[go: up one dir, main page]

RU2805429C1 - Device for capturing and holding sensory elements - Google Patents

Device for capturing and holding sensory elements Download PDF

Info

Publication number
RU2805429C1
RU2805429C1 RU2023108977A RU2023108977A RU2805429C1 RU 2805429 C1 RU2805429 C1 RU 2805429C1 RU 2023108977 A RU2023108977 A RU 2023108977A RU 2023108977 A RU2023108977 A RU 2023108977A RU 2805429 C1 RU2805429 C1 RU 2805429C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unmanned aerial
sensor
sensor elements
holding
capturing
Prior art date
Application number
RU2023108977A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Яковлевич Лихтциндер
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики"
Application granted granted Critical
Publication of RU2805429C1 publication Critical patent/RU2805429C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: unmanned aerial vehicles.
SUBSTANCE: system for delivering sensor elements of wireless sensor networks using unmanned aerial vehicles contains a power source, electric motors, a winch with a cable and a permanent magnet attached to it located on the unmanned aerial vehicle, while the upper surface of the sensor element is made of ferromagnetic material, and the device for capturing and holding sensor elements is equipped with a vessel with compressed gas connected through a controlled valve to a working container having a toroidal shape and made of elastic material, or having a ring shape and made in the form of a bellows.
EFFECT: it is possible to transport sensor elements of sensor networks without the cost of electricity to power electromagnets.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области беспроводных сенсорных сетей (БСС), и может быть использовано с целью обеспечения перемещения указанных сенсорных элементов (СЭ) с помощью беспилотных летательных аппаратов (БПЛА).The invention relates to the field of wireless sensor networks (WSN), and can be used to ensure the movement of these sensor elements (SE) using unmanned aerial vehicles (UAVs).

Размещение СЭ в окружающей среде является сложной задачей. СЭ могут использоваться в различных целях, таких как отбор проб и измерение состава воздуха, измерение структурной целостности искусственных сооружений, сбор визуальных данных, оценка данных о дорожном движении или обнаружение популяций диких животных в окружающей среде. Размещение этих датчиков традиционно осуществляется лично. Этот метод связан с рядом ограничений, в частности, необходимостью размещения СЭ в труднодоступных местах. Поэтому имеется ряд попыток размещения и тестирования СЭ с помощью автоматизированных БПЛА. Обеспечение надежного круглосуточного электропитания также имеет важное значение для эффективной работы БСС. Надежное электропитание СЭ часто обеспечивается путем их перемещения с помощью БПЛА в места подзарядки аккумуляторных батарей [1]. Из уровня техники известен также ряд других способов применения БПЛА с целью транспортировки грузов [2].Placing solar cells in the environment is a challenging task. SEs can be used for a variety of purposes, such as sampling and measuring air composition, measuring the structural integrity of man-made structures, collecting visual data, assessing traffic data, or detecting wildlife populations in the environment. The placement of these sensors is traditionally done in person. This method is associated with a number of limitations, in particular, the need to place solar cells in hard-to-reach places. Therefore, there are a number of attempts to deploy and test solar cells using automated UAVs. Providing reliable 24/7 power supply is also essential for the efficient operation of the WSN. Reliable power supply of solar cells is often provided by moving them using UAVs to places where batteries are recharged [1]. A number of other methods of using UAVs for the purpose of transporting goods are also known from the state of the art [2].

Наиболее близким по технической сущности является устройство транспортировки грузов с помощью БПЛА [3]. The closest in technical essence is a device for transporting goods using UAVs [3].

Предлагаемое решение проблемы состоит в том, чтобы осуществить высвобождение сенсорного элемента за счет силы давления сжатого газа, поступающего в емкость, размеры которой изменяются под воздействием давления. The proposed solution to the problem is to release the sensor element due to the pressure force of compressed gas entering a container whose dimensions change under the influence of pressure.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является возможность транспортировки СЭ с помощью БПЛА, при использовании в качестве средств удержания постоянных магнитов, без затрат электроэнергии на питание электромагнитов. The technical result of the proposed invention is the possibility of transporting solar cells using a UAV, when used as a means of holding permanent magnets, without the cost of electricity to power the electromagnets.

