CN108688828A - 一种移动式无人机高空回收设备 - Google Patents

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CN108688828A CN201810502420.8A CN201810502420A CN108688828A CN 108688828 A CN108688828 A CN 108688828A CN 201810502420 A CN201810502420 A CN 201810502420A CN 108688828 A CN108688828 A CN 108688828A
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郑海
张宗山
孟凡东
杨宏磊
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B64F1/00—Ground or aircraft-carrier-deck installations
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    • B64F1/04—Launching or towing gear

Abstract

本发明涉及一种移动式无人机高空回收设备，打开第一伸缩臂、第二伸缩臂和下横臂，在缆绳穿绕完成后，确保由该臂架系统和绕绳组成的侧开口的U形开口里，无任何其他障碍物，用于无人机在绕绳两侧空间里飞过。并且飞机回收时产生的所有力和力矩以及竖直平面内工作装置稳定性均由该集成车承载。可折叠下横臂和可折叠上臂架能实现大角度和大范围的变幅与伸展，设备可调性和适应性强，并且具有集成化程度高、机动性强、工作效率高的特点，通过全自动化操控、电液联合控制，能实现无人机的全自动高效机动回收，无论是用在无人机的回收试验还是正式回收装置上均能发挥良好的回收性能。

Description

一种移动式无人机高空回收设备
技术领域
本发明属于无人机回收设备技术领域，具体地涉及一种移动式无人机高空回收设备。
背景技术
无人机回收技术一直是研究的重点领域，随着工业经济发展和无人机技术进步以及无人机商业化应用，使得关于无人机回收的设备更受关注。关于无人机回收有多种方式，现在流行的一种回收就是缆绳重直式回收，但缆绳的固定设备还没有配套设施。现有的设备其臂架折叠机构在打开后，预留空间小，并且承载力小（一般只承载30kg以下无人机）。另外，关于回收设备、发射设备、控制设备等需另配运输车，其本上是需要两到四辆车，设备连接、厂地转移等效率低，连接后故障点多。基于这些不利因素，本专利的目的是提供一种集无人机发射、回收、控制于一体的集成车。同时，将无人机回收的承载量和级别提高至75kg。将发射设备、回收设备和控制设备集成在一辆车上，用于提高效率。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种集无人机发射、回收、控制于一体的移动式无人机高空回收设备，其机动性强，能实现无人机回收缆绳的大角度可调节部署，在回收无人机时产生的冲力和力矩由该设备承受，能实现无人机的全自动高效机动回收。
为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：
