CN106542091B - 一种无人机全自动连接平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机全自动连接平台，其包括滑动轴、Y型导轨、滑动推杆、直线电机、蜗杆电机、活动抓手、用于充电或传输数据的插头和飞行器起降圆台；所述滑动轴通过安装支架固定于起降圆台上，靠近Y型导轨的一端与滑动推杆相连，滑动推杆中心点的两侧安装有蜗杆电机，蜗杆电机通过齿轮控制活动抓手的转动位置，活动抓手可活动的安装在滑动推杆上，所述Y型导轨的末端设有卡槽，该卡槽的开口大小与飞行器前起落架两肩相等，且Y型导轨末端上方通过支架安装有公头插座，所述公头插座与无人机上安装的母头插座相匹配；所述直线电机通过滑动推杆往前运动，将推动无人机进入卡槽内，退出时通过活动抓手抓住无人机并拉出到起降区域释放。

Description

一种无人机全自动连接平台

技术领域

本发明涉及无人机设备技术领域，尤其涉及的是一种无人机全自动连接平台。

背景技术

随着科学技术的发展，无人机的应用领域越来越广泛，其涵盖的领域包括军队、警察、铁路、电力、地理、环保等，应用的方向包括空中投掷、监视、侦查、探测、摄影、转播等，其中部分领域对无人机系统的自动化运作要求越来越高，特别是大型生产场站对利用无人机进行定时定点的全自动化巡检提出了更高的要求。目前，国内外大部分的无人机仅能实现空中巡检过程的自动化，但无法实现飞行降落后的自动化读取数据、充电、回收等功能，实现地面辅助设备的自动化操作是实现无人机系统全自主无人化运作的重要一环。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人机全自动连接平台，旨在解决现有的无人机仅能实现空中巡检过程的自动化，但无法实现飞行降落后的自动化读取数据、充电、回收的技术问题。

本发明的技术方案如下：一种无人机全自动连接平台，其包括滑动轴、Y型导轨、滑动推杆、直线电机、蜗杆电机、活动抓手、用于充电或传输数据的插头和飞行器起降圆台；所述滑动轴通过安装支架固定于起降圆台上，靠近Y型导轨的一端与滑动推杆相连，滑动推杆中心点的两侧安装有蜗杆电机，蜗杆电机通过齿轮控制活动抓手的转动位置，活动抓手可活动的安装在滑动推杆上，所述Y型导轨的末端设有卡槽，该卡槽的开口大小与飞行器前起落架两肩相等，且Y型导轨末端上方通过支架安装有公头插座，所述公头插座与无人机上安装的母头插座相匹配；所述直线电机通过驱动滑动轴固定的滑动推杆往前运动，并推动无人机进入Y型导轨的卡槽内，退出时通过蜗杆电机转动活动抓手抓住无人机并拉出到起降区域释放。

