CN103693206B - 一种无人机的自主循环发射、回收装置 - Google Patents

Abstract

一种无人机的自主循环发射、回收装置，属于无人机系统技术领域，特别是涉及一种无人机自主循环发射、回收装置，包括无人机的弹射起飞、撞网回收、姿态调整以及中间传送。本发明解决了无人机在无人值守或恶劣环境下的发射与回收问题，从而进一步提升无人机系统的自动化程度。本发明包括弹力弹射机构、回收机构、姿态调整及传送机构；弹力弹射机构包括支撑机构、弹射滑轨机构及无人机承载器，支撑机构由三脚架和固定铰支座组成，弹射滑轨机构由直线导轨、弹簧、绳、定滑轮组、滑轨支撑板及驱动机构组成，驱动机构由第一驱动电机、轮轴、磁力开关、带轮及皮带组成，姿态调整及传送机构包括姿态调整机构、一级传送机构及二级传送机构。

Description

一种无人机的自主循环发射、回收装置

技术领域

本发明属于无人机系统技术领域，特别是涉及一种无人机的自主循环发射、回收装置，包括无人机的弹射起飞、撞网回收、姿态调整以及中间传送。

背景技术

当前，我国无人机系统的发展已经进入了一个新的阶段，发射与回收的方式日渐成熟，在国防与民用领域的应用日益广泛。

无人机的发射直接影响着无人机系统的可靠性、机动性、地域适应性以及生存能力，是无人机运用中最为困难和关键的环节。无人机的回收是无人机再利用以充分实现其价值的前提。然而，无人机在回收过程中易出现事故，后果严重，能否安全可靠地回收已成为评价无人机性能的重要指标。

目前我国无人机系统的发射与回收装置是相互分离的，发射周期较长，回收效率较低，且整个过程需要人的参与，那么，在高寒等恶劣环境下，无人机的发射与回收过程将变得十分困难。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种无人机的自主循环发射、回收装置，用以解决无人机在无人值守或恶劣环境下的发射与回收问题，从而进一步提升无人机系统的自动化程度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种无人机的自主循环发射、回收装置，包括弹力弹射机构、回收机构、姿态调整及传送机构；弹力弹射机构包括支撑机构、弹射滑轨机构及无人机承载器，支撑机构由三脚架和固定铰支座组成，弹射滑轨机构由若干个直线导轨、弹簧、绳、定滑轮组、滑轨支撑板及驱动机构组成，三脚架、固定铰支座分别与滑轨支撑板的两端相铰接；直线导轨的两端设置在滑轨支撑板的顶面上，在滑轨支撑板的底部设置有弹簧，弹簧的一端固定在滑轨支撑板的近地端的底部，另一端与绳相连接，绳通过定滑轮组与无人机承载器相连接，定滑轮组固定在滑轨支撑板的远地端，无人机承载器设置在滑轨支撑板的上方，在无人机承载器上固定有直线轴承，直线轴承与直线导轨一一配合；驱动机构由第一驱动电机、轮轴、磁力开关、带轮及皮带组成，轮轴分别固定在滑轨支撑板的顶面的两端，设置在滑轨支撑板的一端的轮轴与第一驱动电机的输出轴相连接；在轮轴上均设置有带轮，在滑轨支撑板的两端对应的带轮之间设置有皮带；磁力开关由第一、第二磁片组成，第一磁片固定在下层皮带上，第二磁片固定在无人机承载器上；所述姿态调整及传送机构包括姿态调整机构、一级传送机构及二级传送机构；姿态调整机构由滑落板、挡板、第二固定底座及伸出条组成，滑落板固定在第二固定底座上，挡板分别固定在滑落板的两侧，在滑落板的前端两侧设置有伸出条；一级传送机构设置在姿态调整机构的前方，一级传送机构由第一升降器、第三固定底座、第二驱动电机、转盘、旋转支架及连接板组成，第一升降器设置在第三固定底座的两侧，连接板固定在第一升降器滑块上，在连接板上固定有第二驱动电机，在连接板的上方设置有转盘，转盘与第二驱动电机的输出轴固定连接，在转盘上固定有旋转支架，旋转支架设置在姿态调整机构的伸出条的前下方；二级传送机构设置在一级传送机构的前方，二级传送机构由第二升降器、第四固定底座及钩爪组成，第二升降器设置在第四固定底座的两侧，第二升降器的前端向上倾斜设置，钩爪设置在第二升降器滑块上；所述弹力弹射机构设置在一级、二级传送机构处，在所述姿态调整机构的后部设置有回收机构。