移动式无人机高空回收设备，包括汽车底盘，汽车底盘上设有回转机构总成，所述回转机构总成包括转台，所述转台下端和上端分别铰接有可折叠下横臂和可折叠上臂架，所述可折叠下横臂包括下一节臂、下二节臂和下变幅机构，所述下一节臂的一端铰接在所述转台上，所述下一节臂的另一端通过相对的两个销钉和所述下二节臂连接，当取下其中一个销钉后，所述下二节臂能以另一销钉为轴线旋转以靠近所述下一节臂并通过所述上一节臂和所述上二节臂中部的收回锁销实现折叠连接，所述下变幅机构的两端分别与所述下一节臂和所述转台连接；所述可折叠上臂架包括第一伸缩臂、第二伸缩臂、第一变幅机构和第二变幅机构，所述第一伸缩臂基本臂的臂尾铰接在所述转台上，第二变幅机构的一端安装在所述第一伸缩臂末节臂的臂头上，所述第二变幅机构的另一端与所述第二伸缩臂铰接，所述第一变幅机构的两端分别与所述第一伸缩臂和所述转台铰接，所述第一变幅机构用于驱动所述第一伸缩臂在竖直面内转动并调节所述第一伸缩臂与水平面的夹角，所述第二变幅机构用于驱动所述第二伸缩臂在竖直面内转动并调节所述第二伸缩臂与水平面之间的夹角，所述可折叠下横臂和所述可折叠上臂架同时展开后形成一个侧开口的U形开口；第一伸缩臂的末节臂的端部还安装有用于悬挂吊钩的臂头滑轮组，转台上端还设有用于驱动吊钩运动的卷扬机构。
所述第一伸缩臂和所述第二伸缩臂均包括多个节臂及用于驱动多个节臂顺序伸出或缩回的伸缩机构。
所述伸缩机构包括油缸。
第二变幅机构为连杆机构，具体包括拉板、支撑架、三角架、鹰嘴式桁架基础架、推杆和变幅油缸，鹰嘴式桁架基础架的首端安装在第一伸缩臂的末端，鹰嘴式桁架基础架的末端于不同位置处分别铰接有三角架与支撑架，推杆的一端铰接在第二伸缩臂基本臂的中部、另一端与三角架之间铰接有拉板，第二伸缩臂基本臂的端部铰接在鹰嘴式桁架基础架的鹰嘴端，支撑架铰接在拉杆与鹰嘴式桁架基础架之间，变幅油缸铰接在三角架的另一角与鹰嘴式桁架基础架的首端之间；变幅油缸、三角架第一边、变幅油缸与鹰嘴式桁架基础架的铰点到三角架与鹰嘴式桁架基础架的铰点之间连线构成了一个可变的三角形连杆；三角架构成了一个固定三角形连杆；推杆、第二伸缩臂基本臂与鹰嘴式桁架基础架铰点到推杆与第二伸缩臂基本臂铰点连线、第二伸缩臂基本臂与鹰嘴式桁架基础架铰点到支撑架与鹰嘴式桁架基础架臂头铰点的连线、支撑架构成了一个四边形连杆；支撑架、拉板、三角架的一边、三角架与鹰嘴式桁架基础架铰点到支撑架与鹰嘴式桁架基础架臂头铰点的连线构成了另一个四边形连杆。
所述第一变幅机构、所述第二变幅机构和所述下变幅机构均包括油缸。
所述汽车底盘为通用底盘，通用底盘上安装有用于承载工作机构的车架，所述转台通过回转支承安装在车架上，所述汽车通用底盘的两侧分别设有伸缩支腿。
所述回转机构总成还包括回转支承、回转驱动机构和回转限位机构，所述转台固设于所述回转支承上，所述回转驱动机构用于驱动所述回转支承转动。
所述回转限位机构包括左回转限位件、右回转限位件、回收状态锁销孔和行驶状态锁销孔，左回转限位件和右回转限位件用于限定回转机构总成的回转范围，回收状态锁销孔插入锁销后能保证无人机回收状态下回转机构总成不会摆动，行驶状态锁销孔插入锁销后能保证整车行驶状态下回转机构总成不会摆动。
所述汽车通用底盘上于所述回转机构总成同侧由里至外设有无人机发射器和可折叠走台，所述可折叠走台能够伸出展开以操作所述无人机发射器并缩回折叠以便于存放。
所述可折叠走台包括走台板和走台护栏，所述走台板通过走台耳座与所述车架铰接，所述走台护栏通过栏杆铰耳与所述走台板铰接。
