CN106184804B - 一种大型无人机自检式遥控脱离系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机脱离装置，包括：包括设置于一端的锁体和位于另一端的连接机构的本体，分别用于与无人机和发射架连接；容置于本体空腔中的推杆电机，其具有可伸缩的推杆，可伸入本体的锁体中或从所述锁体中缩回；反馈模块，其设置在本体空腔中，用于实时检测推杆电机与锁体处于锁定或脱离的连接状态，并反馈至外部的控制平台；以及接收模块，其设置在本体空腔中并与推杆电机电连接，用于接收外部的控制信号并发送给所述推杆电机以驱动其伸入锁体或从锁体缩回，以控制所述推杆电机电与锁体的连接状态。本发明还公开了相应的脱离起飞方法。本发明可以有效保证无人机装运和发射的过程中的稳定可靠连接，而且可以保证发射时有效可靠的脱离。

Description

一种大型无人机自检式遥控脱离系统及方法

技术领域

本发明涉及无人机领域，尤其涉及到一种用于大型无人机的脱离系统及方法。

背景技术

目前大型无人机的发射方式主要是车载发射，车载发射方式主要是用牵引车带动无人机至起飞条件然后释放脱离系统而达到成功发射。而大型无人机由于体积、质量大，车载发射的过程中需要将无人机连接、固定、发射，因此安全可靠、方便操作的脱离系统是无人机发射的成功前提。

例如专利文献CN104354873A公开了一种大型无人飞行器的脱离系统，其包括锁体，设置在所述锁体上并可拔动的锁销，用于拔动锁销的来回伸缩的电动推杆，发射架以及连接机构，该连接机构一端与锁体和通过螺杆硬连接，另一端通过螺杆与发射架连接。电动推杆固定在连接机构上，锁体通过机械转换机构与无人飞行器连接。该系统增加了可靠性，不仅方便无人机的运输，还增加了起飞的简便性和稳定性。

但是，上述脱离装置在释放时需要操作员在装载车内对脱离装置的有线控制，然而操作员在装载车内无法准确判断车外无人机起飞条件和现场周围的起飞环境，容易导致起飞失败；而且，无人机装运和发射的过程中由于震动误装等原因常常会导致脱离锁的误脱情况，对无人机的稳定发射带来不利影响，无法保证无人机与发射架的稳固连接和发射时的成功脱离。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种无人机脱离装置及脱离方法，其通过优化的结构设计及设置反馈控制模块，从而不但可以有效保证无人机装运和发射的过程中的稳定可靠连接，而且可以保证发射时有效可靠的脱离。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种无人机脱离装置，其包括：

本体，其呈具有空腔的柱体结构，包括设置于一端的锁体和位于另一端的连接机构，分别用于与无人机和发射架连接；

容置于所述本体空腔中的推杆电机，其具有可伸缩的推杆，可伸入所述本体的锁体中或从所述锁体中缩回，以用于实现与锁体的锁定或脱离；

反馈模块，其设置在所述本体空腔中，用于实时检测所述推杆电机与锁体处于锁定或脱离的连接状态，并反馈至外部的控制平台；以及

接收模块，其设置在所述本体空腔中并与所述推杆电机电连接，用于接收外部的控制信号并发送给所述推杆电机以驱动其伸入锁体或从锁体缩回，以控制所述推杆电机电与锁体的连接状态。

作为本发明的进一步优选，所述锁体包括一级锁扣、二级锁扣、三级锁扣和锁芯，其中所述一级锁扣、二级锁扣和三级锁扣可转动地设置在所述锁芯内，且所述一级锁扣的一端可与所述二级锁扣一端扣接，所述二级锁扣另一端可与所述三级锁扣一端扣接，所述三级锁扣的另一端设置有通孔，用于所述直线推杆电机的推杆穿过，已伸入所述锁体中锁紧所述三级锁扣。

