CN110857149A - 可回收式搭载旋翼无人机的运载系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可回收式搭载旋翼无人机的运载系统，该运载系统中禁锢有旋翼无人机，该运载系统能够快速抵达预定空域，并且能够在抵达预定空域后将其内部禁锢的旋翼无人机弹射出来，使得旋翼无人机直接在预定空域开始工作，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，另外该系统中的运载系统还可以回收，经过适宜的处理后还可以进行二次运载作业。

Description

可回收式搭载旋翼无人机的运载系统

技术领域

本发明涉及无人机领域，尤其涉及一种可回收式搭载旋翼无人机的运载系统。

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，本发明设计出一种能够与旋翼无人机配合的运载系统，通过该运载系统将旋翼无人机运送至特定位置，并且旋翼无人机能够从运载系统中弹出，进一步地，为了降低成本，还要对完成工作任务的运载系统做回收处理，从而解决上述问题。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种可回收式搭载旋翼无人机的运载系统，该运载系统中禁锢有旋翼无人机，该运载系统能够快速抵达预定空域，并且能够在抵达预定空域后将其内部禁锢的旋翼无人机弹射出来，使得旋翼无人机直接在预定空域开始工作，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，在运载系统完成投射任务后，通过降落伞平安着陆，并回收利用，从而完成本发明。

具体来说，本发明的目的在于提供一种可回收式搭载旋翼无人机的运载系统，

该运载系统包括可展开的整流罩1；

在整流罩1内部下方设置有承托座2；

在运载系统尾部还设置有降落伞弹射部。

其中，所述整流罩1可展开，其内部可放置无人机，当到达预定空域展开所述整流罩1时，可裸露出其内部的无人机；

所述承托座2用于禁锢旋翼无人机。

其中，当整流罩1展开时，所述承托座2能够将无人机从承托座2中弹出。

其中，所述承托座2包括限位筒21和位于限位筒21内侧的承托板22；

所述限位筒21用于禁锢旋翼无人机；

所述承托板22能够在限位筒21内部，沿着所述限位筒21的轴线方向向上移动，从而将位于限位筒21内部上方的旋翼无人机弹出。

其中，在所述限位筒21的内壁上，沿其轴线方向开设有限位槽23，

在所述承托板22的侧部设置有向外凸出的凸台24，所述凸台嵌入到所述限位槽23内；

优选地，所述凸台24位于承托板22的侧部下方。

其中，在所述限位筒21的顶部，在限位槽23内设置有挡块25，所述挡块25能够通过硬接触限制承托板22上的凸台24；

所述挡块25用于防止承托板22从限位筒21中脱落，并允许承托板22的最顶端从限位筒21中伸出。

其中，所述整流罩1包括多个(优选至少3个)外形尺寸一致的弧形罩片11，各个弧形罩片11都与运载系统的外壳铰接。

其中，在预定空域，当各个弧形罩片11都相对于运载系统外壳旋转预定角度后，承托板22将旋翼无人机弹出。

其中，所述无人机包括机架3和旋臂4；

所述旋臂4相对于机架3可向下弯折，并可禁锢在所述承托座2内，

当无人机从所述承托座2内弹出时，所述旋臂4可自动回弹至水平位置。

本发明还提供一种根据上文所述的运载系统的使用方法，优选对无人机(例如旋翼无人机)进行禁锢和释放的方法，

将无人机的旋臂2相对于机架1向下弯折，并禁锢在所述运载系统内，

运载系统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，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，

所述挡块25限制承托板22从承托座2中脱离，

无人机从承托座8中弹出预定时间后，降落伞弹射部弹出降落伞。

本发明所具有的有益效果包括：

(1)根据本发明提供的可回收式搭载旋翼无人机的运载系统能够通过该运载系统将旋翼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等任务；

(2)根据本发明提供的可回收式搭载旋翼无人机的运载系统在抵达作业地点前不消耗旋翼无人机上携带的能源，所以旋翼无人机的工作持续时间较长，能够执行远距离作业任务；

(3)根据本发明提供的可回收式搭载旋翼无人机的运载系中设置有降落伞，能够在完成投射旋翼无人机的任务后安全降落至地面，回收或二次利用。

附图说明

图1示出根据本发明一种优选实施方式的可回收式搭载旋翼无人机的运载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可回收式搭载旋翼无人机的运载系统上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可回收式搭载旋翼无人机的运载系统中承托座截面图；