本发明的移动式无人机高空回收设备在使用时，打开第一伸缩臂、第二伸缩臂和下横臂，在缆绳穿绕完成后，确保由该臂架系统和绕绳组成的侧开口的U形开口里，无任何其他障碍物，用于无人机在绕绳两侧空间里飞过。并且飞机回收时产生的所有力和力矩以及竖直平面内工作装置稳定性均由该集成车承载。可折叠下横臂和可折叠上臂架能实现大角度和大范围的变幅与伸展，设备可调性和适应性强，并且具有集成化程度高、机动性强、工作效率高的特点，通过全自动化操控、电液联合控制，能实现无人机的全自动高效机动回收，无论是用在无人机的回收试验还是正式回收装置上均能发挥良好的回收性能。吊钩与卷扬机构的设置使本发明的移动式无人机高空回收设备还具有吊载功能。
附图说明
图1为本发明的一种移动式无人机高空回收设备的工作状态的主视图；
图2为本发明的一种移动式无人机高空回收设备的可折叠臂架完全收回状态下的结构示意图；
图3为本发明的一种移动式无人机高空回收设备的工作状态的俯视图；
图4为本发明的一种移动式无人机高空回收设备的可折叠臂架完全收回状态下的立体结构示意图；
图5为图3中A部结构的放大示意图；
图6为本发明的回转机构总成的结构示意图；
图7为本发明的第二变幅机构的结构示意图；
图8为本发明的鹰嘴式桁架基础架的结构示意图；
图9为图7的结构简化示意图；
图10为本发明的可折叠下横臂的折叠的结构示意图。
具体实施方式
为了加深对本发明技术方案的理解，下面将结合说明书附图对本发明作进一步阐述。
如图1-10所示，本发明提供一种移动式无人机高空回收设备，包括汽车通用底盘1，在通用底盘上安装有用于承载工作机构的车架，车架上通过回转支承安装有回转机构总成3，回转机构总成3的下端与上端分别设置有可折叠下横臂4和可折叠上臂架5，回转机构总成3的两侧分别设有无人机发射器6和物资箱7，回转机构总成3的前侧设有综合控制箱8。整车配置有前后左右支腿2，支腿2包括水平支腿和垂直支腿，水平支腿和垂直支腿均为液压驱动，用于提高无人机回收时整车稳定性。通用底盘1两侧还设置有登车梯10。
无人机发射器6的外侧还设有可折叠走台9，可折叠走台9能够伸出展开以方便操作无人机发射器6并缩回折叠以便于存放。可折叠走台9包括走台板91和走台护栏92，走台板91通过走台耳座93与车架铰接，走台护栏92通过栏杆铰耳94与走台板91铰接。
回转机构总成3包括转台32、回转支承31、回转驱动机构33和回转限位机构。转台32固设于回转支承31上，回转驱动机构33用于驱动回转支承31转动。回转限位机构包括左回转限位件34、右回转限位件35、回收状态锁销孔36和行驶状态锁销孔37，左回转限位件34和右回转限位件35用于限定回转机构总成3的回转范围。回收状态锁销孔36插入锁销后能保证回收无人机状态下回转机构总成3不会摆动，行驶状态锁销孔37插入锁销后能保证整车行驶状态下回转机构总成不会摆动，保证整车的安全性能。
转台32上不同位置分别铰接有可折叠下横臂4和可折叠上臂架5，可折叠下横臂4和可折叠上臂架5同时展开后形成水平开口的U形开口，U形开口用于无人机飞入以便实现回收。具体说是在水平开口的U形口之间穿缆绳，用于无人机挂绳回收。
可折叠下横臂4包括下一节臂41、下二节臂42和下变幅机构43，下一节臂41的一端铰接在转台32上，下一节臂41的另一端通过相对的两个销钉44和下二节臂42连接，当取下其中一个销钉后，下二节臂42能以另一销钉为轴线旋转以靠近下一节臂41并通过下一节臂41和下二节臂42中部设置的收回锁销45实现折叠连接，下变幅机构43包括油缸，其两端分别与下一节臂41和转台32铰接连接。
