CN109607331B - 一种系留无人机收放线缓冲结构及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种系留无人机收放线缓冲结构及其工作方法，该结构包括收放轮以及缓冲调节组件，缓冲组件包括缓冲轮、滑轨、滑块以及调节组件，收放轮与缓冲轮之间形成有供线缆穿过的间距，调节组件包括位置调整结构、用于控制绕线筒的收放线速度的绕线控制结构以及用于检测缓冲轮位置的传感器，滑块与缓冲轮连接，滑块位于滑轨上，位置调整结构与滑块连接，传感器以及位置调整结构分别与绕线控制结构连接；通过传感器检测缓冲轮的位置，将检测信号传输至绕线控制结构，由绕线控制结构控制绕线筒进行收放线以及控制绕线筒的收放线速度。本发明实现在上升放线或下降收线过程中不会出现缠绕或打结的现象，整个绕线筒的排线均匀。

Description

一种系留无人机收放线缓冲结构及其工作方法

技术领域

本发明涉及无人机收放线结构，更具体地说是指一种系留无人机收放线缓冲结构及其工作方法。

背景技术

无人驾驶飞机简称“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。机上无驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。系留无人机的发展就很好的解决了无人机具有航时限制的问题，作为系留无人机的核心，系留绳动力系统就极为的重要。

系留无人机目前已经在行业中得到广泛的应用，与之配套的全自动系留收放线装置也随之出现。但目前已有的全自动收放线设备普遍存在局部缺陷，全自动收放线利用电机正反转带动绕线筒旋转从而实现收线和放线功能，因为工作时绕线筒以中高速旋转停止瞬间具有惯性，停止瞬间绕线通常继续旋转一段时间后停止，此时线缆在绕线筒上将出现缠绕或打结现象，实际无人机在上升过程中因风速对线缆的影响频繁出现瞬间停止的状况，时间越长将会出现整个绕线筒的排线杂乱无序，严重影响无人机飞行安全，甚至会导致收放线系统瘫痪无法使用。

因此，有必要设计一种新的结构，实现在上升放线或下降收线过程中不会出现缠绕或打结的现象，整个绕线筒的排线均匀。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种系留无人机收放线缓冲结构及其工作方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种系留无人机收放线缓冲结构，包括收放轮以及缓冲调节组件，所述缓冲组件包括缓冲轮、滑轨、滑块以及调节组件，所述收放轮与所述缓冲轮之间形成有供线缆穿过的间距，所述调节组件包括位置调整结构、用于控制绕线筒的收放线速度的绕线控制结构以及用于检测缓冲轮位置的传感器，所述滑块与所述缓冲轮连接，所述滑块位于所述滑轨上，所述位置调整结构与所述滑块连接，所述传感器以及位置调整结构分别与所述绕线控制结构连接；通过传感器检测缓冲轮的位置，将检测信号传输至绕线控制结构，由绕线控制结构控制绕线筒进行收放线以及控制绕线筒的收放线速度；

所述位置调整结构包括发条轮、钢丝轮以及定滑轮，所述发条轮内设有弹性件，所述弹性件与所述钢丝轮连接，所述钢丝轮上设有钢丝，所述钢丝绕过所述定滑轮，所述钢丝的末端与所述滑块连接；

所述位置调整结构还包括调节轮，所述调节轮的轮齿与所述发条轮的轮齿啮合；

所述位置调整结构包括第一传动轮以及第二传动轮，所述第一传动轮与所述钢丝轮连接，所述第一传动轮的轮齿与所述第二传动轮的轮齿啮合，所述传感器位于所述第二传动轮上；

传感器的个数为三个，其中，位于中间的传感器检测到钢丝轮时，滑块和缓冲轮在滑轨中间部位；若左边的传感器检测到钢丝轮，则滑块和缓冲轮未到达滑轨中间部位；若右边的传感器检测到钢丝轮，则滑块和缓冲轮已超过滑轨中间部位。