作为本发明的进一步优选，所述反馈模块包括压力开关和信号传送单元，其中所述压力开关设置在所述锁体上，用于检测所述推杆伸入或脱离所述锁体的状态并发出相应的信号，所述信号传送单元用于接收上述信号并传送至所述外部控制平台。

作为本发明的进一步优选，所述连接机构包括固定设置在本体端部的连接杆、螺纹配合套装在该连接杆上的调节杆以及设置在调节杆末端的底座，所述底座用于与发射架连接，所述调节杆可相对连接杆相对移动。

作为本发明的进一步优选，所述监控平台与所述接收模块和反馈模块电连接，其用于实时监测反馈模块传出的信号，并根据所述信号发送所述控制信号至所述接收模块。

按照本发明的另一方面，提供一种利用上述无人机脱离装置进行脱离的方法，其具体包括：

外部控制平台发出连接锁紧的控制信号至接收模块，该接收模块接收控制信号后控制推杆电机伸出推杆插入锁体的锁芯，将无人机与锁体连接；

在推杆伸入锁芯完全锁紧时，推杆与压力开关碰触，此时压力开关传导相应的锁紧完成信号至所述外部控制平台；

发射时根据无人机状态和周围环境判断满足发射条件时，且所述锁紧完成信号保持正常，所述外部控制平台发出脱离的控制信号并发送给接收模块，所述接收模块收到上述控制信号后控制推杆电机收回推杆，推杆与锁体分开，无人机即可脱离起飞

作为本发明的进一步优选，在所述推杆与锁体分开时，所述压力开关传导相应的脱离信号至所述外部控制平台。

本发明中，安装在脱离装置上的推杆电机与信号接收机电路串联，信号接收机接收并执行监控平台传出的指令来对推杆电机实行收放控制；锁体上装一个压力开关，压力开关与信号发送机电路串联；启动监控平台的连接按钮，连接指令发出，接收机接收信号启动推杆电机，推杆电机推杆插入锁体使锁体与无人机连接，此时推杆电机上的推杆与压力开关接触，触发信号发送机，发送机再将信号反馈至监控平台，监控平台收到信号指示灯变为绿色，确认连接状态完成。若无人机在运输或发射过程中发生脱离，此时压力开关弹出，信号发送机信号反馈中断，监控平台没有收到发送机反馈的信息，此时指示灯由绿色变为红色。当操控员根据无人机发射状态和周围环境判断无人机已经达到起飞条件时，按下监控平台上的脱离按钮，脱离指令由监控平台发送至接收机，接收机收到指令后推杆电机收回推杆，锁体释放，无人机发射。

本发明中通过对脱离装置连接与脱离的信号反馈，来对无人机的固定状态的一个实时监控，为无人机的安全运输与成功发射做了一个有力的保障。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1)本发明的脱离装置能承受高强度拉力，完全满足大型无人机发射时的大强度要求，结构美观精致、稳定可靠，且可以根据无人机底板与发射架之间的距离任意调节固定，方便多样、适应性广；

2)本发明可实时监测无人机的连接状态，可对无人机状态及时地做出调整，为无人机的运输和顺利发射提供了有利保证，大大降低了无人机在运输或发射过程中造成掉落或发射不成功引起的损失；

3)本发明可用无线智能遥控，扩大了飞行员的操作视野，大大提高了无人机发射时安全性；只需按下按钮就能实现无人机的固定与脱离，操作简单方便。

附图说明

图1是按照本发明一个实施例的脱离装置的结构示意图；

图2(a)是锁体闭合状态结构示意图；

图2(b)是锁体打开状态结构示意图；

图3是按照本发明一个实施例的脱离方法的操作流程图；

图4是按照本发明脱离装置和方法的原理示意图；

图5是按照本发明一个实施例的脱离装置的应用场景示意图；

图6是图4中的应用场景在另一视角下的示意图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-本体 2-反馈模块 3-接收模块 4-监控平台 5-发射架 6-锁体 7-安装槽 8-直线推杆电机 9-调节杆10-底座 11-压力开关 15-推杆 反馈模块 61-二级锁扣 62-二级锁扣 63-三级锁扣 64-锁芯。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，按照本发明实施例的一种可反馈式遥控脱离系统，其包括脱离装置本体1、反馈模块2、接收模块3、监控平台4、发射架5。