可折叠上臂架5包括第一伸缩臂51、第二伸缩臂53、第一变幅机构52和第二变幅机构54。第一伸缩臂51和第二伸缩臂53均包括多个节臂及用于驱动多个节臂顺序伸出或缩回的伸缩机构55，第一变幅机构52、第二变幅机构54和伸缩机构55均包括油缸。第一伸缩臂51基本臂的臂尾铰接在转台32上，第二变幅机构54的一端安装在第一伸缩臂51的末端，第二变幅机构54的另一端与第二伸缩臂53铰接，第一变幅机构52的两端分别与第一伸缩臂51和转台32铰接，第一变幅机构52用于驱动第一伸缩臂51在竖直面内转动并调节第一伸缩臂51与水平面的夹角，第二变幅机构54用于驱动第二伸缩臂53在竖直面内转动并调节第二伸缩臂53与水平面之间的夹角。
由于车载用于无人机发射的其他装置等需要移动，因此需要用到吊载功能。因而第一伸缩臂51的末节臂的端部还安装有用于悬挂吊钩56的臂头滑轮组57，转台32上端还设有用于驱动吊钩56运动的卷扬机构11，在吊载时，根据需要只要在打开上横臂5的同时，将下横臂4完全收起到最大角度，在综合控制柜8控制下，卷扬机构11即可工作，实现吊载。
第二变幅机构54由拉板541、支撑架542、三角架543、鹰嘴式桁架基础架544、推杆545和变幅油缸546构成，鹰嘴式桁架基础架544的首端安装在第一伸缩臂51的末端，鹰嘴式桁架基础架544的末端于不同位置处分别铰接有三角架543与支撑架542，推杆545的一端铰接在第二伸缩臂53首节臂的中部、另一端与三角架543之间铰接拉板541，第二伸缩臂53首节臂的端部铰接在鹰嘴式桁架基础架544的鹰嘴端，支撑架542铰接在拉板541与鹰嘴式桁架基础架544之间，变幅油缸546铰接在三角架543的另一角与鹰嘴式桁架基础架544的首端之间。
图中，A处为推杆545与拉板541的铰接轴线，B处为三角架543与推杆545的铰接轴线，C处为三角架543与鹰嘴式桁架基础架544的铰接轴线，D处为鹰嘴式桁架基础架544与第二伸缩臂53首节臂的铰接轴线，E处为三角架543与变幅油缸546的铰接轴线，F处为第二伸缩臂53首节臂与推杆545的铰接轴线，G处为鹰嘴式桁架基础架544与变幅油缸546的铰接轴线，H处为支撑架542与鹰嘴式桁架基础架544的铰接轴线。
第二变幅机构为多连杆机构，具体包括一个可变的三角形连杆、一个固定的三角形连杆、两个可变的四边形连杆。其中一个可变的三角形连杆（三角形CGE)三边分别由变幅油缸546、三角架543第一边、变幅油缸546与鹰嘴式桁架基础架544的铰点到三角架543与鹰嘴式桁架基础架544的铰点之间连线构成；固定三角形连杆（三角形BCE）即为三角架；第一个可变四边形（四边形AHDF）第一边为推杆545（AF）、第二边为第二伸缩臂53首节臂与鹰嘴式桁架基础架544铰点到推杆545与第二伸缩臂53首节臂铰点连线（FD）、第三边为第二伸缩臂53首节臂与鹰嘴式桁架基础架544铰点到支撑架542与鹰嘴式桁架基础架544臂头铰点的连线（DH）、第四边为支撑架542（AH）；第二个可变四边形（四边形ABCH）第一边为支撑架542（AH）、第二边为拉板541（AB）、第三边为三角架543的一边（BC）、第四边为三角架543与鹰嘴式桁架基础架544铰点到支撑架542与鹰嘴式桁架基础架544臂头铰点的连线（CH）。
