CN110282146A - 一种固定翼无人机回收系统 - Google Patents

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刘贵喜
井倩文
武志宇
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • B64F1/00—Ground or aircraft-carrier-deck installations
    • B64F1/02—Arresting gear; Liquid barriers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U10/00—Type of UAV
    • B64U10/25—Fixed-wing aircraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U70/00—Launching, take-off or landing arrangements

Abstract

一种固定翼无人机回收系统，其特征在：至少包括制动单元和接收单元，制动单元用于吸收无人机，它沿无人机回落方向布置；接收单元用于将制动单元吸收的无人机进行软回收，接收单元位于制动单元的前方。本发明简单可靠、不受地点限制、不会损坏机体，能够定点回收，适合绝大多数无人机类型的回收，因此应该推广应用。

Description

一种固定翼无人机回收系统
技术领域
本发明属于无人机回收技术领域，具体涉及一种固定翼无人机回收系统。
背景技术
无人驾驶飞行器具有制造成本低、灵活性好、应用范围广、续航时间长等特点。随着人工智能、数字通信技术、传感器技术等的不断发展，近年来，无人机被广泛应用于各个领域，如军事巡查、搜索营救、交通管制、民用航拍等，具有非常广阔的开发前景。尤其是固定翼无人机以其飞行速度和飞行距离上的优势，在军事领域得到了更广泛的应用，但是固定翼无人机的回收相对旋翼无人机有一定难度。
目前固定翼无人机的回收方法主要有滑跑回收，伞降回收，撞网回收，机翼撞线回收。滑跑回收安全可靠，但是需要专门的跑道，不能实现定点回收。伞降回收场地限制条件少，但是其需要阻力伞和主伞，会占用机身内部空间和载荷，并且伞降回收很容易受到风的影响，无法实现定点回收。撞网回收装置简单，不受场地的限制，可以在船上使用，但是无人机和网在接触时，前端的敏感元件容易受损，而且对无人机机型也有要求，不适合带螺旋桨的无人机，无人机容易与网缠绕而难以取出。机翼撞线回收通过机翼翼尖钩撞到竖直的阻拦绳，实现对无人机的定点回收，但是对机翼承受力有很高的要求，不适合高展弦无人机。
发明内容
本发明旨在克服现有固定翼无人机回收方法回收场地限制多，难以精确定点回收以及损坏无人机设备的问题，提供一种结构简单，安全可靠，能够实现定点回收以及全地形回收，并且能够在回收后快速重复使用的固定翼无人机回收系统。
本发明的目的是这样实现的，一种固定翼无人机回收系统，其特征在：至少包括制动单元和接收单元，制动单元用于吸收无人机，它沿无人机回落方向布置；接收单元用于将制动单元吸收的无人机进行软回收，接收单元位于制动单元的前方。
所述的制动单元包括：阻拦绳、直立构件、定滑轮、制动滑轮，阻尼绳、阻尼器，所述的直立构件由左右支柱构成，左右支柱一左一右对立分开，在左右支柱上端分别固定一个定滑轮，在左右支柱下端分别固定一个制动滑轮；两个定滑轮和两个制动滑轮形成长方形四个固定点，阻拦绳缠绕在两个定滑轮和两个制动滑轮构成的长方形四个固定点上，阻拦绳的两个端点连接阻尼器的两端，阻尼器在长方形的底部。
所述的接收单元包括：支座、接收网，支座由四个支架构成，接收网固定在四个支架上，形成网状软回收床体。
所述的无人机还包括连接固定的一个挂钩和摄像单元，所述的挂钩为折叠式结构，固定在无人机的底部，用于当无人机接近阻拦绳时，展开折叠式挂钩，挂钩与阻拦绳接合，从而将无人机连接到阻拦绳，实现对无人机的阻拦；所述的摄像单元在无人机飞行方向的下前端，摄像单元用于获取制动单元的位置信息，并依据制动单元的位置信息打开折叠式挂钩。
所述的阻拦绳为单根制动线。
所述的左右支柱的间隔距离在3.5米至6米的范围内，并且颜色为红色。
所述阻尼绳是橡筋阻尼绳，橡筋阻尼绳由一根或一根以上组成，一根以上橡筋阻尼绳用于对质量或速度较大无人机进行阻尼。
所述的一种固定翼无人机回收系统优点在于：回收设备简单、方便布置、能实现定点回收、可以适应不同地形、对无人机性能没有特别要求，能进行绝大多数无人机的回收。同时，使用单回收绳而不是传统技术中使用的网，大大降低了对无人机的机翼和其他部件造成损坏的风险，具有更高的可靠性。
附图说明
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明：
图1为一种固定翼无人机回收系统的结构示意图；
图2为一种固定翼无人机回收系统的制动单元结构示意图；
图3为一种固定翼无人机回收系统的接收单元结构示意图。
图中，1、无人机；2、挂钩；3、阻拦绳；4、支柱；5、直立构件；6、定滑轮；7、制动滑轮；8、阻尼绳；9、阻尼器；10、支座；11、接收网；12、摄像单元。
具体实施方式
本实施例提供了一种固定翼无人机回收系统，下面结合附图对其实现过程作详细说明。
