CN107792348A - 基于无人机无线充电设备的起落辅助装置 - Google Patents
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Abstract
基于无人机无线充电设备的起落辅助装置，为了实现在垂直起降无人机落地时伸出接收线圈，在垂直起降无人机起飞后收起接收线圈的目的，同时要满足结构简单的要求，本发明由发射线圈平台、垂直起降无人机平台、起落架支撑杆、连接杆、滑轮、摇臂、接收线圈框架、起落架支撑杆同步销、起落架支撑杆同步带、扭力弹簧、摇臂同步销、摇臂同步带组成，当落地时，某个或多个滑轮先着地，滑轮受力，起落架支撑杆受到向两侧的力，起落架支撑杆张开，拉动摇臂，使得摇臂与起落架支撑杆的夹角变大，接收线圈被向下拉动，靠近发射线圈所在平台，当垂直起降平台完全停稳时，由于重力原因，扭力弹簧无法收回，保持接收线圈靠近发射线圈所在平台的现状。
Description
技术领域
本发明属于一种应用于垂直起降无人机平台的辅助无线电能传输的机械装置,尤其属于一种基于飞行器起落架的伸缩机构。
背景技术
随着无人机技术的发展及应用，无人机被大量应用于航拍，监控，安防等领域，借助无人机的高空视角，实现对区域的主动安防，这些无人机被大量应用于一些安防部门，使用时通过人工启动，设定航线，在人为监控下执行循迹飞行拍摄任务，在飞行一段时间后返回放飞点，更换电池或补充能量以继续执行任务。这种模式下，无人机任务必须处于操作人员监视下飞行，需要机务人员定时定点补充能量，任务不能不间断长时间执行，而对于一些需要长期定时飞行监控的任务难以胜任，所以需要一些技术途径，实现能源的实时自动补给。随着近期逐渐发展起来的无线充电技术的应用，使用无线充电的方式进行电量补给成为可能，但现有技术要求发射线圈与接收线圈不能距离太远，所以充电时必须让接收线圈贴近发射线圈。对于垂直起降无人机距离地面最近的部件只有起落架，而起落架需要承受起飞降落的冲击，接收线圈直接安装于起落架底部容易在起降过程中损坏，所以需要设计一种伸缩装置完成接收线圈的伸缩。
发明内容
为了实现在垂直起降无人机落地时伸出接收线圈，在垂直起降无人机起飞后收起接收线圈的目的，同时要满足结构简单的要求，本发明由发射线圈平台、垂直起降无人机平台、起落架支撑杆、连接杆、滑轮、摇臂、接收线圈框架、起落架支撑杆同步销、起落架支撑杆同步带、扭力弹簧、摇臂同步销、摇臂同步带组成。
其中发射线圈平台是一个内埋发射线圈的平板（这里发射线圈为绕平台外径布置）。
垂直起降无人机平台上部关于无人机的部件已略去，不是本发明需要描述的部分，这里只是用来表述与起落架支撑杆的连接方式，垂直起降平台下方有四个对称布置的转轴安装孔，安装孔包含两块带有通孔的立柱，立柱的根部是矩形方块，端部外形是与通孔同轴的半圆，两个立柱中间是限位挡块，挡块包含内限位挡块与外限位挡块。
起落架支撑杆是一两端有安装孔的杆件，第一个安装孔用于与垂直起降平台下的转轴安装孔通过起落架支撑杆同步销相连，第二个安装孔用于与连接杆相连，安装孔都为圆形孔。
起落架支撑杆同步销为一台阶轴，细端插入垂直起降平台下的转轴安装孔，穿过起落架支撑杆的第一安装孔，起落架支撑杆同步销的细端与垂直起降平台下的转轴安装孔是间隙配合，与起落架支撑杆的第一安装孔通过紧定螺丝固定，限定旋转，连接起落架支撑杆与转轴安装孔后凸出部分用于安装起落架同步带，起落架支撑杆同步销的另一端为粗端，用于限定起落架同步带的缠绕区域。
