放箱1并取出aed；
40.优选地，无人机降落卸载aed包括如下步骤：
41.步骤a，控制无人机携带小型无人机载aed投放装置到达指定位置，并下降高度至接近地面高度；
42.步骤b，无人机继续降低高度，待存放箱1底部边缘与地面接触时启动后端电机8；
43.步骤c，预定时间后再启动前端电机7；
44.步骤d，由aed接收人员取走存放箱1，并开启存放箱1取出aed。
45.本发明所具有的有益效果包括：
46.(1)根据本发明提供的小型无人机载aed投放装置中，装载保护aed的存放箱按照预定角度倾斜设置，从而使得aed设备在重力作用下，设备会在存放箱内向远离存放箱箱门的方向运动，避免aed设备在飞行过程中从箱门掉落；此外，由于倾斜角度较小，在卸载aed过程中，存放箱前端距离地面高度不大，aed不会因过大的冲击造成损伤；
47.(2)根据本发明提供的小型无人机载aed投放装置中，通过前后两个旋转卡扣来连接存放箱，并且在投放该存放箱时，会根据无人机的降落情况来判定前后卡扣的工作顺序及开启时机，使得在无人机能降落的情况下，通过控制前后卡扣的工作顺序使得存放箱稳定投放在地面上；当无法完成降落时，通过与接收人员的配合来确保aed能够安全取下，杜绝aed被损坏的风险；
48.(3)根据本发明提供的小型无人机载aed投放装置中，在存放箱内部底部设置有柔性保护垫层，在该柔性保护垫层上沿对角线分布有三个限位卡槽，既能够使得aed稳定安装在存放箱内部，还能够使得aed的取放更为方便，降低aed取放的操作难度，节约aed的拆取时间，提高抢救效率；
49.(4)根据本发明提供的小型无人机载aed投放装置中，通过旋转卡扣的连接部与无人机可拆卸连接，当需要对无人机及其内部进行检查维修时，只需操作连接部即可使aed急救设备存放箱与无人机分离，无需对大量的连接件进行拆卸，拆装过程简单；
50.(5)根据本发明提供的小型无人机载aed投放装置，在能够实现能够将aed急救设备精准投放的基础上，充分利用简单机构实现投放动作，系统简单可靠，总体质量不大，可安装在小型无人机上使用。
附图说明
51.图1示出本技术中小型无人机载aed投放装置安装在无人机上的示意图；
52.图2示出本技术中小型无人机载aed投放装置整体结构示意图；
53.图3示出本技术中小型无人机载aed投放装置中电机、旋转卡扣和卡扣连接架的结构示意图；
54.图4示出本技术中小型无人机载aed投放装置中旋转卡扣的结构示意图；
55.图5示出本技术中小型无人机载aed投放装置中柔性保护垫层的结构示意图。
56.附图标记说明
57.1-存放箱
58.11-柔性保护垫层
59.12-限位卡槽
60.13-柔性垫片
61.2-吊耳
62.3-前卡扣连接架
63.31-卡扣接头
64.4-后卡扣连接架
65.5-前旋转卡扣
66.51-外壳
67.52-豁口
68.53-环形弹簧
69.6-后旋转卡扣
70.7-前端电机
71.8-后端电机
具体实施方式
72.下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。
73.在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
74.根据本发明提供的一种小型无人机载aed投放装置，如图1和图2中所示，
75.该装置包括用于装载保护aed的存放箱1，在所述存放箱上设置有吊耳2，所述吊耳2共设置有4个，前排两个，后排两个；如图2中所示；
76.该装置还包括前卡扣连接架3和后卡扣连接架4，所述前卡扣连接架3和后卡扣连接架4各自与吊耳2相连，使得该存放箱1以倾斜状态固定在无人机底部，如图1中所示。本技术中的前后基于无人机的行进方向确定，无人机正常飞行的前进方向即为前方，与之相对的即为后方。
77.在一个优选的实施方式中，所述前卡扣连接架3的顶端嵌入到前旋转卡扣5中，所述后卡扣连接架4的顶端嵌入到后旋转卡扣6中；
78.该装置还包括设置在无人机内部下方的前端电机7和后端电机8；