所述的无人机全自动连接平台，其中，所述滑动推杆其中一端的端面上安装有传感器。

所述的无人机全自动连接平台，其中，所述传感器为霍尔传感器，且对应滑动推杆运动的位置，在Y型导轨的一侧安装有感应磁铁。

所述的无人机全自动连接平台，其中，所述传感器为红外线传感器，且对应滑动推杆运动的位置，在Y型导轨的一侧安装有红外线接收器。

所述的无人机全自动连接平台，其中，所述滑动推杆的运动位置分别为起始位置、中间位置和末端位置。

所述的无人机全自动连接平台，其中，所述公头插座前端安装有与导线相连的接触铜片。

所述的无人机全自动连接平台，其中，所述导线包括电源线、数据发送线、数据接收线、充电线、接地线。

所述的无人机全自动连接平台，其中，所述无人机可以为四旋翼无人机、六旋翼无人机、八旋翼无人机中的任意一种。

本发明的有益效果：本发明通过在飞行器起降圆台上安装Y型导轨，并且Y型导轨的末端设有一个与无人机起落架想对应的卡槽，使得无人机可以固定在Y型导轨的卡槽内充电；在Y型导轨末端的上方安装有公头插座，与无人机机身一侧的母头插座相对应；当无人机降落在飞行器起降圆台的位置上，安装在Y型导轨上的滑动推杆，而滑动推杆的中心与滑动轴连接，而滑动轴在直线电机的驱动下，滑动轴推动滑动推杆运动，进而推动在飞行器起降圆台上的无人机移动，使得无人机可以沿着Y型导轨的边沿运动，进而进入到卡槽内，无人机的起落架与卡槽对应嵌合，使得无人机的母头插座与插头相对应；实现无人机降落后可以被滑动推杆推动到Y型导轨末端的卡槽中进行充电，整个过程中无需人工操控，利用滑动推杆和Y型导轨的限位作用，实现无人机降落后被精准控制到限位的卡槽内，实现无人机与地面辅助设备的电路连接，从而实现数据读取、传输和自动充电等功能，使无人机的地面操作实现无人化；通过Y型导轨的限位引导作用，使滑动推杆仅通过前后运动即可控制无人机精确到达所需位置并自动连接充电设备，结构简单可靠；通过使用配对的公头插座和母头插座，使得连接的线路更多，解决了自动充电过程中多电芯组合电池的单片电压平衡、检测问题；通过Y型导轨和滑动推杆的使用，使无人机自动降落的区域精度要求变低，使无人机系统全无人化操作的实现更可靠。

附图说明

图1是本发明的一种结构框图。

图2是本发明中滑动推杆和滑动轴安装的结构示意图。

图3是本发明中感应器的安装结构示意图。

图4是本发明中感应磁铁的安装结构示意图。

图5是本发明中Y型导轨中卡槽的结构示意图。

图6是本发明中无人机的结构示意图。

图7是本发明中工作时的一种位置图。

图8是本发明中工作时的另一种位置图。

图9是本发明中工作时的另一种位置图。

图10是本发明中工作时的另一种位置图。

图11是本发明中工作时的另一种位置图。

图12是本发明中工作时的另一种位置图。

图13是本发明中工作时的另一种位置图。

图14是本发明中工作时的另一种位置图。

图15是本发明中工作时的另一种位置图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。

如图1所示，本发明公开了一种无人机全自动连接平台，其包括滑动轴1、Y型导轨9、滑动推杆6、直线电机3、蜗杆电机4、活动抓手12、用于充电或传输数据的公头插座10和飞行器起降圆台13；所述滑动轴1通过安装支架2固定于起降圆台13上，靠近Y型导轨9的一端与滑动推杆6相连，滑动推杆6中心点的两侧安装有蜗杆电机4，蜗杆电机4通过齿轮控制活动抓手12的转动位置，活动抓手12可活动的安装在滑动推杆6上，所述Y型导轨9的末端设有卡槽15，该卡槽15的开口大小与无人机前起落架两肩相等，且Y型导轨9末端上方通过支架14安装有公头插座10，所述公头插座10与无人机11上安装的母头插座相匹配；所述直线电机3通过驱动滑动轴1固定的滑动推杆6往前运动，并推动无人机进入Y型导轨9的卡槽15内，退出时通过蜗杆电机4转动活动抓手12抓住无人机11并拉出到起降区域释放。

采用上述结构后，本发明滑动推杆来推动降落在起降圆台的无人机，使得无人机可以被滑动推杆移动位置，而Y型导轨可以控制无人机沿着Y型导轨的方向移动，并且沿着导轨推动到Y型导轨的卡槽内，使得无人机的起落架可以嵌套在卡槽内，进而实现固定无人机，也使得公头插座与母头插座相对应，在将无人机推进的时候，无人机的母头插座被公头插座插入，进行充电、读取数据或者传输数据，而滑动推杆在直线电机的作用下，滑动轴推动滑动推杆移动；所以外部的控制器检测到无人机降落后，便可以自动控制直线电机带动滑动轴，而滑动轴推动滑动推杆，滑动推杆推动无人机沿着Y型导轨移动，将无人机推动到卡槽内，然后使得无人机的母头插座被公头插座插入；所以实现全自动连接，整个过程无需任何人人员进行工作，无需人员插手调整无人机的位置，便可以实现无人机的充电和传输数据。

进步一说，本发明的滑动推杆6其中一端的端面上安装有传感器5；通过在滑动推杆上安装传感器，使得滑动推杆感应到Y型导轨一侧的感应器，并给根据感应器的位置来确定滑动推杆的位置，进而对滑动推杆上的活动抓手，通过场外的控制器控制蜗杆电机，旋转活动抓手来抓住已经充满电的无人机的机架，然后将无人机脱出到起降圆台中间。

优选的是，本发明的传感器5可以为霍尔传感器，且对应滑动推杆1运动的位置，在Y型导轨9的一侧安装有感应磁铁7、8；通过感应磁铁与传感器的配合使得滑动推杆的位置可以被确认，进而了解到无人机已经被推动到的位置，或者被拖出到特定的位置，进而控制直线电机停止或者蜗杆电机的工作。