其中脱离装置本体1用于固定和发射机释放无人机，其中脱离装置上端锁体部分与无人机连接，下端连接机构与发射机连接，以此实现无人机的连接、固定。

如图1所示，脱离装置本体呈具有空腔的柱体结构，包括连接和释放无人机的锁体1、固定于发射架上可调节的连接机构。

具体地，如图2(a)-2(b)和图3所示，锁体6包括一级锁扣61、二级锁扣62、三级锁扣63、锁芯64。其中一级锁扣61、二级锁扣62、三级锁扣63均通过螺杆串接在锁芯64内，并可以绕螺杆自由转动。当锁体6与无人机连接锁紧时，一级锁扣61左端被二级锁扣62上端扣住，二级锁扣62下端被三级锁扣63左端扣住，直线推杆电机的推杆5穿过三级锁扣63右端圆孔并插入锁芯64从而限制了三级锁扣的转动，三级锁扣63无法转动从而限制二级锁扣62的转动，二级锁扣62 同样限制一级锁扣61的转动，因此一级锁扣61将无人机锁住而不得分离。当脱离装置本体与无人机脱离时，直线推杆电机收缩，推杆5从锁芯64收回，三级锁扣63左端与二级锁扣62下端闭合打开，二级锁扣62上端与一级锁扣61左端闭合打开，锁扣打开，从而实现无人机与锁体分离。

三级锁扣之间形成联动机构，利用杠杆原理和力的形式转变(锁体所受拉力转化为推杆电机推杆与锁体之间的摩擦力)，从而实现以极小的力来控制较大的力，大大提高脱离装置的实用性，此处便是锁体的巧妙之处。

连接机构包括固定设置在本体端部的连接杆、螺纹配合套装在该连接杆上的调节杆9以及设置在调节杆末端的底座10，所述底座用于与发射架连接，所述调节杆可相对连接杆相对移动。

推杆电机容置于所述本体空腔中，其具有可伸缩的推杆15，可伸入所述本体的锁体6中或从所述锁体6中缩回，以用于实现与锁体6的锁定或脱离。

反馈模块2用于检测并实时反馈脱离装置的连接状态至监控平台，整个模块固定在锁体的安装槽内左侧；反馈模块包括压力开关和信号传送单元，其中所述压力开关设置在所述锁体上，用于检测所述推杆伸入或脱离所述锁体的状态并发出相应的信号，所述信号传送单元用于接收上述信号并传送至所述外部控制平台。

在一个实施例中，当推杆15进入锁体碰触压力开关，信号传送机工作将信号发送至监控平台，监控平台收到信号指示灯变绿，当推杆收回压力开关关闭，信号传送机的信号发送中断，监控平台收到信号，指示灯变为红色。

接收模块3用于执行监控平台发出的指令来控制锁体的闭合与张开，从而实现脱离装置1与无人机的连接与释放，整个模块固定在锁体安装槽内右侧；其中接收模块包括：接收机、推杆电机，推杆电机与接收机以导线连接，无人机需要脱离时从监控平台发出指令通过无线传送至接收机，接收机接到指令后即对推杆电机执行相应的操作，从而控制脱离装置的连接与脱离。

监控平台4是检测与控制的终端，用于实时监测反馈模块传出的信号，发送命令给接收模块去执行。

以无人机发射来叙述本发明的操作过程：

首先飞行员从监控平台发出连接指令给接收模块，接收模块收到指令后控制推杆电机伸出推杆插入锁芯，将无人机与锁体连接；当推杆完全伸入锁芯，完全扣好时推杆与压力开关碰触，此时压力开关传导至信号传送器，信号发送机将信号反馈至监控平台，飞行员观察监控平台指示灯由红色变为绿色，脱离装置与无人机锁紧；调节连接杆使脱离装置绷直拉紧，完成。