在所述滑轨支撑板的底部设置有弹簧外壳，所述弹簧设置在弹簧外壳内部，所述三脚架与弹簧外壳相铰接。

所述定滑轮组由上、下定滑轮组成，上定滑轮设置在滑轨支撑板的远地端的顶部，下定滑轮设置在滑轨支撑板的远地端的底部，所述绳依次通过下定滑轮、上定滑轮与无人机承载器相连接。

所述无人机承载器由车身、弹性复位挂钩及承载板盖组成，在车身前端两侧设置有弹性复位挂钩，在车身后端设置有承载板盖；所述绳与无人机承载器的车身相连接，在无人机承载器的车身底部固定有直线轴承，皮带设置在无人机承载器的车身底部的上方，第二磁片固定在无人机承载器的车身底部上。

在所述滑轨支撑板的两端固定有调整块，所述轮轴固定在调整块上。

在所述直线导轨的远地端设置有阻尼器。

所述滑落板为前端向下倾斜放置的倒梯形平板，滑落板的后端宽度大于滑落板的前端宽度，且滑落板的前端宽度小于无人机的长度、大于无人机的宽度。

所述挡板的高度为无人机厚度的二分之一。

所述回收机构由撞网回收机构、第一固定底座和调节杆组成，撞网回收机构设置在第一固定底座的顶部，调节杆的顶端通过连接线与撞网回收机构的拦截网相连接，调节杆的底端通过连接线与撞网回收机构的连接杆相连接。

