CN109774961B - 无人机收放装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种无人机收放装置及其控制方法。无人机收放装置包括：停放平台(20)，具有供无人机(10)的着陆撬(11)停靠的支撑平面(25)；和调整锁定机构(30)，设置在所述停放平台(20)上，用于对所述着陆撬(11)在所述支撑平面(25)的停靠位置进行调整，并对调整后的所述着陆撬(11)进行锁定。本公开实施例能够对无人机的停靠位置进行调整和锁定。

Description

无人机收放装置及其控制方法

技术领域

本公开涉及无人机领域，尤其涉及一种无人机收放装置及其控制方法。

背景技术

近年来，大数据、物联网、智能化成为人们关心的热门话题，无人机得到大力的推广。随着无人机在探测、消防、救援、农保、航拍、快递等多个应用领域发挥着越来越重要的作用，无人机开始进入我们的工作和生活。

为了便于携带和运输，目前大多数无人机普遍采用快速拆装方式。即在转场运输时，将无人机拆解成几个模块，固定在箱子里，并在到达目的地后，将箱子打开并通过插接模块快速组装无人机。以常用的六旋翼无人机为例，从到达目的地到无人机起飞整个过程一般需要三分钟左右的时间，普通领域可能通过预先安排时间计划等满足用户需求，但在消防、救援、军事等领域中，任何一秒钟都可能影响到人们生命和财产的安全，急需可以无需组装直接放飞的无人机收放系统。

在相关技术中，有人提出的无人机自动充放电系统涉及到无人机的固定，其通过在平台上设置专用凹槽，以容纳无人机的着陆撬，并通过U型抱卡对着陆撬进行锁定。这种结构难以满足无人机降落精度的要求，需要增加附加的定位方式(例如超声波定位等)。而且，专用凹槽和U型抱卡需要根据着陆撬的尺寸进行定制，适用性较差。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种无人机收放装置及其控制方法，能够对无人机的停靠位置进行调整和锁定。

在本公开的一个方面，提供一种无人机收放装置，包括：

停放平台，具有供无人机的着陆撬停靠的支撑平面；和

调整锁定机构，设置在所述停放平台上，用于对所述着陆撬在所述支撑平面的停靠位置进行调整，并对调整后的所述着陆撬进行锁定。

在一些实施例中，所述无人机包括多个着陆撬，所述调整锁定机构能够向所述多个着陆撬中的至少部分施加沿所述支撑平面的侧向作用力，以调整所述无人机在所述停放平台上的位置和姿态。

在一些实施例中，在所述停放平台上设有两组通槽；所述调整锁定机构包括：丝杠、两组夹紧爪和驱动机构，所述丝杠设置在所述停放平台远离所述支撑平面的一侧，所述两组通槽沿所述丝杠的轴线方向分布；所述两组夹紧爪分别嵌设在所述两组通槽内，且与所述丝杠螺纹连接，所述驱动机构与所述丝杠操作性地连接，用于驱动所述丝杠转动，以使所述两组夹紧爪沿所述通槽的长度方向移动。

在一些实施例中，所述丝杠位于两组通槽的下方，且所述两组夹紧爪的螺纹旋向相反，以便在所述丝杠转动时所述两组夹紧爪能够相向移动或者沿相反方向移动。

在一些实施例中，所述调整锁定机构包括至少两个丝杠，且所述至少两个丝杠相互平行，每组通槽包括至少两个通槽，分别与所述至少两个丝杠对应，在所述至少两个丝杠之间设有同步机构，用于实现所述两个丝杠同步转动。

在一些实施例中，所述同步机构包括：分别设置在所述至少两个丝杠上的多个传动轮和套设在所述多个传动轮中的不同传动轮上的第一传动带，所述多个传动轮的半径相同。

在一些实施例中，所述驱动机构包括：马达、第一皮带轮、第二传动带和第二皮带轮，所述马达设置在所述停放平台远离所述支撑平面的一侧，所述第二皮带轮固定在所述丝杠上，所述第一皮带轮与所述马达的动力输出端连接，且通过所述第二传动带与所述第二皮带轮连接，以便在所述马达输出动力时，通过所述第一皮带轮、所述第二传动带和所述第二皮带轮的传动关系实现所述丝杠的转动。

