CN103963991B - 一种机电一体化无人机车载系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车载系统，具体地说是一种机电一体化无人机车载系统，包括运输车、电动绞盘、滑轨、升降天线座、数据天线、图像天线、天线放倒器及发电机，运输车车头的保险杠上安装有电动绞盘，发电机运输时放置在运输车内、使用时放置在运输车外，在运输车的车尾处设有将发电机电引入的电源插座；运输车的顶部安装有天线放倒器，图像天线与该天线放倒器相连；运输车内部分为驾驶室及货仓，货仓的地板上安装有可抽拉的滑轨，无人机安装在该滑轨上，滑轨的一侧设有存放物品的柜子，另一侧设有升降天线座，数据天线安装在升降天线座上，由升降天线座控制升降。本发明装置齐全布局合理，可满足无人直升机及相关配套设施的运输、使用和补给需要。

Description

一种机电一体化无人机车载系统

技术领域

本发明涉及车载系统，具体地说是一种机电一体化无人机车载系统。

背景技术

无人直升机可以快速有效地执行多种任务，应用的普及使得无人直升机的运输成为不可忽视的问题。当前还没有专业的无人直升机运输、使用和补给运输车，通用的汽车无法满足无人直升机的运输和装卸需要。因此，需要在车上配上专业的无人机车载系统来满足无人直升机的运输和装卸需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种装备齐全、布局合理的机电一体化无人机车载系统，有效解决了无人直升机运输和装卸难的问题，可实现对无人直升机使用和补给的一体化作业。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括运载无人机的运输车、电动绞盘、滑轨、升降天线座、数据天线、图像天线、天线放倒器及发电机，其中运输车车头的保险杠上安装有电动绞盘，所述发电机运输时放置在运输车内、使用时放置在运输车外，在运输车的车尾处设有将发电机电引入的电源插座；所述运输车的顶部安装有天线放倒器，图像天线与该天线放倒器相连；所述运输车内部分为驾驶室及货仓，货仓的地板上安装有可抽拉的滑轨，无人机安装在该滑轨上，所述滑轨的一侧设有存放物品的柜子，另一侧设有升降天线座，所述数据天线安装在升降天线座上，由升降天线座控制升降。

其中：所述滑轨上设有减震胶垫，滑轨分为车外滑轨及车内滑轨，车内滑轨设置在货仓地板上，车外滑轨可相对滑动地连接在车内滑轨上，无人机安装在所述车外滑轨上，随车外滑轨滑动；所述车内滑轨固定在货仓地板上，车内滑轨上分别设有在非装卸状态下固定车外滑轨的止动销及对车外滑轨起到水平和竖直方向滑动限位的轴承；所述车外滑轨分为长轨及短轨，长轨与短轨通过合页铰接，处于装卸下的长轨的一端抵接在车外的地面上，另一端位于车内，所述短轨始终位于车内；所述长轨上设有将无人机固定在长轨上的压板，该压板为角铁形状、板面上开有螺纹孔，所述压板通过卡扣与长轨固接；所述卡扣的一端为插入螺纹孔的螺杆，另一端为圆环；

所述电动绞盘包括发动机、减速器、滚筒、钢丝绳、支架、挂钩、挂钩限位架及滚动圆柱，其中发动机及减速器分别安装在运输车上，滚筒通过支架安装在运输车上，发动机通过减速器与滚筒相连、驱动滚筒旋转；所述挂钩限位架安装在运输车的保险杠上，滚动圆柱转动安装在该挂钩限位架上；所述钢丝绳的一端缠绕在滚筒上、随滚筒的旋转收放，钢丝绳的另一端穿过挂钩限位架、连接有挂钩；