本发明的有益效果：

本发明实现了无人机自主循环发射、回收的全过程，发射周期短，回收效率高，可无人值守，且结构紧凑、安装方便。

附图说明

图1为本发明的无人机的自主循环发射、回收装置的结构示意图；

图2为本发明的拆除三脚架和三脚架云台后的弹力弹射机构的结构示意图；

图3为安装三脚架和三脚架云台后的图2的侧视图；

图4为图2的后视图；

图5为本发明的拆除第一固定底座后的回收机构的结构示意图；

图6为本发明的姿态调整机构的结构示意图；

图7为本发明的一级传送机构的结构示意图；

图8为本发明的二级传送机构的结构示意图；

图中，1--双圆钩拉伸弹簧，2--弹簧外壳，3--滑轨支撑板，4--短光轴，5--短光轴支座，6--钢丝绳，7—上定滑轮，8—下定滑轮，9--无人机承载器，10--弹性复位挂钩，11--承载板盖，12--第二强磁片，13—磁铁扣，14—直线轴承，15--直线导轨，16--支座，17--阻尼器，18--阻尼器支座，19--阻尼器顶板，20--电机支撑板，21—第一驱动电机，22--第一驱动电机的输出轴，23--联轴器，24—第一齿形带轮轴，25—第一轴承座，26--第一齿形带轮，27—第一调整块，28—第二齿形带轮轴，29--第二齿形带轮，30--第二轴承座，31—第二调整块，32--齿形带，33--第一强磁片，34--固定铰支座，35--轴套，36--三脚架，37--三脚架云台，38--撞网回收机构，39--第一直线轴承，40--拦截网，41--鱼线，42--调节杆，43--连接杆，44—第二直线轴承，45—第一固定底座，46--滑落板，47—伸出条，48—第二固定底座，49--挡板，50—第三固定底座，51—第一升降器，52—第一升降器滑块，53--连接板，54—第二驱动电机，55--第二驱动电机的输出轴，56--转盘，57--旋转支架，58—第四固定底座，59—第二升降器，60—第二升降器滑块，61--钩爪，62—车身。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1～图8所示，一种无人机的自主循环发射、回收装置，包括共轴排布的弹力弹射机构、回收机构、姿态调整及传送机构；弹力弹射机构包括支撑机构、弹射滑轨机构及无人机承载器，支撑机构由高度可调的三脚架36和一对平行设置的固定铰支座34组成，三脚架36的高度高于固定铰支座34的高度；弹射滑轨机构由左、右直线导轨15、滑轨支撑板3、双圆钩拉伸弹簧1、钢丝绳6、具有通孔的弹簧外壳2、驱动机构及上、下定滑轮组成，固定铰支座34与滑轨支撑板3的近地端的底部相铰接，固定铰支座34通过轴套35与设置在滑轨支撑板3底部的圆孔形成转动副；三脚架36的顶部通过三脚架云台37与弹簧外壳2的远地端的底部相铰接，弹簧外壳2固定在滑轨支撑板3的底部，双圆钩拉伸弹簧1的一圆钩穿过弹簧外壳2的通孔套在短光轴4上，短光轴4通过短光轴支座5固定在滑轨支撑板3的近地端的底部，双圆钩拉伸弹簧1的另一圆钩与钢丝绳6相连接，钢丝绳6通过下定滑轮8、上定滑轮7与无人机承载器9的底部相连接，所述上定滑轮7设置在滑轨支撑板3的远地端的顶部，下定滑轮8设置在滑轨支撑板3的远地端的底部；所述无人机承载器9形似一个小车，无人机承载器9由车身62、弹性复位挂钩10及承载板盖11组成，在无人机承载器9的车身62前端两侧设置有弹性复位挂钩10，无人机可以通过平衡杆挂在弹性复位挂钩10上；在无人机承载器9的车身62后端设置有承载板盖11，可以改变角度以调整无人机的弹射姿态；无人机承载器9设置在滑轨支撑板3的上方，在无人机承载器3的车身62底部对称、平行固定有左、右直线轴承14，左、右直线轴承14分别与左、右直线导轨15相配合，使无人机承载器9能够沿着左、右直线导轨15上、下移动；当无人机承载器9沿着左、右直线导轨15向下运动时，双圆钩拉伸弹簧1伸长，当双圆钩拉伸弹簧1在回复力作用下收缩时，带动无人机承载器9沿着左、右直线导轨15快速向上运动，此时，挂在无人机承载器9上的无人机将获得弹射所需能量；左、右直线导轨15均为圆杆，其两端分别通过支座16固定在滑轨支撑板3的顶面上，驱动机构由第一驱动电机21、第一齿形带轮轴24、第二齿形带轮轴28、磁力开关、第一齿形带轮26、第二齿形带轮29及齿形带32组成，第一齿形带轮轴24、第二齿形带轮轴28分别通过第一轴承座25、第二轴承座30固定在滑轨支撑板3的两端，第一齿形带轮轴24与第一驱动电机的输出轴22通过联轴器23相连接，第一驱动电机21通过电机支撑板20固定在滑轨支撑板3的侧面，第一驱动电机21为本发明装置提供动力；在第一齿形带轮轴24上设置有两个第一齿形带轮26，在第二齿形带轮轴28上设置有两个第二齿形带轮29，在对应的第一、第二齿形带轮之间设置有齿形带32，齿形带32设置在无人机承载器9的车身62底部的上方，齿形带32能够通过磁力开关与无人机承载器9的车身62底部相连接；第一、第二齿形带轮轴、齿形带32及第一、第二齿形带轮形成两组并联的带传送机构；磁力开关由第一、第二强磁片组成，第一强磁片33通过螺栓固定在下层齿形带32的下表面上，随齿形带32做同步往复运动；第二强磁片12通过磁铁扣13固定在无人机承载器9的车身62底面，当双圆钩拉伸弹簧1的拉力等于磁力开关的吸引力时，磁力开关触发；所述姿态调整及传送机构包括姿态调整机构、一级传送机构及二级传送机构；姿态调整机构由滑落板46、挡板49、第二固定底座48及伸出条47组成，滑落板46固定在第二固定底座48上，挡板49分别固定在滑落板46的两侧，在滑落板46的前端两侧设置有伸出条47；一级传送机构设置在姿态调整机构的前方，一级传送机构由两个第一升降器51、第三固定底座50、第二驱动电机54、转盘56、两个旋转支架57及连接板53组成，两个第一升降器51平行、对称设置在第三固定底座50的两侧，两个第一升降器51作为直线导轨，用以实现无人机的直线传送；连接板53水平固定在两个第一升降器滑块52上，在连接板53的底部中心固定有第二驱动电机54，在连接板53的上方设置有转盘56，转盘56与第二驱动电机的输出轴55通过销钉固定连接，第二驱动电机54可驱动转盘56做180°旋转，用以调整无人机的前、后方向，在转盘56的顶部固定有两个对称的旋转支架57；旋转支架57设置在姿态调整机构的伸出条47的前下方；保证无人机由伸出条47滑到旋转支架57上；二级传送机构设置在一级传送机构的前方，二级传送机构由两个第二升降器59、第四固定底座58及两个钩爪61组成，两个第二升降器59平行、对称设置在第四固定底座58的两侧，两个第二升降器59的后部设置在一级传送机构的第一升降器51的前上方、低于一级传送机构的旋转支架57，第二升降器59作为直线导轨，用以实现无人机的直线传送；第二升降器59的顶部向上倾斜设置，两个钩爪61分别设置在两个第二升降器滑块60的内侧，两个钩爪61的间距小于无人机平衡杆的长度；当第二升降器滑块60在行程始端时，其高度略低于一级传送机构的旋转支架57；在第二升降器滑块60的前进过程中，钩爪61勾取无人机的平衡杆，无人机来到二级传送机构上；当第二升降器滑块60在行程末端时，无人机的平衡杆下压无人机承载器9前端的弹性复位挂钩10而进入无人机承载器9，准备下一次发射过程；所述弹力弹射机构的近地端设置在一级传送机构的两个第一升降器51之间，且低于第一升降器51的高度；弹力弹射机构的远地端设置在二级传送机构的两个第二升降器59之间，且高于第二升降器59的高度；在所述姿态调整机构后部设置有回收机构。

