CN109747851B - 一种小型固定翼无人机回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机回收领域，具体地说是一种小型固定翼无人机回收系统，包括无人船、滑轨台、拦阻索、回收网系统、无人机和相对设置的机械臂，滑轨台设置于无人船上，在所述滑轨台上设有滑轨，且所述相对设置的机械臂分别可移动地设置于不同的滑轨上，所述相对设置的机械臂动力输出端通过拦阻索相连，所述回收网系统包括主架体和设置于主架体之间的回收网，且回收网两侧的主架体分别可移动地设置于不同的滑轨上，在所述无人机上设有连接钩，且所述无人机降落时，所述连接钩先钩住所述拦阻索，然后无人机落入所述回收网中。本发明将无人船与无人机结合，能够实现在无人船上对小型固定翼无人机有效拦截回收。

Description

一种小型固定翼无人机回收系统

技术领域

本发明涉及无人机回收领域，具体地说是一种小型固定翼无人机回收系统。

背景技术

无人船作为一种智能化、无人化、网络化的水面交通工具，在海面上的生态监控、滨海湿地生态监控、赤潮监控、海上巡逻、海上救援等诸多领域发挥了重要作用。随着计算机应用技术、无线蜂窝通信技术和高性能传感器技术的一次次技术突破，无人船的技术也随之日益发展成熟。对于无人机而言，固定翼飞机与旋翼飞机相比，作战半径和留空时间都有很大提高，另外固定翼飞行器续航时间长，技术相对成熟，研制成本低，且小型固定翼无人机可采用箱式存储，具有占用空间小等优势，已经得到广泛应用，如果能将无人船和小型固定翼无人机结合起来，在未来将拥有很大的研究和应用价值，但固定翼无人机发射和回收都需要较长的跑道，这一点在无人船上难以实现，因此，设计一套高效、可靠的小型固定翼无人机回收系统是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小型固定翼无人机回收系统，能够实现在无人船上对小型固定翼无人机有效拦截回收。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种小型固定翼无人机回收系统，包括无人船、滑轨台、拦阻索、回收网系统、无人机以及相对设置的机械臂，滑轨台设置于无人船上，在所述滑轨台上设有多个滑轨，且所述相对设置的机械臂分别可移动地设置于不同滑轨上，所述相对设置的机械臂动力输出端通过拦阻索相连，所述回收网系统包括主架体和设置于主架体之间的回收网，且所述回收网两侧的主架体分别可移动地设置于滑轨台的不同滑轨上，在所述无人机上设有连接钩，且所述无人机降落时，所述连接钩先钩住所述拦阻索，然后无人机落入所述回收网中。

在所述滑轨台的每个滑轨上均设有平移驱动机构，且每个机械臂和每个主架体均通过单独的平移驱动机构驱动沿着滑轨移动。

所述平移驱动机构包括驱动电机、齿轮、齿条和安装板，其中齿条固设于滑轨上，安装板与所述滑轨滑动连接，驱动电机设置于所述安装板上且输出轴上设有齿轮与所述齿条啮合，所述机械臂或主架体与所述安装板固连。

在无人船上设有控制系统，每个机械臂和每个主架体底端的平移驱动机构均通过所述控制系统控制。

所述回收网系统除所述主架体和回收网外还包括抓举臂驱动装置、抓举臂和抓举升降装置，在所述主架体顶端设有抓举臂驱动装置，所述抓举臂与所述抓举臂驱动装置固连，在所述抓举臂的自由端设有抓举升降装置，且所述回收网两侧分别与两侧主架体上的抓举升降装置动力输出端固连。

