CN103640697A - 一种用于无人直升机的货物投放装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于无人直升机的货物投放装置,包括支架、球形容器、环形托架,所述支架(1)顶部与无人机腹部(2)固定连接,下部设置有小轴(3)和环形托架行程监控装置,所述小轴(3)的一端与环形托架(4)连接,另一端通过联轴器(5)与电气控制系统相连接,所述球形容器(6)设置在环形托架(4)上。将该货物投放装置安装在无人直升机腹部,通过无人机电脑系统或远程电脑控制可使原来不能运输货物的无人直升机,具备装载、运输和投放货物的能力,并且可以准确的显示出投放状态,因此本货物投放装置可广泛用于军事,如向敌方投掷攻击性武器,也可以用于民用,如抢险救灾,运送急救物资、药品等领域,具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及投放装置领域,尤其是一种用于无人直升机的货物投放装置。
背景技术
无人直升机,是无人驾驶的飞行器一种。由于其具有起飞和着陆场地小,能垂直起降,能空中悬停,能向任何一个方向灵活飞行等独特的优势,已被广泛应用在灾情监测,地质勘探,抢险救灾等场所,但是由于目前无人直升机缺少专用的货物投放装置,因此还不能完全承担全天候的装载、运输和投放货物的工作,极大的限制了无人直升机的应用领域。
发明内容
为了解决上述问题,本发明提供一种结构简单、使用方便的无人直升机的货物投放装置。
为解决上述技术问题本发明的技术方案为:一种用于无人直升机的货物投放装置,包括支架、球形容器、环形托架,其特征在于:所述支架顶部与无人机腹部固定连接,下部设置有小轴和环形托架行程监控装置,所述小轴的一端与环形托架连接,另一端通过联轴器与电气控制系统相连接,所述电气控制系统由电动机、减速器、电气控制装置组成,所述球形容器设置在环形托架上,所述环形托架行程监控装置为设置在支架上的行程开关或接近开关。
所述球形容器由上下两个半球形壳体通过螺栓固定构成,其内设置有缓冲材料。
所述行程开关设置在支架上的小轴安装孔的上下两侧。
所述接近开关设置在支架上的小轴安装孔的上下两侧。
所述电气控制装置包括手动控制电机电路、自动控制电机电路、环形托架状态输出信号电路。
所述手动控制电机电路由手动控制电机正转电路和手动控制电机反转电路组成;
所述手动控制电机反转电路由保险丝F1、点动开关S1、多路开关ST2、继电器K2串联的电路与由保险丝F1、多路开关ST1、继电器K1串联的电路与由保险丝F1、继电器开关K12、电机M、继电器开关K21、继电器开关K14串联的电路并联组成;
所述手动控制电机正转电路由保险丝F1、点动开关S1、多路开关ST2、继电器K2串联的电路与由保险丝F1、多路开关ST1、继电器K1串联的电路与由保险丝F1、继电器开关K11、继电器开关K21、电机M、继电器开关K13串联的电路并联组成。
所述自动控制电机电路由自动控制电机正转电路和自动控制电机反转电路组成;
所述自动控制电机反转电路由多路开关ST2和继电器K2串联的电路与由多路开关ST1和继电器K1串联的电路与由保险丝F1、继电器开关K12、电机M、继电器开关K21、继电器开关K14串联的电路并联组成;
所述自动控制电机正转电路由多路开关ST2和继电器K2串联的电路与由多路开关ST1和继电器K1串联的电路与由保险丝F1、继电器开关K11、继电器开关K21、电机M、继电器开关K13串联的电路并联组成。
所述环形托架状态输出信号电路包括环形托架转动到最高位时的输出信号电路、环形托架转动到最低位时的输出信号电路、环形托架转动到中间位时的输出信号电路;
所述环形托架转动到最高位时的输出信号电路是由保险丝F1、行程开关KS11、电阻R1、稳压管T1组成串联电路;
所述环形托架转动到最低位时的输出信号电路是由保险丝F1、行程开关KS21、电阻R2、稳压管T2组成串联电路;
