CN107226215A - 无人机旋转式横杆拦阻回收系统及回收方法 - Google Patents

无人机旋转式横杆拦阻回收系统及回收方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了无人机旋转式横杆拦阻回收系统及回收方法方法，包括有横臂和竖臂的L型杆、与竖臂连接且用于控制竖臂转动的驱动装置以及与驱动装置连接的电控装置；所述横臂的自由端安装有挡板。无人机旋转式横杆拦阻回收系统回收无人机的方法，具体包括以下步骤：步骤S1着陆准备；步骤S2：着陆。相比现有技术，当发现无人机没有对准时可以返回重新进行降落，极大地提高了降落的可靠性；能够有效的引导无人机降落时的冲击能量，使无人机的着陆飞行转变为可控制的圆周运动，在无人机驻停后再逐渐阻停L型杆的圆周运动，使无人机能无损式的安全着陆，具有无比的空间优势和宽松的降落条件。

Description

无人机旋转式横杆拦阻回收系统及回收方法
技术领域
本发明涉及无人机回收技术领域，具体的说，是无人机旋转式横杆拦阻回收系统及回收方法。
背景技术
通常无人机的回收有轮式降落、伞降、网式阻拦降落等，中小型无人机更多地采用伞降方式，伞降结构简单，但受天气影响大，当风速超过允许范围后，落地的无人机容易损坏，并且要求在无人机动力停止后再开伞，所以对系统的可靠性要求高，存在一定的安全风险。网式阻拦降落主要用于小型无人机，对于超过一定重量的无人机，很难控制无人机的姿态，使其能正对拦阻网，以便在拦阻的同时又能保证无人机在巨大的冲击惯量下不发生倾覆、翻转，所以拦阻的难度大，并且系统复杂，同时也要求在无人机动力停止后撞网，存在和伞降方式一样的可靠性问题。轮式降落回避了伞降和拦阻网降的缺点，可重复实施降落，但对机场跑道的要求高，不适合于无人机的机动作战，因此不便大量采用，特别更不适用于对低价值的小型无人机的回收。
发明内容
本发明的目的在于提供无人机旋转式横杆拦阻回收系统及回收方法，保障要求低、降落条件宽松、有效的提高了降落的可靠性、能够使无人机无损式的安全着陆、结构简单、实用性强。
本发明通过下述技术方案实现：无人机旋转式横杆拦阻回收系统，包括设置有有横臂和竖臂的L型杆、与竖臂连接且用于控制竖臂转动的驱动装置以及与驱动装置连接的电控装置；所述横臂的自由端安装有挡板。
在无人机进行降落时，控制无人机的着陆钩打开，使得着陆钩与横臂连接，通过电控装置控制驱动装置驱动竖臂进行轴线旋转，同时通过驱动装置使得L型杆的旋转带有一定的阻尼，随着阻尼的增加，使L型杆缓慢停止旋转，在旋转终止后可取下无人机完成无损式着陆的最终工作。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述驱动装置包括设置有摩擦装置和传动装置的腔体，所述竖臂穿过腔体依次与腔体内的摩擦装置和传动装置连接。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述传动装置包括用于驱动竖臂旋转的驱动电机以及分别与驱动电机的输出轴、竖臂连接的传动机构；所述驱动电机与电控装置连接。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述摩擦装置包括与电控装置连接的摩擦片以及与摩擦片配合使用的摩擦盘；所述摩擦盘与竖臂连接。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述在横臂靠近挡板的一侧还设置有止退挡片。
本发明通过下述技术方案实现：无人机旋转式横杆拦阻回收系统进行无人机回收的方法，具体包括以下步骤：
步骤S1：着陆准备；
步骤S12：L型杆的横臂与无人机对准，同时横臂避开与无人机的碰撞；
步骤S13：通过电控装置控制摩擦片与摩擦盘的接触，驱使L型杆的旋转带一定的阻尼；
步骤S14：着陆钩与横臂连接，无人机驻停；无人机背负的着陆钩弹出，通过自主飞行或人工操纵对准并迎面碰及旋转式横杆拦阻回收系统中L型杆的横臂；当着陆钩移动到挡板和止退挡片之间时，无人机驻停；