本发明的传感器还可以为红外线传感器，且对应滑动推杆运动的位置，在Y型导轨9的一侧安装有红外线接收器；通过红外线传感器和红外线接收器的配合，当红外线发射出信号，而红外线接收器接收信号，进而判断滑动推杆的位置，使得场外的才控制器可以实时的知道滑动推杆的位置，进而控制直线电机和蜗杆电机，进而控制滑动轴和活动抓手。

进一步说，本发明的滑动推杆6的运动位置分别为起始位置、中间位置和末端位置；同过设定这些位置，使得滑动推杆的传感器可以根据这些特定的位置，并反馈给场外的控制器，根据这些位置来实现操纵直线电机、蜗杆电机等；通过这些位置划分好控制的步骤，以及控制的流程。

进一步说，本发明的公头插座10前端安装有与导线相连的接触铜片；通过这写接触铜片，来实现数据传输和充电。

进一步说，本发明的导线包括电源线、数据发送线、数据接收线、充电线、接地线。

在实际工作中，本发明的无人机可以为四旋翼无人机、六旋翼无人机、八旋翼无人机中的任意一种，且对应本发明使用的无人机，该无人机的底部安装有三点式的起落架。

本发明的工作原理：

由计算机和相关控制电路控制滑动轴的前进和后退动作，活动抓手的抓经和释放动作，无人机通过就自身程序控制其机头指向Y型导轨的卡槽方向并自动降落在飞行器起降圆台范围内，直线电机驱动滑动轴及其相连的滑动推杆向前运动，并推动起降圆台区域内的无人机向Y型导轨的卡口方向运动，由于无人机安装的三点式起落架，起落架的前两支柱首先接触滑动推杆，此时由于滑动推杆的推动，迫使无人机机头始终指向Y型导轨的卡槽方向，这就纠正了无人机在自动降落过程中航向控制的不精准，滑动推杆继续推动无人机向卡槽方向运动，此时由于Y型导轨的限位引导作用，最终使无人机落入Y型导轨的卡槽内并使位于Y型导轨末端的公头插座自动插入无人机的母头插座内，并实现电路连接，程序控制自动充电，充电结束后，通过蜗杆电机控制活动抓手转动抓住无人机的前起落架，直线电机带动滑动轴后退运动并把无人机拉出卡槽，当滑动导轨运动到中间位置时，滑动轴暂停运动，并控制蜗杆电机转动活动抓手释放无人机，滑动轴继续后退到端点位置，无人机再次自动起飞。

上述的无人机是一种四旋翼无人机，其包括安装有无人机机身、后三点式起落架110、母头插座111、旋盘/螺旋桨113、电机、电机安装座、机臂112、机臂安装座等结构；无人机机身是连接无人机歌零部件的主体；所述后三点式起落架110由三个起落支架组成，机头方向机身前端并列安装两个，机身后侧中轴线上安装一个；所述母头插座111安装在无人机机身尾部中心位置，水平安装，母头插座前端安装有与导线相连的接触铜片，所述导线包括但不限于电源线、数据发送线、数据接收线、充电线、接地线，其连接对象为以上所述的公头插座，以上各导线与对应的公头插座一一对应。所述机臂安装座用于连接机身和机臂，沿机身两侧对称布置；所述电机安装座用于安装电机和连接机臂，螺旋桨安装于电机轴上。所述机臂、机臂安装座、电机安装座、电机和螺旋桨均为四个。

如图7所示，无人机降落在起降圆台上，直线电机驱动滑动轴，并通过其连接的滑动推杆由初始位置1（即是图7中无人机的位置）；如图8所示，滑动推杆向前移动，到达无人机位置2（即是图8中无人机的位置），无人机前起落架与滑动推杆接触，无人机被向前推动；如图9所示，当只有一个起落架于滑动推杆接触时，由于受力的不平衡作用，使无人机自动纠正机头指向，并最终使前起落架的两个脚平衡，同时接触滑动推杆被往前推动，当到达位置4时（即是如图10中无人机的位置），由于Y型导轨具有限位导向作用，可以迫使飞行器在向前运动时也向起降圆台中心运动，并最终达到导轨的卡槽，达到位置5（如图11中无人机的位置），当滑动推杆推动无人机进入位置5（如图11中无人机的位置）时，滑动推杆端面的霍尔传感器感应位于Y型导轨侧面的感应磁铁8，并触发停止指令，直线电机停止工作，此时，Y型导轨末端的公头插座插入无人机机尾的母头插座，两插座对应位置的接触片开始相互接触并接通所需连接的电路，并由控制器控制充电器自动充电。当充电完毕后，活动抓手抓住无人机的起落架，往外拖（如图12中所示）；活动抓手将无人机拖到起降圆台中心的位置（即是图13中的无人机位置）；如图14所示将活动抓手放开；最后，如图15所示，活动抓手在滑动轴和直线电机的作用下回到起始位置；无人机开始起飞。

