CN110155265A - 一种用于无人艇平台的基于电磁的无人机降落装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于无人艇平台的基于电磁的无人机降落装置,设置在无人艇平台上,包括电永磁吸盘和无人机固定平台,所述无人机固定平台包括无人机承载平台和无人机固定装置;所述无人机固定装置设置在无人机承载平台下方,包括固定在电永磁吸盘上的滑轨、在滑轨上滑动的钩爪安装平台、安装在钩爪安装平台上的固定钩爪、与滑轨平行布置的丝杠,丝杠控制钩爪安装平台进退,由步进电机驱动;所述无人机承载平台上开设有与固定钩爪移动轨迹相对应的槽,所述固定钩爪穿过槽伸出到无人机承载平台上,可松开的卡住无人机的起落架。本发明结构新颖,构思巧妙,实现了无人艇对无人机快速精准的自动回收、放飞和充电,还能及时的为无人机提供电量补充,使用效果好。
Description
技术领域
本发明涉及无人设备应用技术领域,具体是一种应用在无人艇平台上用于无人机降落的装置。
背景技术
21世纪是“海洋的世纪”。当今国际海洋形势正在发生重要变革,这对中国的海洋战略的构建与发展既是机遇同时又是异常严峻的挑战。
无人艇是一种无人操作的水面舰艇,主要用于执行危险或者不适于有人船只执行的任务。无人艇上配备先进的控制系统、传感器系统、通信系统和武器系统后,更是能够执行多种战争或非战争的军事或民事任务。随着无人艇的快速发展,多款性能良好的无人艇已经投入使用,并在我国沿海的相关业务中发挥着越来越重要的作用。同时,现在科技的发展,无人机技术已经相当成熟,在各行各业中发挥着重要的作用,人们可以利用无人机执行各种高风险,不适合人类执行的任务,最大程度保障人类的生命安全。如果能够将无人机与无人艇相融合,可以大大拓展无人艇的功能。无人机的计算能力有限,而无人艇的空间大,可以置放许多电子设备,对无人机的信息进行分析、加工和处理,减少无人机的重量和工作量,使其专注于执行特定任务。
但是,由于海洋平面浪涌大,环境恶劣,无人艇在航行过程中往往会比较颠簸,无人机很难稳定的降落在无人艇的甲板上,降落后也难以进行快速有效的固定,这些都容易导致无人机的损坏,甚至坠落入海,这都给无人机在无人艇平台上的应用带来了比较大的阻碍。因此,面对颠簸的无人艇平台,无人机如何平稳、和缓的降落到无人艇上,并实现快速的固定和放开,是领域内技术人员一直在研究的课题。
发明内容
为了解决现有技术的不足,本发明提出一种用于无人艇平台的基于电磁的无人机降落装置,应用在无人艇平台上,对无人机进行引导降落、固定和放飞。
本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的:
一种用于无人艇平台的基于电磁的无人机降落装置,设置在无人艇平台上,在本发明中,包括电永磁吸盘和无人机固定平台,电永磁吸盘安装在无人机固定平台下方作为底座支撑起无人机固定平台,所述无人机固定平台包括无人机承载平台和无人机固定装置;所述无人机固定装置设置在无人机承载平台下方,包括固定在电永磁吸盘上的滑轨、在滑轨上滑动的钩爪安装平台和安装在钩爪安装平台上的固定钩爪,钩爪安装平台下方设置有与滑轨平行布置的丝杠,丝杠的一端于钩爪安装平台下方与之转动连接,丝杠的另一端设置有电机安装位,电机安装位内设置有与丝杠连接的电机;所述无人机承载平台上开设有与固定钩爪移动轨迹相对应的槽,所述固定钩爪穿过槽伸出到无人机承载平台上,与之对应的,停放到无人机承载平台上的无人机系统包括起落架,起落架为平行布置的两条,所述固定钩爪可松开的卡住起落架。
在本发明中,所述无人机承载平台下方的无人机固定装置有两组,两组无人机固定装置以无人机承载平台的中心为中心对称分布,其固定钩爪抓取移动方向于一条直线上相背而行设置。
