CN109131922A - 一种无人机自动机场系统 - Google Patents

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Abstract

一种无人机自动机场系统，涉及无人机停放设备领域，包括无人机、停机坪，所述停机坪包括安装于底面上的停机坪框架、红外摄像头、机场控制器、起降平台、X轴驱动机构、Y轴驱动机构、旋转机构、相机检测模组、充电模组，所述停机坪框架是由两条X轴边框、两条Y轴边框首尾相接围成的长方体结构，所述X轴驱动机构、Y轴驱动机构分别驱动所述起降平台沿X轴边框、Y轴边框长度方向移动，所述旋转机构驱动所述起降平台旋转，所述红外摄像头安装于起降平台上；本申请提供一种无人机自动机场系统，能够实现无人机精准降落、停放及自动充电的功能，同时达到减小停机坪尺寸的目的。

Description

一种无人机自动机场系统
技术领域
本发明涉及无人机停放设备领域，具体涉及一种无人机自动机场系统，特别是一种能够实现无人机精准降落、停放及自动充电的一种无人机自动机场系统。
背景技术
无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，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，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用方面，无人机+行业应用，是无人机真正的刚需；目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。
目前无人机的地勤系统仍比较落后，主要由跑道(适用于滑跑起降的无人机)/停机坪(适用于垂直起降的无人机)和无线电遥控设备构成，其中配置有停机坪这类的机场，无人机往往在降落时定位精度不高，出现降落位置偏差大甚至降落到停机坪之外的情况，间接导致整个停机坪尺寸需要做得很大；另外地勤作业也需要大量的人工参与才能完成，例如手动装卸电池或货物，因此现有无人机地勤系统的自动化程度极低，需要人工值守。
授权公告号CN205891275，名称为：一种用于无人机的自动化机场系统及自动化机场装置的中国实用新型专利，其公开了一种用于无人机的自动化机场系统及自动化机场装置，通过所述自动化机场系统及自动化机场装置，不但可以为无人机规划飞行航线并提供起降场所，还可以在无人机降落后自动实现电池和货物的装卸，从而自动地完成地勤作业，大大提高自动化程度，但是其对于如何解决无人机降落精度问题并没有提出具体技术方案。
发明内容
为了至少解决上述现有技术中存在的缺陷之一，本申请提供一种无人机自动机场系统，能够实现无人机精准降落、停放及自动充电的功能，同时间接达到减小停机坪尺寸的目的。
为了实现上述技术效果，本发明具体的技术方案如下：
一种无人机自动机场系统，包括无人机、停机坪；
所述无人机包括无人机本体、红外信标，所述红外信标安装于无人机本体腹部；
所述停机坪包括安装于底面上的停机坪框架、红外摄像头、机场控制器、起降平台、X轴驱动机构、Y轴驱动机构和旋转机构，所述停机坪框架是由两条X轴边框、两条Y轴边框首尾相接围成的长方体结构，所述X轴驱动机构、Y轴驱动机构分别驱动所述起降平台沿X轴边框、Y轴边框长度方向移动，所述旋转机构驱动所述起降平台旋转，所述红外摄像头安装于起降平台上；
当所述无人机飞至机场上方时，无人机实现精准降落、停放的步骤如下：
a.红外摄像头采集红外信标，检测无人机在基于WGS-84坐标系统下的机场地理坐标系下X轴方向、Y轴方向相素偏移量；
b.无人机通过无线数传方式发送其高度数据至机场控制器；
c.机场控制器通过机场地理坐标系下X轴方向、Y轴方向相素偏移量与高度数据，计算出无人机与起降平台相对位置偏差；
其中计算公式如下：
pxpy为无人机在机场地理坐标系下测量像素偏差转换为位置偏差；