其进一步技术方案为：所述发条轮内设有凹槽，所述弹性件置于所述凹槽内。

其进一步技术方案为：所述钢丝轮位于所述发条轮的上方，所述第一传动轮位于所述发条轮的下方。

其进一步技术方案为：所述系留无人机收放线缓冲结构还包括底板，所述定滑轮固定连接于所述底板上，所述滑轨连接于所述底板上。

本发明还提供了系留无人机收放线缓冲结构的工作方法，包括：

当无人机处于匀速收放线时，线缆处于被拉紧状态，缓冲轮压紧线缆；

当无人机处于加速时，线缆对缓冲轮的压力变大，缓冲轮移动，传感器检测到缓冲轮的移动信号，传输至绕线控制结构，由绕线控制结构增大绕线筒的收放线速度；

当无人机放线过程中瞬间停止，位置调整结构带动滑块在滑轨上运动，以使缓冲轮移动至超过零点位置时，传感器检测到缓冲轮超过设定位置的移动信号，传输至绕线控制结构，由绕线控制结构控制绕线筒进行收线；设计滑块和缓冲轮在滑轨中间部位时传感器角度信号设置为零点位置；

当无人机收线过程中瞬间停止，位置调整结构带动滑块在滑轨上运动，以使缓冲轮移动至超过零点位置时，传感器检测到缓冲轮超过设定位置的移动信号，传输至绕线控制结构，由绕线控制结构控制绕线筒停止收线。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明通过缓冲轮、滑轨、滑块以及调节组件，由缓冲轮对线缆的收放线起到压紧的作用，当无人机瞬间停止收放线时，由传感器检测缓冲轮的移动位置的信号，并传输至控制器，以控制器控制动力件正向转动或者反向转动，避免出现线缆堆积的现象发生，实现在上升放线或下降收线过程中不会出现缠绕或打结的现象，整个绕线筒的排线均匀。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例提供的一种系留无人机收放线缓冲结构的立体结构示意图一；

图2为本发明具体实施例提供的一种系留无人机收放线缓冲结构的立体结构示意图二；

图3为本发明具体实施例提供的一种系留无人机收放线缓冲结构的立体结构示意图三(不包括底板)；

图4为本发明具体实施例提供的缓冲组件的立体结构示意图一(去除缓冲轮)；

图5为本发明具体实施例提供的缓冲组件的立体结构示意图二(去除缓冲轮)。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如图1～5所示的具体实施例，本实施例提供的一种系留无人机收放线缓冲结构，可以运用在系留无人机的收放线过程中，实现在上升放线或下降收线过程中不会出现缠绕或打结的现象，整个绕线筒的排线均匀。

请参阅图1和图2，一种系留无人机收放线缓冲结构，包括收放轮20以及缓冲调节组件，缓冲组件包括缓冲轮40、滑轨50、滑块51以及调节组件，收放轮20与缓冲轮40之间形成有供线缆30穿过的间距，调节组件包括位置调整结构、用于控制绕线筒的收放线速度的绕线控制结构以及用于检测缓冲轮40位置的传感器58，滑块51与缓冲轮40连接，滑块51位于滑轨50上，位置调整结构与滑块51连接，传感器58以及位置调整结构分别与绕线控制结构连接；通过传感器58检测缓冲轮40的位置，将检测信号传输至绕线控制结构，由绕线控制结构控制绕线筒进行收放线以及控制绕线筒的收放线速度。

利用传感器58检测缓冲轮40的位置，也就是检测间距的大小，以该检测信号作为输入信号，绕线控制结构控制绕线筒进行收放线以及控制绕线筒的收放线速度，进而达到在上升放线或下降收线过程中不会出现缠绕或打结的现象，整个绕线筒的排线均匀。

在一实施例中，请参阅图3至图5，上述的位置调整结构包括发条轮55、钢丝轮54以及定滑轮52，发条轮55内设有弹性件551，弹性件551与钢丝轮54连接，钢丝轮54上设有钢丝53，钢丝53绕过定滑轮52，钢丝53的末端与滑块51连接。