所述环形托架转动到中间位时的输出信号电路由行程开关KS12、电阻R1、稳压管T1串联的电路与由行程开关KS22、电阻R2、稳压管T2串联的电路并联组成。
所述电气控制装置包括单片机和直流电机驱动模块。
所述单片机与直流电机驱动模块和接近开关相连接,所述直流电机驱动模块与电动机和电源相连。
本发明可以取得以下有益技术效果:将货物投放装置安装在无人直升机腹部,通过无人机电脑系统或远程电脑控制可使原来不能运输货物的无人直升机,具备装载、运输和投放货物的能力,并且可以准确的显示出投放状态,因此本货物投放装置可广泛用于军事,如向敌方投掷攻击性武器,也可以用于民用,如抢险救灾,运送急救物资、药品等领域,具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是货物投放装置的结构示意图;
图2是装载球形容器后的货物投放装置的结构示意图;
图3是本发明货物投放装置控制系统原理的方框图;
图4是采用继电器对货物投放装置进行控制的电路原理图;
图5是采用单片机对货物投放装置进行控制的电路方框图。
具体实施例
下面结合附图1、2和具体实施方式对本发明货物投放装置的结构作进一步详细的说明:
一种用于无人直升机的货物投放装置,包括支架、球形容器、环形托架,其特征在于:所述支架1顶部与无人机腹部2固定连接,下部设置有小轴3和环形托架行程监控装置,所述小轴3的一端与环形托架4活动连接,另一端通过联轴器5与电气控制系统相连接,所述电气控制系统由电动机7、减速器8、电气控制装置9组成,所述球形容器6设置在环形托架4上,所述环形托架行程监控装置为设置在支架1上的行程开关10或接近开关11。
所述球形容器6由上下两个半球形壳体通过螺栓固定构成,其内设置有缓冲材料。
下面结合附图3对本发明货物投放装置控制系统原理作进一步详细的说明:
本发明通过地面操作人员或无人直升机主控单元向无人直升机的I/O接口发送使能信号和正反转信号,然后通过电器控制装置9控制电动机7的转动方向,同时通过环形托架行程监控装置(传感器)向无人直升机主控单元发送环形托架4的转动位置信息,并最终发送到地面控制器,使操作人员根据状态信号能够判定是否执行了货物投放操作。
下面结合附图4对本发明采用继电器对货物投放装置进行控制的原理作进一步详细的说明:
首先将所述行程开关10设置在小轴3安装孔的上下两侧。
所述电气控制装置9包括手动控制电机电路、自动控制电机电路、环形托架状态输出信号电路。
所述手动控制电机电路由手动控制电机正转电路和手动控制电机反转电路组成;
所述手动控制电机反转电路由保险丝F1、点动开关S1、多路开关ST2、继电器K2串联的电路与由保险丝F1、多路开关ST1、继电器K1串联的电路与由保险丝F1、继电器开关K12、电机M、继电器开关K21、继电器开关K14串联的电路并联组成。将多路开关ST2打到上位、多路开关ST1打到中位后,接通电源按下点动开关S1,继电器K2得电,继电器开关K21闭合,继电器K1失电,继电器开关K12和继电器开关K14闭合,电机M反向转动。
所述手动控制电机正转电路由保险丝F1、点动开关S1、多路开关ST2、继电器K2串联的电路与由保险丝F1、多路开关ST1、继电器K1串联的电路与由保险丝F1、继电器开关K11、继电器开关K21、电机M、继电器开关K13串联的电路并联组成。将多路开关ST2打到上位、多路开关ST1打到上位后,接通电源按下点动开关S1后,继电器K2得电,继电器开关K21闭合,继电器K1得电,继电器开关K11和继电器开关K13闭合,电机M正向转动。
所述自动控制电机电路由自动控制电机正转电路和自动控制电机反转电路组成;
