CN104787351B - 一种无人机发射与回收装置 - Google Patents
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Abstract
一种无人机发射与回收装置，属于无人机控制技术领域，包括支撑架、大臂、发射/回收台，大臂设置在支撑架上部且能够绕支撑架转动，发射/回收台上设置在大臂外端，其与大臂的角度能够自动调整。在发射/回收台上设置有能够自动张开、合并的上颚及下颚，上颚与下颚之间设置有柔性缓冲条，在下颚上还设置有无人机姿态调整机构，用于对正无人机。本发明的无人机发射与回收装置在发射或回收状态下能够拟合出一条直线路径，因而使发射、回收无人机的过程较准确、平稳，由于设置有无人机姿态调整机构，因而能够减少无人机发射与回收过程中的人工干预。
Description
技术领域：
本发明属于无人机控制技术领域，具体涉及一种高效的无人机发射与回收装置。
背景技术：
目前，固定翼无人机的发射方式主要有：轨道弹射、人工抛射及跑道发射等，其中轨道弹射需要架设弹射轨道，占用位置较大，结构复杂；人工抛射主要是针对小型无人机，而且不能离开人的操作；跑道发射多为大型无人机，此种无人机需要带有轮子，而且铺设跑道需要较大的场地。
小型固定翼无人机的回收方式主要有：伞降回收、绳钩回收、撞网回收及跑道回收，伞降回收、绳钩回收及撞网回收需要较复杂的配套装置，而跑道回收则需要较大的场地。以上回收和发射的装置或方法都是分离的，而且多为人工干预、自动化程度低，配套设备体形庞大、对环境的适应性差也不便于运输。
无人机发射和回收装置需要适应狭小、恶劣的环境，发射与回收的无人化也已经成为无人机发射与回收装置的发展趋势。
发明内容：
为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种体积小、高效、准确、能够实现自动化控制的无人机发射与回收装置。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种无人机发射与回收装置，包括门型的支撑架，支撑架上部通过轴承设置有第一横轴，第一横轴上设置有能够随第一横轴转动的大臂，第一横轴由第一电机带动，大臂的外端设置有抛射/回收台，其特点是：抛射/回收台铰接在大臂外端，抛射/回收台与大臂之间设置有角度调整机构；所述抛射/回收台包括下颚及上颚，下颚包括下颚框架，下颚框架中部设置有前后方向的弹射器，下颚框架内、弹射器的两侧分别设置有下颚板，所述下颚板与弹射器的上表面相平齐，下颚上还设置有无人机姿态调整机构，所述无人机姿态调整机构包括两根对正杆，所述两根对正杆分别设置在弹射器的左、右两侧，对正杆的后端通过动力机构设置在下颚的后部，对正杆的前部能够在下颚板的上平面旋转；下颚框架左、右两侧中部的上部分别设置有一个上颚支架，上颚包括向前的第一上颚及向后的第二上颚，所述第一上颚及第二上颚均包括冂型的框架，第一上颚的框架后部的开口端及第二上颚的框架前部的开口端均固定设置有第二横轴，所述第二横轴均通过轴承设置在上颚支架上，两个第二横轴上分别设置有动力机构，在第一上颚框架的前端与第二上颚框架的后端之间设置有若干柔性缓冲条。
所述角度调整机构包括斜支架，所述斜支架上端铰接在抛射/回收台的底部；所述大臂包 括第一大臂及第二大臂，第一大臂下部设置在第一横轴上，第一大臂上设置有滑道，第二大臂通过滑道设置在第一大臂上且能够在滑道内滑动，第二大臂的上端铰接在抛射/回收台底部，斜支架的下端铰接在第一大臂上；在第一大臂上设置有第二电机，第二电机的动力输出端设置有拉线轮，拉线轮上设置有第一拉线，所述第一拉线的上端绕过第一大臂上端的滑轮并连接至第二大臂下端的构件的上端，第一拉线的下端绕过第一大臂下部的滑轮并连接至第二大臂下端的构件的下端。