在所述抓举升降装置的下端设有升降板与所述回收网固连。

在无人船上设有控制系统，所述抓举臂驱动装置和抓举升降装置均通过所述控制系统控制。

所述机械臂为六自由度机械臂。

所述无人机中部设有角度可调的连接钩，所述无人机前端设有固定叉。

在无人船上设有控制系统，且所述控制系统包括无人船控制子系统和无人机控制子系统。

本发明的优点与积极效果为：

1、本发明将无人船和小型固定翼无人机两个具有重大研究意义的课题结合在一起，拓展了两者的研究范围，填补了相关研究的空白，并且具有较好的应用前景。

2、本发明的拦阻索是由机械臂控制，能够根据无人机的位置进行调节，并且机械臂也可以在滑轨台上移动调整，可以达到最佳拦阻效果，具有较强的适应性。

3、本发明的回收网张紧度和高度可调，另外安装回收网的主架体也可以在滑轨台上移动调整，能够对无人机进行有效减速回收。

4、本发明占用的空间比一般固定翼无人机降落所需滑道占用的空间小得多，在无人船上应用不存在空间限制。

附图说明

图1为本发明的结构示意图，

图2为图1中滑轨台上的平移驱动机构示意图，

图3为图1中的机械臂示意图，

图4为图1中的回收网系统示意图，

图5为本发明的小型固定翼无人机示意图，

图6为本发明的工作状态示意图一，

图7为本发明的工作状态示意图二。

其中，1为无人船、2为控制系统、3为滑轨台、301为滑轨、302为齿条、303为齿轮、304为安装板、305为防护罩、4为机械臂、401为机械臂底座、402为一级运动机构、403为二级运动机构、404为三级运动机构、405为四级运动机构、406为五级运动机构、407为六级运动机构、5为拦阻索、6为回收网系统、601为滑移底座、602为主体架、603为抓举臂驱动装置、604为抓举臂、605为抓举升降装置、606为升降板、607为回收网、7为无人机、701为无人机主体、702为连接钩、703为固定叉。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～7所示，本发明包括无人船1、滑轨台3、拦阻索5、回收网系统6、无人机7和两个机械臂4，其中滑轨台3设置于无人船1后端，在所述滑轨台3上设有两个平行的滑轨301，所述两个机械臂4分别可移动地设置于不同的滑轨301上，所述两个机械臂4的动力输出端通过拦阻索5相连，所述回收网系统6包括两个主架体602和设置于所述两个主架体602之间的回收网607，且所述两个主架体602分别可移动地设置于不同的滑轨301上，在所述无人机7上设有连接钩702，且所述无人机7降落时，所述连接钩702先钩住所述拦阻索5，然后无人机7落入所述回收网607中。

在所述滑轨台3的两个滑轨301上均设有平移驱动机构，且每个机械臂4和每个主架体602均通过单独的平移驱动机构驱动沿着滑轨301移动。如图2所示，所述平移驱动机构包括驱动电机、齿轮303、齿条302和安装板304，其中齿条302固装于滑轨301上，安装板304与所述滑轨301滑动连接，驱动电机设置于所述安装板304一侧，且所述驱动电机的输出轴上设有齿轮303与所述齿条302啮合，所述机械臂4或主架体602即与所述安装板304固连，在所述驱动电机外部设有防护罩305。

所述机械臂4为本领域公知技术，如图3所示，本实施例中，所述机械臂4为六自由度机械臂，其中底端的机械臂底座401与所述平移驱动机构的安装板304固连，所述机械臂4包括依次铰接的一级运动机构402、二级运动机构403、三级运动机构404、四级运动机构405、五级运动机构406和六级运动机构407，其中一级运动机构402与所述机械臂底座401相连，所述六级运动机构407为动力输出端并与所述拦阻索5相连。

如图4所示，所述回收网系统6包括主架体602、抓举臂驱动装置603、抓举臂604、抓举升降装置605和回收网607，其中两个主架体602分别可移动地设置于所述滑轨台3的不同滑轨301上，在所述主架体602底端设有滑移底座601与所述平移驱动机构的安装板304固连，在所述主架体602顶端设有所述抓举臂驱动装置603，所述抓举臂604与所述抓举臂驱动装置603固连，在所述抓举臂604的自由端设有抓举升降装置605，且所述回收网607两侧分别与两侧抓举升降装置605的动力输出端固连。

如图4所示，本实施例中，所述抓举臂驱动装置603包括电机和转盘，其中电机固装在所述主架体602顶端，所述转盘通过所述电机驱动旋转，所述抓举臂604的端部与所述转盘固连，所述抓举臂604即通过所述转盘带动摆动以调整所述回收网607的张紧度。本发明也可以在所述主架体602顶端设置驱动平移装置，使所述抓举臂604通过所述驱动平移装置驱动平移调整所述回收网607的张紧度。

如图4所示，本实施例中，所述抓举升降装置605为气缸，在所述抓举升降装置605的下端设有升降板606与所述回收网607固连，所述回收网607即通过所述抓举升降装置605调整高度。

如图5所示，在无人机主体701的中部设有所述连接钩702，另外在所述无人机主体701前端设有固定叉703，无人机7降落时，所述固定叉703先穿入回收网607中，然后无人机701再落入回收网607中，完成整个回收过程。

如图1所示，在无人船1上设有控制系统2，所述控制系统2包括无人船控制子系统和无人机控制子系统两大部分，以分别实现对无人船1和无人机7的控制，所述无人船控制子系统和无人机控制子系统均为本领域公知技术。另外滑轨台3上各个平移驱动机构的驱动电机均通过所述控制系统2控制，以控制所述机械臂4和主架体602的移动。