本发明的可折叠臂架在收回状态下，变幅油缸546处于全伸状态。变幅油缸546伸出时，推动三角架543绕C处旋转，三角架543通过推动拉板541、推杆545，推动第二伸缩臂53首节臂绕D处旋转，将变幅油缸546的线性运动转化成第二伸缩臂53首节臂的旋转运动。当推到终点时，第二伸缩臂53完全折叠回来，与第一伸缩臂51平行。当变幅油缸546缩回时，拉动三角架543绕C处旋转，三角架543通过拉动拉板541、推杆545，进而拉动第二伸缩臂53绕D处旋转。当变幅油缸546缩回到终点时，第二伸缩臂53变幅角度最大，在第一伸缩臂51达到最大变幅角度时，第二伸缩臂53与水平面平行。无论打开或收回过程中，支撑架542均支撑在拉板541与推杆545的铰接处，可绕H处旋转。
在展开可折叠上臂架5时，若低空处可用空间受限，可先使用第一变幅机构52增大第一伸缩臂51与水平面的夹角，再控制第一伸缩臂51的各个臂顺序伸出，之后控制第二变幅机构54增大第二伸缩臂53与水平面之间的夹角，最后控制第二伸缩臂53的各个臂顺序伸出，即实现了可折叠上臂架5的完全伸展。第二变幅机构54的设置减小了伸缩可折叠上臂架5所需要的空间，使得本发明能够在小空间里实现大角度的变幅。第二变幅机构54的具体结构设计使其强度高，能安全可靠地实现可折叠上臂架5的变幅，放大第二伸缩臂53的变幅角度。
本发明的工作过程是：启动电液控制系统，操作支腿控制阀组，打开支腿2，支撑起整车，然后切换电液控制系统到第一变幅机构52，驱动第一伸缩臂51变幅到达最大角度后，同时变幅可折叠下横臂4使之起幅到合适角度后，回转驱动机构33驱动转台32回转，驱动转台32上的装置回转到合适角度，并通过回转限位机构限定回转范围。
回转到合适角度后，切换电液控制系统到第一伸缩臂51的伸缩机构，伸缩机构驱动第一伸缩臂51的各节臂顺序伸出，之后切换电液控制系统到第二变幅机构54，变幅油缸546缩回，拉动三角架542，三角架542驱动拉板541和推杆545，驱动第二伸缩臂53变幅，调整到合适角度，然后切换电液控制系统到第二伸缩臂53的伸缩机构，推动第二伸缩臂53的各节臂顺序伸出。
可折叠下横臂4落幅至水平状态，手动拔下下横臂下一节臂41和下二节臂42的收回锁销，手动旋转下二节臂42至当下一节臂41和下二节臂42对接时，插上销钉，这样可折叠下横臂4完全打开，切换电液控制系统到下变幅机构，使可折叠下横臂4落幅到合适角度。
至此，整个无人机回收设备根据需要已经完全打开，可折叠下横臂4和可折叠上臂架5同时展开后形成U形开口， U形开口用于无人机飞入以便实现回收。可折叠下横臂4和可折叠上臂架5上设有用于布置回收缆绳的多个缆绳安装件，回收缆绳布置完毕后，通过U形开口能实现无人机的高空回收。回收工作完成后，收回整套设备，收回过程与上述展开过程相反，通过电液控制系统即可完成。
以上仅为本发明的较佳实施例，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.移动式无人机高空回收设备，其特征在于：包括汽车底盘，汽车底盘上设有回转机构总成，所述回转机构总成包括转台，所述转台下端和上端分别铰接有可折叠下横臂和可折叠上臂架，所述可折叠下横臂包括下一节臂、下二节臂和下变幅机构，所述下一节臂的一端铰接在所述转台上，所述下一节臂的另一端通过相对的两个销钉和所述下二节臂连接，当取下其中一个销钉后，所述下二节臂能以另一销钉为轴线旋转以靠近所述下一节臂并通过所述上一节臂和所述上二节臂中部的收回锁销实现折叠连接，所述下变幅机构的两端分别与所述下一节臂和所述转台连接；所述可折叠上臂架包括第一伸缩臂、第二伸缩臂、第一变幅机构和第二变幅机构，所述第一伸缩臂基本臂的臂尾铰接在所述转台上，第二变幅机构的一端安装在所述第一伸缩臂末节臂的臂头上，所述第二变幅机构的另一端与所述第二伸缩臂铰接，所述第一变幅机构的两端分别与所述第一伸缩臂和所述转台铰接，所述第一变幅机构用于驱动所述第一伸缩臂在竖直面内转动并调节所述第一伸缩臂与水平面的夹角，所述第二变幅机构用于驱动所述第二伸缩臂在竖直面内转动并调节所述第二伸缩臂与水平面之间的夹角，所述可折叠下横臂和所述可折叠上臂架同时展开后形成一个侧开口的U形开口；第一伸缩臂的末节臂的端部还安装有用于悬挂吊钩的臂头滑轮组，转台上端还设有用于驱动吊钩运动的卷扬机构。
