CN110239685B - 一种用于无人艇平台的基于平行四连杆机构的自平稳多无人机降落装置 - Google Patents

一种用于无人艇平台的基于平行四连杆机构的自平稳多无人机降落装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于无人机辅助设备技术领域，具体公开了一种用于无人艇平台的基于平行四连杆机构的自平稳多无人机降落装置，包括无人艇，无人艇上设有六自由度并联平台，六自由度并联平台上设有与六自由度并联平台相配合的多层旋转平台，多层旋转平台上的任一层平台上均设有无人机固定装置，无人机固定装置上设有无人机；该发明通过无人艇上的六自由度并联平台和多层旋转平台的配合，不仅可以保证多层旋转平台的始终处于水平状态，还能启停多架无人机，再配合无人机和无人机固定装置，起到无人机快速平稳地在无人艇上起降的作用，无人机上的无人机起落架起到增加固定无人机的作用。

Description

一种用于无人艇平台的基于平行四连杆机构的自平稳多无人 机降落装置
技术领域
本发明属于无人机辅助设备技术领域，具体涉及一种用于无人艇平台的基于平行四连杆机构的自平稳多无人机降落装置。
背景技术
随着无人艇技术和无人机技术的快速发展，它们各自在不同的领域发挥着重要的作用，且它们都可以帮们完成高风险、高强度的任务，最大程度上保障人类的生命安全。目前，一大研究方向是将无人艇技术与无人机技术相结合，这样可以大大拓展两者的功能性，如无人机可从无人艇上起飞，携带不同的传感器对前方目标进行探索，而无人机往往续航能力不足，当无人机电量较低时，可以飞回无人艇上进行充电，且可以多架无人机同时或者交替执行任务。但是无人艇与无人机协同完成任务的一个难点在于如何在无人艇上携带大量的无人机，同时无人机如何快速稳定地降落在无人艇上，当有起飞需求时可以快速启动，飞离无人艇执行任务。
发明内容
为了解决无人机不能快速稳定地在无人艇上起降且无人艇不能携带多架无人机的问题，本发明提供了一种可以在无人艇快速稳定地起降且能够装载更多无人机的用于无人艇平台的基于平行四连杆机构的自平稳多无人机降落装置。
基于上述目的，本发明通过如下技术方案实现：
一种用于无人艇平台的基于平行四连杆机构的自平稳多无人机降落装置，包括无人艇，无人艇上设有六自由度并联平台，六自由度并联平台上设有与六自由度并联平台相配合的多层旋转平台，多层旋转平台上的任一层平台上均设有无人机固定装置，无人机固定装置上均设有无人机；无人艇上设有控制系统。
优选地，六自由度并联平台包括底座，底座上设有液压缸，液压缸上连接有上平台，上平台上设有水平传感器；液压缸与底座和上平台活动连接。
优选地，无人机上设有机载摄像机，无人机上还设有无人机起落架，无人机起落架上设有防滑材料；控制系统包括PLC控制器。
优选地，多层旋转平台包括设置在上平台上的支架，支架上设有与支架活动连接的旋转轴，旋转轴上设有外偏心转动星轮，旋转轴上还设有内转动星轮，外偏心转动星轮和内转动星轮之间通过连杆连接；内转动星轮上均设有通过活动轴与内转动星轮连接的固定板。
优选地，无人机固定装置包括设置在固定板上T型轨道，T型轨道三个端部均设有动力装置，其中相对两端的动力装置均通过丝杠连接有钩爪平台，钩爪平台与T型轨道滑动连接，其余一端的动力装置通过丝杠连接有充电平台，充电平台与T型轨道滑动连接；钩爪平台和充电平台上设有与无人机相配合的承载平台。
优选地，钩爪平台上均设有一对钩爪；充电平台上设有一对接触式充电座；承载平台上开设有与钩爪相配合的钩爪活动孔，承载平台上还开设有与接触式充电座相配合的充电活动孔。
优选地，承载平台顶面上涂设有远距离定位标志和近距离定位标志。
优选地，旋转轴上设有旋转电机，旋转电机与无人艇相连接；钩爪上设有力传感器，力传感器通过数据线与控制系统相连接；承载平台上均设有检测无人机传感器，检测无人机传感器与控制系统相连接；液压缸、动力装置均与控制系统相连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