起落架同步带的第一端固定在起落架支撑杆同步销的细端，在第一个起落架支撑杆同步销的细端缠绕一定圈数后，拉紧连接到第二个起落架支撑杆同步销的细端，与在第一个起落架支撑杆同步销上面缠绕的相反方向缠绕一定圈数后，端头固定于第二个起落架支撑杆同步销的细端。
连接杆为一光滑圆轴，圆轴的两端距离端头一定距离处分别有一个圆形通孔，用于扭力弹簧的第二端固定。
滑轮为一个圆环，其中圆环的中心圆孔与连接杆为间隙配合，使得滑轮可以绕连接杆中心轴旋转。
摇臂是一两端有安装孔的杆件，第一个安装孔内径与连接杆间隙配合，可以绕连接杆的轴线自由旋转，第二连接孔的内径与摇臂同步销的细端直径相同，靠近第一个安装孔的一端有一圆形通孔，用于固定扭力弹簧的一端。
接收线圈框架主体为一个矩形，接收线圈绕矩形框架的靠近边缘的位置缠绕，矩形框架的四端，各有一个“L”形伸出结构，在伸出结构的一边有孔，孔的内径与摇臂同步销的细端外径间隙配合，伸出距离与摇臂的壁厚间隙配合。
摇臂同步销为一台阶轴，细端穿过接收线圈框架的伸出结构上的孔，插入摇臂的第二安装孔，摇臂同步销的细端与接收线圈框架的伸出结构上的孔是间隙配合，与摇臂的第二安装孔通过紧定螺丝固定，限定旋转，连接摇臂与接收线圈框架的伸出结构上的孔后凸出部分用于摇臂同步带，摇臂同步销的另一端为粗端，用于限定摇臂同步带的缠绕区域。
摇臂同步带的第一端固定在摇臂同步销的细端，在第一个摇臂同步销的细端缠绕一定圈数后，拉紧连接到第二个摇臂同步销的细端，与在第一个摇臂同步销上面缠绕的相反方向缠绕一定圈数后，端头固定于第二个摇臂同步销的细端。
由于本机构是面对称设计，这里安装顺序只介绍前方一侧，以叙述机构连接关系与两侧同步的原理。垂直起降平台下方有四个对称布置的转轴安装孔，每个安装孔通过起落架支撑杆同步销连接一个起落架支撑杆，起落架支撑杆的第二安装孔连接连接杆，区别连接杆相连的起落架支撑杆，两个没有通过连接杆连接的起落架支撑杆的两个起落架支撑杆同步销之间通过起落架支撑杆同步带相连，连接杆两侧依次穿过滑轮与摇臂，摇臂与连接杆通过扭力弹簧相连，摇臂的第二安装孔通过摇臂同步销与接收线圈框架相连。
当飞行时/落地前，由于扭力弹簧扭力作用，摇臂与起落架支撑杆的夹角较小，使得两侧起落架支撑杆靠拢，靠拢程度由垂直起降平台下方的转轴安装孔的内限位挡块决定，此时摇臂的第二安装孔相对位置被提高，所以接收线圈框架的相对高度较高，实现了在落地前原离地面保护线圈的目的。
当落地时，某个或多个滑轮先着地，滑轮受力，起落架支撑杆受到向两侧的力，起落架支撑杆张开，拉动摇臂，使得摇臂与起落架支撑杆的夹角变大，接收线圈被向下拉动，靠近发射线圈所在平台，当垂直起降平台完全停稳时，由于重力原因，扭力弹簧无法收回，保持接收线圈靠近发射线圈所在平台的现状；需要说明，在某一个起落架支撑杆受力张开时，由于连接杆作用，同侧的起落架支撑杆运动同步，另一侧的起落架支撑杆由于在对侧的起落架支撑杆同步销转动时，由于起落架支撑杆同步带的作用，使得另一个起落架支撑杆同步销反向同步转动，实现另一侧的起落架支撑杆同步张开；同理，四个摇臂的动作也是由此原理保持同步动作的。
附图说明
图1是本发明基于无人机无线充电设备的起落辅助装置的发射线圈平台的立体图。
图2是本发明基于无人机无线充电设备的起落辅助装置的垂直起降平台的立体图。
图3是本发明基于无人机无线充电设备的起落辅助装置的起落架支撑杆的立体图。
图4是本发明基于无人机无线充电设备的起落辅助装置的起落架支撑杆同步销的立体图。
图5是本发明基于无人机无线充电设备的起落辅助装置的连接杆的立体图。
图6是本发明基于无人机无线充电设备的起落辅助装置的摇臂的立体图。