Известный прототип может перемещать СЭ, с помощью БПЛА, в соответствии со схемой, представленной на Фиг.1. The known prototype can move the solar cell using a UAV, in accordance with the diagram presented in Figure 1.

Здесь СЭ рассматривается в качестве полезного груза 108, а устройство 106 является устройством захвата и высвобождения полезного груза.Here, the SE is considered as the payload 108, and the device 106 is the payload capture and release device.

Транспортировка груза 108 осуществляется с помощью БПЛА 100 и удерживается с помощью устройства 106 высвобождения и захвата груза, соединённого с подъемным механизмом 104 посредством троса 102. После освобождения груза 108, устройство захвата перемещается вовнутрь БПЛА 100, и крышки 114 люка закрываются.Transportation of cargo 108 is carried out using the UAV 100 and is held using a cargo release and capture device 106 connected to the lifting mechanism 104 via a cable 102. After releasing the cargo 108, the capture device moves inside the UAV 100, and the hatch covers 114 are closed.

Устройства 106 высвобождения и захвата нагрузки могут включать в себя одну или несколько магнитных функций, которые могут быть активированы/деактивированы в ответ на введенный сигнал, например, постоянные магниты, парамагнитные материалы. Полезный груз 108 может также включать в себя магнитные элементы и может быть закреплен к устройству 106 посредством сил магнитного притяжения между такими магнитными элементами, а затем полезный груз 108 может быть высвобожден путем деактивации магнитных элементов или преодоления силы притяжения. The load release and capture devices 106 may include one or more magnetic functions that can be activated/deactivated in response to an input signal, eg, permanent magnets, paramagnetic materials. The payload 108 may also include magnetic elements and may be secured to the device 106 by magnetic forces of attraction between such magnetic elements, and then the payload 108 may be released by deactivating the magnetic elements or overcoming the attractive force.

В рассматриваемом прототипе не указаны средства преодоления силы притяжения магнита при высвобождении полезного груза и возможности реализации указанного устройства применительно к СЭ.The prototype under consideration does not indicate the means of overcoming the attractive force of the magnet when releasing the payload and the possibility of implementing the specified device in relation to the solar cell.

Предлагаемое устройство захвата и удержания СЭ функционирует следующим образом. The proposed device for capturing and holding solar cells operates as follows.

На Фиг. 2a и 2b показаны схемы реализации устройств захвата и удержания сенсорных элементов при их транспортировке с помощью БПЛА. СЭ 108, представляющий полезный груз, перемещается к месту назначения с помощью БПЛА 100, на котором имеются радиоприемопередатчик, контроллер управления, блок электропитания и средства спутниковой ориентации (103), а также средства видеонаблюдения 101. СЭ 108 может перемещаться относительно БПЛА с помощью лебедки 104 и троса 102. Верхняя плоскость 201 СЭ выполняется из ферромагнитного материала и удерживается постоянным магнитом 203 (например, кольцевой формы). Предлагаемый способ предусматривает наличие источника сжатого газа 205, электроуправляемого клапана 206 с соединительным шлангом 207 (или без шланга). При необходимости освобождения СЭ по сигналу от контроллера открывается клапан 206 и сжатый газ из источника сжатого газа 205 поступает в рабочую емкость, изменяющую свои размеры. Рабочая емкость 202, представленная на Фиг 2a (для примера), имеет тороидальную форму и выполнена из эластичного материала (например, резина). Рабочая емкость 208, представленная на Фиг 2b (для примера), имеет кольцевую форму и выполнена в виде сильфона. При поступлении вовнутрь рабочей емкости 202 или 208 газа под давлением рабочая емкость расширяется и отделяет поверхность 201 СЭ 108 от постоянного магнита 203, высвобождая СЭ 108 от воздействия сил притяжения магнитом 203. Далее происходит отделение СЭ 108 под воздействием собственного веса, а клапан перекрывает доступ газа и открывает выход газа из рабочей емкости в атмосферу. Рабочая емкость 202 (или 208) под действием собственных упругих сил переходит в исходное (сжатое) положение.In FIG. 2a and 2b show diagrams of the implementation of devices for capturing and holding sensor elements when they are transported using a UAV. SE 108, representing the payload, is moved to its destination using a UAV 100, which has a radio transceiver, control controller, power supply unit and satellite orientation means (103), as well as video surveillance equipment 101. SE 108 can be moved relative to the UAV using a winch 104 and cable 102. The upper plane 201 of the SE is made of ferromagnetic material and is held by a permanent magnet 203 (for example, ring-shaped). The proposed method provides for a source of compressed gas 205, an electrically controlled valve 206 with a connecting hose 207 (or without a hose). If it is necessary to release the SE, valve 206 opens upon a signal from the controller and compressed gas from the source of compressed gas 205 enters the working container, which changes its size. The working container 202, shown in Fig. 2a (for example), has a toroidal shape and is made of an elastic material (for example, rubber). The working container 208, shown in Fig. 2b (for example), has an annular shape and is made in the form of a bellows. When gas under pressure enters the working container 202 or 208, the working container expands and separates the surface 201 of the SE 108 from the permanent magnet 203, freeing the SE 108 from the influence of attractive forces by the magnet 203. Next, the SE 108 is separated under the influence of its own weight, and the valve blocks the access of gas and opens the gas outlet from the working tank to the atmosphere. The working capacity 202 (or 208) under the influence of its own elastic forces returns to its original (compressed) position.

