CN105109685B - 一种无人机发射与回收装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种无人机发射与回收装置及其方法，包括底座，底座通过支撑架连接支撑台，底座与支撑台之间还设置有角度调整机构，支撑台上滑动连接有回收台和弹射台，弹射台包括第二连板，第二连板上开有槽，夹板滑动连接在第二连板上，在第二连板上设置有孔，弹性绳穿过所述孔，固定连接到支撑台上；回收台包括下颚及上颚，上颚设置在下颚上部，上颚设置有柔性缓冲条，下颚下部靠近弹射台的一端设置有卡勾，下颚内设置回收架，回收架上设置有无人机姿态调整机构和无人机推动机构，在支撑台上靠近弹射台一端设置有楔形块，在支撑台上远离弹射台一端处对应卡勾设置有凸轮。能够实现直线路径发射，其抛射效率高，回收过程准确、平稳，且能够同时实现抛射与回收。

Description

一种无人机发射与回收装置及其方法

技术领域：

本发明涉及无人机控制技术领域，特别是涉及一种无人机发射与回收装置及其方法。

背景技术：

随着科技的发展，无人机的应用越来越广泛，无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。机上无驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。人员通过雷达等设备，对其进行跟踪、定位和遥控等。可使无人机像普通飞机一样发射起飞，既可像普通飞机一样自动着陆回收，也可通过遥控用降落伞或拦网回收。

无人机的发射和回收是无人机运用过程中必不可少的两个环节，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。

目前我国无人机的发射与回收装置大部分都是相互分离的，发射周期较长，回收效率较低，且整个过程需要人的参与，自动化程度低，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：

本发明的目的是提供一种无人机发射与回收装置及其方法，实现无人机的撞网回收、姿态调整、中间传送和弹射起飞的完整过程。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种无人机发射与回收装置，包括底座，底座上设置有支撑架，底座通过支撑架连接支撑台，底座与支撑台之间还设置有角度调整机构，可调整支撑台与水平面之间夹角，支撑台上设置有回收台和弹射台，回收台和弹射台可在支撑台上滑动，所述支撑台一端设置有第一电机，第一电机外接的齿轮辊与支撑台另一端设置的齿轮辊之间设置有齿形带，齿形带通过匚形结构连接回收台；所述弹射台包括第二滑块，第二滑块滑动连接支撑台，所述第二滑块上设置有第二连板，第二连板上开有槽，槽内设置有两夹板，夹板滑动连接在第二连板上，两夹板之间间距可调，可对无人机进行夹持，在第二连板上设置有孔，弹性绳穿过所述孔，固定连接到支撑台上；所述回收台包括下颚及上颚，上颚设置在下颚上部，上颚设置有柔性缓冲条，下颚下部靠近弹射台的一端设置有卡勾，所述卡勾可卡扣到第二连板上，将弹射台与回收台连成一体，下颚内设置回收架，回收架上设置有无人机姿态调整机构，可将回收的无人机进行姿态调整，回收架上还设置有无人机推动机构，可将无人机推动至弹射台上，在支撑台上靠近弹射台一端设置有楔形块，对弹射台上的夹板进行限位，在支撑台上远离弹射台一端处对应卡勾设置有凸轮，对卡勾进行解锁。

所述角度调整机构包括第一滑轨，第一滑轨设置在底座上，第一滑轨上设置有第一滑块，所述第一滑块上固设有第一连板，第一连板上铰接有摇杆，摇杆另一端铰接支撑台，电动推杆一端连接第一连杆，另一端固设在底座上。

所述无人机推动机构包括回收板，回收板固设在回收架上，回收板上设置有第三滑轨，第三滑轨上设置有U型滑块，回收架上设置有第二电机，丝杠一端连接U型滑块，另一端与电机相连，控制第二电机转动带动丝杠进给，带动U型滑块在第三滑轨上滑动。

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回收台的左、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的上平面旋转。

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，所述对正杆的后端通过舵机传递力矩，舵机通过钣金件设置在回收板的后部。

所述下颚为框架结构，下颚两侧设置有上颚支架，上颚架设在上颚支架上，所述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为冂型的框架结构，第一上颚的开口端及第二上颚的开口端均固定设置有第二横轴，第二横轴一端连接电机，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。

