CN106809400B - 一种固定翼无人机的车载收放装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固定翼无人机的车载收放装置，包括：回收单元和放飞单元，回收单元包括：底座、两条叉状导轨及锁钩；放飞单元包括：绞盘、缆绳、电子挂钩及遥控器。本发明结构简单，能实现固定翼无人机的回收与起飞功能。

Description

一种固定翼无人机的车载收放装置

技术领域

本发明涉及固定翼无人机技术领域，尤其涉及一种固定翼无人机的车载收放装置。

背景技术

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，市面上较常见的有固定翼无人机和多旋翼无人机两种类型，固定翼无人机相对多旋翼无人机具备速度快、航程远及载重量大等优点。

但目前固定翼无人机回收一般采用撞网、绳钩或者场地降落等方式，例如公告号为CN204713432U的实用新型专利，其公开了一种无人机撞网回收系统，包括：两个站立架和连接在两个站立架之间的拦阻网等，利用拦阻网定点回收无人机，比较适合小型固定翼无人机在狭窄回收场上使用，降落场地的限制减小了撞网回收系统的应用范围。同时，现有的撞网、绳钩等降落方式易对无人机造成损害，回收系统的搭建也比较不方便。

因此，如何设计一种适用于固定翼无人机、起降方便且不受场地限制的车载收放装置是业界亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种固定翼无人机的车载收放装置，该车载收放装置能实现固定翼无人机回收与起飞的功能，结构简单且不会对无人机的机身造成损害。

本发明采用的技术方案是，设计一种固定翼无人机的车载收放装置，包括：回收单元和放飞单元。

回收单元包括：安装在车辆上的底座、设于底座上的两条叉状导轨、与两条叉状导轨配合的锁钩，锁钩安装在无人机的底面，锁钩的两侧分别设有锁紧槽。每条叉状导轨均由上下两个引导条和设于两个引导条之间的缓冲弹簧构成，两个引导条的首端合并在一起，两个引导条的尾端上下并列设置，缓冲弹簧连接在两个引导条的尾端之间，两个引导条尾端之间的间距可由缓冲弹簧调节。

两条叉状导轨水平对称安装在底座上，两条叉状导轨的首端分别向外折弯形成滑入口，两条叉状导轨的尾端相互平行且设有滑动间隙，夹板从滑入口滑入滑动间隙内，夹板两侧的锁紧槽分别卡在两条叉状导轨上。

放飞单元包括：固定在车辆上的绞盘、一端缠绕在绞盘上的缆绳、固定在缆绳另一端的电子挂钩、控制电子挂钩打开或关闭的遥控器，电子挂钩可钩在锁钩上。

优选的，底座的底部连接有云台，云台内装有可驱动其转动的伺服电机，伺服电机连接有控制器，控制器连接有用于检测无人机位置的定位模块，控制器接收定位模块的检测信号，并向伺服电机发送控制指令，调整两条叉状导轨的滑入口对准锁钩。

定位模块可采用以下几种方式中的一种，也可以同时采用几种方式。第一种方式是定位模块采用雷达模块；第二种方式是定位模块包括：与所述控制器连接的信号接收装置、向信号接收装置发送信号的信号发射装置，信号发射装置安装在无人机上，其中信号发射装置可发射电信号或激光信号；第三种方式是定位模块包括：向外发送回收单元位置信号的GPS芯片、接收回收单元位置信号的GPS接收装置，GPS接收装置安装在无人机上。

优选的，伺服电机内设有与控制器连接的制动器，控制器还连接有电容传感器，电容传感器设于滑动间隙内。当夹板滑入滑动间隙内时，电容传感器被触发向控制器发出信号，控制器启动制动器锁定云台。

优选的，每条叉状导轨的底部均设有直线导轨组件，直线导轨组件包括：安装在叉状导轨底面外侧的上直线导轨、设于底座上且顶部与上直线导轨连接的滑块、安装在滑块与所述上直线导轨之间的上电阻尼器、推动上直线导轨运动的上驱动电机，夹板滑入所述滑动间隙内时，上电阻尼器产生阻尼。

优选的，直线导轨组件还包括：安装在底座上且与滑块底部连接的下直线导轨、安装在滑块与上直线导轨之间的下电阻尼器、推动下直线导轨运动的下驱动电机，夹板滑入滑动间隙内时，下电阻尼器产生阻尼。