如图1所示，一种固定翼无人机回收系统，其特征在：至少包括制动单元和接收单元，制动单元用于吸收无人机，它沿无人机回落方向布置；接收单元用于将制动单元吸收的无人机进行软回收，接收单元位于制动单元的前方。制动单元包括：阻拦绳3、直立构件5、定滑轮6、制动滑轮7、橡筋阻尼绳8、阻尼器9，所述的直立构件5由左右支柱4构成，左右支柱4一左一右对立分开，在左右支柱4上端分别固定一个定滑轮6，在左右支柱4下端分别固定一个制动滑轮7；两个定滑轮6和两个制动滑轮7形成长方形四个固定点，阻拦绳3缠绕在两个定滑轮6和两个制动滑轮7构成的长方形四个固定点上，阻拦绳3的两个端点连接阻尼器9的两端，阻尼器9在长方形的底部。接收单元包括：支座10、接收网11，支座10由四个支架构成，接收网11固定在四个支架上，形成网状软回收床体。
所述的无人机还包括连接固定的一个挂钩2和摄像单元12，所述的挂钩2为折叠式结构，固定在无人机的底部，用于当无人机1接近阻拦绳3时，展开折叠式挂钩2，挂钩2与阻拦绳3接合，从而将无人机1连接到阻拦绳3，实现对无人机的阻拦；所述的摄像单元12在无人机飞行方向的下前端，摄像单元12用于获取制动单元的位置信息，并依据制动单元的位置信息打开折叠式挂钩2。
所述的阻拦绳3为单根制动线。
所述的左右支柱4的间隔距离在3.5米至6米的范围内，并且颜色为红色。
左右支柱4距离太近会导致在阻拦绳上连接无人机会变得相对较困难，距离太远需要的阻拦绳3、橡筋阻尼绳8会更长。通常，左右支柱4的间隔距离在3.5米至6米的范围内。我们选择直立构件5分开5m的间距，用来固定阻拦绳3，阻拦绳3连接在定滑轮6上，定滑轮6由直立构件5进行固定, 设置在直立构件5的顶部附近。
制动滑轮7由直立构件5进行固定, 设置在直立构件5的底部附近。橡筋阻尼绳8位于定滑轮6与制动滑轮7之间以及两个制动滑轮7之间，可以根据无人机质量调整为一根至多根，无人机质量或速度较大时，多根橡筋阻尼绳8能更快吸收无人机的动能。阻尼器9位于两个制动滑轮7之间。阻拦绳3、直立构件5、定滑轮6、制动滑轮7、橡筋阻尼绳8、阻尼器9构成该系统的制动单元。制动单元用来吸收无人机被捕获后的回收动能。接收网11位于支座10上方，构成该发明的接收单元，接收单元位于制动单元的前方，接收网11距离地面有一定高度，因此可以吸收无人机1下落时的能量，实现无人机的安全回收。
本发明整个回收过程是：
无人机1在接近回收机构的过程中，通过其自身携带的摄像单元12拍摄照片，利用颜色信息进行视觉算法处理，对红色所在区域进行跟踪，即通过视觉引导进行无人机1控制，引导它朝向制动单元飞行。视觉引导作用于在捕获之前控制无人机1，当无人机1用其挂钩2钩住阻拦绳3时，就会启动回收。当无人机1接近阻拦绳时，从无人机1展开挂钩2，钩子与阻拦绳3接合，从而将无人机1连接到阻拦绳3。同时，通过制动单元包括制动滑轮7、橡筋阻尼绳8、阻尼器9对阻拦绳3施加阻力。该阻力阻止了无人机1的持续前进运动，无人机1迅速减速。制动单元前方有接收单元，接收网11距离地面有一定高度，因此可以吸收无人机1下落时的能量，无人机1最终落在接收网11上完成安全回收。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种固定翼无人机回收系统，其特征在：至少包括制动单元和接收单元，制动单元用于吸收无人机（1），它沿无人机（1）回落方向布置；接收单元用于将制动单元吸收的无人机（1）进行软回收，接收单元位于制动单元的前方。
2.根据权利要求1所述一种固定翼无人机回收系统，其特征在于：所述的制动单元包括：阻拦绳（3）、直立构件（5）、定滑轮（6）、制动滑轮（7），阻尼绳（8）、阻尼器（9），所述的直立构件（5）由左右支柱（4）构成，左右支柱（4）一左一右对立分开，在左右支柱（4）上端分别固定一个定滑轮（6），在左右支柱（4）下端分别固定一个制动滑轮（7）；两个定滑轮（6）和两个制动滑轮（7）形成长方形四个固定点，阻拦绳（3）缠绕在两个定滑轮（6）和两个制动滑轮（7）构成的长方形四个固定点上，阻拦绳（3）的两个端点连接阻尼器（9）的两端，阻尼器（9）在长方形的底部。
3.根据权利要求1所述一种固定翼无人机回收系统，其特征在于：所述的接收单元包括：支座（10）、接收网（11），支座（10）由四个支架构成，接收网（11）固定在四个支架上，形成网状软回收床体。
4.根据权利要求1所述一种固定翼无人机回收系统，其特征在于：所述的无人机（1）还包括连接固定的一个挂钩（2）和摄像单元（12），所述的挂钩（2）为折叠式结构，固定在无人机的底部，用于当无人机（1）接近阻拦绳（3）时，展开折叠式挂钩（2），挂钩（2）与阻拦绳（3）接合，从而将无人机（1）连接到阻拦绳（3），实现对无人机的阻拦；所述的摄像单元（12）在无人机飞行方向的下前端，摄像单元（12）用于获取制动单元的位置信息，并依据制动单元的位置信息打开折叠式挂钩（2）。
5.根据权利要求2所述一种固定翼无人机回收系统，其特征在于：所述的阻拦绳（3）为单根制动线。
6.根据权利要求2所述一种固定翼无人机回收系统，其特征在于：所述的左右支柱（4）的间隔距离在3.5米至6米的范围内，并且颜色为红色。
7.根据权利要求2所述一种固定翼无人机回收系统，其特征在于：所述阻尼绳（8）是橡筋阻尼绳，橡筋阻尼绳由一根或一根以上组成，一根以上橡筋阻尼绳用于对质量或速度较大无人机（1）进行阻尼。
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