所述弹射器包括弹射皮带及皮带轮，所述皮带轮为两个，分别设置在下颚的前部和后部，后部的皮带轮由第三电机带动，弹射皮带设置在两个皮带轮上。
所述对正杆由两截杆铰接构成，其靠前部的杆能够向内侧折叠，铰接处设置有对前部的杆向外侧施力的弹性件。
所述柔性缓冲条的后端固定设置在第二上颚框架的后端上，在第一上颚框架的前端设置有能够使柔性缓冲条穿过并滑动的通孔，所述柔性缓冲条的前部设置在所述通孔内，在柔性缓冲条的前端设置有限位块。
在所述第一上颚和第二上颚上的第二横轴上分别固定设置有第一拉线杆和第二拉线杆，所述第一、第二拉线杆分别与其所在的上颚框架的平面垂直，在第一拉线杆上端固定设置有第二拉线的一端，在第二拉线杆上设置有能够使第二拉线通过且自由滑动的通孔，第二拉线穿过所述通孔，第二拉线的另一端与柔性杆的中部相连接，所述柔性杆设置在柔性缓冲条的下方，柔性杆与柔性缓冲条交叉设置。
所述柔性缓冲条均为碳纤维条。
本发明的有益效果：本发明的无人机发射与回收装置体积小，能够同时实现抛射与回收，其抛射效率高，回收过程准确，能够实现自动化控制，有效缓冲无人机并减小回收过程中的损耗。
附图说明：
图1是本发明的一个实施例的立体图；
图2是图1的左视图；
图3是图1的抛射/回收台的俯视图；
图4是图1的省略了部分下颚板、柔性缓冲条及对正杆的抛射/回收台的结构示意图；
图5是图1的角度调整机构的结构示意图；
图6是柔性杆、柔性缓冲条、第二拉线、第一上颚、第二上颚及第一、第二拉线杆连接后的结构示意图；
其中：1-支撑架，2-第一横轴，3-大臂，4-第一电机，5-抛射/回收台，6-下颚，7-下颚板， 8-弹射器，9-对正杆，10-上颚支架，11-第一上颚，12-第二上颚，13-第二横轴，14-第一上颚电机，15-第二上颚电机，16-柔性缓冲条，17-斜支架，18-第一大臂，19-第二大臂，20-第二电机，21-拉线轮，22-第一拉线，23-滑轮，24-弹射皮带，26-第三电机，27-限位块，28-第一拉线杆，29-第二拉线杆，30-第二拉线，31-柔性杆，32-下颚框架。
具体实施方式：
下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明：如图1～图6所示，一种无人机发射与回收装置，包括门型的支撑架1，支撑架1上部通过轴承设置有第一横轴2，第一横轴2上设置有能够随第一横轴2转动的大臂3，第一横轴2由第一电机4带动，大臂3的外端设置有抛射/回收台5，抛射/回收台5铰接在大臂3外端，抛射/回收台5与大臂3之间设置有角度调整机构；所述抛射/回收台5包括下颚6及上颚，下颚6为框架结构，其包括下颚框架32，下颚框架32内设置有前后方向的弹射器8，在弹射器8的左、右两侧分别设置有下颚板7，下颚板7与弹射器8的上表面相平齐，弹射器8包括弹射皮带24及皮带轮，所述皮带轮为两个，分别设置在下颚6的前部和后部，后部的皮带轮通过第三电机26带动，弹射皮带24设置在两个皮带轮上。下颚6上还设置有无人机姿态调整机构，所述无人机姿态调整机构包括两根对正杆9，所述两根对正杆9分别设置在弹射器的左、右两侧，对正杆9的后端通过动力机构设置在下颚6的后部，对正杆9的前部能够在下颚板7的上表面旋转，对正杆9均由两截杆铰接构成，其靠前的部分杆能够向内侧折叠但不能向外侧折叠，铰接处远离弹射器的一侧设置有拉力弹簧，其平时状态为平直的，当对正杆9后端的动力机构驱动其向外转动并碰触到抛射/回收台5两侧时，靠前的部分杆会向内弯曲，不会在下颚板7上形成障碍。