发射时飞行员根据无人机状态和周围环境判断满足发射条件，且监控平台绿灯保持不变，此时按下监控平台上的脱离按钮将信号发给接收模块，接收模块收到信号后控制推杆电机收回推杆，推杆与压力开关分开，反馈模块信号发送中断，监控平台绿灯变成红色，推杆电机收回推杆的同时锁体打开，无人机脱离起飞。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种大型无人机自检式遥控脱离系统，用于将无人机固定在发射架上并在起飞时使得其顺利从发射架脱离，其包括：

本体，其呈具有空腔的柱体结构，包括设置于一端的锁体和位于另一端的连接机构，分别用于与无人机和发射架连接；所述锁体包括一级锁扣、二级锁扣、三级锁扣和锁芯，其中所述一级锁扣、二级锁扣和三级锁扣可转动地设置在所述锁芯内，且所述一级锁扣的一端可与所述二级锁扣一端扣接，所述二级锁扣另一端可与所述三级锁扣一端扣接；

容置于所述本体空腔中的推杆电机，其具有可伸缩的推杆，可伸入所述本体的锁体中或从所述锁体中缩回，以用于实现与锁体的锁定或脱离；所述三级锁扣的另一端设置有通孔，用于所述推杆电机的推杆穿过，以伸入所述锁体中锁紧所述三级锁扣；

反馈模块，其设置在所述本体空腔中，用于实时检测所述推杆电机与锁体处于锁定或脱离的连接状态，并反馈至外部的控制平台；以及

接收模块，其设置在所述本体空腔中并与所述推杆电机连接，用于接收外部的控制信号并发送给所述推杆电机以驱动其伸入锁体或从锁体缩回，以控制所述推杆电机与锁体的连接状态。

2.根据权利要求1所述的一种大型无人机自检式遥控脱离系统，其中，所述反馈模块包括压力开关和信号传送单元，其中所述压力开关设置在所述锁体上，用于检测所述推杆伸入或脱离所述锁体的状态并发出相应的信号，所述信号传送单元用于接收上述信号并传送至所述外部控制平台。

3.根据权利要求1或2所述的一种大型无人机自检式遥控脱离系统，其中，所述连接机构包括固定设置在本体端部的连接杆、螺纹配合套装在该连接杆上的调节杆以及设置在调节杆末端的底座，所述底座用于与发射架连接，所述调节杆可相对连接杆相对移动。

4.根据权利要求1或2所述的一种大型无人机自检式遥控脱离系统，其中，所述控制平台与所述接收模块和反馈模块电连接，其用于实时监测反馈模块传出的信号，并根据所述信号发送所述控制信号至所述接收模块。

5.根据权利要求3所述的一种大型无人机自检式遥控脱离系统，其中，所述控制平台与所述接收模块和反馈模块电连接，其用于实时监测反馈模块传出的信号，并根据所述信号发送所述控制信号至所述接收模块。

6.一种利用权利要求1至5中任一项所述的大型无人机自检式遥控脱离系统进行脱离的方法，其具体包括：

外部控制平台发出连接锁紧的控制信号至接收模块，该接收模块接收控制信号后控制推杆电机伸出推杆插入锁体的锁芯，将无人机与锁体连接；

在推杆伸入锁芯完全锁紧时，推杆与压力开关碰触，此时压力开关传导相应的锁紧完成信号至所述外部控制平台；

发射时根据无人机状态和周围环境判断满足发射条件时，且所述锁紧完成信号保持正常，所述外部控制平台发出脱离的控制信号并发送给接收模块，所述接收模块收到上述控制信号后控制推杆电机收回推杆，推杆与锁体分开，无人机即可脱离起飞。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述推杆与锁体分开时，所述压力开关传导相应的脱离信号至所述外部控制平台。