进一步的,所述每一组无人机固定装置的滑轨有平行布置的两条,所述丝杠设置在两条滑轨之间。
在本发明中,所述电机为步进电机,断电后自锁防止固定钩爪松开。
在本发明中,所述无人机承载平台的上表面设置有用于无人机系统定位的“H”形标志,“H”形标志的两条长边用于停放无人机系统的起落架。
进一步的,所述“H”形标志的中心设置有十字标志。
在本发明中,所述无人机固定平台包括充电系统,充电系统包括接触式充电装置和充电推送装置,所述充电推送装置与无人机固定装置结构一致,设置在无人机承载平台下方,与无人机固定装置相垂直布置,所述无人机承载平台承载无人机系统的起落架位置开设有孔,所述接触式充电装置穿过孔伸出到无人机承载平台上,与无人机系统的两条起落架相接触,所述无人机系统的两条起落架与其内置蓄电池电连接。
在本发明中,所述无人机系统的起落架由导磁性金属制成,外层包裹吸振材料,用于无人机降落过程中的防震缓冲。
在本发明中,所述无人机系统包括无人机和机载摄像头,机载摄像头设置在无人机下方,位于两根起落架之间。
在本发明中,所述电永磁吸盘为市售常规产品,根据需求选购合适规格的型号均可适应于本发明。
在本发明中,所述用于无人艇平台的基于电磁的无人机降落装置的操作方法包括以下步骤:
(1)准备:无人艇或母船向无人机发送降落信号,或者无人机因为电量等原因需要降落时,无人艇将可降落平台编号发给无人机,无人机飞至无人艇平台上上空,通过机载摄像头及与无人艇系统通讯捕获降落平台的位置并锁定;
(2)引导:无人机机载摄像头分析降落平台上“H”形标记的形状及大小,通过分析得到的信息调整无人机的位姿,首先使无人机跟随无人艇运动,时刻处于锁定的降落平台的正上方,使得捕获的“H”形标志的畸变最小,然后调整自身起落架的朝向,使得两根起落架的方向和“H”形标记的两竖的方向一致,随后无人机不断降低高度,当十字靶心的在图像中面积占比达到一定比例之后,表示无人机以下降到可以启动电永磁吸盘的程度;
(3)降落:无人艇自动下达开启电永磁吸盘的命令,通过电永磁吸盘的磁吸力和无人机起落架上导磁物质的作用,将无人机吸落在无人艇上;
(4)固定:在保障无人机静止的情况下,逐步减小电磁吸力,同时开启固定装置,通过丝杠的转动带动固定钩爪往边缘运动,使得固定钩爪将无人机固定在平台上;
(5)充电:无人机判断自身状态,如果需要充电,传输信号给无人艇,无人艇启动充电推送装置,将接触式充电装置往里运动,接触到无人机的两根起落架后开始充电,两边各为正负极,充电结束后,启动充电推送装置,使接触式充电装置脱离接触,脱离充电状态;
(6)放飞:无人机需要起飞时,电永磁吸盘启动,基于一定大小的磁吸力,固定钩爪向中心运动,固定钩爪完全脱离无人机的起落架时,电磁吸盘停止,无人机启动,飞离无人艇。
与现有技术相比,本发明结构新颖,构思巧妙,通过标识物引导、通过电磁吸附,实现无人艇对无人机快速精准的自动回收、放飞和充电,有效克服了无人艇平台的颠簸,避免了无人艇降落后因无人艇平台的晃动带来的设备碰撞和损坏,还能及时的为无人机提供电量补充,使用效果好。
附图说明
图1 为本发明的整体结构示意图;
图2 为本发明的电磁吸盘及固定平台正面结构示意图;
图3 为本发明的固定平台结构示意图;
图4 为本发明的承载平台示意图;
图5 为本发明的接触式充电装置示意图;
图6 为本发明的无人机系统示意图。
图中:无人艇100、电永磁吸盘200、无人机固定平台300、固定钩爪301、钩爪安装平台302、滑轨303、丝杠304、电机安装位305、无人机承载平台306、接触式充电装置307、无人机系统400、无人机401、机载摄像头402、起落架403。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述,但并不因此而限制本发明的保护范围。