步骤S2：着陆；
步骤S21：通过电控装置判断L型杆的旋转转速是否大于预设值；是，让L型杆自由旋转；否，再次通过电控装置调整摩擦片和摩擦盘的接触，使L型杆的旋转带一定的阻尼，使得L型杆的旋转转速大于预设值；
步骤S22：通过电控装置控制摩擦盘与摩擦片的接触，逐渐增加L型杆旋转阻尼，使L型杆缓慢停止旋转，完成着陆。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤S1还包括步骤S11：无人机旋转式横杆拦阻回收系统安装。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤S12具体是指：控制电控装置驱动驱动电机，驱动电机转动带动L型杆旋转到位，L型杆的横臂与无人机对准，同时横臂避开与无人机的碰撞。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本发明能够有效的引导无人机降落时的冲击能量，使无人机的着陆飞行转变为可控制的圆周运动，在无人机驻停后再逐渐阻停L型杆的圆周运动，使无人机能无损式的安全着陆，相比于使用跑道进行轮式着陆的方式，横杆拦阻回收系统具有无比的空间优势和宽松的降落条件。
（2）本发明能够极大地提高了降落的可靠性。
（3）本发明实用性强、操作简单。
附图说明
图1为 本发明的结构示意图；
图2为 本发明中止退档片与无人机着陆钩配合使用的状态图；
其中1-L型杆，11-横臂，12-竖臂，2-挡板，3-止退档片，4-摩擦片，5-电控装置，6-驱动电机，7-腔体，8-传动机构，9-摩擦盘。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1、图2所示，无人机旋转式横杆拦阻回收系统，包括有横臂11和竖臂12的L型杆1、与竖臂12连接且用于控制竖臂12转动的驱动装置以及与驱动装置连接的电控装置5；所述横臂11的自由端安装有挡板2。
需要说明的是，通过上述改进，无人机在将要进行着陆时，无人机的着陆钩与横臂11进行连接，通过电控装置5控制驱动装置进行转动，实现无人机沿竖臂12周向进行飞行，在飞行过程中通过电控装置5控制摩擦装置，使摩擦装置对竖臂12增加阻尼，降低竖臂12的转动速度，从而完成无人机的着陆。
本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。
实施例2：
本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，所述驱动装置包括设置有摩擦装置和传动装置的腔体7，所述竖臂12穿过腔体7依次与腔体7内的摩擦装置和传动装置连接。
需要说明的是，通过上述改进，腔体7内安装有传动装置和摩擦装置，传动装置用于驱动竖臂12进行旋转，在竖臂12旋转的况下与竖臂12连接的横臂11将围绕竖臂12进行旋转；摩擦装置能够有效的实现对旋转速度的控制，使得L型杆1达到停止的状态；从而实现与横臂11连接的无人机实现着陆。
本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。
实施例3：
本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，所述传动装置包括用于驱动竖臂12旋转的驱动电机6以及分别与驱动电机输出轴、竖臂12连接的传动机构8；所述驱动电机6与电控装置5连接。
所述传动机构采用齿轮传动，在驱动电机6的输出轴上同轴安装主动齿轮，在竖臂12套装从动齿轮，通过主动齿轮与从动齿轮的配合使用实现，竖臂12的旋转，从而带动L型杆1的旋转。
本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。
实施例4：