ex、ey为无人机与起降平台在机场地理坐标系统下的相对位置偏差；
为无人机偏航角；
d.无人机与起降平台相对位置偏差作为起降平台控制输入，通过PID控制算法，机场控制器向X轴驱动机构、Y轴驱动机构发出控制指令，驱动起降平台沿X轴边框、Y轴边框长度方向移动，直至无人机垂直降落到起降平台上；
其中PID算法如下：
其中，u(t)x，y表示机场控制器向起降平台发出的X轴方向、Y方向移动控制量；
e(t)x，y表示无人机与起降平台在机场地理坐标系统下在X轴、Y轴方向的分量；
Kp比例系数；
KI积分系数；
KD微分系数；
当u(t)x，y数值均为零时，无人机开始垂直降落，直至无人机垂直降落到起降平台上；
e.无人机精准降落后，无人机实时计算航向信息，通过数传方式发送给机场控制器，机场控制器向旋转机构发出控制指令驱动起降平台旋转，使无人机朝向机场对角的方向。
进一步地，所述X轴驱动机构包括一连接板、两条X轴导轨、一X轴驱动电机和一X轴齿条，两条所述X轴导轨分别固定于所述X轴边框上，其中一条X轴导轨上固定有X轴滑块、另一条X轴导轨内侧设有可嵌入滚轮的滚轮槽，所述连接板通过一侧连接的所述X轴滑块、另一侧连接的滚轮安装在两条所述X轴导轨之间；所述X轴齿条固定于靠近X轴滑块的这条X轴导轨内侧或靠近X轴滑块的这条X轴边框内侧或X轴滑块上，所述连接板在靠近X轴齿条的一侧固定有所述X轴驱动电机，所述X轴驱动电机输出端上安装的X轴齿轮与所述X轴齿条啮合；
所述Y轴驱动机构包括一旋转连接板、两条Y轴导轨、一Y轴驱动电机和一Y轴齿条，两条所述Y轴导轨平行固定于所述连接板上，所述Y轴齿条固定于连接板的顶面或底面上且与所述Y轴导轨平行，所述旋转连接板底面固定有所述Y轴驱动电机，所述Y轴驱动电机输出端上安装的Y轴齿轮与所述Y轴齿条啮合，所述旋转连接板通过其底端固定的Y轴滑块与Y轴导轨滑动连接。
进一步地，所述X轴驱动机构包括一连接板、两条X轴导轨、一X轴驱动电机和一X轴同步带，两条所述X轴导轨分别固定于所述X轴边框上，所述连接板通过两侧连接的X轴滑块安装在两条所述X轴导轨之间；所述X轴驱动电机固定于所述连接板的顶面或底面上，其输出端安装有X轴齿轮，所述X轴齿轮两侧的X轴驱动电机上通过固定板安装有两个X轴从动轮，所述X轴齿轮及两个X轴从动轮之间穿过有所述X轴同步带，所述X轴同步带通过两端的固定座安装在底面上；
所述Y轴驱动机构包括一旋转连接板、两条Y轴导轨、一Y轴驱动电机和一Y轴同步带，两条所述Y轴导轨平行固定于所述连接板上，所述Y轴驱动电机固定于所述旋转连接板的底面上，其输出端安装有Y轴齿轮，所述Y轴齿轮两侧的Y轴驱动电机上通过固定板安装有两个Y轴从动轮，所述Y轴齿轮及两个Y轴从动轮之间穿过有所述Y轴同步带，所述Y轴同步带通过两端的固定座安装在所述连接板顶面或底面上，所述旋转连接板通过其底端固定的Y轴滑块与Y轴导轨滑动连接。
进一步地，所述旋转机构包括旋转电机、旋转齿轮、旋转从动齿轮、限位支撑机构、环形凸块，所述旋转从动齿轮固定于所述起降平台底面中央，所述旋转电机固定于旋转连接板上，其输出端上安装的所述旋转齿轮与旋转从动齿轮啮合，在旋转齿轮向外的起降平台底面固定有与所述旋转从动齿轮同轴设置的所述环形凸块，所述旋转连接板与环形凸块之间固定安装有多个所述限位支撑机构，所述限位支撑机构用于支撑起降平台并使得起降平台绕其轴心旋转。
进一步地，所述限位支撑机构包括一“L”型支撑座、两竖直限位组件和一水平支撑组件，所述支撑座的水平端固定于所述旋转连接板上，所述竖直限位组件包括固定于所述支撑座水平端上的竖直杆及固定于所述竖直杆顶端的第一圆轮，所述第一圆轮的竖直侧面与所述环形凸块的内侧壁相切；所述水平支撑组件包括固定于所述支撑座竖直端上的水平杆及固定于所述水平杆末端的第二圆轮，所述第二圆轮的水平侧面与所述环形凸块的底面接触。
进一步地，所述X轴驱动电机、Y轴驱动电机、旋转电机均为伺服电机。