参见图1-5所示的用于无人艇平台的基于电磁的无人机降落装置,设置在无人艇100上,包括电永磁吸盘200和无人机固定平台300,电永磁吸盘200安装在无人机固定平台300下方作为底座支撑起无人机固定平台300,所述无人机固定平台300包括无人机承载平台306和无人机固定装置,无人机承载平台306上用于停放无人机系统400。
所述无人机固定装置有两组,以无人机承载平台306的中心为中心对称分布,设置在无人机承载平台306下方,包括固定在电永磁吸盘200上的滑轨303、在滑轨303上滑动的钩爪安装平台302和安装在钩爪安装平台302上的固定钩爪301,滑轨303有平行设置的两条,钩爪安装平台302下方设置有与滑轨303平行布置、设置在两条滑轨303之间的丝杠304,丝杠304的一端于钩爪安装平台302下方与之转动连接,丝杠304的另一端设置有电机安装位305,电机安装位内设置有与丝杠304连接的步进电机;所述无人机承载平台306上开设有与固定钩爪301移动轨迹相对应的槽,所述固定钩爪301穿过槽伸出到无人机承载平台306上,与之对应的,停放到无人机承载平台306上的无人机系统400包括起落架403,起落架403为平行布置的两条,所述固定钩爪301可松开的卡住起落架。
所述无人机承载平台306的上表面设置有用于无人机系统400定位的“H”形标志,“H”形标志的两条长边用于停放无人机系统400的起落架403,“H”形标志的中心设置有十字标志。
所述无人机固定平台包括充电系统,充电系统包括接触式充电装置307和充电推送装置,所述充电推送装置与无人机固定装置结构一致,设置在无人机承载平台306下方,与无人机固定装置相垂直布置,所述无人机承载平台306承载无人机系统400的起落架403位置开设有孔,所述接触式充电装置307穿过孔伸出到无人机承载平台306上,与无人机系统400的两条起落架403相接触,所述无人机系统400的两条起落架403与其内置蓄电池电连接。
所述无人机系统400包括无人机401和机载摄像头402,机载摄像头402设置在无人机401下方,位于两根起落架403之间,所述,起落架403由导磁性金属制成,外层包裹吸振材料,用于无人机401降落过程中的防震缓冲。
基于上述构造,本发明所述用于无人艇平台的基于电磁的无人机降落装置的操作方法包括以下步骤:
(1)准备:无人艇或母船向无人机发送降落信号,或者无人机因为电量等原因需要降落时,无人艇将可降落平台编号发给无人机,无人机飞至无人艇平台上上空,通过机载摄像头及与无人艇系统通讯捕获降落平台的位置并锁定;
(2)引导:无人机机载摄像头分析降落平台上“H”形标记的形状及大小,通过分析得到的信息调整无人机的位姿,首先使无人机跟随无人艇运动,时刻处于锁定的降落平台的正上方,使得捕获的“H”形标志的畸变最小,然后调整自身起落架的朝向,使得两根起落架的方向和“H”形标记的两竖的方向一致,随后无人机不断降低高度,当十字靶心的在图像中面积占比达到一定比例之后,表示无人机以下降到可以启动电永磁吸盘的程度;
(3)降落:无人艇自动下达开启电永磁吸盘的命令,通过电永磁吸盘的磁吸力和无人机起落架上导磁物质的作用,将无人机吸落在无人艇上;
(4)固定:在保障无人机静止的情况下,逐步减小电磁吸力,同时开启固定装置,通过丝杠的转动带动固定钩爪往边缘运动,使得固定钩爪将无人机固定在平台上,固定钩爪上装有力传感器,反馈的信息传达至无人艇上的PLC,当四个钩爪的力传感器都感应到力并且钩爪上的力小于一定大小时,PLC控制发送信号给步进电机,使其锁死丝杠,保证固定装置对无人机固定牢固但不损害无人机的起落架,最后停止电磁吸盘;