所述升降天线座包括伺服电机、传动装置、丝杠、螺母套筒及左、右箱体，其中左、右箱体分别安装在货仓地板上，伺服电机位于左箱体内，通过传动装置与转动安装在右箱体内的丝杠相连接，所述螺母套筒螺纹连接在丝杠上，螺母套筒通过伺服电机的驱动升降；所述数据天线安装在螺母套筒的顶端，随螺母套筒升降；所述螺母套筒的两侧分别设有轨道，右箱体内部两侧分别安装有滚轮，该两侧的滚轮分别与螺母套筒两侧的轨道抵接；所述丝杠的顶端设有对螺母套筒的高度起限制作用、防止螺母套筒脱杆的挡板；

所述天线放倒器的内部为一个舵机，图像天线与舵机的舵机轴相连；

所述运输车内部通过挡板分为驾驶室及货仓，挡板上设有车载对讲机及天线；位于滑轨一侧的柜子包括储物柜及吊柜，储物柜包含多个贴有不同标签、搁放不同设备的抽屉，吊柜内安装有凹槽支架，凹槽支架的开口朝向车内，所述凹槽支架包裹有缓冲材料；所述吊柜的下方、储物柜靠近车尾的一侧设有备用胎；所述滑轨的另一侧分别设有折叠桌椅及放置汽油燃料箱的油箱固定座，油箱固定座通过鳄鱼夹与货仓地板接地，在所述油箱固定座上设有防止汽油燃料箱脱离的背带；所述运输车顶部靠近车头的一端安装有工程车用警灯，靠近车尾的一端安装有探照灯，所述工程车用警灯与探照灯之间设有货架。

本发明的优点与积极效果为：

1．本发明实现了无人直升机运输、使用和补给的一体化作业，解决了运输和装卸的难题。

2．本发明的货仓内引入了滑轨，有效解决了无人机装卸难的问题；滑轨上设置了固定起落架的压板，压板间距可调。

3．本发明车头处设置了电动绞盘，提高了工程车应付复杂地形的能力。

4．本发明的数据天线随升降天线座升降，结构简单，操作方便，实用性强。

5．本发明的车顶部靠近车尾处安装了探照灯，使得天黑时也能方便维修、装运无人机；车顶部靠近车头处安装了工程车用警灯，保证停车休息或调整时的安全。

6．本发明车顶部安装的货架能在应急抢险时，储存车内放不下的物品。

7．本发明可折叠桌使得桌内可放置物品，节省了车内空间；折叠椅可充分利用车内空间，增加载客量。

8．本发明的油箱固定座不仅将汽油燃料箱牢固地固定住，还能防止静电，安全可靠。

9．本发明储物柜由多个抽屉组成，可将各个设备分开放置，分类明确。

10．本发明车载对讲机及天线使得在车内即可进行远程控制和指挥，对操作者也起到一定的保护作用。

附图说明

图1A为本发明车外部分布局及结构主视图；

图1B为图1A的左视图；

图1C为图1A的右视图；

图1D为图1A的俯视图；

图2A为本发明车内部分布局及结构主视图；

图2B为图2A的俯视图；

图2C为本发明车内部分布局及结构立体图；

图3A为本发明车外滑轨中长轨的结构主视图；

图3B为本发明车外滑轨中长轨的结构立体图；

图3C为图3A的后视图；

图3D为本发明车外滑轨中短轨的结构主视图；

图3E为图3D的右视图；

图3F为图3D的后视图；

图3G为本发明车外滑轨中短轨的结构立体图；

图4为本发明车内滑轨的结构立体图；

图5为图1B中电动绞盘的结构示意图；

图6A为本发明压板的结构主视图；

图6B为图6A的俯视图；

图6C为本发明卡扣的结构示意图；

图7为图1A中升降天线座的结构示意图；

图8为图1D中天线放倒器的结构示意图；

图9为安装在吊柜中凹槽支架的结构示意图；

其中：1为储物柜，2为吊柜，3为挡板，4为车载对讲机及天线，5为车外滑轨，6为车内滑轨，7为压板，8为折叠桌，9为折叠椅，10为油箱固定座，11为升降天线座，12为备胎，13为电动绞盘，14为工程车用警灯，15为货架，16为数据天线，17为图像天线，18为探照灯，19为天线放倒器，20为止动销，21为轴承，22为发动机，23为减速器，24为滚筒，25为钢丝绳，26为支架，27为挂钩，28为挂钩限位架，29为滚动圆柱，30为舵机，31为舵机轴，32为凹槽支架，33为长轨，34为短轨，35为钢管，36为拉手，37为伺服电机，38为蜗杆，39为蜗轮，40为锥齿轮组，41为丝杠，42为螺母套筒，43为轨道，44为滚轮，45为挡板，46为螺纹孔，47为卡扣。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