在一些实施例中，所述夹紧爪上与所述着陆撬接触的部位设有缓冲垫。

在一些实施例中，所述缓冲垫包括多个圆锥形或锯齿形的弹性凸台。

在一些实施例中，所述夹紧爪在所述支撑平面上方的部分与所述支撑平面呈锐角。

在一些实施例中，在所述停放平台上还设有相对于所述支撑平面凸起的凸台，所述凸台位于所述两组通槽之间，在所述凸台与所述两组通槽分别所在的支撑平面之间形成有斜面。

在一些实施例中，在所述停放平台上还设有相对于所述支撑平面凸起的凸台，所述凸台的顶部为矩形，且长边与所述两组通槽的长度方向垂直，且所述两组通槽和所述两组夹紧爪均相对于所述凸台对称。

在一些实施例中，所述无人机收放装置还包括：

数据接口，设置在所述停放平台上，用于与停靠在所述停放平台上的无人机进行数据交互；和/或

电源接口，设置在所述停放平台上，用于对停靠在所述停放平台上的无人机进行充电。

在本公开的一个方面，提供一种基于前述无人机收放装置的控制方法，包括：

放飞过程：

响应于无人机放飞指令，解除所述调整锁定机构对无人机的着陆撬的锁定，控制所述无人机起飞；

降落过程：

响应于无人机降落指令，控制所述无人机降落到所述停放平台；

通过所述调整锁定机构调整所述着陆撬的停靠位置，并对调整后的所述着陆撬进行锁定。

在一些实施例中，所述调整锁定机构包括：丝杠、两组夹紧爪和马达，所述马达与所述丝杠可操作的连接，所述两组夹紧爪与所述丝杠螺纹连接；

调整所述着陆撬的操作包括：

启动所述马达，使所述马达驱动所述丝杠转动，以使所述两组夹紧爪向相反方向运动，并分别带动所述无人机的着陆撬在所述支撑平面的位置，直至所述马达的电流瞬时增大，再使所述马达断电。

因此，根据本公开实施例，通过设置具有停靠无人机着陆撬的支撑平面的停放平台，提供调整锁定机构来调整着陆撬的停靠位置，对并对调整后的着陆撬进行锁定，这样可使着陆撬能够在支撑平面上方便地进行调整和锁定，从而使无人机的停靠更加方便快捷，并提高无人机收放装置对无人机的适应性。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1是根据本公开无人机收放装置的一些实施例的结构示意图；

图2是根据本公开无人机收放装置的另一些实施例的结构示意图；

图3是根据本公开无人机收放装置的一些实施例中调整锁定机构的结构示意图；

图4(a)和图4(b)分别是根据本公开无人机收放装置的一些实施例中两种缓冲块的结构示意图。

应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

如图1所示，是根据本公开无人机收放装置的一些实施例的结构示意图。参考图1，在一些实施例中，无人机收放装置包括：停放平台20和调整锁定机构30。停放平台20具有供无人机10的着陆撬11 停靠的支撑平面25。调整锁定机构30设置在所述停放平台20上，用于对所述着陆撬11在所述支撑平面25的停靠位置进行调整，并对调整后的所述着陆撬11进行锁定。

在本实施例中，通过设置具有停靠无人机着陆撬的支撑平面的停放平台，提供调整锁定机构来调整着陆撬的停靠位置，对并对调整后的着陆撬进行锁定，这样可使着陆撬能够在支撑平面上方便地进行调整和锁定，从而使无人机的停靠更加方便快捷，并提高无人机收放装置对无人机的适应性。

在图1中，无人机10包括多个着陆撬11。无人机10还包括机身、动力桨和动力系统等。多个着陆撬11可根据用户的操作或者自动化过程实现在支撑平面25上的降落。而调整锁定机构30可以向所述多个着陆撬11中的至少部分施加沿所述支撑平面25的侧向作用力，以调整所述无人机10在所述停放平台20上的位置和姿态。换句话说，当无人机降落位置与预设的锁定位置有所偏差，则可通过调整锁定机构 30侧推着陆撬11，以使着陆撬11沿支撑平面25滑动，从而调整到合适的停靠位置。

相比于相关技术中U型抱卡和专用凹槽的锁定方式，本实施例的支撑平面可允许不同尺寸的着陆撬的停靠、位置调整和锁定，无需针对着陆撬的尺寸进行定制，因此具有较高的适应性。