进一步地，所述起降平台为圆形，停机坪为方形。
进一步地，所述停机坪还包括相机检测模组、充电模组，所述连接板中央镂空，所述无人机本体底端设有充电孔，所述充电孔周围环绕着均布有多个标识，所述旋转连接板、起降平台的中心均设有用于充电模组穿过的穿孔；
所述相机检测模组包括安装板、相机滑槽、手动调焦旋钮、摄像头、光源和相机主体，所述安装板竖直固定于底面上，所述相机主体可沿着相机滑槽上下滑动；
所述充电模组包括一封盖、一推拉电机、一丝杆、一充电头、四块活动连接板，其中位于下方的两块所述活动连接板底端分别与安装座铰接、顶端通过连接杆分别与上方的两块所述活动连接板铰接，在上方的两块所述活动连接板与充电头底部铰接，所述连接杆内贯穿有丝杆，所述丝杆一端通过联轴器与推拉电机连接；所述封盖包围着所述推拉电机、丝杆、充电头、活动连接板，且其顶端设有充电头穿过的出口；
当无人机精准降落、停放到起降平台后，其进行自动充电的方法如下：
无人机降落完成并且移动至相机检测模组位置后，摄像头拍下充电孔及周围的标识的图像，通过图像识别充电孔周围的多个标识在图像中的位置，并计算摄像头与多个标识中心位置在图像中的x轴、y轴偏差，计算得到充电孔与充电头的相对位置，然后无人机移动至充电位置，充电模组的推拉电机驱动丝杆控制充电头对准中心位置，充电头向上伸出、穿过穿孔并插入充电孔，然后通过电路检测连接正常后，开始充电。
进一步地，所述推拉电机为伺服电机。
依据上述技术方案，本发明的自动机场创新性地发明了一种交互定位、精准可靠的降落方式。结构上运用一个三轴的无人机起降平台，在无人机降落时，无人机定位起降平台的同时，起降平台同时也定位无人机，实现降落位置误差控制在±10CM内；当无人机精确降落后，起降平台旋转，使无人机朝向机场对角的方向，然后起降平台移动至规定的检测相机模组位置拍照，确定无人机充电孔的精确位置，最后起降平台移动至无人机充电模组位置，实现无人机自动充电。
附图说明
下面通过具体实施方式结合附图对本作进一步详细说明。
图1为本发明的整体框架示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为实施例一中的部分结构示意图；
图4为图3的另一角度示意图；
图5为实施例一中的另一部分结构示意图；
图6为图3中的局部A示意图；
图7为图3中的局部B示意图；
图8为图5中的局部C示意图；
图9为实施例二中的部分结构示意图；
图10为图9的另一角度示意图；
图11为图9中的局部D示意图；
图12为图9中的局部E示意图；
图13为本发明中的相机检测模组示意图；
图14为本发明中的充电模组示意图；
图15为本发明中的充电孔与标识位置关系示意图；
其中，1、无人机；11、无人机本体；12、红外信标；13、充电孔；14、标识；2、停机坪；20、停机坪框架；200、X轴边框；201、Y轴边框；21、红外摄像头；22、机场控制器；23、起降平台；24、X轴驱动机构；240、连接板；241、X轴导轨；242、X轴驱动电机；243、X轴齿条；244、X轴滑块；245、X轴齿轮；246、X轴同步带；247、固定板；248、X轴从动轮；249、固定座；25、Y轴驱动机构；250、旋转连接板；251、Y轴导轨；252、Y轴驱动电机；253、Y轴齿条；254、Y轴齿轮；255、Y轴滑块；256、Y轴同步带；257、Y轴从动轮；26、旋转机构；260、旋转电机；261、旋转齿轮；262、旋转从动齿轮；263、限位支撑机构；2631、支撑座；2632、竖直杆；2633、第一圆轮；2634、水平杆；2635、第二圆轮；264、环形凸块；27、相机检测模组；270、安装板；271、相机滑槽；272、手动调焦旋钮；273、摄像头；274、光源；275、相机主体；28、充电模组；280、封盖；281、推拉电机；282、丝杆；283、充电头；284、活动连接板；285、安装座；286、连接杆；3、底面；4、穿孔。