(5)充电:无人机判断自身状态,如果需要充电,传输信号给无人艇,无人艇启动充电推送装置,将接触式充电装置往里运动,接触到无人机的两根起落架后开始充电,两边各为正负极,充电结束后,启动充电推送装置,使接触式充电装置脱离接触,脱离充电状态;
(6)放飞:无人机需要起飞时,电永磁吸盘启动,基于一定大小的磁吸力,固定钩爪向中心运动,固定钩爪完全脱离无人机的起落架时,电磁吸盘停止,无人机启动,飞离无人艇。
在本发明中,所述无人机可替换为母船和岸基,在母船和岸基上设置相应的电永磁吸盘和无人机固定平台均可以实现无人机的自动回收、放飞和充电。
因此,结合上述构造和使用方法可以发现,本发明结构新颖,构思巧妙,实现了无人艇对无人机快速精准的自动回收、放飞和充电,还能及时的为无人机提供电量补充,使用效果好。
Claims (9)
1.一种用于无人艇平台的基于电磁的无人机降落装置,设置在无人艇平台上,其特征在于:包括电永磁吸盘和无人机固定平台,电永磁吸盘安装在无人机固定平台下方作为底座支撑起无人机固定平台,所述无人机固定平台包括无人机承载平台和无人机固定装置;所述无人机固定装置设置在无人机承载平台下方,包括固定在电永磁吸盘上的滑轨、在滑轨上滑动的钩爪安装平台和安装在钩爪安装平台上的固定钩爪,钩爪安装平台下方设置有与滑轨平行布置的丝杠,丝杠的一端于钩爪安装平台下方与之转动连接,丝杠的另一端设置有电机安装位,电机安装位内设置有与丝杠连接的电机;所述无人机承载平台上开设有与固定钩爪移动轨迹相对应的槽,所述固定钩爪穿过槽伸出到无人机承载平台上,与之对应的,停放到无人机承载平台上的无人机系统包括起落架,起落架为平行布置的两条,所述固定钩爪可松开的卡住起落架。
2.根据权利要求1所述的用于无人艇平台的基于电磁的无人机降落装置,其特征在于:所述无人机承载平台下方的无人机固定装置有两组,两组无人机固定装置以无人机承载平台的中心为中心对称分布,其固定钩爪抓取移动方向于一条直线上相背而行设置。
3.根据权利要求2所述的用于无人艇平台的基于电磁的无人机降落装置,其特征在于:所述每一组无人机固定装置的滑轨有平行布置的两条,所述丝杠设置在两条滑轨之间。
4.根据权利要求1所述的用于无人艇平台的基于电磁的无人机降落装置,其特征在于:所述电机为步进电机。
5.根据权利要求1所述的用于无人艇平台的基于电磁的无人机降落装置,其特征在于:所述无人机承载平台的上表面设置有用于无人机系统定位的“H”形标志,“H”形标志的两条长边用于停放无人机系统的起落架。
6.根据权利要求5所述的用于无人艇平台的基于电磁的无人机降落装置,其特征在于:所述“H”形标志的中心设置有十字标志。
7.根据权利要求1所述的用于无人艇平台的基于电磁的无人机降落装置,其特征在于:所述无人机固定平台包括充电系统,充电系统包括接触式充电装置和充电推送装置,所述充电推送装置与无人机固定装置结构一致,设置在无人机承载平台下方,与无人机固定装置相垂直布置,所述无人机承载平台承载无人机系统的起落架位置开设有孔,所述接触式充电装置穿过孔伸出到无人机承载平台上,与无人机系统的两条起落架相接触,所述无人机系统的两条起落架与其内置蓄电池电连接。
8.根据权利要求1所述的用于无人艇平台的基于电磁的无人机降落装置,其特征在于:所述无人机系统的起落架由导磁性金属制成,外层包裹吸振材料。
9.根据权利要求1所述的用于无人艇平台的基于电磁的无人机降落装置,其特征在于:所述无人机系统包括无人机和机载摄像头,机载摄像头设置在无人机下方,位于两根起落架之间。
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