79.其中，所述前端电机7与前旋转卡扣5相连，并控制所述前旋转卡扣5卡紧或者放开前卡扣连接架3；本技术中，优选地，所述前端电机7和后端电机8都固定在无人机机身4内部的电机座中，不暴露在外部。
80.所述后端电机8与后旋转卡扣6相连，并控制所述后旋转卡扣6卡紧或者放开后卡扣连接架4。
81.本技术中，所述前卡扣连接架3和后卡扣连接架4的结构形状基本一致，该卡扣连接架中部为横向设置的连杆，连杆底端与吊耳铰接，优选地该连杆长度较长，略小于存放箱的宽度为宜，较长的连杆能够在存放箱吊装运输过程中，将整机的重量更好地分散，确保飞行平稳。
82.在一个优选的实施方式中，当无人机处于水平状态并且携带所述存放箱1时，所述前卡扣连接架3的底端高度高于后卡扣连接架4的底端高度，即该存放箱处于倾斜状态，可以通过调整两个电机的高度位置来生产该倾斜状态，还可以通过设置不同的卡扣连接架高度来产生该倾斜状态。
83.在一个优选的实施方式中，所述存放箱1的倾斜状态为，在无人机处于水平状态时，存放箱1与水平面之间的夹角角度为25-40度，优选为30度。在此角度下，存放箱1前端距地面高度不大，并且在存放箱1底部的柔性垫片13具有良好的缓冲作用，能使存放箱1在下落的同时不会受到过大的冲击而对aed造成影响。并且在一定的倾斜角度下，由于重力使得aed设备在箱体内部具有良好的位置约束，防止因无人机飞行导致aed设备与箱体内壁产生碰撞，进而对aed设备造成破坏。综合考虑无人机前飞过程中存在前倾的状况，还考虑无人机及附属设备外形对风阻的影响，将该夹角角度设置为30度能够最大程度地提高无人机的飞行速度，还能够确保存放箱中的aed安全无损伤。
84.在一个优选的实施方式中，当无人机投放该存放箱1时，所述前端电机7和后端电机8按照预定顺序/规则启动工作。
85.优选地，所述预定顺序/规则包括：
86.无人机悬停卸载aed时，无人机到达投放高度后，待存放箱1底部被aed的使用人员托住后，启动后端电机8；所述投放高度为距离地面1-1.5米；
87.无人机进一步下降高度，待存放箱1处于接近水平状态时，启动前端电机7；
88.无人机降落卸载aed时，无人机降低高度到接近地面，继续降低高度，待存放箱1底部边缘与地面接触时启动后端电机8；使得箱体的一端先被释放出来；
89.预定时间后再启动前端电机7，所述预定时间为1-2秒。
90.进一步地，当无人机到达使用者附近地点后，首先根据观察使用者附近地形来判断无人机是否可以降落，若无人机能平稳降落，则无人机降落卸载aed，若无人机不能平稳降落，则无人机悬停卸载aed；待无人机完成aed的卸载后，无人机上升至第二预定高度，等待救援结束，该第二预定高度距离地面约5-10米。
91.本技术中优选地，在所述后卡扣连接架4上设置有拉力传感器，用以实时监测存放箱1上的拉力，根据拉力变化来判断底部边缘是否与地面接触，基于相同的原理，也能够根据拉力变化来判断存放箱底部是否被aed的使用人员托住。
92.在一个优选的实施方式中，所述前旋转卡扣5和后旋转卡扣6的结构形式一致，都
包括圆柱状的外壳51，在该外壳51的底部开设有豁口52；如图4中所示。
93.所述前卡扣连接架3和后卡扣连接架4的顶端各自设置有卡扣接头31，所述卡扣接头31能够经过该豁口52进出外壳51；卡扣接头31包括竖直的直杆段和位于直杆段顶部的横杆段；
94.在所述外壳51内部开设有供卡扣接头31旋转的空间，且所述卡扣接头31旋转预定角度后，不能再通过豁口52脱离外壳51，即所述横杆段在空间内旋转后，不再与豁口52对应，从而不能直接从外壳51中脱离。
95.优选地，在所述外壳51内部还设置有环形弹簧53，通过该环形弹簧53压迫卡扣接头31，将所述卡扣接头31压迫至远离豁口52的位置。优选地，所述环形弹簧53彼此对称地设置有两个。共同压迫卡扣接头，当所述电机启动工作时，电机的旋转动力与环形弹簧提供的弹力相反，能够压迫环形弹簧，使得横杆段回复到豁口52的位置，从而允许卡扣接头31从外壳51中脱离。