具体实施方式
为使本实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实施方式中的附图，对本实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上端”、“下端”、“尾端”、“左右”、“上下”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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。
此外，术语“第一”、“第二”、“大”、“小”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“大”、“小”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。
实施例一
如图1所示，一种无人机自动机场系统，包括无人机1、停机坪2；所述无人机1包括无人机本体11、红外信标12，所述红外信标12安装于无人机本体11腹部。
如图1、图2所示，所述停机坪2包括安装于底面4上的停机坪框架20、红外摄像头21、机场控制器22、起降平台23、X轴驱动机构24、Y轴驱动机构25和旋转机构26，所述起降平台23为圆形，停机坪2为方形。所述停机坪框架20是由两条X轴边框200、两条Y轴边框201首尾相接围成的长方体结构，所述X轴驱动机构24、Y轴驱动机构25分别驱动所述起降平台23沿X轴边框200、Y轴边框201长度方向移动，所述旋转机构26驱动所述起降平台23旋转，所述红外摄像头21安装于起降平台23上。
当所述无人机1飞至机场上方时，无人机1实现精准降落、停放的步骤如下：
a.红外摄像头21采集红外信标12，检测无人机1在基于WGS-84坐标系统下的机场地理坐标系下X轴方向、Y轴方向相素偏移量pxpy；
b.无人机1通过无线数传方式发送其高度数据至机场控制器22；
c.机场控制器22通过机场地理坐标系下X轴方向、Y轴方向相素偏移量与高度数据，计算出无人机1与起降平台23相对位置偏差ex、ey；
其中计算公式如下：
pxpy为无人机在机场地理坐标系下测量像素偏差转换为位置偏差；
ex、ey为无人机与起降平台在机场地理坐标系统下的相对位置偏差；
为无人机偏航角；
d.无人机1与起降平台23相对位置偏差作为起降平台23控制输入，通过PID控制算法，机场控制器22向X轴驱动机构24、Y轴驱动机构25发出控制指令，驱动起降平台23沿X轴边框200、Y轴边框201长度方向移动，直至无人机1垂直降落到起降平台23上；
其中PID算法如下：
其中，u(t)x，y表示机场控制器向起降平台发出的X轴方向、Y方向移动控制量；
e(t)x，y表示无人机与起降平台在机场地理坐标系统下在X轴、Y轴方向的分量；
Kp比例系数；
KI积分系数；
KD微分系数；
当u(t)x，y数值均为零时，无人机开始垂直降落，直至无人机垂直降落到起降平台上；
e.无人机1精准降落后，无人机实时计算航向信息，通过数传方式发送给机场控制器22，机场控制器22向旋转机构26发出控制指令驱动起降平台23旋转，使无人机朝向机场对角线的方向。
如图3、图4、图6、图7所示，所述X轴驱动机构24包括一连接板240、两条X轴导轨241、一X轴驱动电机242和一X轴齿条243，两条所述X轴导轨241分别固定于所述X轴边框200上，其中一条X轴导轨241上固定有X轴滑块244、另一条X轴导轨241内侧设有可嵌入滚轮的滚轮槽，所述连接板240通过一侧连接的所述X轴滑块244、另一侧连接的滚轮安装在两条所述X轴导轨241之间；所述X轴齿条243固定于靠近X轴滑块的这条X轴导轨内侧或靠近X轴滑块的这条X轴边框内侧或X轴滑块上，所述连接板240在靠近X轴齿条的一侧固定有所述X轴驱动电机242，所述X轴驱动电机输出端上安装的X轴齿轮245与所述X轴齿条243啮合；所述Y轴驱动机构25包括一旋转连接板250、两条Y轴导轨251、一Y轴驱动电机252和一Y轴齿条253，两条所述Y轴导轨平行固定于所述连接板240上，所述Y轴齿条固定于连接板240的顶面或底面上且与所述Y轴导轨平行，所述旋转连接板250底面固定有所述Y轴驱动电机，所述Y轴驱动电机输出端上安装的Y轴齿轮254与所述Y轴齿条253啮合，所述旋转连接板250通过其底端固定的Y轴滑块255与Y轴导轨251滑动连接。