在所述滑轨支撑板3的两端分别固定有塑料的第一、第二调整块，第一轴承座25固定在第一调整块27上，第二轴承座30固定在第二调整块31上。

在所述直线导轨15的远地端设置有阻尼器17，阻尼器17通过阻尼器支座18和阻尼器顶板19固定在滑轨支撑板3上，用以减小无人机发射时所带来的冲击和振动。

所述阻尼器17采用的型号为：AD2525-5。

所述回收机构由撞网回收机构38、第一固定底座45和具有通孔的调节杆42组成，撞网回收机构38固定在第一固定底座45的顶部，鱼线41一端与撞网回收机构38的拦截网40相连接，鱼线4另一端穿过调节杆42的通孔与撞网回收机构38的连接杆43相连接；在撞网回收机构38的第一直线轴承39和第二直线轴承44向前运动过程中，鱼线41会被逐渐拉紧，并提起拦截网40，起到调节拦截网40形状的作用，方便无人机从拦截网40上落到滑落板46上。

所述撞网回收机构38采用的是申请号为201320039180.5的中国专利“一种两自由度无人机撞网回收装置”。

所述滑落板46为前端向下倾斜放置的倒梯形平板，滑落板46的后端宽度大于滑落板46前端宽度，形似剖开的扁平漏斗，且滑落板46的前端宽度小于无人机的长度、大于无人机的宽度，所述伸出条47设置在滑落板46的前端两侧；当无人机由拦截网40扣到滑落板46上时，无人机会在重力的作用下沿着滑落板46下滑，由于滑落板46呈上宽下窄的倒梯形，在下滑过程中无人机的机头、机翼会受到挡板49的限制，在重力和挡板49的综合作用下，无人机的轴线与本发明装置轴线的夹角逐渐变小，最后重合，而后由滑落板46的伸出条47滑出，并滑向一级传送机构。