2.根据权利要求1所述的移动式无人机高空回收设备，其特征在于：所述第一伸缩臂和所述第二伸缩臂均包括多个节臂及用于驱动多个节臂顺序伸出或缩回的伸缩机构。
3.根据权利要求2所述的移动式无人机高空回收设备，其特征在于：所述伸缩机构包括油缸。
4.根据权利要求2所述的移动式无人机高空回收设备，其特征在于：第二变幅机构为连杆机构，具体包括拉板、支撑架、三角架、鹰嘴式桁架基础架、推杆和变幅油缸，鹰嘴式桁架基础架的首端安装在第一伸缩臂的末端，鹰嘴式桁架基础架的末端于不同位置处分别铰接有三角架与支撑架，推杆的一端铰接在第二伸缩臂基本臂的中部、另一端与三角架之间铰接有拉板，第二伸缩臂基本臂的端部铰接在鹰嘴式桁架基础架的鹰嘴端，支撑架铰接在拉杆与鹰嘴式桁架基础架之间，变幅油缸铰接在三角架的另一角与鹰嘴式桁架基础架的首端之间；变幅油缸、三角架第一边、变幅油缸与鹰嘴式桁架基础架的铰点到三角架与鹰嘴式桁架基础架的铰点之间连线构成了一个可变的三角形连杆；三角架构成了一个固定三角形连杆；推杆、第二伸缩臂基本臂与鹰嘴式桁架基础架铰点到推杆与第二伸缩臂基本臂铰点连线、第二伸缩臂基本臂与鹰嘴式桁架基础架铰点到支撑架与鹰嘴式桁架基础架臂头铰点的连线、支撑架构成了一个四边形连杆；支撑架、拉板、三角架的一边、三角架与鹰嘴式桁架基础架铰点到支撑架与鹰嘴式桁架基础架臂头铰点的连线构成了另一个四边形连杆。
5.根据权利要求1所述的移动式无人机高空回收设备，其特征在于：所述第一变幅机构、所述第二变幅机构和所述下变幅机构均包括油缸。
6.根据权利要求1所述的移动式无人机高空回收设备，其特征在于：所述汽车底盘为通用底盘，通用底盘上安装有用于承载工作机构的车架，所述转台通过回转支承安装在车架上，所述汽车通用底盘的两侧分别设有伸缩支腿。
7.根据权利要求1所述的移动式无人机高空回收设备，其特征在于：所述回转机构总成还包括回转支承、回转驱动机构和回转限位机构，所述转台固设于所述回转支承上，所述回转驱动机构用于驱动所述回转支承转动。
8.根据权利要求7所述的移动式无人机高空回收设备，其特征在于：所述回转限位机构包括左回转限位件、右回转限位件、回收状态锁销孔和行驶状态锁销孔，左回转限位件和右回转限位件用于限定回转机构总成的回转范围，回收状态锁销孔插入锁销后能保证无人机回收状态下回转机构总成不会摆动，行驶状态锁销孔插入锁销后能保证整车行驶状态下回转机构总成不会摆动。
9.根据权利要求6所述的移动式无人机高空回收设备，其特征在于：所述汽车通用底盘上于所述回转机构总成同侧由里至外设有无人机发射器和可折叠走台，所述可折叠走台能够伸出展开以操作所述无人机发射器并缩回折叠以便于存放。
10.根据权利要求9所述的移动式无人机高空回收设备，其特征在于：所述可折叠走台包括走台板和走台护栏，所述走台板通过走台耳座与所述车架铰接，所述走台护栏通过栏杆铰耳与所述走台板铰接。
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