如图5所示，所述旋转机构26包括旋转电机260、旋转齿轮261、旋转从动齿轮262、限位支撑机构263、环形凸块264，所述旋转从动齿轮262固定于所述起降平台23底面中央，所述旋转电机260固定于旋转连接板250上，其输出端上安装的所述旋转齿轮261与旋转从动齿轮262啮合，在旋转齿轮261向外的起降平台23底面固定有与所述旋转从动齿轮262同轴设置的所述环形凸块264，所述旋转连接板250与环形凸块264之间固定安装有多个所述限位支撑机构263，所述限位支撑机构263用于支撑起降平台23并使得起降平台23绕其轴心旋转。
如图8所示，所述限位支撑机构263包括一“L”型支撑座2631、两竖直限位组件和一水平支撑组件，所述支撑座2631的水平端固定于所述旋转连接板250上，所述竖直限位组件包括固定于所述支撑座2631水平端上的竖直杆2632及固定于所述竖直杆2632顶端的第一圆轮2633，所述第一圆轮2633的竖直侧面与所述环形凸块264的内侧壁相切；所述水平支撑组件包括固定于所述支撑座2631竖直端上的水平杆2634及固定于所述水平杆2634末端的第二圆轮2635，所述第二圆轮2635的水平侧面与所述环形凸块264的底面接触。
所述X轴驱动电机、Y轴驱动电机、旋转电机均为伺服电机。
实施例二
如图1所示，一种无人机自动机场系统，包括无人机1、停机坪2；所述无人机1包括无人机本体11、红外信标12，所述红外信标12安装于无人机本体11腹部。
如图1、图2所示，所述停机坪2包括安装于底面4上的停机坪框架20、红外摄像头21、机场控制器22、起降平台23、X轴驱动机构24、Y轴驱动机构25和旋转机构26，所述停机坪框架20是由两条X轴边框200、两条Y轴边框201首尾相接围成的长方体结构，所述X轴驱动机构24、Y轴驱动机构25分别驱动所述起降平台23沿X轴边框200、Y轴边框201长度方向移动，所述旋转机构26驱动所述起降平台23旋转，所述红外摄像头21安装于起降平台23上。
当所述无人机1飞至机场上方时，无人机1实现精准降落、停放的步骤如下：
a.红外摄像头21采集红外信标12，检测无人机1在基于WGS-84坐标系统下的机场地理坐标系下X轴方向、Y轴方向相素偏移量pxpy；
b.无人机1通过无线数传方式发送其高度数据至机场控制器22；
c.机场控制器22通过机场地理坐标系下X轴方向、Y轴方向相素偏移量与高度数据，计算出无人机1与起降平台23相对位置偏差ex、ey；
其中计算公式如下：
pxpy为无人机在机场地理坐标系下测量像素偏差转换为位置偏差；
ex、ey为无人机与起降平台在机场地理坐标系统下的相对位置偏差；
为无人机偏航角；
d.无人机1与起降平台23相对位置偏差作为起降平台23控制输入，通过PID控制算法，机场控制器22向X轴驱动机构24、Y轴驱动机构25发出控制指令，驱动起降平台23沿X轴边框200、Y轴边框201长度方向移动，直至无人机1垂直降落到起降平台23上；
其中PID算法如下：
其中，u(t)x，y表示机场控制器向起降平台发出的X轴方向、Y方向移动控制量；
e(t)x，y表示无人机与起降平台在机场地理坐标系统下在X轴、Y轴方向的分量；
Kp比例系数；
KI积分系数；
KD微分系数；
当u(t)x，y数值均为零时，无人机开始垂直降落，直至无人机垂直降落到起降平台上；