При необходимости доставки СЭ 108 с места его эксплуатации, БПЛА 100 прибывает к месту расположения СЭ 108, и выпускает устройство захвата с помощью лебедки 104 и троса 102. С помощью видеокамеры 101 производится дистанционное (или автоматическое) наблюдение и управление процессом захвата.If it is necessary to deliver the SE 108 from the place of its operation, the UAV 100 arrives at the location of the SE 108 and releases the capture device using a winch 104 and a cable 102. Using a video camera 101, remote (or automatic) monitoring and control of the capture process is performed.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Лихтциндер Б.Я., Маслов О.Н. Способ подзарядки аккумуляторов в беспроводной сенсорной сети. Патент на изобретение № 2730468 от 30.01.2020. Дата гос. регистрации 24.08.2020 г.1. Likhtzinder B.Ya., Maslov O.N. A method for recharging batteries in a wireless sensor network. Patent for invention No. 2730468 dated January 30, 2020. State date registration 08/24/2020

2. System and method for placement of sensors through use of unmanned aerial vehicles (US20160232794A1) [Электронный ресурс] / URL: https://patents.google.com/patent/US20160232794A1.2. System and method for placement of sensors through use of unmanned aerial vehicles (US20160232794A1) [Electronic resource] / URL: https://patents.google.com/patent/US20160232794A1.

3. Payload-Release Device and Operation Thereof (US20160059963A1) [Электронный ресурс] / URL: https://patents.google.com/patent/US20160059963A1.3. Payload-Release Device and Operation Thereof (US20160059963A1) [Electronic resource] / URL: https://patents.google.com/patent/US20160059963A1.

Claims (1)

Система доставки сенсорных элементов беспроводных сенсорных сетей с помощью беспилотных летательных аппаратов, содержащая размещенные на беспилотном летательном аппарате источник электропитания, электродвигатели, лебедку с тросом и закрепленным на нем постоянным магнитом, отличающаяся тем, что верхняя поверхность сенсорного элемента выполняется из ферромагнитного материала, а устройство захвата и удержания сенсорных элементов снабжено сосудом со сжатым газом, соединенным через управляемый клапан с рабочей емкостью, имеющей тороидальную форму и выполненной из эластичного материала, или имеющей кольцевую форму и выполненной в виде сильфона, расширение объема которых приводит к преодолению сил магнитного притяжения и освобождению сенсорного элемента.A system for delivering sensor elements of wireless sensor networks using unmanned aerial vehicles, containing a power supply located on the unmanned aerial vehicle, electric motors, a winch with a cable and a permanent magnet attached to it, characterized in that the upper surface of the sensor element is made of ferromagnetic material, and the capture device and holding the sensor elements is equipped with a vessel with compressed gas connected through a controlled valve to a working container having a toroidal shape and made of elastic material, or having a ring shape and made in the form of a bellows, the expansion of the volume of which leads to overcoming the forces of magnetic attraction and releasing the sensor element .
RU2023108977A 2023-04-10 Device for capturing and holding sensory elements RU2805429C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2805429C1 true RU2805429C1 (en) 2023-10-16