所述柔性缓冲条一端固定设置在第二上颚上，在第一上颚的前端设置有能够使柔性缓冲条穿过并滑动的通孔，所述柔性缓冲条的另一端穿过所述通孔，且在穿过通孔一端的端部设置有限位块。

所述柔性缓冲条均为碳纤维条。

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，所述第一拉线杆和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。

所述支撑台上设置有第二滑轨，所述弹射台通过第二滑块架设在第二滑轨上，所述回收台通过下颚下部设置的滑座架设在第二滑轨上。

所述弹性绳穿过第二连板上的孔，并绕过支撑台上方设置的定滑轮，固定连接到支撑台下方设置的定滑轮上。

所述夹板为L形夹板，L形夹板底部滑动连接第二连板。

所述第二横轴均通过轴承设置在上颚支架上。

所述第一电机的电机轴连接第一齿轮，第一齿轮外啮合第二齿轮，第二齿轮连接齿轮辊辊轴。

采用所述的无人机发射与回收装置对无人机进行回收及发射的方法，具体步骤如下：

步骤一：回收无人机

a、通过角度调整机构，调整支撑台倾斜一定角度，配合无人机的着陆角；

b、控制第一电机转动，齿轮辊带动齿形带转动，齿形带带动回收台在支撑台上滑动，直至回收台的卡勾卡扣到弹射台的第二连板上，与此同时，上颚扣合，完成回收；

步骤二：无人机的对正

a、无人机着陆在回收台的回收板上，通过无人机姿态调整机构对无人机进行摆动，使飞机对正；

b、控制第二电机转动，带动丝杠进给，使U型滑块推动无人机至弹射台两夹板中间，进行夹紧；

步骤三：无人机的发射

a、通过角度调整机构，调整支撑台倾斜一定角度，配合无人机的发射角；

b、控制第一电机反转，齿轮辊带动齿形带反向转动，齿形带带动回收台在支撑台上滑动，弹射台端部的弹性绳拉伸，直至回收台上卡勾尾部碰触到支撑台端部设置的凸轮，卡勾释放，解除对弹射台的锁定；

c、弹射台在弹性绳的弹力作用下，在支撑台上加速运动，当夹板碰触到支撑台端部设置的楔形块时，夹板张开，解除对无人机的夹紧，完成无人机的发射。

本发明一种无人机发射与回收装置及其方法的有益效果：弹射台和回收台设置在支撑台的直线滑轨上，通过角度调整机构能够自动调整角度，配合无人机的回收和发射过程，在回收台上设置有柔性缓冲条，还设置有无人机姿态调整机构，用于无人机的对正，凸轮触发机构实现回收平台的往复运动和无人机的发射；本装置能够实现直线路径发射，因而使发射、回收无人机的过程较准确、平稳，由于设置有姿态角度迎合调整机构，因而能够减少无人机发射与回收过程中的人工干预；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为本发明无人机发射与回收装置的结构示意图；

图2为本发明无人机发射与回收装置的侧视结构示意图；

图3为本发明无人机发射与回收装置的俯视结构示意图；

图4为本发明无人机发射与回收装置的主视结构示意图；

图5为本发明无人机发射与回收装置的弹射台结构示意图；

图6为本发明无人机发射与回收装置的回收台结构示意图；

图7为本发明无人机发射与回收装置的回收台仰视结构示意图；

图8为本发明无人机发射与回收装置的回收台局部结构示意图；

1-底座，2-支撑架，3-支撑台，4-回收台，5-弹射台，6-第一滑轨，7-第一滑块，8-第一连板，9-摇杆，10-电动推杆，11-第一电机，12-齿轮辊，13-齿形带，14-第一齿轮，15-第二齿轮，16-第二滑轨，17-楔形块，18-凸轮，19-第二滑块，20-第二连板，21-槽，22-夹板，23-孔，24-弹性绳，25-滑座，26-上颚，27-下颚，28-上颚支架，29-第一上颚，30-第二上颚，31-第二横轴，32-电机，33-柔性缓冲条，34-对正杆，35-卡勾，36-回收板，37-第三滑轨，38-U型滑块，39-第二电机，40-第一拉线杆，41-第二拉线杆，42-第二拉线，43-柔性杆，44-限位块。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