所述挡板49的高度为无人机厚度的二分之一，无人机在挡板49和重力的双重作用下进行姿态调整。

所述第一、第二升降器采用的均是型号为东风天龙6104010-C0101的汽车电动玻璃升降器。

下面结合附图说明本发明的使用过程：

如图1～图8所示，当无人机完成任务飞回时，撞网回收装置38的旋转机构和调角机构同时动作，使撞网回收装置38的拦网机构处于适合拦截无人机的方位和角度后停止，等待无人机撞网回收；当无人机完成撞网后，会挂在撞网回收装置38的拦截网40上，此时，旋转机构先动作，使拦网机构回到正对着姿态调整机构的位置，然后调角机构运动到下极限位置，将拦网机构扣下，使无人机落到姿态调整机构的滑落板46上，无人机的正面或反面朝上；当无人机脱离拦网机构后，旋转机构先复位，而后调角机构复位。

当无人机落到姿态调整机构的滑落板46上，会沿滑落板46下滑，同时在挡板49的作用下，无人机进行姿态调整，其轴线逐渐与装置轴线重合；当无人机的平衡杆滑到伸出条47上时，在重力的作用下，无人机再一次进行姿态调整，其机身与地面垂直，然后，无人机滑出伸出条47，落到一级传送机构的旋转支架57上。一级传送机构的第一升降器51启动，第一升降器滑块52在滑动过程中对无人机（无人机的一面涂有特殊颜色）的朝向做出判断，若正面超前，转盘56会在第二驱动电机54的驱动下旋转180°，使无人机的反面朝前。然后，一级传送机构继续传送无人机，直到无人机的平衡杆来到二级传送机构的钩爪61前方，二级传送机构的第二升降器滑块60从行程始端开始向前运动；在向前运动过程中，钩爪61会勾取无人机的平衡杆，使无人机在二级传送机构上运动，同时一级传送机构复位；当第二升降器滑块60运动到行程末端，无人机的平衡杆压下无人机承载器9前端的弹性复位挂钩10，并挂在弹性复位挂钩10上，二级传送机构停止运行，同时二级传送机构复位；齿形带32上的第一强磁片33开始接近无人机承载器9上的第二强磁片12，直到第一、第二强磁片吸合，无人机进入准发射状态。

当无人机收到起飞任务指令后，弹力弹射机构的第一驱动电机21开始工作，通过第二强磁片12与第一强磁片33的磁性吸引力，拉着无人机承载器9向后运动，此时，双圆钩拉伸弹簧1受力逐渐伸长，对无人机承载器9的拉力也逐渐增大，当此拉力等于第一、第二强磁片的磁性吸引力时，第一、第二强磁片分离，无人机承载器9在双圆钩拉伸弹簧1的弹性回复力作用下沿着直线导轨15快速行进；当无人机承载器9来到行程末端时，在阻尼器17的作用下开始减速，最终停止，而无人机获得了起飞所需初速度，沿向上倾斜方向向前弹出，无人机发射完成。

Claims (9)