本发明包括运载无人机的运输车、电动绞盘13、滑轨、升降天线座11、数据天线16、图像天线17、天线放倒器19及发电机，其中运输车如图1A～2C所示，分为车头区、车顶部及车体内部；车头区在车头保险杠上加装电动绞盘13，车顶部靠近车尾一端的两侧分别安装有探照灯18，靠近车头的一端安装工程车用警灯14，在工程车用警灯14与探照灯18之间设有货架15。运输车的车体内部分为驾驶室及货仓，货仓中从车头到车尾方向的一侧依次设置储物柜1和吊柜2，另一侧依次设置有折叠桌8、折叠椅9、油箱固定座10和升降天线座11，货仓两侧的中间依次设置有挡板3、车载对讲机及天线4、滑轨、压板7。

车顶部安装的工程车用警灯14可以起到警示作用，提醒后面来的车辆避让，保证停运输车休息或调整时的安全；工程车用警灯14的下方有磁铁，可以在需要使用时放到车顶部。车顶部的两个探照灯18与车体间通过螺栓连接，天黑时方便维修、装运飞机；货架15与车顶部通过螺栓连接，能在应急抢险时，储存车内放不下的物品。

天线放倒器19安装在车顶部靠近车头一端的偏右侧，天线放倒器19上连接有图像天线17；如图8所示，天线放倒器19的内部为一个舵机30，图像天线17与舵机30的舵机轴31相连。该图像天线17为3.6米玻璃钢天线，在运输时可折叠或拆下。

升降天线座11位于车体内部货仓中靠近尾部车门处，升降天线座11的顶端由车顶部穿出，位于车顶部靠近车尾一端的偏左侧，数据天线16通过螺栓固定在升降天线座11上；数据天线16为八木天线，八木天线在运输时可拆下。如图7所示，升降天线座11包括伺服电机37、传动装置、丝杠、螺母套筒42及左、右箱体，其中传动装置包括蜗杆38、蜗轮39及锥齿轮组40，左、右箱体分别安装在货仓地板上，伺服电机37、蜗杆38及蜗轮39均位于左箱体内，蜗轮39通过蜗轮轴转动安装在左箱体上，伺服电机37的输出轴与蜗杆38相连，蜗轮39与蜗杆38相啮合；丝杠41、螺母套筒42、轨道43、滚轮44及挡板45均位于右箱体内，丝杠41转动安装在右箱体上，锥齿轮组40位于右箱体内，两个相啮合的锥齿轮分别安装在蜗轮轴及丝杠41上；螺母套筒42螺纹连接在丝杠41上，螺母套筒42通过伺服电机37的驱动升降；在螺母套筒42的两侧分别设有轨道43，右箱体内部两侧分别安装有滚轮44，该两侧的滚轮44分别与螺母套筒42两侧的轨道43抵接，丝杠41的顶端设有对螺母套筒42的高度起限制作用、防止螺母套筒42脱杆的挡板45；数据天线16安装在螺母套筒42的顶端，随螺母套筒42升降。左箱体中的伺服电机37利用转向的改变来控制数据天线16的上升和下降，通过蜗杆38带动蜗轮39转动，达到减速效果，从而也使右箱体中与蜗轮39同轴的锥齿轮与轴向在竖直方向的锥齿轮传动；当轴向在竖直方向的锥齿轮转动时，与之同轴的丝杠41转动，带动相配合的螺母套筒42升降，进而实现数据天线16的升降；螺母套筒42外的两条轨道43，在左右两侧的滚轮44限制下，螺母套筒42仅能沿竖直方向滑动而不发生轴向转动。