在本实施例中，弹性件551为但不局限于发条弹簧。

无人机上升放线过程稳定，过程稳定是指无人机平稳上升，中间不出现瞬间停止，此过程线缆30一直在缓冲区被拉紧状态，拉紧的线缆30对缓冲轮40产生压力，缓冲轮40在拉紧的线缆30移动的过程中发生移动，滑块51随着缓冲轮40移动，移动的滑块51利用钢丝53带动钢丝轮54转动，钢丝轮54的转动拉长弹性件551，使得弹性件551发生形变。

无人机上升放线过程中瞬间停止，此阶段线缆30在缓冲区将无拉紧作用，此时弹性件551需要恢复无弹性状态，利用钢丝53带动缓冲轮40与滑块51做回复弹性移动，直到弹性件551恢复无弹性状态。

在一实施例中，请参阅图4与图5，位置调整结构还包括调节轮57，调节轮57的轮齿与发条轮55的轮齿啮合。利用调节轮57的旋转，带动发条轮55转动，发条轮55的转动可以带动钢丝轮54的转动，进而调节钢丝53的松紧状态。

更进一步地，上述的位置调整结构包括第一传动轮59以及第二传动轮56，第一传动轮59与钢丝轮54连接，第一传动轮59的轮齿与第二传动轮56的轮齿啮合，传感器58位于第二传动轮56上。

由于钢丝轮54与第一传动轮59连接，钢丝轮54转动是由滑块51的移动带动钢丝53移动造成的，也就是当缓冲轮40的位置发生变化时，该钢丝轮54会发生转动，且转动的角度与缓冲轮40移动的距离是呈一定比例的，因此，只需要检测钢丝轮54转动的角度，即可得知缓冲轮40移动的距离，该钢丝轮54转动的角度与第一传动轮59转动的角度是呈一定比例的，因此，只需要检测第一传动轮59转动的角度即可，而传感器58位于第二传动轮56上，由第二传动轮56会随着第一传动轮59的转动而转动，由传感器58检测第一传动轮59的转动角度。

传感器58装在第二传动轮56上，设计滑块51和缓冲轮40在滑轨50中间部位时传感器58角度信号设置为零点位置，为了便于测量，可使得滑块51和缓冲轮40在滑轨50中间部位时，传感器58转到与钢丝轮54对齐，即检测到钢丝轮54；当偏移中间部位将感应出信号，传感器58无法检测到钢丝轮54，则将该信号传递给绕线控制结构。

在本实施例中，为了准确的检测缓冲轮40的位置，传感器58的个数至少为两个，优选地，传感器58的个数为三个，其中，位于中间的传感器58检测到钢丝轮54时，滑块51和缓冲轮40在滑轨50中间部位；若左边的传感器58检测到钢丝轮54，则滑块51和缓冲轮40未到达滑轨50中间部位；若右边的传感器58检测到钢丝轮54，则滑块51和缓冲轮40已超过滑轨50中间部位。

上述的绕线控制结构包括动力件以及控制器，上述的传感器58与动力件分别与该控制器连接，另外，动力件与绕线筒连接，以动力件驱动绕线筒进行收线或者放线。

当缓冲轮40偏移导轨中间部位时，左边的传感器58以及右边的传感器58分别将感应出两个相反方向不同的信号来控制动力件的正反转。无人机上升速度越快，线缆30对缓冲轮40压力也将越大，使其缓冲轮40偏移导轨的距离越大，传感器58角度信号也越大，信号传递到电机使其转速也会随之变大。整个滑块51和缓冲轮40在导轨做往复滑动时传感器58感应角度信号一直在变化，动力件的转速也将一直在变化，最终实现无人机上升速度与收放线放线速度平稳同步，安全性大大提供。

无人机上升放线时出现瞬间停止时，线缆30在缓冲区将无拉紧压力作用，弹性件551立即要恢复无弹性形变的状态，带动缓冲轮40回复弹性移动，当移动越过直线滑轨50中间位置时，传感器58感应到相反方向信号，信号传递到动力件使其反向旋转带动绕线筒收线，反向移动量越大，绕线筒收线越快，使其缓冲区线缆30不会出现冗余量，线缆30在绕线筒排线均匀，不会出现缠绕现象。上述的缓冲区是指收放轮20与缓冲轮40所在的区域。