参考图1和图2，在一些实施例中，在所述停放平台20上设有两组通槽22。调整锁定机构30可包括丝杠31、两组夹紧爪32和驱动机构。丝杠31设置在所述停放平台20远离所述支撑平面25的一侧，所述两组通槽22沿所述丝杠31的轴线方向分布。所述两组夹紧爪32 分别嵌设在所述两组通槽22内，且与所述丝杠31螺纹连接。所述驱动机构与所述丝杠31操作性地连接，用于驱动所述丝杠31转动，以使所述两组夹紧爪32沿所述通槽22的长度方向移动。

设置在丝杠上的夹紧爪可随着丝杠的转动而沿丝杠的轴线方向移动，这样就可以通过夹紧爪的移动来推动着陆撬调整位置。而且丝杠与夹紧爪的螺纹配合可以实现低速、稳定且精确的调节过程。通槽可以约束夹紧爪的运动范围，提供夹紧爪的导向作用，从而使着陆撬能够沿预设方向被调整位置。

在另一些实施例中，调整锁定机构30还可以包括设置在支撑平面25上方的推杆或凸轮等，通过推杆或凸轮的运动来带动着陆撬实现位置调整。

参考图2和图3，在一些实施例中，丝杠31位于两组通槽22的下方，且所述两组夹紧爪32的螺纹旋向相反，以便在所述丝杠31转动时所述两组夹紧爪32能够相向移动或者沿相反方向移动。在丝杠 31上可设置两段旋向相反的螺纹段，分别与左旋和右旋的夹紧爪32进行螺纹配合。丝杠31的两端可通过轴承33安装在停放平台20下表面的立板23上。

夹紧爪32可包括两个部分，一部分与丝杠31螺纹配合，另一部分则露出在所述支撑平面25上方，且与所述支撑平面25呈锐角。这样，当夹紧爪32移动时能够对着陆撬实现斜向下的挤压作用，从而既实现对着陆撬的侧向推动作用，也能够在调整到位后实现对着陆撬的锁定作用。这种夹紧锁定结构非常可靠，可满足高速转场运输或者大风等极限天气下的无人机固定要求。

在图2中，调整锁定机构30包括至少两个丝杠31，且所述至少两个丝杠31相互平行。每组通槽22包括至少两个通槽22，分别与所述至少两个丝杠31对应。至少两个丝杠31可位于每组通槽22中的每个通槽的正下方，也可以位于通槽下方的非正对位置。各个丝杠31上的夹紧爪32可以对着陆撬的多个位置施加作用力，从而使得着陆撬的调整过程更加稳定，也能够在调整后实现多点锁紧，从而实现更可靠的锁紧。

为了使夹紧爪32对着陆撬的调整同步，可在所述至少两个丝杠 31之间设有同步机构，用于实现所述两个丝杠31同步转动。在图2 中，同步机构包括：分别设置在所述至少两个丝杠31上的多个传动轮 34和套设在所述多个传动轮34中的不同传动轮34上的第一传动带 54，所述多个传动轮34的半径相同。这样，当其中一个丝杠31转动时，可带动其他丝杠31以相同转速同步转动，从而使得各个丝杠31 上的夹紧爪32能够同步运动。

参考图2，在一些实施例中，驱动机构包括：马达53、第一皮带轮51、第二传动带52和第二皮带轮。所述马达53设置在所述停放平台20远离所述支撑平面25的一侧，所述第二皮带轮固定在所述丝杠 31上，所述第一皮带轮51与所述马达53的动力输出端连接，且通过所述第二传动带52与所述第二皮带轮连接，以便在所述马达53输出动力时，通过所述第一皮带轮51、所述第二传动带52和所述第二皮带轮的传动关系实现所述丝杠31的转动。

马达53在启动时可实现动力输出端的正转和反转。举例来说，马达53的动力输出端正转时，可带动第一皮带轮51正转，再通过第二传动带52的传动作用实现第二皮带轮的正转。第二皮带轮在转动时带动丝杠31转动，而随着丝杠31的转动，丝杠31上设置的旋向相反的夹紧爪32沿相反方向分别向丝杠31的两端移动。随着夹紧爪32 的移动，可分别推动无人机的两个着陆撬调整在支撑平面25上的位置。直到不能夹紧爪32移动到着陆撬不可调的位置后，使马达53停转，从而实现夹紧爪32对着陆撬的侧向挤压锁紧作用。

当马达53的动力输出端反转时，通过第一皮带轮51、第二传动带52、第二皮带轮的传动作用可带动丝杠31反转，而丝杠31的反转则可带动丝杠31上设置的旋向相反的夹紧爪32沿相向方向向丝杠31 的中点移动。而随着夹紧爪32的移动，可分别离开夹紧着陆撬的位置，从而实现无人机的放飞。