如图5所示，电动绞盘13包括发动机22、减速器23、滚筒24、钢丝绳25、支架26、挂钩27、挂钩限位架28及滚动圆柱29，其中发动机22及减速器23分别通过螺栓固定在运输车上，滚筒24通过支架26固定在运输车上，支架26与运输车之间通过螺栓连接，发动机22通过减速器23与滚筒24相连、驱动滚筒24旋转；挂钩限位架28安装在运输车的保险杠上，滚动圆柱29转动安装在该挂钩限位架28上；钢丝绳25的一端缠绕在滚筒24上、随滚筒24的旋转收放，钢丝绳25的另一端穿过挂钩限位架28、连接有挂钩27；挂钩限位架28可以在收钩时将挂钩27限制在运输车外，挂钩限位架28还起到引导钢丝绳25的作用，通过滚动圆柱29可使电动绞盘13能满足多方向的牵引需要。电动绞盘13的拉力可达3000公斤，依靠运输车自身电力系统（即由运输车的电瓶供电）驱动电动绞盘13，使运输车在灭火的情况下仍能自救，从而提高了运输车应付复杂地形的能力。

车体内部通过挡板3分为驾驶室及货仓，驾驶室布置有三个座椅（含驾驶员座位）；储物柜1与车体间通过螺栓连接，储物柜1包含多个抽屉，每个抽屉上都贴有标签，标签上写明各个抽屉中搁放的设备，抽屉可存放工具、易耗品及电子设备等。储物柜1上方安装有用于放置直升机的主旋翼的吊柜2，吊柜2与货仓内侧顶部通过螺栓固定，吊柜2朝向车内的一面可以由上而下打开；如图9所示，吊柜2内设两个凹槽支架32，两个凹槽支架32之间保持1.2米的间距，全部开口朝向车内，可放置四片主旋翼及两根天线，可将主旋翼横起来并排插到凹槽支架32的凹槽中；凹槽支架32包裹有缓冲材料，该缓冲材料可为海绵。

挡板3位于驾驶室的后方，挡板3将驾驶室与货仓有效的隔离，避免设备在运输过程中滑动到驾驶室。货仓内设有空调出风口，所以挡板3的顶端与车体内部的顶端采用开放式设计。挡板3上安装车载对讲机及天线4（Icom2720车台，车载天线放倒器，U/V频段车载天线）。

车体内部的货仓中间部位安装有滑轨，滑轨分为车外滑轨5及车内滑轨6；如图4所示，车内滑轨6为两根，分别用螺栓固定在货仓地板上，两根车内滑轨6的两端均设有轴承21，可对车外滑轨5起到水平和竖直方向的限位作用；任一根车内滑轨6靠近车门的一端设有在非装卸状态下固定车外滑轨5的止动销20。车外滑轨5可以相对车内滑轨6滑动，如图3A～3G所示，车外滑轨5分为长轨33及短轨34，长轨33与短轨34通过合页铰接，处于装卸下的长轨33的一端抵接在车外的地面上，另一端位于车内，短轨34始终位于车内。在工作时，将车外滑轨5从货仓内拉出，短轨34留在货仓内，长轨33连接车体和地面。在运输时，由车内滑轨6上的止动销20将车外滑轨5固定在车内滑轨6上；直升机固定在长2600mm、宽260mm的两根车外滑轨5上，车外滑轨5的中间用钢管35连接，以保证车外滑轨5在拖拽时不发生形变。长轨33及短轨34上均安装有拉手，便于长轨33及短轨34的抽拉。如图6A、图6B所示，车外滑轨5的长轨33上设有固定无人机起落架的压板7，防止起落架变形无法固定；压板7为两根，呈角铁形状，板面上开有螺纹孔46，压板7与长轨33的面板通过卡扣47固接，两根压板7之间的距离可调，调整好后用卡扣47固定即可。如图6C所示，卡扣47的一端为插入螺纹孔46的螺杆，另一端为圆环。滑轨上粘贴减震胶垫，减少对无人机的震动。本实施例采用减震措施，有效避免无人机因震动而造成的损坏，可满足车载系统长距离以及较差路况行走环境，提高了各种设备运输的安全性和可靠性，保证各设备的正常使用。