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2847607C1 (en) * 2025-04-24 2025-10-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное Учреждение высшего образования "Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I" (ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ) Unmanned aerial vehicle for agricultural purposes

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1081109A1 (en) * 1980-10-01 1984-03-23 Днепродзержинский Ордена Трудового Красного Знамени Индустриальный Институт Им.М.И.Арсеничева Load-engaging device
SU1209561A1 (en) * 1984-02-20 1986-02-07 Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Magnetic gripping device
US20160059963A1 (en) * 2014-08-28 2016-03-03 Google Inc. Payload-Release Device and Operation Thereof
US20160232794A1 (en) * 2015-02-07 2016-08-11 Usman Hafeez System and method for placement of sensors through use of unmanned aerial vehicles
WO2018033925A1 (en) * 2016-08-18 2018-02-22 Tevel Advanced Technologies Ltd. System and method for drone fleet management for harvesting and dilution

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1081109A1 (en) * 1980-10-01 1984-03-23 Днепродзержинский Ордена Трудового Красного Знамени Индустриальный Институт Им.М.И.Арсеничева Load-engaging device
SU1209561A1 (en) * 1984-02-20 1986-02-07 Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Magnetic gripping device
US20160059963A1 (en) * 2014-08-28 2016-03-03 Google Inc. Payload-Release Device and Operation Thereof
US20160232794A1 (en) * 2015-02-07 2016-08-11 Usman Hafeez System and method for placement of sensors through use of unmanned aerial vehicles
WO2018033925A1 (en) * 2016-08-18 2018-02-22 Tevel Advanced Technologies Ltd. System and method for drone fleet management for harvesting and dilution

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2847607C1 (en) * 2025-04-24 2025-10-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное Учреждение высшего образования "Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I" (ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ) Unmanned aerial vehicle for agricultural purposes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230166865A1 (en) Uav retrieval and deployment system and method therefor
US11345051B2 (en) Automatic unloading carrier and unmanned aerial vehicle
CN106573684B (en) The battery change system of multi-region
US20150063959A1 (en) Vehicle base station
US9505493B2 (en) System for automatic takeoff and landing by interception of small UAVs
KR102067358B1 (en) Drone attachable mission apparatus and system thereof
US20140236390A1 (en) Vertical takeoff and landing (vtol) small unmanned aerial system for monitoring oil and gas pipelines
US20190193952A1 (en) Replenishment Station for Aerial Vehicle with Robotic Device and Conveyor
KR101665315B1 (en) Estimation method and equipment of landing position of object dropped from UAV
US20180079531A1 (en) System and method for docking unmanned vehicles
US20180136093A1 (en) Environmental Monitoring UAV System
CN204945251U (en) A kind of lightening protect system based on unmanned plane
US20170039510A1 (en) Method for delivering a shipment by an unmanned transport device
JP2019534814A5 (en)
JP2019514785A (en) System and method for transporting products by unmanned aerial vehicles
KR20200013352A (en) The active guided docking station and a combined vehicle for automatically landing the drones at the docking station
US20170275024A1 (en) System and method for docking unmanned aerial vehicles (uavs)
CN106068592A (en) Unmanned aerial vehicle battery replacement system and method
CN102717891A (en) Anti-air dispersion overload buffering device suitable for micro detection robot
KR101867424B1 (en) Wireless power charging apparatus transmitting power wirelessly for drones airborne
CN112154101A (en) Unmanned aerial vehicle, aircraft control system and handling method
KR200489024Y1 (en) Unmanned operation system for VTOL UAV
RU2805429C1 (en) Device for capturing and holding sensory elements
US12269625B2 (en) UAV parachute deployment systems and methods using a rotor guard
KR101727516B1 (en) Method of Delivering Products Using an Unmanned Delivery Equipment