参考图3、图4(a)和图4(b)，在一些实施例中，夹紧爪32上与所述着陆撬11接触的部位设有缓冲垫321或321'。该缓冲垫321或321’可以选择例如橡胶、硅胶等较柔软的弹性材料，其可包括多个圆锥形的弹性凸台321a或锯齿形的弹性凸台321b。通过缓冲垫321或321’可在对着陆撬进行推动或锁紧时避免对着陆撬造成磕碰、撞击等损伤。

参考图1，在一些实施例中，在所述停放平台20上还设有相对于所述支撑平面25凸起的凸台。所述凸台位于所述两组通槽22之间，在所述凸台与所述两组通槽22分别所在的支撑平面25之间形成有斜面24。当无人机10的两个着陆撬11中的一个降落在斜面24时，能够在重力作用下滑到较低的支撑平面25上，从而实现着陆撬11的自动位置调整，也减少对无人机降落控制上的精度要求。

在图1中，凸台21的顶部为矩形，且长边与所述两组通槽22的长度方向垂直，且所述两组通槽22和所述两组夹紧爪32均相对于所述凸台21对称。这样通过夹紧爪32对着陆撬的同步作用，可使得无人机能够与凸台21对正，从而实现在停放平台20上的对中。

另外，无人机收放装置还可以包括数据接口40和/或电源接口。数据接口40可设置在所述停放平台20上，例如位于凸台21上，可用于与停靠在所述停放平台20上的无人机10进行数据交互。电源接口可设置在所述停放平台20上，用于对停靠在所述停放平台20上的无人机10进行充电。这样无人机在停靠到无人机收放装置时还可以实现数据交互或者充电。数据接口40或电源接口可相对于停放平台20升降，以便与无人机的相关接口进行对接。

基于前述的各个无人机收放装置的实施例，本公开还提供了对应的控制方法，包括放飞过程和降落过程。在放飞过程中，响应于无人机放飞指令，可解除所述调整锁定机构30对无人机10的着陆撬11 的锁定，控制所述无人机10起飞。在降落过程中，响应于无人机降落指令，可控制所述无人机10降落到所述停放平台20，再通过所述调整锁定机构30调整所述着陆撬11的停靠位置，并对调整后的所述着陆撬11进行锁定。

参考图2所示的调整锁定机构30的具体结构，调整所述着陆撬 11的操作可包括：启动所述马达53，使所述马达53驱动所述丝杠31 转动，以使所述两组夹紧爪32向相反方向运动，并分别带动所述无人机10的着陆撬11在所述支撑平面25的位置，直至所述马达53的电流瞬时增大，再使所述马达53断电。

在上述控制方法中，无人机收放装置中调整锁定机构30的控制可独立于无人机10的控制，换句话说，调整锁定机构30和无人机10 可分别由不同的控制主体实现控制。在另一些实施例中，也可以由相同控制主体(例如远程控制平台)来控制调整锁定机构30和无人机10。

另外，在无人机10的着陆撬11被锁定后，可使用数据接口40 或电源接口进行对接，以实现数据交互或充电。而当需要进行无人机放飞时，则可先将数据接口40或电源接口断开，再释放着陆撬11的锁定。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (13)

1.一种无人机收放装置，其特征在于，包括：

停放平台(20)，具有供无人机(10)的着陆撬(11)停靠的支撑平面(25)；和

调整锁定机构(30)，设置在所述停放平台(20)上，用于对所述着陆撬(11)在所述支撑平面(25)的停靠位置进行调整，并对调整后的所述着陆撬(11)进行锁定；

其中，所述无人机(10)包括多个着陆撬(11)，所述调整锁定机构(30)能够向所述多个着陆撬(11)中的至少部分施加沿所述支撑平面(25)的侧向作用力，以调整所述无人机(10)在所述停放平台(20)上的位置和姿态；在所述停放平台(20)上设有两组通槽(22)；所述调整锁定机构(30)包括：丝杠(31)、两组夹紧爪(32)和驱动机构，所述丝杠(31)设置在所述停放平台(20)远离所述支撑平面(25)的一侧，所述两组通槽(22)沿所述丝杠(31)的轴线方向分布；所述两组夹紧爪(32)分别嵌设在所述两组通槽(22)内，且与所述丝杠(31)螺纹连接，所述驱动机构与所述丝杠(31)操作性地连接，用于驱动所述丝杠(31)转动，以使所述两组夹紧爪(32)沿所述通槽(22)的长度方向移动。