e.无人机1精准降落后，无人机实时计算航向信息，通过数传方式发送给机场控制器22，机场控制器22向旋转机构26发出控制指令驱动起降平台23旋转，使无人机朝向机场对角线的方向。
如图9至图12所示，所述X轴驱动机构24包括一连接板240、两条X轴导轨241、一X轴驱动电机242和一X轴同步带246，两条所述X轴导轨241分别固定于所述X轴边框200上，所述连接板240通过两侧连接的X轴滑块244安装在两条所述X轴导轨之间；所述X轴驱动电机固定于所述连接板240的顶面或底面上，其输出端安装有X轴齿轮245，所述X轴齿轮两侧的X轴驱动电机242上通过固定板247安装有两个X轴从动轮248，所述X轴齿轮及两个X轴从动轮之间穿过有所述X轴同步带246，所述X轴同步带通过两端的固定座249安装在底面3上；所述Y轴驱动机构25包括一旋转连接板250、两条Y轴导轨251、一Y轴驱动电机252和一Y轴同步带256，两条所述Y轴导轨平行固定于所述连接板240上，所述Y轴驱动电机252固定于所述旋转连接板250的底面上，其输出端安装有Y轴齿轮254，所述Y轴齿轮两侧的Y轴驱动电机上通过固定板247安装有两个Y轴从动轮257，所述Y轴齿轮及两个Y轴从动轮257之间穿过有所述Y轴同步带256，所述Y轴同步带通过两端的固定座249安装在所述连接板240顶面或底面上，所述旋转连接板250通过其底端固定的Y轴滑块255与Y轴导轨251滑动连接。
如图5所示，所述旋转机构26包括旋转电机260、旋转齿轮261、旋转从动齿轮262、限位支撑机构263、环形凸块264，所述旋转从动齿轮262固定于所述起降平台23底面中央，所述旋转电机260固定于旋转连接板250上，其输出端上安装的所述旋转齿轮261与旋转从动齿轮262啮合，在旋转齿轮261向外的起降平台23底面固定有与所述旋转从动齿轮262同轴设置的所述环形凸块264，所述旋转连接板250与环形凸块264之间固定安装有多个所述限位支撑机构263，所述限位支撑机构263用于支撑起降平台23并使得起降平台23绕其轴心旋转。
如图8所示，所述限位支撑机构263包括一“L”型支撑座2631、两竖直限位组件和一水平支撑组件，所述支撑座2631的水平端固定于所述旋转连接板250上，所述竖直限位组件包括固定于所述支撑座2631水平端上的竖直杆2632及固定于所述竖直杆2632顶端的第一圆轮2633，所述第一圆轮2633的竖直侧面与所述环形凸块264的内侧壁相切；所述水平支撑组件包括固定于所述支撑座2631竖直端上的水平杆2634及固定于所述水平杆2634末端的第二圆轮2635，所述第二圆轮2635的水平侧面与所述环形凸块264的底面接触。
如图1、图15所示，所述停机坪2还包括相机检测模组27、充电模组28，所述连接板240中央镂空，所述无人机本体11底端设有充电孔13，所述充电孔13周围环绕着均布有多个标识14，所述旋转连接板250、起降平台23的中心均设有用于充电模组28穿过的穿孔4。
如图13所示，所述相机检测模组27包括安装板270、相机滑槽271、手动调焦旋钮272、摄像头273、光源274和相机主体275，所述安装板270竖直固定于底面3上，所述相机主体275可沿着相机滑槽271上下滑动；。
如图14所示，所述充电模组28包括一封盖280、一推拉电机281、一丝杆282、一充电头283、四块活动连接板284，其中位于下方的两块所述活动连接板底端分别与安装座285铰接、顶端通过连接杆286分别与上方的两块所述活动连接板铰接，在上方的两块所述活动连接板与充电头底部铰接，所述连接杆286内贯穿有丝杆282，所述丝杆一端通过联轴器与推拉电机281连接；所述封盖280包围着所述推拉电机281、丝杆282、充电头283、活动连接板284，且其顶端设有充电头283穿过的出口。
当无人机1精准降落、停放到起降平台23后，其进行自动充电的方法如下：