本发明的工作原理为：

当无人机7完成飞行任务，准备在无人船1上降落时，无人船1上的控制系统2会根据所采集到的无人船1和无人机7的各种状况进行路径规划，使无人机7飞行轨迹尽量处于无人船1的中轴线位置。当无人机7接近无人船1后，无人船1上的控制系统2控制无人机7的连接钩702角度，以使连接钩702能够顺利钩住拦阻索5，与此同时，控制系统2会根据无人机7的具体位置控制机械臂4移动以保证由机械臂4控制的拦阻索5的轴向中心平面与无人机7的中心平面重合。当无人机7前行到一定的位置后，如图5所示，所述连接钩702会钩住拦阻索5，所述拦阻索5为柔性索，连接钩702钩住拦阻索5后，无人机7会继续向前飞行，此时拦阻索5会相对变形，另外机械臂4也会以一定的速度随无人机7运动，以使拦阻索5拥有最佳的弹力，既保证对无人机7的减速效果，又能保持无人机7稳定飞行，如图6所示，由于拦阻索5的作用，无人机7在向前飞行时会略向下倾斜，当无人机7继续前进到一定位置时，其前端的固定叉703会穿入回收网系统6的回收网607中，随后飞机会落在回收网607中，完成整个回收过程。

Claims (7)

1.一种小型固定翼无人机回收系统，其特征在于：包括无人船(1)、滑轨台(3)、拦阻索(5)、回收网系统(6)、无人机(7)以及相对设置的机械臂(4)，滑轨台(3)设置于无人船(1)上，在所述滑轨台(3)上设有多个滑轨(301)，且所述相对设置的机械臂(4)分别可移动地设置于不同滑轨(301)上，所述相对设置的机械臂(4)动力输出端通过拦阻索(5)相连，所述回收网系统(6)包括主架体(602)和设置于主架体(602)之间的回收网(607)，且所述回收网(607)两侧的主架体(602)分别可移动地设置于滑轨台(3)的不同滑轨(301)上，在所述无人机(7)上设有连接钩(702)，且所述无人机(7)降落时，所述连接钩(702)先钩住所述拦阻索(5)，然后无人机(7)落入所述回收网(607)中；

在所述滑轨台(3)的每个滑轨(301)上均设有平移驱动机构，且每个机械臂(4)和每个主架体(602)均通过单独的平移驱动机构驱动沿着滑轨(301)移动；

所述平移驱动机构包括驱动电机、齿轮(303)、齿条(302)和安装板(304)，其中齿条(302)固设于滑轨(301)上，安装板(304)与所述滑轨(301)滑动连接，驱动电机设置于所述安装板(304)上且输出轴上设有齿轮(303)与所述齿条(302)啮合，所述机械臂(4)或主架体(602)与所述安装板(304)固连；

所述回收网系统(6)除所述主架体(602)和回收网(607)外还包括抓举臂驱动装置(603)、抓举臂(604)和抓举升降装置(605)，在所述主架体(602)顶端设有抓举臂驱动装置(603)，所述抓举臂(604)与所述抓举臂驱动装置(603)固连并通过所述抓举臂驱动装置(603)带动摆动，在所述抓举臂(604)的自由端设有抓举升降装置(605)，且所述回收网(607)两侧分别与两侧主架体(602)上的抓举升降装置(605)动力输出端固连。

2.根据权利要求1所述的小型固定翼无人机回收系统，其特征在于：在无人船(1)上设有控制系统(2)，每个机械臂(4)和每个主架体(602)底端的平移驱动机构均通过所述控制系统(2)控制。

3.根据权利要求1所述的小型固定翼无人机回收系统，其特征在于：在所述抓举升降装置(605)的下端设有升降板(606)与所述回收网(607)固连。

4.根据权利要求1所述的小型固定翼无人机回收系统，其特征在于：在无人船(1)上设有控制系统(2)，所述抓举臂驱动装置(603)和抓举升降装置(605)均通过所述控制系统(2)控制。

5.根据权利要求1所述的小型固定翼无人机回收系统，其特征在于：所述机械臂(4)为六自由度机械臂。

6.根据权利要求1所述的小型固定翼无人机回收系统，其特征在于：所述无人机(7)中部设有角度可调的连接钩(702)，所述无人机(7)前端设有固定叉(703)。

7.根据权利要求1所述的小型固定翼无人机回收系统，其特征在于：在无人船(1)上设有控制系统(2)，且所述控制系统(2)包括无人船控制子系统和无人机控制子系统。

Images