所述自动控制电机反转电路由多路开关ST2和继电器K2串联的电路与由多路开关ST1和继电器K1串联的电路与由保险丝F1、继电器开关K12、电机M、继电器开关K21、继电器开关K14串联的电路并联组成。将多路开关ST2打到下位与无人直升机的I/O控制的使能线相连、多路开关ST1打到下位与无人直升机的I/O控制的正反转控制线相连后,当使能线输出高电平、正反转线输出低电平时,继电器K2得电,继电器开关K21闭合,继电器K1失电,继电器开关K12和继电器开关K14闭合,电机M反向转动。
所述自动控制电机正转电路由多路开关ST2和继电器K2串联的电路与由多路开关ST1和继电器K1串联的电路与由保险丝F1、继电器开关K11、继电器开关K21、电机M、继电器开关K13串联的电路并联组成。将多路开关ST2打到下位与无人直升机的I/O控制的使能线相连、多路开关ST1打到下位与无人直升机的I/O控制的正反转控制线相连后,当使能线输出高电平、正反转线输出高电平时,继电器K2得电,继电器开关K21闭合,继电器K1得电,继电器开关K11和继电器开关K13闭合,电机M正向转动。
所述环形托架状态输出信号电路包括环形托架转动到最高位时的输出信号电路、环形托架转动到最低位时的输出信号电路、环形托架转动到中间位时的输出信号电路;
所述环形托架转动到最高位时的输出信号电路是由保险丝F1、行程开关KS11、电阻R1、稳压管T1组成串联电路;
所述环形托架转动到最低位时的输出信号电路是由保险丝(F1)、行程开关KS21、电阻R2、稳压管T2组成串联电路;
所述环形托架转动到中间位时的输出信号电路由行程开关KS12、电阻R1、稳压管T1串联的电路与由行程开关KS22、电阻R2、稳压管T2串联的电路并联组成。
当环形托架4转动到最高位拨动设置在小轴3安装孔上侧的行程开关10时,行程开关KS12断开、行程开关KS11闭合、行程开关KS22闭合,状态信号1为高电平、状态信号2为低电平;当环形托架转动到最低位拨动设置在小轴3安装孔下侧的行程开关10时,行程开关KS22断开、行程开关KS21闭合、行程开关KS12闭合,状态信号2为高电平、状态信号1为低电平;当环形托架转动到中间位时,行程开关KS12闭合,行程开关KS22闭合,状态信号1和2都为低电平。
下面结合附图5对本发明采用单片机对货物投放装置进行控制的原理作进一步详细的说明:
首先将所述接近开关11设置在小轴3安装孔的上下两侧。
所述电气控制装置9包括单片机12和直流电机驱动模块13。
所述单片机12与直流电机驱动模块13和接近开关11相连接,所述直流电机驱动模块13与电动机7和电源相连。
脉冲宽度调制(PWM),是英文“Pulse Width Modulation”的缩写。PWM常被用于直流负载回路中,用于直流电动机调速。PWM的工作原理是,通过改变输出方波的占空比使负载上的平均电流功率在0-100%变化,从而调节电机转速。
图中5单片机12与直流电机控制模块13连接,直流电机控制模块13再与直流电动机7连接,直流电机驱动模块13给单片机12提供5V电源,两者共用一个地;单片机12向直流电机驱动模块13发送PWM信号和两个数字信号,这些信号的不同的组合方式决定电机的控制方式。电机的控制方式包括全速正转和反转,调速正转和反转,制动(使电机快速停止转动),悬空(使电机两端的电压变为零),电机的控制信号逻辑见下表。
接近开关11与单片机12连接,当环形托架4转动到最高或最低位置时,接近开关11输出电平由高电平转变为低电平;当托架离开最高或最低位置时,接近开关输出电平又回到高电平。
接近开关11的电平信号传送给单片机12,然后通过无人直升机的I/O接口传输到无人直升机主控单元后发送到地面控制器,操作人员根据这些状态信号,能够了解托架的转动位置信息,判断是否执行了货物投放操作。
电机的控制信号逻辑表