图7是本发明基于无人机无线充电设备的起落辅助装置的接收线圈框架的立体图。
图8是本发明基于无人机无线充电设备的起落辅助装置的摇臂同步销的立体图。
图9是本发明基于无人机无线充电设备的起落辅助装置的起落架支撑杆同步运动原理说明图示。
图10是本发明基于无人机无线充电设备的起落辅助装置的摇臂支撑杆同步运动原理说明图示。
图11是本发明基于无人机无线充电设备的起落辅助装置的起落架支撑杆与摇臂转动原理说明图示。
图12是本发明基于无人机无线充电设备的起落辅助装置的起飞后总装图。
图13是本发明基于无人机无线充电设备的起落辅助装置的落地后总装图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
参见图1是本发明发射线圈平台的立体图，发射线圈平台是一个内埋发射线圈的平板1（这里发射线圈为绕平台外径布置，图中所示的凹槽2为安装线圈的位置）。
参见图2是本发明垂直起降无人机平台3，垂直起降无人机平台3上部关于无人机的部件已略去，不是本发明需要描述的部分，这里只是用来表述与起落架支撑杆4的连接方式，垂直起降平台3下方有四个对称布置的转轴安装孔5，安装孔5包含两块带有通孔7的立柱6，立柱6的根部是矩形方块，端部外形是与通孔7同轴的半圆，两个立柱6中间是限位挡块8，挡块8包含内限位挡块8a与外限位挡块8b。
参见图3是本发明起落架支撑杆4，起落架支撑杆4是一两端有安装孔的杆件，第一个安装孔10用于与垂直起降平台3下的转轴安装孔5通过起落架支撑杆同步销11相连，第二个安装孔12用于与连接杆13相连，安装孔都为圆形孔。
参见图4是本发明起落架支撑杆同步销14，起落架支撑杆同步销14为一台阶轴，细端15插入垂直起降平台3下的转轴安装孔5，穿过起落架支撑杆4的第一安装孔10，起落架支撑杆同步销14的细端15与垂直起降平台3下的转轴安装孔5是间隙配合，与起落架支撑杆4的第一安装孔10通过紧定螺丝固定（这里紧定螺丝是一种成熟技术，这里没有具体画出），限定旋转，连接起落架支撑杆4与转轴安装孔5后凸出部分用于安装起落架同步带16，起落架支撑杆同步销14的另一端为粗端17，用于限定起落架同步带16的缠绕区域。起落架同步带16的第一端固定在起落架支撑杆同步销14的细端15，在第一个起落架支撑杆同步销14的细端15缠绕一定圈数后，拉紧连接到第二个起落架支撑杆同步销14的细端15，与在第一个起落架支撑杆同步销14上面缠绕的相反方向缠绕一定圈数后，端头固定于第二个起落架支撑杆同步销14的细端15。
参见图5是本发明的连接杆18，连接,18为一光滑圆轴，圆轴的两端距离端头一定距离处分别有一个圆形通孔19，用于扭力弹簧20的第二端21固定。
滑轮22为一个圆环，其中圆环的中心圆孔与连接杆18为间隙配合，使得滑轮22可以绕连接杆18中心轴旋转。（这里滑轮没有单独画出）
参见图6是本发明摇臂23，摇臂23是一两端有安装孔的杆件，第一个安装孔24内径与连接杆18间隙配合，可以绕连接杆18的轴线自由旋转，第二安装孔25的内径与摇臂同步销26的细端27直径相同，靠近第一个安装孔24的一端有一圆形通孔28，用于固定扭力弹簧的一端29。
参见图7是本发明接收线圈框架30，接收线圈框架30主体为一个矩形，接收线圈绕矩形框架30的靠近边缘的位置缠绕，矩形框架的四端，各有一个“L”形伸出结构31，在伸出结构的一边有孔32，孔32的内径与摇臂同步销26的细端27外径间隙配合，伸出距离与摇臂23的壁厚间隙配合。