在一实施例中，如图5所示，上述的发条轮55内设有凹槽，弹性件551置于凹槽内。利用弹性件551的弹性形变对缓冲轮40的位置进行细微调节，当出现线缆30堆积时，利用动力件、控制器以及传感器58，由绕线筒进行收线或者放线并控制对应的速度。

在本实施例中，上述的钢丝轮54位于发条轮55的上方，第一传动轮59位于发条轮55的下方。

在本实施例中，传感器58位于所述第二传动轮56的上方。

在一实施例中，请参阅图1，上述的系留无人机收放线缓冲结构还包括底板10，定滑轮52固定连接于底板10上，滑轨50连接于底板10上。

底板10的外端面上设有凹槽，该凹槽内设置有通槽，上述的滑轨50嵌入在通槽内，上述的收放轮20以及缓冲轮40放置在通槽内。

另外，上述的位置调整结构位于底板10的内端面上。

在本实施例中，上述的收放轮20的个数至少为两个，优选地，上述的收放轮20的个数为两个，上述的缓冲轮40位于两个收放轮20之间。

在一实施例中，请参阅图2至图5，上述的滑块51的内端面上设有卡孔，上述的钢丝53线的末端穿过该卡孔，以进行滑块51与钢丝53线的固定连接。

另外，上述的滑块51的外端面上设有连接轴511，该连接轴511与缓冲轮40连接。具体地，上述的连接轴511上设有螺纹孔，该缓冲轮40中设有安装孔，上述的连接轴511插设在安装孔内，且螺纹孔内连接有紧固件512，利用紧固件512将滑块51与缓冲轮40连接，结构简单且实用性强。

在一实施例中，请参阅图2与图3，上述的系留无人机收放线缓冲结构还包括导线轮60，该导线轮60位于底板10上，且该导线轮60位于缓冲轮40的一侧，以对线缆30的收放起到导向的作用，上述的导向轮60与缓冲轮40之间形成有导向间隙，该线缆30穿过该导向间隙，绕过导向轮60后与无人机连接。

无人机下降收线时出现瞬间停止时，线缆30在缓冲区将无拉紧压力作用，弹性件551立即要恢复无弹性形变的状态，带动缓冲轮40回复弹性移动，当移动越过直线滑轨50中间位置时，传感器58感应到相反方向信号，信号传递到动力件使其停止或反向旋转带动绕线筒放线，反向移动量越大，绕线筒放线越快，使其缓冲区线缆30不会出现冗余量，线缆30在绕线筒的排线均匀，不会出现缠绕现象。

实际无人机在上升放线或下降收线过程中瞬间停止现象频繁发生，对无人机下降收线过程与无人机上升放线过程原理相同。

在本实施例中，传感器58为角度传感器58，动力件为但不局限于电机。

上述的系留无人机收放线缓冲结构，通过缓冲轮40、滑轨50、滑块51以及调节组件，由缓冲轮40对线缆30的收放线起到压紧的作用，当无人机瞬间停止收放线时，由传感器58检测缓冲轮40的移动位置的信号，并传输至控制器，以控制器控制动力件正向转动或者反向转动，避免出现线缆30堆积的现象发生，实现在上升放线或下降收线过程中不会出现缠绕或打结的现象，整个绕线筒的排线均匀。

在一实施例中，还提供了系留无人机收放线缓冲结构的工作方法，包括：

当无人机处于匀速收放线时，线缆30处于被拉紧状态，缓冲轮40压紧线缆30；

当无人机处于加速收放放线时，线缆30对缓冲轮40的压力变大，缓冲轮40移动，传感器58检测到缓冲轮40的移动信号，传输至绕线控制结构，由绕线控制结构增大绕线筒的收放线速度；

当无人机放线过程中瞬间停止，位置调整结构带动滑块51在滑轨50上运动，以使缓冲轮40移动至超过零点位置时，传感器58检测到缓冲轮40超过设定位置的移动信号，传输至绕线控制结构，由绕线控制结构控制绕线筒进行收线；