优选的，锁钩由夹板和固定在夹板上下两端的两个销栓构成，两个销栓对称伸出夹板的两侧，两个销栓之间的空间形成锁紧槽。

优选的，缆绳上设置电子挂钩的该端上还安装有滑翔伞，滑翔伞连接有电子开关，电子开关的开关状态由遥控器控制。

与现有技术相比，本发明利用锁钩卡入两条叉状导轨中，通过阻尼技术进行缓冲，实现无人机捕获回收的功能，再利用绳索拖曳的方式，通过车辆运行的速度使实现无人机起飞升空的功能，本发明的结构简单且不受场地限制。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明中回收单元的侧视示意图；

图2是本发明中回收单元的立体示意图；

图3是本发明中两条叉状导轨的俯视示意图；

图4是本发明中锁钩的正视示意图；

图5是本发明中锁钩的侧视示意图；

图6是本发明中锁钩滑入两条叉状导轨内的侧视示意图；

图7 是本发明中无人机降落在回收单元上的侧视示意图；

图8是本发明中无人机停稳在回收单元上的侧视示意图；

图9是本发明中电子挂钩的结构示意图。

具体实施方式

本发明提出的车载收放装置，包括：回收单元和放飞单元。

如图1、2所示，回收单元包括：底座1、两条叉状导轨2以及锁钩3，底座1安装在车辆上，两条叉状导轨2安装在底座1上，且左右水平对称，两条叉状导轨2的底面外侧分别设有向外倾斜的若干个支撑杆4，两条叉状导轨2通过支撑杆4悬空安装在底座1上。每条叉状导轨2均由上引导条21、下引导条22、及设于上引导条21和下引导条22之间的缓冲弹簧23构成，上引导条21和下引导条22的首端合并在一起，上引导条21和下引导条22的尾端上下并列设置，缓冲弹簧23连接在上引导条21和下引导条22的尾端之间，上引导条21和下引导条22尾端之间的间距可由缓冲弹簧23调节。

如图3所示，两条叉状导轨2的首端分别向外折弯形成滑入口24，两条叉状导轨2的尾端相互平行且设有滑动间隙25，锁钩3安装在无人机5的底面，如图4、5所示，锁钩3由夹板31和固定在夹板31上下两端的两个销栓32构成，两个销栓32对称伸出夹板31的两侧，两个销栓32之间的空间形成锁紧槽，无人机5的底面可前后并排安装两个锁钩3或更多。如图6至8所示，无人机5降落时，夹板31从两条叉状导轨2的滑入口24滑入，锁紧槽分别卡在两个叉状导轨2上，同一侧的两个销栓32分别位于该侧叉状导轨2的上下方，无人机5继续向后运动时，两个销栓32挤压该侧叉状导轨的上引导条21和下引导条22，缓冲弹簧23在上引导条21和下引导条22之间产生张力，将锁钩3和叉状导轨2锁紧，加大无人机5滑动的摩擦力，使无人机5的滑行速度不断降低，实现回收捕获的功能。

较优的，如图2、7、8所示，每条叉状导轨2的底部均设有直线导轨组件，直线导轨组件包括：上直线导轨6、滑块7、上电阻尼器8及上驱动电机，上直线导轨6安装在支撑杆4的底部，滑块7的底部设于底座1上、顶部连接在上直线导轨6上，上电阻尼器8安装在滑块与上直线导轨6之间，上驱动电机可推动上直线导轨6运动，当夹板31滑入滑动间隙25内时，上电阻尼器8产生阻尼，无人机5滑行时带动上直线导轨6向后运动，增加无人机5降落时滑行的距离，当无人机5停稳后，上电子阻尼8关闭，上驱动电机推动上直线导轨6回到原位。