（1）该装置通过无人艇上的六自由度并联平台和六自由度并联平台上的多层旋转平台相配,达到不仅可以保证多层旋转平台的始终处于水平状态，还能启停多架无人机,无人机固定装置可以很好的固定停留在多层旋转平台上的无人机,无人机和无人机固定装置配合,起到无人机快速平稳地在无人艇上起降的效果。
（2）底座保证六自由度并联平台稳固在无人艇上，液压缸可以随时根据上平台上的水平传感器进行调整，保证上平台始终处于水平状态；
（3）无人机上的机载摄像机可以保证无人机可以稳定的在多层旋转平台升降，无人机起落架在无人机停留时起到固定无人机的作用，防滑材料增加无人机降落和升起时的摩擦力，使得无人机更容易起飞和降落；控制系统上的PLC控制器，起到收集装置信号，进行分析，通过控制系统进行运算，反馈给执行机构进行运作的作用。
（4）支架起到固定旋转轴的作用，旋转轴与固定架通过轴承连接，外偏心转动星轮和内转动星轮通过连杆连接后，与星轮的外延部分形成平行四连杆机构，使得无人机固定装置连杆上的固定板始终保持水平状态，固定板起到固定无人机固定装置的作用。
（5）T型轨道方便钩爪平台和充电平台滑动，承载平台是为了停放无人机，承载平台与钩爪和接触式充电座相配合，起到对无人机的固定和充电作用，动力装置配合丝杠可以对钩爪平台和充电平台进行伸缩作用，达到智能控制无人机固定和无人机充电的作用。
（6）钩爪活动孔方便钩爪活动，进而对无人机进行固定作用，充电活动孔方便接触式充电座活动，方便对无人机充电以及充电完成后，断开对无人机进行的供电，防止充电过度。
（7）远距离定位标志和近距离定位标志相配合，使得无人机能够识别定位，保证无人机安全的降落。
（8）通过无人艇的控制系统来对液压缸和动力装置供电，以及对液压缸和动力装置进行控制。力传感器防止无人机固定装置施加的力太大，破坏无人机的起落架；检测无人机传感器能够检测承载平台上是否停留无人机。旋转电机起到驱动旋转轴旋转的作用，用以多层旋转平台的旋转。
综上，本发明通过无人艇上的六自由度并联平台和多层旋转平台的配合，不仅可以保证多层旋转平台的始终处于水平状态，还能启停多架无人机，再配合无人机和无人机固定装置，起到无人机快速平稳地在无人艇上起降的作用，无人机上的无人机起落架起到增加固定无人机的作用，机载摄像机识别和区分无人机的位置和承载平台的位置，达到安全停放无人机道承载平台的作用，无人机固定装置对停放好的无人机起到保持无人机固定在承载平台上和对无人机进行充电的作用。
附图说明
图1是实施例1的整体示意图；
图2是实施例1的六自由度并联平台示意图；
图3是实施例1的无人机示意图；
图4是实施例1无人机固定装置结构示意图；
图5是实施例1无人机固定装置部分结构示意图；
图6是实施例1无人机固定装置上接触式充电座示意图；
图7是实施例1多层旋转平台结构示意图1；
图8是实施例1多层旋转平台结构示意图2；
图9是实施例1多层旋转平台结构示意图3。
图中，1、无人艇，2、六自由度并联平台，3、无人机，4、无人机固定装置，5、多层旋转平台，201、底座，202、液压缸，203、球铰，204、上平台，301、机载摄像机，302、无人机起落架，401、承载平台，402、钩爪，403、钩爪平台，404、滑轨，405、丝杠，406、动力装置，407、接触式充电座，501、支架，502、外偏心转动星轮，503、内转动星轮，504、连杆，505、固定板，506、旋转轴。
具体实施方式
以下通过具体实施例对本发明作进一步详细说明，但并不限制本发明的范围。
实施例1：
一种用于无人艇平台的基于平行四连杆机构的自平稳多无人机降落装置，其结构如图1-图9所示，包括无人艇1，无人艇1上设有六自由度并联平台2，六自由度并联平台2上设有与六自由度并联平台2相配合的多层旋转平台5，多层旋转平台5上的任一层平台上均设有无人机固定装置4，无人机固定装置4上均设有无人机3；无人艇1上设有控制系统。