96.在一个优选的实施方式中，所述存放箱五面密闭，一面开口，aed能够通过该开口面对无人机进行取放操作，该开口面朝向无人机行进方向，即前方，在该开口面上设置有可开闭的挡板门，该挡板门通过销轴与存放箱铰接，还设置有驱动机构，用以控制该挡板门开启或者关闭。
97.在所述存放箱外侧底部边缘设置有柔性垫片13，用以进一步缓冲投放时的冲击力。
98.在一个优选的实施方式中，所述存放箱采用碳纤维材料模压成型，整体箱体缝隙用密封胶粘固，使其内部保持干燥；在所述存放箱1内部底部设置有柔性保护垫层11；
99.存放箱1向下投放时，通过该柔性保护垫层11为存放箱1内部的aed提供缓冲减震。
100.在一个优选的实施方式中，在所述柔性保护垫层11上表面设置有限位卡槽12；
101.优选地，所述限位卡槽19设置有三个，沿柔性保护垫层11的对角线分布，如图5中所示；
102.其中两个限位卡槽12位于存放箱1内部角落位置，第三个限位卡槽12位于临近存放箱1开口位置，从而既能够使得aed稳定安装在存放箱内部，还能够使得aed的取放更为方便，降低aed取放的操作难度，节约aed的拆取时间，提高抢救效率。
103.本技术还提供一种小型无人机投放aed的方法，该方法通过上文所述的小型无人机载aed投放装置实现；
104.优选地，该方法中，无人机到达预定空域后，判断是否具备降落条件，在具备降落条件时，无人机降落卸载aed；在不具备降落条件时，无人机悬停卸载aed；无人机上携带有摄像头，实时拍摄地面状况，由无人机的操作人员判断是否具备降落条件。
105.其中，无人机悬停卸载aed包括如下步骤：
106.步骤1，控制无人机携带小型无人机载aed投放装置到达指定位置，并下降高度至投放高度；
107.步骤2，由aed接收人员用手承托存放箱1的底部，此时启动后端电机8，使得后卡扣连接架4与后旋转卡扣6脱离；
108.步骤3，无人机进一步下降高度，待存放箱1到达接近水平状态时，启动前端电机7，由aed接收人员抓取拿走存放箱1；
109.步骤4，开启存放箱1并取出aed；
110.优选地，无人机降落卸载aed包括如下步骤：
111.步骤a，控制无人机携带小型无人机载aed投放装置到达指定位置，并下降高度至接近地面高度；
112.步骤b，无人机继续降低高度，待存放箱1底部边缘与地面接触时启动后端电机8；
113.步骤c，预定时间后再启动前端电机7；
114.步骤d，由aed接收人员取走存放箱1，并开启存放箱1取出aed。
115.以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种小型无人机载aed投放装置，其特征在于，该装置包括用于装载保护aed的存放箱(1)，在所述存放箱上设置有吊耳(2)，该装置还包括前卡扣连接架(3)和后卡扣连接架(4)，所述前卡扣连接架(3)和后卡扣连接架(4)各自与吊耳(2)相连，使得该存放箱(1)以倾斜状态固定在无人机底部。2.根据权利要求1所述的小型无人机载aed投放装置，其特征在于，所述前卡扣连接架(3)的顶端嵌入到前旋转卡扣(5)中，所述后卡扣连接架(4)的顶端嵌入到后旋转卡扣(6)中；该装置还包括设置在无人机内部下方的前端电机(7)和后端电机(8)；其中，所述前端电机(7)与前旋转卡扣(5)相连，并控制所述前旋转卡扣(5)卡紧或者放开前卡扣连接架(3)；所述后端电机(8)与后旋转卡扣(6)相连，并控制所述后旋转卡扣(6)卡紧或者放开后卡扣连接架(4)。3.根据权利要求1所述的小型无人机载aed投放装置，其特征在于，当无人机处于水平状态并且携带所述存放箱(1)时，所述前卡扣连接架(3)的底端高度高于后卡扣连接架(4)的底端高度。4.根据权利要求1所述的小型无人机载aed投放装置，其特征在于，所述存放箱(1)的倾斜状态为，在无人机处于水平状态时，存放箱(1)与水平面之间的夹角角度为25-40度，优选为30度。5.根据权利要求2所述的小型无人机载aed投放装置，其特征在于，当无人机投放该存放箱(1)时，所述前端电机(7)和后端电机(8)按照预定顺序/规则启动工作。