以上所述,仅为本发明型较佳的具体实施方式,但本发明型保护范围并不局限于此,根据本发明型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于无人直升机的货物投放装置,包括支架、球形容器、环形托架,其特征在于:所述支架(1)顶部与无人机腹部(2)固定连接,下部设置有小轴(3)和环形托架行程监控装置,所述小轴(3)的一端与环形托架(4)连接,另一端通过联轴器(5)与电气控制系统相连接,所述电气控制系统由电动机(7)、减速器(8)、电气控制装置(9)组成,所述球形容器(6)设置在环形托架(4)上,所述环形托架行程监控装置为设置在支架(1)上的行程开关(10)或接近开关(11)。
2.根据权利要求1所述的货物投放装置,其特征在于:所述球形容器(6)由上下两个半球形壳体通过螺栓固定构成,其内设置有缓冲材料。
3.根据权利要求1所述的货物投放装置,其特征在于:所述行程开关(10)设置在支架(1)上的小轴(3)安装孔的上下两侧。
4.根据权利要求1所述的货物投放装置,其特征在于:所述接近开关(11)设置在支架(1)上的小轴(3)安装孔的上下两侧。
5.根据权利要求3所述的货物投放装置,其特征在于:所述电气控制装置(9)
包括手动控制电机电路、自动控制电机电路、环形托架状态输出信号电路。
6.根据权利要求5所述的货物投放装置,其特征在于:所述手动控制电机电路由手动控制电机正转电路和手动控制电机反转电路组成;
所述手动控制电机反转电路由保险丝(F1)、点动开关(S1)、多路开关(ST2)、继电器(K2)串联的电路与由保险丝(F1)、多路开关(ST1)、继电器(K1)串联的电路与由保险丝(F1)、继电器开关(K12)、电机(M)、继电器开关(K21)、继电器开关(K14)串联的电路并联组成;
所述手动控制电机正转电路由保险丝(F1)、点动开关(S1)、多路开关(ST2)、继电器(K2)串联的电路与由保险丝(F1)、多路开关(ST1)、继电器(K1)串联的电路与由保险丝(F1)、继电器开关(K11)、继电器开关(K21)、电机(M)、继电器开关(K13)串联的电路并联组成。
7.根据权利要求5所述的货物投放装置,其特征在于:所述自动控制电机电路由自动控制电机正转电路和自动控制电机反转电路组成;
所述自动控制电机反转电路由多路开关(ST2)和继电器(K2)串联的电路与由多路开关(ST1)和继电器(K1)串联的电路与由保险丝(F1)、继电器开关(K12)、电机(M)、继电器开关(K21)、继电器开关(K14)串联的电路并联组成;
所述自动控制电机正转电路由多路开关(ST2)和继电器(K2)串联的电路与由多路开关(ST1)和继电器(K1)串联的电路与由保险丝(F1)、继电器开关(K11)、继电器开关(K21)、电机(M)、继电器开关(K13)串联的电路并联组成。
8.根据权利要求5所述的货物投放装置,其特征在于:所述环形托架状态输出信号电路包括环形托架转动到最高位时的输出信号电路、环形托架转动到最低位时的输出信号电路、环形托架转动到中间位时的输出信号电路;
所述环形托架转动到最高位时的输出信号电路是由保险丝(F1)、行程开关(KS11)、电阻(R1)、稳压管(T1)组成串联电路;
所述环形托架转动到最低位时的输出信号电路是由保险丝(F1)、行程开关(KS21)、电阻(R2)、稳压管(T2)组成串联电路;
所述环形托架转动到中间位时的输出信号电路由行程开关(KS12)、电阻(R1)、稳压管(T1)串联的电路与由行程开关(KS22)、电阻(R2)、稳压管(T2)串联的电路并联组成。
9.根据权利要求4所述的货物投放装置,其特征在于:所述电气控制装置(9)包括单片机(12)和直流电机驱动模块(13)。
10.根据权利要求9所述的货物投放装置,其特征在于:所述单片机(12)与直流电机驱动模块(13)和接近开关(11)相连接,所述直流电机驱动模块(13)与电动机(7)和电源相连。
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