CN110683069A - 搭载旋翼无人机的箭机系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种搭载旋翼无人机的箭机系统，该系统包括旋翼无人机和运载设备，无人机装载在火箭等运载设备中，通过运载设备将无人机运送至预定空域后，运载设备中的整流罩打开，无人机从运载设备中脱离，无人机螺旋桨启动工作，经过短距离的飞行后即可达到任务地点并开展相关工作，如拍照、探测、红外定位等，通过这种方式能够使得旋翼无人机可快速地、无能量消耗地抵达本来难以抵达的作业空域，大大提高了旋翼无人机的作业效率，拓展了作业能力，使得旋翼无人机具备执行更多任务的能力。

Description

搭载旋翼无人机的箭机系统

技术领域

本发明涉及无人机领域，尤其涉及一种搭载旋翼无人机的箭机系统。

背景技术

随着无人机技术的日益完善，越来越多的领域中引入了无人机，人们可以利用无人机方便快捷地完成一些看似比较难以完成的任务；其中，旋翼无人机是无人机中一个较为重要的分支，旋翼无人机能够悬停，体积较小，能够执行定点拍摄等特殊作业，但是受到其自身的结构特性影响，现有的旋翼无人机也具有其特有的缺陷，比如由于采用螺旋桨动力，其飞行速度比翼型无人机慢，其飞行高度也会受到很大限制，不能快速攀升至较高的高度，难以满足特殊的任务要求，另外，由于体积和动力的问题，旋翼无人机所能携带的电池等能源比较有限，其工作半径较小，难以胜任远距离的侦察、观测任务。

由于上述原因，本发明人对现有的旋翼无人机做了深入研究，希望设计出一种运载设备，将旋翼无人机快速运送至预定空域，实现旋翼无人机的快速、无能耗部署，从而得到能够解决上述问题的搭载旋翼无人机的箭机系统。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种搭载旋翼无人机的箭机系统，该系统包括旋翼无人机和运载设备，无人机装载在火箭等运载设备中，通过运载设备将无人机运送至预定空域后，运载设备中的整流罩打开，无人机从运载设备中脱离，无人机螺旋桨启动工作，经过短距离的飞行后即可达到任务地点并开展相关工作，如拍照、探测、红外定位等，通过这种方式能够使得旋翼无人机可快速地、无能量消耗地抵达本来难以抵达的作业空域，大大提高了旋翼无人机的作业效率，拓展了作业能力，使得旋翼无人机具备执行更多任务的能力，从而完成本发明。