无人机出车时，松开固定车外滑轨5的止动销20，由两人分别拉长轨33末端的拉手36，将长轨33水平伸出；然后将长轨33末端放于地面，解开起落架的卡扣47，将机轮装在起落架上，利用机轮将飞机推下倾斜的长轨33。无人机入车时，将无人机推上倾斜的长轨33，收起机轮，用压板7将无人机固定在长轨33上；由两人分别抬长轨33末端，将长轨33抬至与运输车货仓地板水平，将长轨33水平推入运输车内；最后锁紧车外滑轨5，防止车外滑轨5运动。本实施例中无人机的装卸借助滑轨来实现，有效解决了无人机装卸难的问题，提高装卸效率。

货仓内的折叠桌8和折叠椅9，桌面尺寸为800mm×500mm，可承重100Kg，可放置地面站。相应位置安有电源插座（220V），折叠椅9固定在折叠桌8附近。

舱货内的汽油燃料箱（30L油箱）通过油箱固定座10固定在车体上，并通过鳄鱼夹与货仓地板接地，防止静电；在油箱固定座10上设有防止汽油燃料箱脱离的背带。发电机在运输时放置在储物柜1内；使用时，发电机搬到运输车外为需要供电的装置供电，固定后不需要接地；汽油燃料箱和发电机在作业时需要搬运到车外，为了便于搬运所以布置在车尾；发电机选择YamhaEF1000is或更大功率发电机。

车体内部的货仓装有两个照明灯，分开安装在货仓内顶部，位于折叠椅9的正上方。

车体内部布设3路导线：线路均从折叠桌、椅位置开始，首先220V、10A电源线至车尾，在左侧车尾开电源插座，将车外发电机电引入；其次，是图像通信的馈线引至左侧车尾；第三是数据通信馈线引至右侧车尾。开口处需要有密封的活门，活门最好向上开启，可以防止雨淋。

可以看出，通过对车体内部区域进行布局，并在相应区域设置相应设备，在考虑车体原有构架形式的基础上，将尽可能多的设备配置在车体内部，对车体的改造小，降低了车载系统的制造成本，节省了车体空间。本发明装置齐全布局合理，可满足无人直升机及相关配套设施的运输、使用和补给需要。

Claims (10)

1.一种机电一体化无人机车载系统，其特征在于：包括运载无人机的运输车、电动绞盘(13)、滑轨、升降天线座(11)、数据天线(16)、图像天线(17)、天线放倒器(19)及发电机，其中运输车车头的保险杠上安装有电动绞盘(13)，所述发电机运输时放置在运输车内、使用时放置在运输车外，在运输车的车尾处设有将发电机的电引入的电源插座；所述运输车的顶部安装有天线放倒器(19)，图像天线(17)与该天线放倒器(19)相连；所述运输车内部分为驾驶室及货仓，货仓的地板上安装有可抽拉的滑轨，无人机安装在该滑轨上，所述滑轨的一侧设有存放物品的柜子，另一侧设有升降天线座(11)，所述数据天线(16)安装在升降天线座(11)上，由升降天线座(11)控制升降。

2.按权利要求1所述的机电一体化无人机车载系统，其特征在于：可抽拉的所述滑轨上设有减震胶垫，滑轨分为车外滑轨(5)及车内滑轨(6)，其中车内滑轨(6)设置在货仓地板上，车外滑轨(5)可相对滑动地连接在车内滑轨(6)上，无人机安装在所述车外滑轨(5)上，随车外滑轨(5)滑动。