本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，所述摩擦装置包括与电控装置5连接的摩擦片4以及与摩擦片4配合使用的摩擦盘9；所述摩擦盘9与竖臂12连接。
摩擦盘与竖臂进行套接；摩擦片为两块，位于摩擦盘的上下两侧，在使用过程中，电控装置5通过驱动摩擦片4向摩擦盘一侧移动，实现摩擦盘9摩擦系数的增加，由于摩擦盘9与竖臂12连接，故竖臂12的旋转阻尼将会增加。
本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。
实施例5：
本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1、图2所示，所述在横臂11靠近挡板2的一侧还设置有单向避让止退挡片3。
无人机还处于动力飞行状态，只要横臂11处于着陆钩的V形范围内，随着无人机的前冲，带有一定旋转阻尼的L型杆1的横臂11将划进着陆钩的V形底部，并受着陆钩上止退挡片3的限制，使无人机能挂在回收系统的横臂11上，同时无人机发动机驻停。
需要说明的是，通过上述改进，单向避让止退挡片3采用雨伞止退簧片等具有单向避让止退挡片3类似的结构。
本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。
实施例6：
本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，无人机旋转式横杆拦阻回收系统回收方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤S1：着陆准备；
步骤S11：无人机旋转式横杆拦阻回收系统安装；
步骤S12：L型杆1的横臂11与无人机对准，同时横臂11避开与无人机的碰撞；所述步骤S12具体是指：控制电控装置5驱动驱动电机6，驱动电机6转动带动L型杆1旋转到位，L型杆1的横臂11与无人机对准，同时横臂11避开与无人机的碰撞；
步骤S13：通过电控装置5控制摩擦片4与摩擦盘9的接触，驱使L型杆1的旋转带一定的阻尼；
步骤S14：着陆钩与横臂11连接，当着陆钩移动到挡板2和单向避让止退挡片3之间时，无人机驻停；无人机背负的着陆钩弹出，通过自主飞行或人工操纵对准并迎面碰及旋转式横杆拦阻回收系统中L型杆1的横臂11；
步骤S2：着陆；
步骤S21：通过电控装置5判断L型杆1的旋转转速是否大于预设值；是，让L型杆1自由旋转；否，再次通过电控装置5调整摩擦片4和摩擦盘9的接触，使L型杆1的旋转带一定的阻尼，使得L型杆1的旋转转速大于预设值；
步骤S22：通过电控装置5控制摩擦盘9、摩擦片4的接触，逐渐增加L型杆1旋转阻尼，使L型杆1缓慢停止旋转，完成着陆。
在无人机着陆的初始阶段，若发现无人机没有对准L型杆1的横臂11，此时电控装置5指令电动机驱动L型杆1旋转，使横臂11转开以避让无人机的碰撞，无人机可复飞后，再进行重新对准着陆。
无人机对准后，电控装置5控制摩擦片4和摩擦盘9的接触，使L型杆1的旋转带有一定的阻尼。无人机的背负着陆钩弹出后，通过自主飞行或人工操纵对准并迎面碰及旋转式横杆拦阻回收系统L型杆1的横臂11，此时无人机还处于动力飞行状态，只要横臂11处于着陆钩的V形范围内，随着无人机的前冲，带有一定旋转阻尼的L型杆1横臂11将划进着陆钩的V形底部，并受着陆钩上止退挡片3的限制，使无人机能挂在回收系统的横臂11上，同时无人机发动机驻停，从而完成无损式着陆的第一步。刚开始L型杆1带有旋转阻尼是为防止横臂11在无人机的撞击下退让过快，保证横臂11能可靠地划进着陆钩的V形底部。
随着无人机的惯性，以及L型杆1的旋转离心力作用，无人机滑向横臂11外端，并在单向避让止退挡片3挡板2的前后夹持下，止位于L型杆1横臂11的端头，此时L型杆1依然在旋转运动中，电控装置5判断L型杆1的旋转转速是否大于预设值，当大于预设值后，电控装置5释放摩擦片4和摩擦盘9的接触，让L型杆1自由旋转，使无人机着陆的巨大冲击能量完全转换为旋转惯性，缓冲状态转换时过载对无人机结构的冲击，完成无损式着陆的第二步。