具体来说，本发明的目的在于提供一种搭载旋翼无人机的箭机系统，其特征在于，该系统包括旋翼无人机和运载设备；

无人机包括机架1和旋臂2；

所述旋臂2相对于机架1能够向下弯折，并可禁锢在所述运载设备内，

当所述运载设备放开对所述无人机的禁锢时，所述旋臂2能够自动回弹至水平位置；

其中，该无人机还包括设置在机架1正下方的连接盘3，

通过所述连接盘3在竖直方向上的往复移动来控制旋臂2向下弯折或者回弹至水平位置。

其中，在所述连接盘3上设置有连杆4，

所述连杆4一端与连接盘3铰接，

所述连杆4的另一端与旋臂2铰接。

其中，所述旋臂2包括光杆段21，

在所述光杆段21上套设有环形套筒22，

所述连杆4与所述环形套筒22铰接，即所述连杆4通过环形套筒22与旋臂2铰接。

其中，在所述连接盘3和机架1之间设置有拉伸机构，

所述拉伸机构用于拉动连接盘3向上靠近机架1，进而带动旋臂2回弹至水平位置。

其中，在所述旋臂2的端部设置有驱动电机5和螺旋桨6，

其中，旋臂2与螺旋桨6之间留有预定空隙。

其中，所述运载设备用于将无人机运送至预定空域，并在预定空域放开对所述无人机的禁锢，使得无人机从运载设备中弹出。

其中，运载设备包括包覆在无人机外部的整流罩7和位于整流罩7内部下方的承托座8；

其中，所述整流罩7用于保护其内部的无人机，并在到达预定空域时展开，以便于裸露出其内部的无人机；

所述承托座8用于禁锢无人机，并在到达预定空域时将无人机从承托座8中弹出。

其中，所述承托座8包括限位筒81和位于限位筒81内侧的承托板82；

所述限位筒81用于禁锢旋翼无人机；

所述承托板82用于将无人机从限位筒81中弹出；

优选地，所述承托板82能够在限位筒81内部，沿着所述限位筒81的轴线方向向上移动，从而将位于限位筒81内部上方的旋翼无人机弹出。

本发明还提供一种上文所述系统禁锢和释放旋翼无人机的方法，

将无人机的旋臂2相对于机架1向下弯折，并禁锢在所述运载设备内，

运载设备将无人机运送至预定空域，打开整流罩7并放开对无人机的禁锢，优选将无人机从承托座8中弹出，

所述旋臂2回弹至水平位置，无人机启动工作。

本发明所具有的有益效果包括：

(1)根据本发明提供的搭载旋翼无人机的箭机系统能够通过运载设备将无人机运送至指定区域，具备快速抵达远距离作业地点的能力，工作效率高，能够执行对反应速度、开始时间有特殊要求的如火情侦察、目标定位等任务；

(2)根据本发明提供的搭载旋翼无人机的箭机系统能够通过运载设备将无人机快速运送至特定的、常规旋翼无人机难以抵达的高度，具备执行特殊任务的能力；

(3)根据本发明提供的箭载旋翼无人系统在抵达作业地点前不消耗无人机上携带的能源，所以无人机的工作持续时间较长，能够执行远距离作业任务。

附图说明

图1示出根据本发明一种优选实施方式的搭载旋翼无人机的箭机系统整体结构示意图；

图2示出根据本发明一种优选实施方式的搭载旋翼无人机的箭机系统中整流罩展开时的结构示意图

图3示出根据本发明一种优选实施方式的搭载旋翼无人机的箭机系统中旋翼无人机结构示意图；

图4示出根据本发明一种优选实施方式的搭载旋翼无人机的箭机系统中承托座截面图。

附图标号说明：

1-机架

2-旋臂

21-光杆段

22-环形套筒

3-连接盘

4-连杆

5-驱动电机

6-螺旋桨

7-整流罩

71-弧形罩片

72-承托杆

8-承托座

81-限位筒

82-承托板

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

本发明所述的运载设备包括火箭或火箭弹，所述火箭是靠火箭发动机喷射工质产生的反作用力向前推进的飞行器，所述火箭弹是由火箭筒或者火箭炮发射出的弹药，其中弹药的战斗部替换为本发明中的旋翼无人机。

本发明所述的旋翼无人机是指四旋翼无人机、六旋翼无人机或者八旋翼无人机；

本发明所述的铰接是指具有足够强度，不易断开的连接关系，这种连接允许彼此连接的两者之间做相对转动；本发明中一般通过转轴或者合页实现所述铰接。

根据本发明提供的搭载旋翼无人机的箭机系统，如图1、图3中所示，该系统包括旋翼无人机和运载设备；

所述无人机包括机架1和旋臂2；

该无人机的旋臂2能够相对于机架1向下弯折，并可禁锢在运载设备内，优选地，该无人机在其旋臂2相对于机架1向下弯折角度在90度左右时才能够使得无人机被禁锢在运载设备内；本发明中最优选的弯折角度是95度。

当所述运载设备放开对所述无人机的禁锢时，所述无人机的旋臂2自动回弹至水平位置，并启动工作；具体来说，当所述旋臂2在弹力作用下自动回弹至水平位置，此时旋臂上的电机启动工作，带动螺旋桨旋转，使得无人机尽快在该空域悬停，与此同时，无人机上的其他相关设备也都启动工作，如导航系统、GPS定位系统等等，以使得无人机尽快确定所处方位，并移动至目标位置，开始执行预定的作业任务。