当无人机收线过程中瞬间停止，位置调整结构带动滑块51在滑轨50上运动，以使缓冲轮40移动至超过零点位置时，传感器58检测到缓冲轮40超过设定位置的移动信号，传输至绕线控制结构，由绕线控制结构控制绕线筒停止收线。

需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述系留无人机收放线缓冲结构的工作方法的具体实现过程，可以参考前述系留无人机收放线缓冲结构实施例中的相应描述，为了描述的方便和简洁，在此不再赘述。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (5)

1.一种系留无人机收放线缓冲结构，其特征在于，包括收放轮以及缓冲调节组件，所述缓冲调节组件包括缓冲轮、滑轨、滑块以及调节组件，所述收放轮与所述缓冲轮之间形成有供线缆穿过的间距，所述调节组件包括位置调整结构、用于控制绕线筒的收放线速度的绕线控制结构以及用于检测缓冲轮位置的传感器，所述滑块与所述缓冲轮连接，所述滑块位于所述滑轨上，所述位置调整结构与所述滑块连接，所述传感器以及位置调整结构分别与所述绕线控制结构连接；通过传感器检测缓冲轮的位置，将检测信号传输至绕线控制结构，由绕线控制结构控制绕线筒进行收放线以及控制绕线筒的收放线速度；

所述位置调整结构包括发条轮、钢丝轮以及定滑轮，所述发条轮内设有弹性件，所述弹性件与所述钢丝轮连接，所述钢丝轮上设有钢丝，所述钢丝绕过所述定滑轮，所述钢丝的末端与所述滑块连接；

所述位置调整结构还包括调节轮，所述调节轮的轮齿与所述发条轮的轮齿啮合；

所述位置调整结构包括第一传动轮以及第二传动轮，所述第一传动轮与所述钢丝轮连接，所述第一传动轮的轮齿与所述第二传动轮的轮齿啮合，所述传感器位于所述第二传动轮上；

传感器的个数为三个，其中，位于中间的传感器检测到钢丝轮时，滑块和缓冲轮在滑轨中间部位；若左边的传感器检测到钢丝轮，则滑块和缓冲轮未到达滑轨中间部位；若右边的传感器检测到钢丝轮，则滑块和缓冲轮已超过滑轨中间部位。

2.根据权利要求1所述的一种系留无人机收放线缓冲结构，其特征在于，所述发条轮内设有凹槽，所述弹性件置于所述凹槽内。

3.根据权利要求1所述的一种系留无人机收放线缓冲结构，其特征在于，所述钢丝轮位于所述发条轮的上方，所述第一传动轮位于所述发条轮的下方。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种系留无人机收放线缓冲结构，其特征在于，所述系留无人机收放线缓冲结构还包括底板，所述定滑轮固定连接于所述底板上，所述滑轨连接于所述底板上。

5.系留无人机收放线缓冲结构的工作方法，所述工作方法适用于权利要求1至4任一项所述的一种系留无人机收放线缓冲结构，其特征在于，包括：

当无人机处于匀速收放线时，线缆处于被拉紧状态，缓冲轮压紧线缆；

当无人机处于加速时，线缆对缓冲轮的压力变大，缓冲轮移动，传感器检测到缓冲轮的移动信号，传输至绕线控制结构，由绕线控制结构增大绕线筒的收放线速度；

当无人机放线过程中瞬间停止，位置调整结构带动滑块在滑轨上运动，以使缓冲轮移动至超过零点位置时，传感器检测到缓冲轮超过零点位置的移动信号，传输至绕线控制结构，由绕线控制结构控制绕线筒进行收线；设计滑块和缓冲轮在滑轨中间部位时传感器角度信号设置为零点位置；

当无人机收线过程中瞬间停止，位置调整结构带动滑块在滑轨上运动，以使缓冲轮移动至超过零点位置时，传感器检测到缓冲轮超过零点位置的移动信号，传输至绕线控制结构，由绕线控制结构控制绕线筒停止收线。