下颚框架32左、右两侧的中部的上部分别设置有一个上颚支架10，上颚包括向前的第一上颚11及向后的第二上颚12，所述第一上颚11及第二上颚12均包括冂型框架，第一上颚11框架的后部的开口端及第二上颚12框架的前部的开口端均固定设置有第二横轴13，所述第二横轴13通过轴承设置在上颚支架10上，两个第二横轴13上分别设置有动力机构，其中第一上颚电机14带动第一上颚11，第二上颚电机15带动第二上颚12。在第一上颚11框架的前端与第二上颚12框架的后端之间设置有若干由碳纤维材料制成的柔性缓冲条16。所述柔性缓冲条16的后端固定设置在第二上颚12框架的后端上，在第一上颚11框架的前端上设置有能够使柔性缓冲条16穿过并能够滑动的通孔，通孔与柔性缓冲条16之间有一定阻尼，所述柔性缓冲条16的前部设置在所述通孔内，在柔性缓冲条16的前端设置有限位块27，防止柔性缓冲条16从第一上颚11的通孔内脱落。
所述角度调整机构包括斜支架17，所述斜支架17上端铰接在抛射/回收台5的底部；所述大臂3包括第一大臂18及第二大臂19，第一大臂18下部设置在第一横轴2上，第一大臂 18上设置有滑道，第二大臂19通过滑道设置在第一大臂18上且能够在滑道内滑动，第二大臂19的上端铰接在抛射/回收台5底部，斜支架17的下端铰接在第一大臂18上；在第一大臂18上设置有第二电机20，第二电机20的动力输出端设置有拉线轮21，拉线轮21上设置有第一拉线22，所述第一拉线22的上端绕过第一大臂18上端的滑轮23并连接至第二大臂19下端的构件的上端，第一拉线22的下端绕过第一大臂18下部的滑轮并连接至第二大臂19下端的构件的下端。
在第一上颚11和第二上颚12上的第二横轴13上分别固定设置有第一拉线杆28和第二拉线杆29，所述第一、第二拉线杆分别与所在的上颚框架的平面垂直，在第一拉线杆28上端固定设置有第二拉线30的一端，在第二拉线杆29上设置有能够使第二拉线30通过且自由滑动的通孔，第二拉线30穿过所述通孔，第二拉线30的另一端与柔性杆31的中部相连接，所述柔性杆31设置在柔性缓冲条16的下方，柔性杆31与柔性缓冲条16交叉设置。当第一上颚11与第二上颚12之间的角度变大时，第一拉线杆28的上端与第二拉线杆29的上端会靠近，柔性杆31的高度会下降，从而使柔性缓冲条16的高度下降，保证了回收无人机时的缓冲效果，当第一上颚11与第二上颚12之间的角度减小时，柔性杆31的高度会被第二拉线30拉上升，进而带动柔性缓冲条16中部向上升，使两个上颚之间下部有足够大的空间用来容纳无人机。
下面结合附图说明本实施例的一次无人机发射与回收过程：回收无人机时，首先第一电机4带动大臂3向前转动，第二上颚12通过第二上颚电机15的驱动，向上张开。在本发明的装置运行过程中控制无人机从后部飞向抛射/回收台5最高点的位置，采用传感器或人工遥控等方式使无人机与抛射/回收台5运行轨迹一致，在无人机撞入上颚的柔性缓冲条16与下颚6之间时，控制第二电机20转动，并通过第一拉线22拉动第二大臂19向下运动，从而使整个抛射/回收台5相对于大臂3向上倾斜，抛射/回收台5在回收过程中拟合成了一条近似直线的运行轨迹。当无人机撞入上颚的柔性缓冲条16与下颚6之间后，第二上颚12通过第二上颚电机15驱动，向下翻转并将无人机固定住，大臂3的转动逐渐减速，最终将抛射/回收台5停留在最高位置，第二电机20通过第一拉线22使第二大臂19向上运动，使抛射/回收台5恢复水平位置。
在准备发射无人机之前，两个对正杆9通过驱动机构驱动，向中部转动，此时需使第一上颚11及第二上颚12升起，从而将无人机对正。抛射时，第一上颚11及第二上颚12保持下压状态，然后通过第一电机4带动大臂3向前转动。当旋转至最高位置时，第一上颚11向前打开，第三电机26加速旋转并带动弹射皮带24向前运动向外弹射无人机，同时第二电机20带动第二大臂19向下运动，使抛射/回收台5相对于大臂3向上倾斜，拟合成一条近似直 线的运行轨迹，同时无人机的发动机启动，脱离抛射/回收台5，从而实现了一次抛射。