所述运载设备用于将无人机运送至预定空域，并在预定空域放开对无人机的禁锢，使得无人机从运载设备中弹出；此时无人机距离预定的工作区域的距离较小，能够快速抵达；从而使得从接收到任务指令和相关目标信息到无人机就位并开始工作这段准备及航行时间大幅缩短，实现旋翼无人机的快速反应、快速机动，能够用于处置突发的紧急任务。

本发明中所述放开对无人机的禁锢包括两个步骤，其一是整流罩展开，其二是通过承托板82将无人机从运载设备/承托座8中弹出。

在一个优选的实施方式中，如图1和图3中所示，该无人机还包括设置在机架1正下方的连接盘3，

通过所述连接盘3在竖直方向上的往复移动来控制旋臂2向下弯折或者回弹至水平位置。当连接盘3向下移动时，带动旋臂2向下弯折，当连接盘3向上移动时，带动旋臂2回弹至水平位置；同样地，当旋臂2向下弯折时也可以带动连接盘3向下移动，当旋臂2回弹至水平位置时也可以带动连接盘3向上移动。

具体来说，优选地，在所述连接盘3上设置有连杆4，

所述连杆4一端与连接盘3铰接，

所述连杆4的另一端与旋臂2连接。连杆4的数量与旋臂2的数量一致，彼此一一对应。

进一步优选地，所述旋臂2包括光杆段21，

在所述光杆段21上套设有环形套筒22，所述环形套筒22可以沿着光杆段21往复滑动，或者所述环形套筒22固定在所述光杆段21上。

所述连杆4与所述环形套筒22铰接，即所述连杆4通过环形套筒22与旋臂2铰接。

优选地，在所述连接盘3和机架1上都设置有限位机构，使得旋臂只能在水平方向和向下弯折95度之间往复摆动。

优选地，在所述连接盘3和机架1之间设置有拉伸机构，

所述拉伸机构用于拉动连接盘3向上靠近机架1，进而带动旋臂2回弹至水平位置。所述拉伸机构包括竖直设置的弹簧，该弹簧一直处于拉伸状态；当旋臂2向下弯折时，该拉伸机构中存储有较大的弹性势能，使得旋臂2上具有回复至水平位置的趋势，当限制、禁锢旋臂2的外力消失时，在该拉伸机构的作用下所述旋臂2可以较大的加速度从静止开始加速旋转，从向下弯折状态回弹至水平位置。

进一步优选地，在连杆4一端与连接盘3铰接和连杆4与所述环形套筒22铰接的两个铰接位置设置扭转弹簧，该扭转弹簧也是所述拉伸机构的一部分，通过所述扭转弹簧增加旋臂2从水平位置到弯折状态所需要克服的弹力，进而增加在旋臂22向下弯折时，该拉伸机构中存储的弹性势能；该扭转弹簧还能够使得连杆4及旋臂2上的受到多个方向的作用力，确保连杆4及旋臂2按照设定轨迹移动，进而增强该系统的可靠性，在预定空域中，放开对无人机的禁锢时，无人机的旋臂一定能够回弹至水平位置。

在一个优选的实施方式中，如图1、图3中所示，在所述旋臂2的端部设置有驱动电机5和螺旋桨6，驱动电机5用于控制螺旋桨6旋转，当所述无人机被禁锢到运载设备中时，所述电机5的控制电路处于待机状态；在旋臂与机架连接处设置有感应开关，当旋臂回复至水平位置时触发所述感应开关，当所述感应开关被触发后所述电机5的控制电路接通，电机5启动工作。该感应开关可以是电磁感应开关，也可以是机械触点开关，可以任意设置，只要能够实现上述功能即可。

其中，旋臂2与螺旋桨6之间留有预定空隙，所述电机5有一部分埋置在旋臂2中，另一部分裸露在外，在所述裸露在外部分的端部安装螺旋桨6。

优选地，所述旋臂2设置有多个，优选为4-8个，

当所述无人机被禁锢在运载设备内时，所述旋臂2对应的多个所述预定空隙呈圆形排布；运载设备通过该空隙禁锢所述无人机，即在该空隙内嵌入阻碍旋臂2回弹至水平位置的挡板，在旋臂上弹力的作用下，无人机整体即被固定、禁锢在运载设备中。所述挡板即为本发明中所述的限位筒。