更优的，为了进一步增加无人机的滑行距离，如图2、7、8所示，直线导轨组件还包括：下直线导轨9、下电阻尼器10及下驱动电机，下直线导轨9安装在底座1上，滑块7的底部与下直线导轨9连接，夹持在上直线导轨6和下直线导轨9之间，下电阻尼器10安装在滑块7与下直线导轨9之间，下驱动电机可推动下直线导轨9运动，当夹板31滑入滑动间隙25内时，下电阻尼器10产生阻尼，无人机5滑行时带动滑块7和下直线导轨6向后运动，进一步增加无人机5降落时滑行的距离，当无人机5停稳后，上电子阻尼8和下电子阻尼10均关闭，上驱动电机和下驱动电机推动两个直线导轨回位到原始位置，进一步优化的，上直线导轨6和下直线导轨9的两端均设有挡板，防止滑块7脱出导轨，上电子阻尼8和下电子阻尼10均可根据机身重量计算阻尼参数，工作时输出不同阻尼，控制无人机5快速滑动的速度，减缓冲击力，使无人机5滑动到上直线导轨6和下直线导轨9完全展开的最大行程，并在整个滑动过程中匀速减速。

如图1、7、8所示，底座1的底部连接有云台11，云台11内装有伺服电机，伺服电机可驱动云台11上下左右转动，伺服电机连接有控制器，控制器连接有用于检测无人机5位置的定位模块。控制器接收定位模块的检测信号，并向伺服电机发送控制指令，使云台11转动调整两条叉状导轨2位置，以保证滑入口24正对锁钩3。伺服电机内设有与控制器连接的制动器，控制器还连接有电容传感器，电容传感器设于滑动间隙25内，当夹板31滑入滑动间隙25内时，电容传感器被触发向控制器发出信号，控制器启动制动器锁定云台11。在本实施例中，上电子阻尼8、下电子阻尼10、上驱动电机和下驱动电机的运行也由控制器控制，两个直线导轨的原始位置位于云台11的正上方。

定位模块可采用以下几种方式中的一种，也可以同时采用几种方式。第一种方式是定位模块采用雷达模块，通过雷达感应无人机5飞来方向，将信号传输给控制器，控制器向伺服电机发出信号，使滑入口24对准无人机5位置。第二种方式是定位模块包括：与控制器连接的信号接收装置、向信号接收装置发送信号的信号发射装置，信号发射装置安装在无人机5上，其中信号发射装置可发射电信号或激光信号。当信号发射装置为电信号时，无人机5的信号发射装置发出电信号，回收单元的信号接收装置感应电信号的方向，将滑入口24指向信号源的下方某一设定位置。当信号发射装置发射激光信号时，无人机5的信号发射装置发射激光，激光照射回收单元接近无人机端的A点，穿过A点中间在另一端的B点产生投影，控制器发出信号，修正云台11角度，使B点投影进入设定范围，滑入口24则对准无人机5的指定位置。第三种方式是定位模块包括：向外发送回收单元位置信号的GPS芯片、接收回收单元位置信号的GPS接收装置，GPS接收装置安装在无人机5上，无人机5根据接收到的回收单元位置信号找到回收单元。

在本实施例中定位模块具有雷达模块及GPS芯片，无人机5在空中完成任务后，根据回收单元发出的GPS位置信号，向回收单元靠近，当进入一定距离内时，回收单元的雷达模块检测无人机5方向，控制器通过伺服电机转动云台11，云台11转动使滑入口24对准无人机5的锁钩3。通常情况下，如果车辆行使中，无人机5从车辆后方飞近回收单元降落为最佳，静止状态下任意方向降落都可，无人机5通过人工或自动驾驶状态降低速度并接近回收单元。

放飞单元包括：绞盘、缆绳、电子挂钩12及遥控器，绞盘安装在车辆上，缆绳的一端有序缠绕在绞盘上、另一端设有电子挂钩12，电子挂钩12可钩在锁钩3上，遥控器可控制电子挂钩12打开或关闭。如图9所示，电子挂钩12包括：静钩爪121、与静钩爪121对接形成挂环的动钩爪122、使动钩爪122保持与静钩爪121对接的复位弹簧、与动钩爪122连接的连杆组件123、拉动连杆组件123的电动推拉件，遥控器控制电动推拉件的伸缩运动，将拉动力通过连杆组件123传递至动钩爪122上，使动钩爪122与静钩爪121打开，电动推拉件松开后，复位弹簧推动动钩爪122与静钩爪121对接。