参见图8是本发明摇臂同步销26，摇臂同步销26为一台阶轴，细端27穿过接收线圈框架30的伸出结构上的孔32，插入摇臂23的第二安装孔25，摇臂同步销26的细端27与接收线圈框架30的伸出结构上的孔32是间隙配合，与摇臂23的第二安装孔25通过紧定螺丝固定，限定旋转，连接摇臂23与接收线圈框架30的伸出结构上的孔32后凸出部分用于摇臂同步带33，摇臂同步销26的另一端为粗端34，用于限定摇臂同步带33的缠绕区域。摇臂同步带33的第一端固定在摇臂同步销26的细端27，在第一个摇臂同步销26的细端27缠绕一定圈数后，拉紧连接到第二个摇臂同步销26的细端27，与在第一个摇臂同步销26上面缠绕的相反方向缠绕一定圈数后，端头固定于第二个摇臂同步销26的细端27。
参见图9-图13是本发明各部分及整体工作原理示意图，由于本机构是面对称设计，这里安装顺序只介绍前方一侧，以叙述机构连接关系与两侧同步的原理。垂直起降平台3下方有四个对称布置的转轴安装孔5，每个安装孔3通过起落架支撑杆同步销14连接一个起落架支撑杆4，起落架支撑杆4的第二安装孔12连接连接杆18，区别连接杆18相连的起落架支撑杆4，两个没有通过连接杆18连接的起落架支撑杆4的两个起落架支撑杆同步销14之间通过起落架支撑杆同步带16相连，连接杆18两侧依次穿过滑轮22与摇臂23，摇臂23与连接杆18通过扭力弹簧20相连，摇臂23的第二安装孔25通过摇臂同步销26与接收线圈框架30相连。
当飞行时/落地前，由于扭力弹簧20（由于比例关系，扭力弹簧这里没有画出）扭力作用，摇臂23与起落架支撑杆4的夹角较小，使得两侧起落架支撑杆4靠拢，靠拢程度由垂直起降平台3下方的转轴安装孔5的内限位挡块8a决定，此时摇臂23的第二安装孔25相对位置被提高，所以接收线圈框架30的相对高度较高，实现了在落地前原离地面保护线圈的目的。
当落地时，某个或多个滑轮22先着地，滑轮22受力，起落架支撑杆4受到向两侧的力，起落架支撑杆4张开，拉动摇臂23，使得摇臂23与起落架支撑杆4的夹角变大，接收线圈30被向下拉动，靠近发射线圈所在平台1，当垂直起降平台3完全停稳时，由于重力原因，扭力弹簧20无法收回，保持接收线圈30靠近发射线圈所在平台1的现状；需要说明，在某一个起落架支撑杆4受力张开时，由于连接杆18作用，同侧的起落架支撑杆4运动同步，另一侧的起落架支撑杆4由于在对侧的起落架支撑杆同步销14转动时，由于起落架支撑杆同步带16的作用，使得另一个起落架支撑杆同步销14反向同步转动，实现另一侧的起落架支撑杆4同步张开；同理，四个摇臂23的动作也是由此原理保持同步动作的。
以上所述仅是本发明的一种实施方式，应当指出，对于本发明所在领域的普通技术人员在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出很多改型，比如，改变连接杆18的形状，摇臂23或者起落架支撑杆4外形等，这些也应当属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.基于无人机无线充电设备的起落辅助装置，其特征在于：由发射线圈平台、垂直起降无人机平台、起落架支撑杆、连接杆、滑轮、摇臂、接收线圈框架、起落架支撑杆同步销、起落架支撑杆同步带、扭力弹簧、摇臂同步销、摇臂同步带组成；其中发射线圈平台是一个内埋发射线圈的平板。
2.如权利要求1所述的基于无人机无线充电设备的起落辅助装置，其特征在于：垂直起降平台下方有四个对称布置的转轴安装孔，安装孔包含两块带有通孔的立柱，立柱的根部是矩形方块，端部外形是与通孔同轴的半圆，两个立柱中间是限位挡块，挡块包含内限位挡块与外限位挡块。