根据图1～图8所示，一种无人机发射与回收装置，包括底座1，底座1上设置有支撑架2，底座1通过支撑架2连接支撑台3，底座1与支撑台3之间设置有角度调整机构，可调整支撑台3与水平面之间夹角，支撑台3上设置有第二滑轨16，弹射台5通过第二滑块19架设在第二滑轨16上，所述回收台4通过下颚27下部设置的滑座25架设在第二滑轨上支撑台3上，回收台4和弹射台5均可在支撑台3上滑动，所述支撑台3一端设置有第一电机11，第一电机11的电机轴连接第一齿轮14，第一齿轮14外啮合第二齿轮15，第二齿轮15连接齿轮辊12辊轴，所述齿轮辊12与支撑台3另一端设置的齿轮辊12之间设置有齿形带13，齿形带13通过匚形结构连接回收台4，在支撑台3上靠近弹射台5一端设置的楔形块17，对弹射台5上的夹板22进行限位，在支撑台3上远离弹射台5一端处对应卡勾35设置有凸轮18，对卡勾35进行解锁释放。

所述弹射台5包括第二滑块19，第二滑块19滑动连接支撑台3，所述第二滑块19上设置有第二连板20，第二连板20上开有槽21，槽21内设置有两夹板22，夹板22下端固接有导向块，夹板22可在第二连板20上滑动，导向块与第二连板20之间连接有弹簧，两夹板22之间间距可调，对无人机进行夹持，在第二连板22上设置有孔23，弹性绳24穿过所述孔23，并绕过支撑台3上方设置的定滑轮，固定连接到支撑台3下方设置的定滑轮上。

所述回收台4包括上颚26及下颚27，上颚26通过下颚27两侧设置的上颚支架28架设在下颚27的上部，所述上颚26包括向前的第一上颚29及向后的第二上颚30，所述第一上颚29及第二上颚30均为冂型的框架结构，第一上颚29框架后部的开口端及第二上颚30框架前部的开口端均固定设置有第二横轴31，第二横轴31通过轴承设置在上颚支架28上，第二横轴31一端连接电机32，在第一上颚前端与第二上颚后端之间设置有若干柔性缓冲条33，所述柔性缓冲条33一端固定设置在第二上颚30上，在第一上颚29的前端设置有能够使柔性缓冲条穿过并滑动的通孔，通孔与柔性缓冲条33之间有一定阻尼，所述柔性缓冲条33的另一端穿过所述通孔，且在穿过通孔一端的端部设置有限位块44，防止柔性缓冲条33从第一上颚29的通孔内脱落；所述下颚27为框架结构，下颚27下部靠近弹射台5的一端设置有卡勾35，所述卡勾35可卡扣到第二连板20上，将弹射台5与回收台4连成一体，下颚27内设置回收架，回收架上设置有无人机推动机构和无人机姿态调整机构，将回收的无人机进行姿态调整，并将无人机推动至弹射台上。

所述无人机推动机构包括回收板36，回收板36固设在回收架上，作为飞机着陆区域，回收板36上设置有第三滑轨37，第三滑轨37上设置有U型滑块38，回收架上通过钣金件固连有第二电机39，丝杠一端连接U型滑块38，另一端通过联轴器与第二电机39相连，控制第二电机39转动，带动丝杠进给，进而带动U型滑块38在第三滑轨37上滑动，直线推动无人机至指定区域。

所述无人机姿态调整机构包括两根对正杆34，所述两根对正杆34分别设置在回收台4的左、右两侧，对正杆34的后端通过动力机构设置在下颚27的后部，对正杆34的前部能够在下颚27的上平面旋转；所述对正杆34由两截杆铰接构成，所述对正杆34的后端通过舵机传递力矩，舵机通过钣金件设置在回收板的后部，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回力皮筋，其平时状态为平直的，当对杆后端的舵机驱动其向外转动并碰触到回收台两侧时，靠前的部分杆会向内折叠，不会在回收板上形成障碍。