本发明发射无人机的过程类似于人手臂旋转抛射物体，保证了无人机起飞过程的稳定和高效。回收无人机的过程与抛射无人机的过程相似，均为在圆弧运动中拟合出一条近似于直线的运行轨迹，从而使回收的过程中无人机的损坏被减至最小。由于带有无人机姿态调整机构，进一步减小了人对无人机发射与回收的过程中的干预。
Claims (7)
1.一种无人机发射与回收装置，包括门型的支撑架，支撑架上部通过轴承设置有第一横轴，第一横轴上设置有能够随第一横轴转动的大臂，第一横轴由第一电机带动，大臂的外端设置有抛射/回收台，其特征在于，抛射/回收台铰接在大臂外端，抛射/回收台与大臂之间设置有角度调整机构；所述抛射/回收台包括下颚及上颚，下颚包括下颚框架，下颚框架中部设置有前后方向的弹射器，下颚框架内、弹射器的两侧分别设置有下颚板，所述弹射器的上表面与下颚板相平齐，下颚上还设置有无人机姿态调整机构，所述无人机姿态调整机构包括两根对正杆，所述两根对正杆分别设置在弹射器的左、右两侧，对正杆的后端通过动力机构设置在下颚的后部，对正杆的前部能够在下颚板的上平面旋转；下颚框架左、右两侧中部的上部分别设置有一个上颚支架，上颚包括向前的第一上颚及向后的第二上颚，所述第一上颚及第二上颚均包括冂型的框架，第一上颚的框架后部的开口端及第二上颚的框架前部的开口端均固定设置有第二横轴，所述第二横轴均通过轴承设置在上颚支架上，两个第二横轴上分别设置有动力机构，在第一上颚框架的前端与第二上颚框架的后端之间设置有若干柔性缓冲条。
2.根据权利要求1所述的无人机发射与回收装置，其特征在于：所述角度调整机构包括斜支架，所述斜支架上端铰接在抛射/回收台的底部；所述大臂包括第一大臂及第二大臂，第一大臂下部设置在第一横轴上，第一大臂上设置有滑道，第二大臂通过滑道设置在第一大臂上且能够在滑道内滑动，第二大臂的上端铰接在抛射/回收台底部，斜支架的下端铰接在第一大臂上；在第一大臂上设置有第二电机，第二电机的动力输出端设置有拉线轮，拉线轮上设置有第一拉线，所述第一拉线的上端绕过第一大臂上端的滑轮并连接至第二大臂下端的构件的上端，第一拉线的下端绕过第一大臂下部的滑轮并连接至第二大臂下端的构件的下端。
3.根据权利要求1所述的无人机发射与回收装置，其特征在于：所述弹射器包括弹射皮带及皮带轮，所述皮带轮为两个，分别设置在下颚的前部和后部，后部的皮带轮由第三电机带动，弹射皮带设置在两个皮带轮上。
4.根据权利要求1所述的无人机发射与回收装置，其特征在于：所述对正杆由两截杆铰接构成，其靠前部的杆能够向内侧折叠，铰接处设置有对前部的杆向外侧施力的弹性件。
5.根据权利要求1所述的无人机发射与回收装置，其特征在于：所述柔性缓冲条的后端固定设置在第二上颚框架的后端上，在第一上颚前端框架的前端上设置有能够使柔性缓冲条穿过并滑动的通孔，所述柔性缓冲条的前部设置在所述通孔内，在柔性缓冲条的前端设置有限位块。
6.根据权利要求5所述的无人机发射与回收装置，其特征在于：在所述第一上颚和第二上颚上的第二横轴上分别固定设置有第一拉线杆和第二拉线杆，所述第一、第二拉线杆分别与其所在的上颚框架的平面垂直，在第一拉线杆上端固定设置有第二拉线的一端，在第二拉线杆上设置有能够使第二拉线通过且自由滑动的通孔，第二拉线穿过所述通孔，第二拉线的另一端与柔性杆的中部相连接，所述柔性杆设置在柔性缓冲条的下方，柔性杆与柔性缓冲条交叉设置。
7.根据权利要求1～6中任一所述的无人机发射与回收装置，其特征在于：所述柔性缓冲条均为碳纤维条。
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