L型杆1带动无人机所做的圆周运动，已成为一种可控制的运动形式，此时电控装置5控制摩擦片4和摩擦盘9的接触，逐渐增加阻尼，使L型杆1缓慢停止旋转，在旋转终止后可取下无人机完成无损式着陆的最终工作。
本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。
实施例7：
本设计中单向避让止退挡片3可采用雨伞止退簧片等具有单向避让止退挡片3类似的结构；摩擦片4和摩擦盘9可采用汽车刹车盘、片等类似的结构；传动结构为皮带或齿轮等传动机构8；驱动电机6为成熟技术电动机；电控装置5为MCU微处理器装置；以上装置、构件均为成熟技术，结合现有技术进行安装调整即可完成，故不再赘述器结构；另：设备腔体7起固定、支撑和包容设备作用，无特殊构造。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.无人机旋转式横杆拦阻回收系统，其特征在于：包括设置有横臂（11）和竖臂（12）的L型杆（1）、与竖臂（12）连接且用于控制竖臂（12）转动的驱动装置以及与驱动装置连接的电控装置（5）；所述横臂（11）的自由端安装有挡板（2）。
2.根据权利要求1所述无人机旋转式横杆拦阻回收系统，其特征在于：所述驱动装置包括设置有摩擦装置和传动装置的腔体（7），所述竖臂（12）穿过腔体（7）依次与腔体（7）内的摩擦装置和传动装置连接。
3.根据权利要求2所述无人机旋转式横杆拦阻回收系统，其特征在于：所述传动装置包括用于驱动竖臂（12）旋转的驱动电机（6）以及分别与驱动电机（6）的输出轴、竖臂（12）连接的传动机构（8）；所述驱动电机（6）与电控装置（5）连接。
4.根据权利要求2所述无人机旋转式横杆拦阻回收系统，其特征在于：所述摩擦装置包括与电控装置（5）连接的摩擦片（4）以及与摩擦片（4）配合使用的摩擦盘（9）；所述摩擦盘（9）与竖臂（12）连接。
5.根据权利要求1-4任一项所述无人机旋转式横杆拦阻回收系统，其特征在于：所述在横臂（11）靠近挡板（2）的一侧还设置有止退挡片（3）。
6.根据权利要求1-5任一项所述无人机旋转式横杆拦阻回收系统进行无人机的回收方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤S1：着陆准备；
步骤S12：L型杆（1）的横臂（11）与无人机对准，同时横臂（11）避开与无人机的碰撞；
步骤S13：通过电控装置（5）控制摩擦片（4）与摩擦盘（9）的接触，驱使L型杆（1）的旋转带一定的阻尼；
步骤S14：无人机背负的着陆钩与横臂（11）连接；着陆钩弹出，通过自主飞行或人工操纵对准并迎面碰及旋转式横杆拦阻回收系统中L型杆（1）的横臂（11）；当着陆钩移动到挡板（2）和止退挡片（3）之间时，无人机驻停；
步骤S2：着陆；
步骤S21：通过电控装置（5）判断L型杆（1）的旋转转速是否大于预设值：如果是，则让L型杆（1）自由旋转；如果否，则再次通过电控装置（5）调整摩擦片（4）和摩擦盘（9）的接触，使L型杆（1）的旋转带一定的阻尼，使得L型杆（1）的旋转转速大于预设值；
步骤S22：通过电控装置（5）控制摩擦盘（9）与摩擦片（4）的接触，逐渐增加L型杆（1）旋转阻尼，使L型杆（1）缓慢停止旋转，完成着陆。
7.根据权利要求6所述无人机旋转式横杆拦阻回收系统进行无人机的回收方法，其特征在于：所述步骤S12之前还包括步骤S11：无人机旋转式横杆拦阻回收系统安装。
8.据权利要求6或7所述无人机旋转式横杆拦阻回收系统进行无人机的回收方法，其特征在于：所述步骤S12具体是指：控制电控装置（5）驱动驱动电机（6），驱动电机（6）转动带动L型杆（1）旋转到位，L型杆（1）的横臂（11）与无人机对准，同时横臂（11）避开与无人机的碰撞。
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