2.根据权利要求1所述的无人机收放装置，其特征在于，所述丝杠(31)位于两组通槽(22)的下方，且所述两组夹紧爪(32)的螺纹旋向相反，以便在所述丝杠(31)转动时所述两组夹紧爪(32)能够相向移动或者沿相反方向移动。

3.根据权利要求1所述的无人机收放装置，其特征在于，所述调整锁定机构(30)包括至少两个丝杠(31)，且所述至少两个丝杠(31)相互平行，每组通槽(22)包括至少两个通槽(22)，分别与所述至少两个丝杠(31)对应，在所述至少两个丝杠(31)之间设有同步机构，用于实现所述两个丝杠(31)同步转动。

4.根据权利要求3所述的无人机收放装置，其特征在于，所述同步机构包括：分别设置在所述至少两个丝杠(31)上的多个传动轮(34)和套设在所述多个传动轮(34)中的不同传动轮(34)上的第一传动带(54)，所述多个传动轮的半径相同。

5.根据权利要求1所述的无人机收放装置，其特征在于，所述驱动机构包括：马达(53)、第一皮带轮(51)、第二传动带(52)和第二皮带轮，所述马达(53)设置在所述停放平台(20)远离所述支撑平面(25)的一侧，所述第二皮带轮固定在所述丝杠(31)上，所述第一皮带轮(51)与所述马达(53)的动力输出端连接，且通过所述第二传动带(52)与所述第二皮带轮连接，以便在所述马达(53)输出动力时，通过所述第一皮带轮(51)、所述第二传动带(52)和所述第二皮带轮的传动关系实现所述丝杠(31)的转动。

6.根据权利要求1所述的无人机收放装置，其特征在于，所述夹紧爪(32)上与所述着陆撬(11)接触的部位设有缓冲垫(321，321')。

7.根据权利要求6所述的无人机收放装置，其特征在于，所述缓冲垫(321，321')包括多个圆锥形或锯齿形的弹性凸台(321a，321b)。

8.根据权利要求1所述的无人机收放装置，其特征在于，所述夹紧爪(32)在所述支撑平面(25)上方的部分与所述支撑平面(25)呈锐角。

9.根据权利要求1所述的无人机收放装置，其特征在于，在所述停放平台(20)上还设有相对于所述支撑平面(25)凸起的凸台(21)，所述凸台(21)位于所述两组通槽(22)之间，在所述凸台(21)与所述两组通槽(22)分别所在的支撑平面(25)之间形成有斜面(24)。

10.根据权利要求3所述的无人机收放装置，其特征在于，在所述停放平台(20)上还设有相对于所述支撑平面(25)凸起的凸台(21)，所述凸台(21)的顶部为矩形，且长边与所述两组通槽(22)的长度方向垂直，且所述两组通槽(22)和所述两组夹紧爪(32)均相对于所述凸台(21)对称。

11.根据权利要求1所述的无人机收放装置，其特征在于，还包括：

数据接口(40)，设置在所述停放平台(20)上，用于与停靠在所述停放平台(20)上的无人机(10)进行数据交互；和/或

电源接口，设置在所述停放平台(20)上，用于对停靠在所述停放平台(20)上的无人机(10)进行充电。

12.一种基于权利要求1～11任一所述的无人机收放装置的控制方法，其特征在于，包括：

放飞过程：

响应于无人机放飞指令，解除所述调整锁定机构(30)对无人机(10)的着陆撬(11)的锁定，控制所述无人机(10)起飞；

降落过程：

响应于无人机降落指令，控制所述无人机(10)降落到所述停放平台(20)；

通过所述调整锁定机构(30)调整所述着陆撬(11)的停靠位置，并对调整后的所述着陆撬(11)进行锁定。

13.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述调整锁定机构(30)包括：丝杠(31)、两组夹紧爪(32)和马达(53)，所述马达(53)与所述丝杠(31)可操作的连接，所述两组夹紧爪(32)与所述丝杠(31)螺纹连接；

调整所述着陆撬(11)的操作包括：

启动所述马达(53)，使所述马达(53)驱动所述丝杠(31)转动，以使所述两组夹紧爪(32)向相反方向运动，并分别带动所述无人机(10)的着陆撬(11)在所述支撑平面(25)的位置，直至所述马达(53)的电流瞬时增大，再使所述马达(53)断电。