六自由度并联平台2包括底座201，底座201上设有液压缸202，液压缸202上连接有上平台204，上平台204上设有水平传感器；液压缸202与底座201和上平台204活动连接。无人机3上设有机载摄像机301，无人机3上还设有无人机起落架302，无人机起落架302上设有防滑材料；控制系统包括PLC控制器。多层旋转平台5包括设置在上平台204上的支架501，支架501上设有与支架501活动连接的旋转轴506，旋转轴506上设有外偏心转动星轮502，旋转轴506上还设有内转动星轮503，外偏心转动星轮502和内转动星轮503之间通过连杆504连接；内转动星轮503上均设有通过活动轴与内转动星轮503连接的固定板505。无人机固定装置4包括设置在固定板505上T型轨道，T型轨道三个端部均设有动力装置406，其中相对两端的动力装置406均通过丝杠405连接有钩爪平台403，钩爪平台403与T型轨道滑动连接，其余一端的动力装置406通过丝杠405连接有充电平台，充电平台与T型轨道滑动连接；钩爪平台403和充电平台上设有与无人机3相配合的承载平台401。钩爪平台403上均设有一对钩爪402；充电平台上设有一对接触式充电座407；承载平台401上开设有与钩爪402相配合的钩爪活动孔，承载平台401上还开设有与接触式充电座407相配合的充电活动孔。承载平台401顶面上涂设有远距离定位标志和近距离定位标志。
旋转轴506上设有旋转电机，旋转电机与无人艇1相连接；钩爪402上设有力传感器，力传感器通过数据线与控制系统相连接；承载平台401上均设有检测无人机传感器，检测无人机传感器与控制系统相连接；液压缸202、动力装置406均与控制系统相连接。
当无人机3需要降落时，旋转轴506上的旋转电机带动旋转轴506旋转，使多层旋转平台5上没有停留无人机3的固定板505通过旋转，使得空位固定板505处于多层旋转平台5顶端，此时，空位固定板505处于无遮挡状态，避免无人机3降落时产生碰撞。无人机3通过机载摄像机301识别空位固定板505上承载平台401上的远距离定位标志，无人机3通过计算自身与无人艇1上承载平台401的相对位置，不断下降，同时修正自身位置，始终位于承载平台401的正上方，无人机3持续缓慢下降，当下降到较低位置后，无人机3上的机载摄像机301无法捕获远距离定位标志后，此时机载摄像机301能够识别近距离定位标志来进行定位，无人机3通过调整位置，使无人机3处于近距离定位标志中心位置，无人机3再次下降，缓慢停留在承载平台401上，此时，无人机3就位信息发送至无人艇1，配合检测无人机传感器检测出无人机3的停留；相对两侧的动力装置406启动，带动丝杠405运动，丝杠405带动钩爪平台403沿钩爪活动孔向外运动，使相对两侧钩爪平台403上的钩爪402与无人机起落架302相契合，当钩爪402上的力传感器检测到设定的力度时，相对两侧的动力装置406停止工作，此时无人机3安全的固定在承载平台401上；如果无人机向无人艇发出电力不足的提示后，其余一个动力装置406启动，带动丝杠405运动，丝杠405带动充电平台沿充电活动孔向内运动，使充电平台上的接触式充电座407与无人机3充电口连接，通电后，动力装置406停止工作，充电完成后，动力装置406带动接触式充电座407远离无人机3。
当无人机3需要起飞时，旋转轴506上的旋转电机带动旋转轴506旋转，使多层旋转平台5上没有停留无人机3的固定板505通过旋转，使得有无人机3的固定板505处于多层旋转平台5顶端，此时，固定板505处于无遮挡状态，避免无人机3起飞时产生碰撞。相对两侧的动力装置406启动，带动丝杠405运动，丝杠405带动钩爪平台403沿钩爪活动孔向内运动，使相对两侧钩爪平台403上的钩爪402与无人机起落架302相分离，此时无人机3可以安全起飞。
实施例2：
一种用于无人艇平台的基于平行四连杆机构的自平稳多无人机降落装置，与实施例1的不同之处在于：钩爪平台403上均设有一个钩爪。