3.按权利要求2所述的机电一体化无人机车载系统，其特征在于：所述车内滑轨(6)固定在货仓地板上，车内滑轨(6)上分别设有在非装卸状态下固定车外滑轨(5)的止动销(20)及对车外滑轨(5)起到水平和竖直方向滑动限位的轴承(21)；所述车外滑轨(5)分为长轨(33)及短轨(34)，长轨(33)与短轨(34)通过合页铰接，处于装卸下的长轨(33)的一端抵接在车外的地面上，另一端位于车内，所述短轨(34)始终位于车内。

4.按权利要求3所述的机电一体化无人机车载系统，其特征在于：所述长轨(33)上设有将无人机固定在长轨(33)上的压板(7)，该压板(7)为角铁形状、板面上开有螺纹孔(46)，所述压板(7)通过卡扣(47)与长轨(33)固接；所述卡扣(47)的一端为插入螺纹孔(46)的螺杆，另一端为圆环。

5.按权利要求1所述的机电一体化无人机车载系统，其特征在于：所述电动绞盘(13)包括发动机(22)、减速器(23)、滚筒(24)、钢丝绳(25)、支架(26)、挂钩(27)、挂钩限位架(28)及滚动圆柱(29)，其中发动机(22)及减速器(23)分别安装在运输车上，滚筒(24)通过支架(26)安装在运输车上，发动机(22)通过减速器(23)与滚筒(24)相连、驱动滚筒(24)旋转；所述挂钩限位架(28)安装在运输车的保险杠上，滚动圆柱(29)转动安装在该挂钩限位架(28)上；所述钢丝绳(25)的一端缠绕在滚筒(24)上、随滚筒(24)的旋转收放，钢丝绳(25)的另一端穿过挂钩限位架(28)、连接有挂钩(27)。

6.按权利要求1所述的机电一体化无人机车载系统，其特征在于：所述升降天线座(11)包括伺服电机(37)、传动装置、丝杠、螺母套筒(42)及左、右箱体，其中左、右箱体分别安装在货仓地板上，伺服电机(37)位于左箱体内，通过传动装置与转动安装在右箱体内的丝杠(41)相连接，所述螺母套筒(42)螺纹连接在丝杠(41)上，螺母套筒(42)通过伺服电机(37)的驱动升降；所述数据天线(16)安装在螺母套筒(42)的顶端，随螺母套筒(42)升降。

7.按权利要求6所述的机电一体化无人机车载系统，其特征在于：所述螺母套筒(42)的两侧分别设有轨道(43)，右箱体内部两侧分别安装有滚轮(44)，该两侧的滚轮(44)分别与螺母套筒(42)两侧的轨道(43)抵接；所述丝杠(41)的顶端设有对螺母套筒(42)的高度起限制作用、防止螺母套筒(42)脱杆的挡板(45)。

8.按权利要求1所述的机电一体化无人机车载系统，其特征在于：所述天线放倒器(19)的内部为一个舵机(30)，图像天线(17)与舵机(30)的舵机轴(31)相连。

9.按权利要求1所述的机电一体化无人机车载系统，其特征在于：所述运输车内部通过挡板(3)分为驾驶室及货仓，挡板(3)上设有车载对讲机及天线(4)；位于滑轨一侧的柜子包括储物柜(1)及吊柜(2)，储物柜(1)包含多个贴有不同标签、搁放不同设备的抽屉，吊柜(2)内安装有凹槽支架(32)，凹槽支架(32)的开口朝向车内，所述凹槽支架(32)包裹有缓冲材料；所述吊柜(2)的下方、储物柜(1)靠近车尾的一侧设有备用胎(12)；所述滑轨的另一侧分别设有折叠桌椅及放置汽油燃料箱的油箱固定座(10)，油箱固定座(10)通过鳄鱼夹与货仓地板接地，在所述油箱固定座(10)上设有防止汽油燃料箱脱离的背带。

10.按权利要求1所述的机电一体化无人机车载系统，其特征在于：所述运输车顶部靠近车头的一端安装有工程车用警灯(14)，靠近车尾的一端安装有探照灯(18)，所述工程车用警灯(14)与探照灯(18)之间设有货架(15)。