在一个优选的实施方式中，如图1、图2和图4中所示，所述运载设备包括包覆在无人机外部的整流罩7和位于整流罩7内部下方的承托座8。

优选地，所述整流罩7用于保护其内部的无人机，并在到达预定空域时展开，以便于裸露出其内部的无人机；

所述承托座8用于通过与所述预定空隙配合来禁锢无人机，并在到达预定空域时将无人机从承托座8中弹出。

具体来说，如图4中所示，所述承托座8包括限位筒81和位于限位筒81内侧的承托板82，

所述呈限位筒81尺寸与所述预定空隙围成的圆形尺寸基本一致，使得该限位筒81刚好能够嵌入到所述空隙围成的圆形空间内，进而使得旋臂2的端部抵接在限位筒81的内圈壁面上，限位筒81能够阻碍旋臂2旋转，进而阻碍旋臂2回弹至水平位置，从而实现对无人机的禁锢；所述限位筒81的高度值为30-50mm，即限位筒的最高处与承托板82之间的距离为30-50mm，由于所述承托板82可以在竖直方向上移动，在计算该高度/距离时，所述承托板82处于可能的最低点。

当所述运载设备禁锢无人机时，所述承托板82位于旋臂2的下方，承托板82与旋臂之间的距离较小，一般小于10mm，且所述承托板82可以在竖直方向上移动，其移动行程至少为30-50mm，即随着承托板82的移动，承托板82能够将无人机的旋臂从承托座8中推出，由于承托板82的移动速度较高，无人机与承托座8脱离时，无人机具有一定的初始速度，能够继续沿着该方向移动一定距离。

所述承托板82可以通过电磁铁产生的斥力作为动力，也可以通过压缩弹簧作为动力，可以根据实际情况自行选择，能够实现上述往复移动并推动无人机的功能即可。

在一个优选的实施方式中，如图1和图2中所示，所述整流罩7包括至少3个外形尺寸一致的弧形罩片71，各个弧形罩片71都与运载设备铰接，且在彼此紧密贴合能够形成密闭壳体结构；

在所述整流罩7上设置有锁扣机构，当所述各个弧形罩片71彼此紧密贴合时，该锁扣机构锁死各个弧形罩片71，使之彼此不能分离，且该锁扣机构是能够自动放开的，当其收到展开指令时，自动放开对弧形罩片71的锁定，使得多个弧形罩片71可以彼此分离，并旋转，从而裸露出整流罩内部的无人机；所述锁扣机构可以为电磁锁也可以是机械锁，可以设置成任意形式，只需能够满足上述要求即可。

优选地，所述运载设备中还设置有控制模块，该控制模块用于向所述锁扣机构发送展开指令，该控制模块可以基于时间信息生成并发出展开指令，也可以基于探测到的状态信息生成并发出展开指令，还可以基于地面指令生成并发出展开指令；

其中，所述时间信息是指预装的在预定时间后生成并发出展开指令，一般在运载设备启动前，灌装该预定时间，如40s后生成并发出展开指令；

所述探测到的状态信息是指运载设备探测到的其自身的位置信息和速度信息，主要通过GPS接收模块、北斗接收模块等卫星定位模块探测、获知运载设备自身的位置信息和速度信息等相关信息，当探测到的状态信信息满足预设条件时生成并发出展开指令，如到达800m高度上下时生成并发出展开指令，或者到达东经116.3度，北纬39.95度附近时生成并发出展开指令，或者竖直方向速度值为0时生成并发出展开指令等；