无人机1降落完成并且移动至相机检测模组位置后，摄像头拍下充电孔13及周围的标识14的图像，通过图像识别充电孔13周围的多个标识14在图像中的位置，并计算摄像头与多个标识中心位置在图像中的x轴、y轴偏差，计算得到充电孔与充电头的相对位置，然后无人机1移动至充电模组位置，充电模组28的推拉电机281驱动丝杆282控制充电头283对准中心位置，充电头283向上伸出、穿过穿孔4并插入充电孔13，然后通过电路检测连接正常后，开始充电。
所述X轴驱动电机、Y轴驱动电机、旋转电机、推拉电机均为伺服电机。
以上应用了具体个例对本进行阐述，只是用于帮助理解本，并不用以限制本。对于本所属技术领域的技术人员，依据本的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (9)

1.一种无人机自动机场系统，其特征在于，包括无人机(1)、停机坪(2)；
所述无人机(1)包括无人机本体(11)、红外信标(12)，所述红外信标(12)安装于无人机本体(11)腹部；
所述停机坪(2)包括安装于底面(3)上的停机坪框架(20)、红外摄像头(21)、机场控制器(22)、起降平台(23)、X轴驱动机构(24)、Y轴驱动机构(25)和旋转机构(26)，所述停机坪框架(20)是由两条X轴边框(200)、两条Y轴边框(201)首尾相接围成的长方体结构，所述X轴驱动机构(24)、Y轴驱动机构(25)分别驱动所述起降平台(23)沿X轴边框(200)、Y轴边框(201)长度方向移动，所述旋转机构(26)驱动所述起降平台(23)旋转，所述红外摄像头(21)安装于起降平台(23)上。
2.如权利要求1所述的一种无人机自动机场系统，其特征在于，所述X轴驱动机构(24)包括一连接板(240)、两条X轴导轨(241)、一X轴驱动电机(242)和一X轴齿条(243)，两条所述X轴导轨(241)分别固定于所述X轴边框(200)上，其中一条X轴导轨(241)上固定有X轴滑块(244)、另一条X轴导轨(241)内侧设有可嵌入滚轮的滚轮槽，所述连接板(240)通过一侧连接的所述X轴滑块(244)、另一侧连接的滚轮安装在两条所述X轴导轨之间；所述X轴齿条固定于靠近X轴滑块的这条X轴导轨内侧或靠近X轴滑块的这条X轴边框内侧或X轴滑块上，所述连接板(240)在靠近X轴齿条的一侧固定有所述X轴驱动电机(242)，所述X轴驱动电机输出端上安装的X轴齿轮(245)与所述X轴齿条(243)啮合；
所述Y轴驱动机构(25)包括一旋转连接板(250)、两条Y轴导轨(251)、一Y轴驱动电机(252)和一Y轴齿条(253)，两条所述Y轴导轨平行固定于所述连接板(240)上，所述Y轴齿条固定于连接板(240)的顶面或底面上且与所述Y轴导轨平行，所述旋转连接板(250)底面固定有所述Y轴驱动电机，所述Y轴驱动电机输出端上安装的Y轴齿轮(254)与所述Y轴齿条(253)啮合，所述旋转连接板(250)通过其底端固定的Y轴滑块(255)与Y轴导轨(251)滑动连接。
3.如权利要求1所述的一种无人机自动机场系统，其特征在于，所述X轴驱动机构(24)包括一连接板(240)、两条X轴导轨(241)、一X轴驱动电机(242)和一X轴同步带(246)，两条所述X轴导轨分别固定于所述X轴边框(200)上，所述连接板(240)通过两侧连接的X轴滑块(244)安装在两条所述X轴导轨之间；所述X轴驱动电机固定于所述连接板(240)的顶面或底面上，其输出端安装有X轴齿轮(245)，所述X轴齿轮两侧的X轴驱动电机(242)上通过固定板(247)安装有两个X轴从动轮(248)，所述X轴齿轮及两个X轴从动轮之间穿过有所述X轴同步带(246)，所述X轴同步带通过两端的固定座(249)安装在底面(3)上；