1.一种无人机的自主循环发射、回收装置，其特征在于包括弹力弹射机构、回收机构、姿态调整及传送机构；弹力弹射机构包括支撑机构、弹射滑轨机构及无人机承载器，支撑机构由三脚架和固定铰支座组成，弹射滑轨机构由若干个直线导轨、弹簧、绳、定滑轮组、滑轨支撑板及驱动机构组成，三脚架、固定铰支座分别与滑轨支撑板的两端相铰接；直线导轨的两端设置在滑轨支撑板的顶面上，在滑轨支撑板的底部设置有弹簧，弹簧的一端固定在滑轨支撑板的近地端的底部，另一端与绳相连接，绳通过定滑轮组与无人机承载器相连接，定滑轮组固定在滑轨支撑板的远地端，无人机承载器设置在滑轨支撑板的上方，在无人机承载器上固定有直线轴承，直线轴承与直线导轨一一配合；驱动机构由第一驱动电机、轮轴、磁力开关、带轮及皮带组成，轮轴分别固定在滑轨支撑板的顶面的两端，设置在滑轨支撑板的一端的轮轴与第一驱动电机的输出轴相连接；在轮轴上均设置有带轮，在滑轨支撑板的两端对应的带轮之间设置有皮带；磁力开关由第一、第二磁片组成，第一磁片固定在下层皮带上，第二磁片固定在无人机承载器上；所述姿态调整及传送机构包括姿态调整机构、一级传送机构及二级传送机构；姿态调整机构由滑落板、挡板、第二固定底座及伸出条组成，滑落板固定在第二固定底座上，挡板分别固定在滑落板的两侧，在滑落板的前端两侧设置有伸出条；一级传送机构设置在姿态调整机构的前方，一级传送机构由第一升降器、第三固定底座、第二驱动电机、转盘、旋转支架及连接板组成，第一升降器设置在第三固定底座的两侧，连接板固定在第一升降器滑块上，在连接板上固定有第二驱动电机，在连接板的上方设置有转盘，转盘与第二驱动电机的输出轴固定连接，在转盘上固定有旋转支架，旋转支架设置在姿态调整机构的伸出条的前下方；二级传送机构设置在一级传送机构的前方，二级传送机构由第二升降器、第四固定底座及钩爪组成，第二升降器设置在第四固定底座的两侧，第二升降器的前端向上倾斜设置，钩爪设置在第二升降器滑块上；所述弹力弹射机构设置在一级、二级传送机构处，在所述姿态调整机构的后部设置有回收机构。

2.根据权利要求1所述的无人机的自主循环发射、回收装置，其特征在于在所述滑轨支撑板的底部设置有弹簧外壳，所述弹簧设置在弹簧外壳内部，所述三脚架与弹簧外壳相铰接。

3.根据权利要求1所述的无人机的自主循环发射、回收装置，其特征在于所述定滑轮组由上、下定滑轮组成，上定滑轮设置在滑轨支撑板的远地端的顶部，下定滑轮设置在滑轨支撑板的远地端的底部，所述绳依次通过下定滑轮、上定滑轮与无人机承载器相连接。

4.根据权利要求1所述的无人机的自主循环发射、回收装置，其特征在于所述无人机承载器由车身、弹性复位挂钩及承载板盖组成，在车身前端两侧设置有弹性复位挂钩，在车身后端设置有承载板盖；所述绳与车身相连接，在车身底部固定有直线轴承，皮带设置在车身底部的上方，第二磁片固定在车身底部。

5.根据权利要求1所述的无人机的自主循环发射、回收装置，其特征在于在所述滑轨支撑板的两端固定有调整块，所述轮轴固定在调整块上。

6.根据权利要求1所述的无人机的自主循环发射、回收装置，其特征在于在所述直线导轨的远地端设置有阻尼器。

7.根据权利要求1所述的无人机的自主循环发射、回收装置，其特征在于所述滑落板为前端向下倾斜放置的倒梯形平板，滑落板的后端宽度大于滑落板的前端宽度，且滑落板的前端宽度小于无人机的长度、大于无人机的宽度。

8.根据权利要求1所述的无人机的自主循环发射、回收装置，其特征在于所述挡板的高度为无人机厚度的二分之一。

9.根据权利要求1所述的无人机的自主循环发射、回收装置，其特征在于所述回收机构由撞网回收机构、第一固定底座和调节杆组成，撞网回收机构设置在第一固定底座的顶部，调节杆的顶端通过连接线与撞网回收机构的拦截网相连接，调节杆的底端通过连接线与撞网回收机构的连接杆相连接。