所述角度调整机构包括第一滑轨6，第一滑轨6设置在底座1上，第一滑轨6上设置有第一滑块7，所述第一滑块7上固设有第一连板8，第一连板8上铰接有摇杆9，摇杆9另一端铰接支撑台3，电动推杆10一端连接第一连板8，另一端固设在底座1上，通过电动推杆10改变第一滑块7的位置，来改变摇杆9与水平面之间的夹角，从而改变支撑台3相对于底座1的倾斜角度。

在所述第一上颚29和第二上颚30上的第二横轴31上分别固定设置有第一拉线杆40和第二拉线杆41，所述第一拉线杆40和第二拉线杆41分别与其所在的上颚框架的平面垂直，在第一拉线杆40上端固定设置有第二拉线42的一端，在第二拉线杆41上设置有能够使第二拉线42通过且自由滑动的通孔，第二拉线42穿过所述通孔，第二拉线42的另一端与柔性杆43的中部相连接，所述柔性杆43设置在柔性缓冲条33的下方，柔性杆43与柔性缓冲条33交叉设置；电机32分别带动第一上颚29和第二上颚30运动，当第一上颚29与第二上颚30之间的角度变大时，第一拉线杆40的上端与第二拉线杆41的上端会靠近，柔性杆43的高度会下降，从而使柔性缓冲条33的高度下降，保证了回收无人机时的缓冲效果，当第一上颚29与第二上颚30之间的角度减小时，柔性杆43的高度会被第二拉线42拉上升，进而带动柔性缓冲条33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。

所述柔性缓冲条33均为碳纤维条。

所述夹板22可为L形夹板，L形夹板底部滑动连接第二连板20。

采用所述的无人机发射与回收装置对无人机进行回收及发射的方法，具体步骤如下：

步骤一：回收无人机

a、控制第一电机11转动，齿轮辊12带动齿形带13转动，齿形带13带动回收台4在支撑台3的第二滑轨16上滑动，直至回收台4的卡勾35卡扣到弹射台5的第二连板20上；

b、通过角度调整机构，调整支撑台3倾斜一定角度，配合无人机的着陆角，完成无人机的回收；

步骤二：无人机的对正

a、控制第二电机39转动，带动丝杠进给，使U型滑块38推动无人机向前运动，同时，弹射台匀速向前运动，导向块靠近楔形块17，导向块分别向楔形块17外侧运动，相互远离，夹板22被带动向槽21两端运动，无人机底部滑到两夹板中间；

b、无人机着陆在回收台4的回收板36上，通过无人机姿态调整机构对无人机进行摆动，使飞机对正；

步骤三：无人机的发射

a、通过角度调整机构，调整支撑台3倾斜一定角度，配合无人机的发射角；

b、控制第一电机11反转，齿轮辊12带动齿形带13反向转动，齿形带13带动回收台4在支撑台3的第二滑轨16上滑动，弹射台5匀速向后运动，导向块远离楔形块17，导向块分别向第二连板20中间运动，夹板22被带动向槽21中心运动，对无人机进行夹紧，同时弹射台5端部的弹性绳24拉伸，直至回收台4上卡勾35尾部碰触到支撑台3端部设置的凸轮18，卡勾35释放，解除卡勾35对弹射台5的锁定；

c、弹射台5在弹性绳24的弹力作用下，在第二滑轨16上加速运动，导向块靠近楔形块17，当夹板22碰触到支撑台3端部设置的楔形块17时，导向块分别向第二连板20两端运动，相互远离，夹板22被带动向槽21两端运动，解除对无人机的夹紧，完成无人机的发射。