无人机5成功降落后，手动将电子挂钩12挂在无人机5的锁钩3上，启动车辆开始运行并不断提速，当车速达到无人机5的起飞速度时，机翼上产生升力大于飞机重量，无人机5开始升空，升空后继续由车辆牵引上升到一定高度时，利用遥控器脱钩，飞机进入飞行状态，这种牵引放飞的方式可节省升空所需的燃料和能源，延长无人机5的飞行距离。较优的，缆绳末端装有滑翔伞，当无人机脱钩后，缆绳借助滑翔伞的升力不会落地，然后由绞盘将缆绳收回。

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 (10)

1.一种固定翼无人机的车载收放装置，包括：回收单元和放飞单元，其特征在于，

所述回收单元包括：安装在车辆上的底座、设于所述底座上的两条叉状导轨、与所述两条叉状导轨配合的锁钩，所述锁钩安装在无人机的底面，所述锁钩的两侧分别设有锁紧槽；

每条所述叉状导轨均由上下两个引导条和设于所述两个引导条之间的缓冲弹簧构成，所述两个引导条的首端合并在一起，所述两个引导条的尾端上下并列设置，所述缓冲弹簧连接在所述两个引导条的尾端之间，所述两个引导条尾端之间的间距可由所述缓冲弹簧调节；

所述两条叉状导轨水平对称安装在所述底座上，所述两条叉状导轨的首端分别向外折弯形成滑入口，所述两条叉状导轨的尾端相互平行且设有滑动间隙，所述锁钩从所述滑入口滑入所述滑动间隙内，锁钩两侧的锁紧槽分别卡在所述两条叉状导轨上；

所述放飞单元包括：固定在车辆上的绞盘、一端缠绕在所述绞盘上的缆绳、固定在所述缆绳另一端的电子挂钩、控制所述电子挂钩打开或关闭的遥控器，所述电子挂钩可钩在所述锁钩上。

2.如权利要求1所述的车载收放装置，其特征在于，所述底座的底部连接有云台，所述云台内装有可驱动其转动的伺服电机，所述伺服电机连接有控制器，所述控制器连接有用于检测无人机位置的定位模块，所述控制器接收所述定位模块的检测信号，并向伺服电机发送控制指令，调整两条叉状导轨的滑入口对准锁钩。

3.如权利要求2所述的车载收放装置，其特征在于，所述定位模块采用雷达模块。

4.如权利要求2所述的车载收放装置，其特征在于，所述定位模块包括：与所述控制器连接的信号接收装置、向信号接收装置发送信号的信号发射装置，信号发射装置安装在无人机上。

5.如权利要求3或4所述的车载收放装置，其特征在于，所述定位模块包括：向外发送所述回收单元位置信号的GPS芯片、接收所述回收单元位置信号的GPS接收装置，所述GPS接收装置安装在无人机上。

6.如权利要求2所述的车载收放装置，其特征在于，所述伺服电机内设有与所述控制器连接的制动器，所述控制器还连接有电容传感器，所述电容传感器设于所述滑动间隙内；

所述锁钩滑入所述滑动间隙内时，所述电容传感器被触发向所述控制器发出信号，所述控制器启动所述制动器锁定云台。

7.如权利要求1所述的车载收放装置，其特征在于，每条所述叉状导轨的底部均设有直线导轨组件，所述直线导轨组件包括：安装在所述叉状导轨底面外侧的上直线导轨、设于所述底座上且顶部与所述上直线导轨连接的滑块、安装在所述滑块与所述上直线导轨之间的上电阻尼器、推动所述上直线导轨运动的上驱动电机，所述锁钩滑入所述滑动间隙内时，所述上电阻尼器产生阻尼。

8.如权利要求7所述的车载收放装置，其特征在于，所述直线导轨组件还包括：安装在所述底座上且与所述滑块底部连接的下直线导轨、安装在所述滑块与所述上直线导轨之间的下电阻尼器、推动所述下直线导轨运动的下驱动电机，所述锁钩滑入所述滑动间隙内时，所述下电阻尼器产生阻尼。

9.如权利要求1所述的车载收放装置，其特征在于，所述锁钩由夹板和固定在所述夹板上下两端的两个销栓构成，所述两个销栓对称伸出所述夹板的两侧，所述两个销栓之间的空间形成所述的锁紧槽。

10.如权利要求1所述的车载收放装置，其特征在于，所述缆绳上设置电子挂钩的一端上还安装有滑翔伞，所述滑翔伞连接有电子开关，所述电子开关的开关状态由所述遥控器控制。