当控制器上的电压传感器感应到电压达到预设值时，控制充电器停止充电，并触发滑动推杆上的蜗杆电机，控制活动抓手旋转180度抓经推杆前方的无人机起落架，此时直线电机开始控制滑动轴向后做退出运动，由于活动抓手的抓紧动作，无人机被带动跟随滑动推杆退出Y型导轨的卡槽并分离插头，当导轨运动到感应磁铁7位置时，直线电机暂停运动，蜗杆电机控制活动抓手旋转180度松开无人机，直线电机继续带动滑动轴退出到初始位置1（即是图7中滑动推杆的位置）。

本发明通过在飞行器起降圆台上安装Y型导轨，并且Y型导轨的末端设有一个与无人机起落架想对应的卡槽，使得无人机可以固定在Y型导轨的卡槽内充电；在Y型导轨末端的上方安装有公头插座，与无人机机身一侧的母头插座相对应；当无人机降落在飞行器起降圆台的位置上，安装在Y型导轨上的滑动推杆，而滑动推杆的中心与滑动轴连接，而滑动轴在直线电机的驱动下，滑动轴推动滑动推杆运动，进而推动在飞行器起降圆台上的无人机移动，使得无人机可以沿着Y型导轨的边沿运动，进而进入到卡槽内，无人机的起落架与卡槽对应嵌合，使得无人机的母头插座与插头相对应；实现无人机降落后可以被滑动推杆推动到Y型导轨末端的卡槽中进行充电，整个过程中无需人工操控，利用滑动推杆和Y型导轨的限位作用，实现无人机降落后被精准控制到限位的卡槽内，实现无人机与地面辅助设备的电路连接，从而实现数据读取、传输和自动充电等功能，使无人机的地面操作实现无人化；通过Y型导轨的限位引导作用，使滑动推杆仅通过前后运动即可控制无人机精确到达所需位置并自动连接充电设备，结构简单可靠；通过使用配对的公头插座和母头插座，使得连接的线路更多，解决了自动充电过程中多电芯组合电池的单片电压平衡、检测问题；通过Y型导轨和滑动推杆的使用，使无人机自动降落的区域精度要求变低，使无人机系统全无人化操作的实现更可靠。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种无人机全自动连接平台，其特征在于，包括滑动轴、Y型导轨、滑动推杆、直线电机、蜗杆电机、活动抓手、用于充电或传输数据的插头和飞行器起降圆台；所述滑动轴通过安装支架固定于起降圆台上，靠近Y型导轨的一端与滑动推杆相连，滑动推杆中心点的两侧安装有蜗杆电机，蜗杆电机通过齿轮控制活动抓手的转动位置，活动抓手可活动的安装在滑动推杆上，所述Y型导轨的末端设有卡槽，该卡槽的开口大小与飞行器前起落架两肩相等，且Y型导轨末端上方通过支架安装有公头插座，所述公头插座与无人机上安装的母头插座相匹配；所述直线电机通过驱动滑动轴固定的滑动推杆往前运动，并推动无人机进入Y型导轨的卡槽内，退出时通过蜗杆电机转动活动抓手抓住无人机并拉出到起降区域释放。

2.根据权利要求1所述的无人机全自动连接平台，其特征在于，所述滑动推杆其中一端的端面上安装有传感器。

3.根据权利要求2所述的无人机全自动连接平台，其特征在于，所述传感器为霍尔传感器，且对应滑动推杆运动的位置，在Y型导轨的一侧安装有感应磁铁。

4.根据权利要求2所述的无人机全自动连接平台，其特征在于，所述传感器为红外线传感器，且对应滑动推杆运动的位置，在Y型导轨的一侧安装有红外线接收器。

5.根据权利要求4所述的无人机全自动连接平台，其特征在于，所述滑动推杆的运动位置分别为起始位置、中间位置和末端位置。

6.根据权利要求1所述的无人机全自动连接平台，其特征在于，所述公头插座前端安装有与导线相连的接触铜片。

7.根据权利要求6所述的无人机全自动连接平台，其特征在于，所述导线包括电源线、数据发送线、数据接收线、充电线和接地线。

8.根据权利要求1所述的无人机全自动连接平台，其特征在于，所述无人机可以为四旋翼无人机、六旋翼无人机、八旋翼无人机中的任意一种。