当无人机3需要降落时，旋转轴506上的旋转电机带动旋转轴506旋转，使多层旋转平台5上没有停留无人机3的固定板505通过旋转，使得空位固定板505处于多层旋转平台5顶端，此时，空位固定板505处于无遮挡状态，避免无人机3降落时产生碰撞。无人机3通过机载摄像机301识别空位固定板505上承载平台401上的远距离定位标志，无人机3通过计算自身与无人艇1上承载平台401的相对位置，不断下降，同时修正自身位置，始终位于承载平台401的正上方，无人机3持续缓慢下降，当下降到较低位置后，无人机3上的机载摄像机301无法捕获远距离定位标志后，此时机载摄像机301能够识别近距离定位标志来进行定位，无人机3通过调整位置，使无人机3处于近距离定位标志中心位置，无人机3再次下降，缓慢停留在承载平台401上，此时，无人机3就位信息发送至无人艇1，配合检测无人机传感器检测出无人机3的停留；相对两侧的动力装置406启动，带动丝杠405运动，丝杠405带动钩爪平台403沿钩爪活动孔向外运动，使相对两侧钩爪平台403上的钩爪402与无人机起落架302相契合，当钩爪402上的力传感器检测到设定的力度时，相对两侧的动力装置406停止工作，此时无人机3安全的固定在承载平台401上；如果无人机向无人艇发出电力不足的提示后，其余一个动力装置406启动，带动丝杠405运动，丝杠405带动充电平台沿充电活动孔向内运动，使充电平台上的接触式充电座407与无人机3充电口连接，通电后，动力装置406停止工作，充电完成后，动力装置406带动接触式充电座407远离无人机3。
当无人机3需要起飞时，旋转轴506上的旋转电机带动旋转轴506旋转，使多层旋转平台5上没有停留无人机3的固定板505通过旋转，使得有无人机3的固定板505处于多层旋转平台5顶端，此时，固定板505处于无遮挡状态，避免无人机3起飞时产生碰撞。相对两侧的动力装置406启动，带动丝杠405运动，丝杠405带动钩爪平台403沿钩爪活动孔向内运动，使相对两侧钩爪平台403上的钩爪402与无人机起落架302相分离，此时无人机3可以安全起飞。

Claims (1)

1.一种用于无人艇平台的基于平行四连杆机构的自平稳多无人机降落装置，包括无人艇，其特征在于，所述无人艇上设有六自由度并联平台，六自由度并联平台上设有与六自由度并联平台相配合的多层旋转平台，多层旋转平台上的任一层平台上均设有无人机固定装置，无人机固定装置上均设有无人机；所述无人艇上设有控制系统；所述六自由度并联平台包括底座，底座上设有液压缸，液压缸上连接有上平台，上平台上设有水平传感器；所述液压缸与底座和上平台活动连接；所述无人机上设有机载摄像机，无人机上还设有无人机起落架，无人机起落架上设有防滑材料；所述控制系统包括PLC控制器；所述多层旋转平台包括设置在上平台上的支架，支架上设有与支架活动连接的旋转轴，旋转轴上设有外偏心转动星轮，旋转轴上还设有内转动星轮，外偏心转动星轮和内转动星轮之间通过连杆连接；所述内转动星轮上均设有通过活动轴与内转动星轮连接的固定板；所述无人机固定装置包括设置在固定板上的 T型轨道，T型轨道三个端部均设有动力装置，其中相对两端的动力装置均通过丝杠连接有钩爪平台，钩爪平台与T型轨道滑动连接，其余一端的动力装置通过丝杠连接有充电平台，充电平台与T型轨道滑动连接；所述钩爪平台和充电平台上设有与无人机相配合的承载平台；所述钩爪平台上均设有一对钩爪；所述充电平台上设有一对接触式充电座；所述承载平台上开设有与钩爪相配合的钩爪活动孔，承载平台上还开设有与接触式充电座相配合的充电活动孔；所述承载平台顶面上涂设有远距离定位标志和近距离定位标志；所述旋转轴上设有旋转电机，旋转电机与无人艇相连接；所述钩爪上设有力传感器，力传感器通过数据线与控制系统相连接；所述承载平台上均设有检测无人机传感器，检测无人机传感器与控制系统相连接；所述液压缸、动力装置均与控制系统相连接。
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