3.如权利要求1所述的基于无人机无线充电设备的起落辅助装置，其特征在于：起落架支撑杆是一两端有安装孔的杆件，第一个安装孔用于与垂直起降平台下的转轴安装孔通过起落架支撑杆同步销相连，第二个安装孔用于与连接杆相连，安装孔都为圆形孔。
4.如权利要求1所述的基于无人机无线充电设备的起落辅助装置，其特征在于：起落架支撑杆同步销为一台阶轴，细端插入垂直起降平台下的转轴安装孔，穿过起落架支撑杆的第一安装孔，起落架支撑杆同步销的细端与垂直起降平台下的转轴安装孔是间隙配合，与起落架支撑杆的第一安装孔通过紧定螺丝固定，限定旋转，连接起落架支撑杆与转轴安装孔后凸出部分用于安装起落架同步带，起落架支撑杆同步销的另一端为粗端，用于限定起落架同步带的缠绕区域。
5.如权利要求1所述的基于无人机无线充电设备的起落辅助装置，其特征在于：起落架同步带的第一端固定在起落架支撑杆同步销的细端，在第一个起落架支撑杆同步销的细端缠绕一定圈数后，拉紧连接到第二个起落架支撑杆同步销的细端，与在第一个起落架支撑杆同步销上面缠绕的相反方向缠绕一定圈数后，端头固定于第二个起落架支撑杆同步销的细端。
6.如权利要求1所述的基于无人机无线充电设备的起落辅助装置，其特征在于：连接杆为一光滑圆轴，圆轴的两端距离端头一定距离处分别有一个圆形通孔，用于扭力弹簧的第二端固定；滑轮为一个圆环，其中圆环的中心圆孔与连接杆为间隙配合，使得滑轮可以绕连接杆中心轴旋转。
7.如权利要求1所述的基于无人机无线充电设备的起落辅助装置，其特征在于：摇臂是一两端有安装孔的杆件，第一个安装孔内径与连接杆间隙配合，可以绕连接杆的轴线自由旋转，第二连接孔的内径与摇臂同步销的细端直径相同，靠近第一个安装孔的一端有一圆形通孔，用于固定扭力弹簧的一端。
8.如权利要求1所述的基于无人机无线充电设备的起落辅助装置，其特征在于：接收线圈框架主体为一个矩形，接收线圈绕矩形框架的靠近边缘的位置缠绕，矩形框架的四端，各有一个“L”形伸出结构，在伸出结构的一边有孔，孔的内径与摇臂同步销的细端外径间隙配合，伸出距离与摇臂的壁厚间隙配合。
9.如权利要求1所述的基于无人机无线充电设备的起落辅助装置，其特征在于：摇臂同步销为一台阶轴，细端穿过接收线圈框架的伸出结构上的孔，插入摇臂的第二安装孔，摇臂同步销的细端与接收线圈框架的伸出结构上的孔是间隙配合，与摇臂的第二安装孔通过紧定螺丝固定，限定旋转，连接摇臂与接收线圈框架的伸出结构上的孔后凸出部分用于摇臂同步带，摇臂同步销的另一端为粗端，用于限定摇臂同步带的缠绕区域；摇臂同步带的第一端固定在摇臂同步销的细端，在第一个摇臂同步销的细端缠绕一定圈数后，拉紧连接到第二个摇臂同步销的细端，与在第一个摇臂同步销上面缠绕的相反方向缠绕一定圈数后，端头固定于第二个摇臂同步销的细端。
10.如权利要求1所述的基于无人机无线充电设备的起落辅助装置，其特征在于：如权利要求1所述的基于无人机无线充电设备的起落辅助装置，其特征在于：垂直起降平台下方有四个对称布置的转轴安装孔，每个安装孔通过起落架支撑杆同步销连接一个起落架支撑杆，起落架支撑杆的第二安装孔连接连接杆，区别连接杆相连的起落架支撑杆，两个没有通过连接杆连接的起落架支撑杆的两个起落架支撑杆同步销之间通过起落架支撑杆同步带相连，连接杆两侧依次穿过滑轮与摇臂，摇臂与连接杆通过扭力弹簧相连，摇臂的第二安装孔通过摇臂同步销与接收线圈框架相连。
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