所述Y轴驱动机构(25)包括一旋转连接板(250)、两条Y轴导轨(251)、一Y轴驱动电机(252)和一Y轴同步带(256)，两条所述Y轴导轨平行固定于所述连接板(240)上，所述Y轴驱动电机固定于所述旋转连接板(250)的底面上，其输出端安装有Y轴齿轮(254)，所述Y轴齿轮两侧的Y轴驱动电机上通过固定板(247)安装有两个Y轴从动轮(257)，所述Y轴齿轮及两个Y轴从动轮(257)之间穿过有所述Y轴同步带(256)，所述Y轴同步带通过两端的固定座(249)安装在所述连接板(240)顶面或底面上，所述旋转连接板(250)通过其底端固定的Y轴滑块(255)与Y轴导轨(251)滑动连接。
4.如权利要求2或3所述的一种无人机自动机场系统，其特征在于，所述旋转机构(26)包括旋转电机(260)、旋转齿轮(261)、旋转从动齿轮(262)、限位支撑机构(263)、环形凸块(264)，所述旋转从动齿轮(262)固定于所述起降平台(23)底面中央，所述旋转电机(260)固定于旋转连接板(250)上，其输出端上安装的所述旋转齿轮(261)与旋转从动齿轮(262)啮合，在旋转齿轮(261)向外的起降平台(23)底面固定有与所述旋转从动齿轮(262)同轴设置的所述环形凸块(264)，所述旋转连接板(250)与环形凸块(264)之间固定安装有多个所述限位支撑机构(263)，所述限位支撑机构(263)用于支撑起降平台(23)并使得起降平台(23)绕其轴心旋转。
5.如权利要求4所述的一种无人机自动机场系统，其特征在于，所述限位支撑机构(263)包括一“L”型支撑座(2631)、两竖直限位组件和一水平支撑组件，所述支撑座(2631)的水平端固定于所述旋转连接板(250)上，所述竖直限位组件包括固定于所述支撑座(2631)水平端上的竖直杆(2632)及固定于所述竖直杆(2632)顶端的第一圆轮(2633)，所述第一圆轮(2633)的竖直侧面与所述环形凸块(264)的内侧壁相切；所述水平支撑组件包括固定于所述支撑座(2631)竖直端上的水平杆(2634)及固定于所述水平杆(2634)末端的第二圆轮(2635)，所述第二圆轮(2635)的水平侧面与所述环形凸块(264)的底面接触。
6.如权利要求5所述的一种无人机自动机场系统，其特征在于，所述X轴驱动电机、Y轴驱动电机、旋转电机均为伺服电机。
7.如权利要求6所述的一种无人机自动机场系统，其特征在于，所述起降平台(23)为圆形，停机坪(2)为方形。
8.如权利要求1或7所述的一种无人机自动机场系统，其特征在于，所述停机坪(2)还包括相机检测模组(27)、充电模组(28)，所述连接板(240)中央镂空，所述无人机本体(11)底端设有充电孔(13)，所述充电孔(13)周围环绕着均布有多个标识(14)，所述旋转连接板(250)、起降平台(23)的中心均设有用于充电模组(28)穿过的穿孔(4)；
所述相机检测模组(27)包括安装板(270)、相机滑槽(271)、手动调焦旋钮(272)、摄像头(273)、光源(274)和相机主体(275)，所述安装板(270)竖直固定于底面(3)上，所述相机主体(275)可沿着相机滑槽(271)上下滑动；
所述充电模组(28)包括一封盖(280)、一推拉电机(281)、一丝杆(282)、一充电头(283)、四块活动连接板(284)，其中位于下方的两块所述活动连接板底端分别与安装座(285)铰接、顶端通过连接杆(286)分别与上方的两块所述活动连接板铰接，在上方的两块所述活动连接板与充电头底部铰接，所述连接杆(286)内贯穿有丝杆(282)，所述丝杆一端通过联轴器与推拉电机(281)连接；所述封盖(280)包围着所述推拉电机(281)、丝杆(282)、充电头(283)、活动连接板(284)，且其顶端设有充电头(283)穿过的出口。
9.如权利要求7所述的一种无人机自动机场系统，其特征在于，所述推拉电机(281)为伺服电机。
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