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种无人机发射与回收装置，包括底座，底座上设置有支撑架，底座通过支撑架连接支撑台，其特征在于：底座与支撑台之间还设置有角度调整机构，能够调整支撑台与水平面之间夹角，支撑台上设置有回收台和弹射台，回收台和弹射台能够在支撑台上滑动，所述支撑台一端设置有第一电机，第一电机外接的齿轮辊与支撑台另一端设置的齿轮辊之间设置有齿形带，齿形带通过匚形结构连接回收台；所述弹射台包括第二滑块，第二滑块滑动连接支撑台，所述第二滑块上设置有第二连板，第二连板上开有槽，槽内设置有两夹板，夹板滑动连接在第二连板上，两夹板之间间距能够调节，能够对无人机进行夹持，在第二连板上设置有孔，弹性绳穿过所述孔，固定连接到支撑台上；所述回收台包括下颚及上颚，上颚设置在下颚上部，上颚设置有柔性缓冲条，下颚下部靠近弹射台的一端设置有卡勾，所述卡勾能够卡扣到第二连板上，将弹射台与回收台连成一体，下颚内设置回收架，回收架上设置有无人机姿态调整机构，能够将回收的无人机进行姿态调整，回收架上还设置有无人机推动机构，能够将无人机推动至弹射台上，在支撑台上靠近弹射台一端设置有楔形块，对弹射台上的夹板进行限位，在支撑台上远离弹射台一端处对应卡勾设置有凸轮，对卡勾进行解锁；

所述角度调整机构包括第一滑轨，第一滑轨设置在底座上，第一滑轨上设置有第一滑块，所述第一滑块上固设有第一连板，第一连板上铰接有摇杆，摇杆另一端铰接支撑台，电动推杆一端连接第一连杆，另一端固设在底座上。

2.根据权利要求1所述的一种无人机发射与回收装置，其特征在于：所述无人机推动机构包括回收板，回收板固设在回收架上，回收板上设置有第三滑轨，第三滑轨上设置有U型滑块，回收架上设置有第二电机，丝杠一端连接U型滑块，另一端与电机相连，控制第二电机转动带动丝杠进给，带动U型滑块在第三滑轨上滑动。

3.根据权利要求1所述的一种无人机发射与回收装置，其特征在于：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回收台的左、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的上平面旋转，所述对正杆由两截杆铰接构成。

4.根据权利要求1所述的一种无人机发射与回收装置，其特征在于：所述下颚为框架结构，下颚两侧设置有上颚支架，上颚架设在上颚支架上，所述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为冂型的框架结构，第一上颚的开口端及第二上颚的开口端均固定设置有第二横轴，第二横轴一端连接电机，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。

5.根据权利要求4所述的一种无人机发射与回收装置，其特征在于：所述柔性缓冲条一端固定设置在第二上颚上，在第一上颚的前端设置有能够使柔性缓冲条穿过并滑动的通孔，所述柔性缓冲条的另一端穿过所述通孔，且在穿过通孔一端的端部设置有限位块。

6.根据权利要求5所述的一种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，所述第一拉线杆和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所述的一种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。

8.根据权利要求1所述的一种无人机发射与回收装置，其特征在于：所述支撑台上设置有第二滑轨，所述弹射台通过第二滑块架设在第二滑轨上，所述回收台通过下颚下部设置的滑座架设在第二滑轨上。

9.采用权利要求1所述的无人机发射与回收装置对无人机进行回收及发射的方法：其特征在于：具体步骤如下：

步骤一：回收无人机

a、通过角度调整机构，调整支撑台倾斜一定角度，配合无人机的着陆角；

b、控制第一电机转动，齿轮辊带动齿形带转动，齿形带带动回收台在支撑台上滑动，直至回收台的卡勾卡扣到弹射台的第二连板上，与此同时，上颚扣合，完成回收；

步骤二：无人机的对正

a、无人机着陆在回收台的回收板上，通过无人机姿态调整机构对无人机进行摆动，使飞机对正；

b、控制第二电机转动，带动丝杠进给，使U型滑块推动无人机至弹射台两夹板中间，进行夹紧；

步骤三：无人机的发射

a、通过角度调整机构，调整支撑台倾斜一定角度，配合无人机的发射角；

b、控制第一电机反转，齿轮辊带动齿形带反向转动，齿形带带动回收台在支撑台上滑动，弹射台端部的弹性绳拉伸，直至回收台上卡勾尾部碰触到支撑台端部设置的凸轮，卡勾释放，解除对弹射台的锁定；

c、弹射台在弹性绳的弹力作用下，在支撑台上加速运动，当夹板碰触到支撑台端部设置的楔形块时，夹板张开，解除对无人机的夹紧，完成无人机的发射。