6.根据权利要求5所述的小型无人机载aed投放装置，其特征在于，所述预定顺序/规则包括：无人机悬停卸载aed时，无人机到达投放高度后，待存放箱(1)底部被aed的使用人员托住后，启动后端电机(8)；无人机进一步下降高度，待存放箱(1)处于接近水平状态时，启动前端电机(7)；无人机降落卸载aed时，无人机降低高度到接近地面，继续降低高度，待存放箱(1)底部边缘与地面接触时启动后端电机(8)；预定时间后再启动前端电机(7)。7.根据权利要求2所述的小型无人机载aed投放装置，其特征在于，所述前旋转卡扣(5)和后旋转卡扣(6)的结构形式一致，都包括圆柱状的外壳(51)，在该外壳(51)的底部开设有豁口(52)；所述前卡扣连接架(3)和后卡扣连接架(4)的顶端各自设置有卡扣接头(31)，所述卡扣接头(31)能够经过该豁口(52)进出外壳(51)；在所述外壳(51)内部开设有供卡扣接头(31)旋转的空间，且所述卡扣接头(31)旋转预定角度后，不能再通过豁口(52)脱离外壳(51)；优选地，在所述外壳(51)内部还设置有环形弹簧(53)，通过该环形弹簧(53)压迫卡扣接头(31)，将所述卡扣接头(31)压迫至远离豁口(52)的位置。8.根据权利要求1所述的小型无人机载aed投放装置，其特征在于，
在所述存放箱(1)内部底部设置有柔性保护垫层(11)；存放箱(1)向下投放时，通过该柔性保护垫层(11)为存放箱(1)内部的aed提供缓冲减震。9.根据权利要求8所述的小型无人机载aed投放装置，其特征在于，在所述柔性保护垫层(11)上表面设置有限位卡槽(12)；优选地，所述限位卡槽19设置有三个，沿柔性保护垫层(11)的对角线分布；其中两个限位卡槽(12)位于存放箱(1)内部角落位置，第三个限位卡槽(12)位于临近存放箱(1)开口位置。10.一种小型无人机投放aed的方法，其特征在于，该方法通过权利要求1-9之一所述的小型无人机载aed投放装置实现；优选地，该方法中，无人机到达预定空域后，判断是否具备降落条件，在具备降落条件时，无人机降落卸载aed；在不具备降落条件时，无人机悬停卸载aed；其中，无人机悬停卸载aed包括如下步骤：步骤1，控制无人机携带小型无人机载aed投放装置到达指定位置，并下降高度至投放高度；步骤2，由aed接收人员用手承托存放箱(1)的底部，此时启动后端电机(8)，使得后卡扣连接架(4)与后旋转卡扣(6)脱离；步骤3，无人机进一步下降高度，待存放箱(1)到达接近水平状态时，启动前端电机(7)，由aed接收人员抓取拿走存放箱(1)；步骤4，开启存放箱(1)并取出aed；优选地，无人机降落卸载aed包括如下步骤：步骤a，控制无人机携带小型无人机载aed投放装置到达指定位置，并下降高度至接近地面高度；步骤b，无人机继续降低高度，待存放箱(1)底部边缘与地面接触时启动后端电机(8)；步骤c，预定时间后再启动前端电机(7)；步骤d，由aed接收人员取走存放箱(1)，并开启存放箱(1)取出aed。

技术总结
本发明公开了一种小型无人机载AED投放装置及应用其的AED投放方法，该装置包括承装AED的存放箱，该存放箱顶部连接有两个卡扣连接架，所述卡扣连接架顶部还设置有旋转卡扣，所述旋转卡扣与电机相连，通过电机控制旋转卡扣，进而控制旋转卡扣与卡扣连接架之间连接或者断开，当彼此完全断开时即完成AED的投放工作，其中，所述两个卡扣连接架所在高度位置不同，使得存放箱具有一定的倾斜角度，在存放箱投放时，两个旋转卡扣按照特定顺序放开对卡扣连接架的锁紧，这样的设置使得无人机能够在悬停状态，配合操作人员摘取AED，实现AED的平稳卸载，确保AED不会在卸载过程中受到振动损伤，确保AED能够正常使用。确保AED能够正常使用。


技术研发人员：肖军 张奉林 董轶昊 曲家琦 谷雪晨 余茜 闫浩民 王赫杨 单宇航
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：2023.02.07
技术公布日：2023/6/26