所述地面指令是指运载设备实时接收的由地面控制站发出的控制指令。

在一个优选的实施方式中，在各个弧形罩片71与运载设备铰接连接处设置有第二类感应开关，所述第二类感应开关与所述承托板82相连，用于控制承托板82启动工作；

其中，当弧形罩片71旋转预定角度后能够触发与其对应的第二类感应开关，优选地，该预定角度值在90度以上；

所述第二类感应开关有多个，当所有的第二类感应开关都被触发后控制承托板82启动工作，将无人机从运载设备/承托座8中弹出。

在一个优选的实施方式中，如图1中所示，在所述整流罩7内部还设置有承托杆72，该承托杆72一端固接在弧形罩片71内壁上，另一端与被禁锢在运载设备中的无人机的光杆段21相接触，用以承托/限制无人机，防止无人机在运载设备中振动或者摆动，当所述锁扣机构放开对弧形罩片71的锁定时，所述承托杆72随着弧形罩片71的转动而与所述光杆段21脱离。

本发明还提供一种搭载旋翼无人机的箭机系统禁锢和释放旋翼无人机的方法，该方法中，

将无人机的旋臂2相对于机架1向下弯折，并禁锢在所述运载设备内，

运载设备将无人机运送至预定空域，打开整流罩7并放开对无人机的禁锢，优选将无人机从承托座8中弹出，

所述旋臂2回弹至水平位置，无人机启动工作。

以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种搭载旋翼无人机的箭机系统，其特征在于，该系统包括旋翼无人机和运载设备。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，无人机包括机架(1)和旋臂(2)；

所述旋臂(2)相对于机架(1)可向下弯折，并可禁锢在所述运载设备内，

当所述运载设备放开对所述无人机的禁锢时，所述旋臂(2)可自动回弹至水平位置。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

该无人机还包括设置在机架(1)正下方的连接盘(3)，

通过所述连接盘(3)在竖直方向上的往复移动来控制旋臂(2)向下弯折或者回弹至水平位置；

优选地，

在所述连接盘(3)上设置有连杆(4)，

所述连杆(4)一端与连接盘(3)铰接，

所述连杆(4)的另一端与旋臂(2)铰接。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，

所述旋臂(2)包括光杆段(21)，

在所述光杆段(21)上套设有环形套筒(22)，

所述连杆(4)与所述环形套筒(22)铰接，即所述连杆(4)通过环形套筒(22)与旋臂(2)铰接。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，

在所述连接盘(3)和机架(1)之间设置有拉伸机构，

所述拉伸机构用于拉动连接盘(3)向上靠近机架(1)，进而带动旋臂(2)回弹至水平位置；

优选地，在所述旋臂(2)的端部设置有驱动电机(5)和螺旋桨(6)，更优选地，旋臂(2)与螺旋桨(6)之间留有预定空隙。

6.根据权利要求1至5之一所述的系统，其特征在于，所述运载设备用于将无人机运送至预定空域，并在预定空域放开对所述无人机的禁锢，使得无人机从运载设备中弹出。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，

运载设备包括包覆在无人机外部的整流罩(7)和位于整流罩(7)内部下方的承托座(8)。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，

所述整流罩(7)用于保护其内部的无人机，并在到达预定空域时展开，以便于裸露出其内部的无人机；

所述承托座(8)用于禁锢无人机，并在到达预定空域时将无人机从承托座(8)中弹出。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，

所述承托座(8)包括限位筒(81)和位于限位筒(81)内侧的承托板(82)；

所述限位筒(81)用于禁锢旋翼无人机；

所述承托板(82)用于将无人机从限位筒(81)中弹出；

优选地，所述承托板(82)能够在限位筒(81)内部，沿着所述限位筒(81)的轴线方向向上移动，从而将位于限位筒(81)内部上方的旋翼无人机弹出。

10.根据权利要求1至9之一所述的系统禁锢和释放旋翼无人机的方法，其特征在于，

将无人机的旋臂(2)相对于机架(1)向下弯折，并禁锢在所述运载设备内，

运载设备将无人机运送至预定空域，打开整流罩(7)并放开对无人机的禁锢，优选将无人机从承托座(8)中弹出，

所述旋臂(2)回弹至水平位置，无人机启动工作。

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