图4示出根据本发明一种优选实施方式的可回收式搭载旋翼无人机的运载系统中承托座透视图；

图5示出根据本发明一种优选实施方式的可回收式搭载旋翼无人机的运载系统中旋翼无人机结构示意图。

附图标号说明：

1-整流罩

11-弧形罩片

12-承托杆

2-承托座

21-限位筒

22-承托板

23-限位槽

24-凸台

25-挡块

3-机架

4-旋臂

41-光杆段

42-环形套筒

5-连接盘

6-连杆，

7-驱动电机

8-螺旋桨

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。

根据本发明提供的可回收式搭载旋翼无人机的运载系统，如图1、图2中所示，该运载系统包括可展开的整流罩1；在整流罩1内部下方设置有承托座2；所述承托座2用于禁锢旋翼无人机；在运载系统尾部还设置有降落伞弹射部，在运载系统完成投射任务后，按照自由落体的方式回归地面的过程中，通过所述降落伞弹射部弹出降落伞，通过降落伞减缓其下落的速度，降低硬着陆时对运载系统的损坏程度，使得运载系统能够二次或者多次利用，再次执行投射旋翼无人机的任务。本发明中所述的降落伞弹射部中填充有降落伞，在所述承托板22启动工作后的15-30秒内启动工作，弹出降落伞。所述降落伞弹射部和降落伞都选用本领域中已知的规格型号，可根据运载系统的型号、大小、重量等因素进行选择，能够实现上述功能即可。

在一个优选的实施方式中，所述运载系统在到达预定空域时放开对所述无人机的禁锢，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。

本发明所述的运载系统类似于火箭或火箭弹，其飞行原理与火箭类似，通过火箭发动机喷射工质产生的反作用力向前推进的飞行器；其发射方式与火箭弹类似，所述火箭弹是由火箭筒或者火箭炮发射出的弹药，其中弹药的战斗部需替换为本发明中所述旋翼无人机。

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，其二是通过承托板将无人机从运载系统/承托座中弹出。

优选地，所述整流罩1可展开，其内部可放置无人机，当到达预定空域展开所述整流罩1时，可裸露出其内部的无人机；

所述整流罩1用于保护其内部的无人机，并在到达预定空域时展开，裸露出其内部的无人机以便于无人机弹出并启动工作。

所述承托座2用于通过与无人机的旋臂配合来禁锢无人机，并在到达预定空域时将无人机从承托座2中弹出。

具体来说，如图1、图3和图4中所示，所述承托座2包括限位筒21和位于限位筒21内侧的承托板22，

所述限位筒21尺寸与所述无人机旋臂对应的空隙围成的圆形尺寸基本一致，使得该限位筒21刚好能够嵌入到无人机旋臂对应的空隙围成的圆形空间内，进而使得旋臂4的端部抵接在限位筒21的内圈壁面上，限位筒21能够阻碍旋臂4旋转，进而阻碍旋臂4回弹至水平位置，从而实现对无人机的禁锢；所述限位筒21的高度值为30-50mm，即限位筒的最高处与承托板22之间的距离为30-50mm，由于所述承托板22可以在竖直方向上移动，在计算该高度/距离时，所述承托板22处于可能的最低点。

当所述运载系统禁锢无人机时，所述承托板22位于旋臂4的下方，承托板22与旋臂之间的距离较小，一般小于10mm，且所述承托板22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22的移动，承托板22能够将无人机的旋臂从承托座2中推出，由于承托板22的移动速度较高，无人机与承托座2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22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3和图4中所示，在所述限位筒21的内壁上，沿其轴线方向开设有限位槽23，优选地，该限位槽23设置有两条；

在所述承托板22的侧部设置有向外凸出的凸台24，所述凸台嵌入到所述限位槽23内；优选地，凸台24设置有两个；

优选地，所述凸台24位于承托板22的侧部下方，即当所述凸台24因被阻挡而不能上移时，所述承托板22的顶部已经移动至较高的位置，至少已经从限位筒21中伸出。

优选地，在所述限位筒21的顶部，在限位槽23内设置有挡块25，所述挡块25能够通过硬接触限制承托板22上的凸台24，从而防止承托板22从限位筒21中脱落；

所述挡块25用于防止承托板22从限位筒21中脱落，并允许承托板22的最顶端从限位筒21中伸出，通过设置该结构，在完成对旋翼无人机的投射工作后承托板22不会缺失，也不会对旋翼无人机造成干扰，方便于再次利用；

在一个优选的实施方式中，如图1、图2、图3和图4中所示，所述整流罩1包括至少3个外形尺寸一致的弧形罩片11，各个弧形罩片11都与运载系统外壳铰接，且在彼此紧密贴合能够形成密闭壳体结构；

优选地，本发明中运载系统的外部包括有运载系统外壳和整流罩1，其中整流罩1位于前端/顶部并且与运载系统外壳相连。

在所述整流罩1上设置有锁扣机构，当所述各个弧形罩片11彼此紧密贴合时，该锁扣机构锁死各个弧形罩片11，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11的锁定，使得多个弧形罩片11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，所述运载系统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，一般在运载系统启动前，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系统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、获知运载系统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左右高度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系统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11与运载系统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22相连，用于控制承托板22启动工作；

其中，当弧形罩片11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22启动工作，将无人机从运载系统/承托座2中弹出。

在一个优选的实施方式中，如图2中所示，在所述整流罩1内部还设置有承托杆12，该承托杆12一端固接在弧形罩片11内壁上，另一端与被禁锢在运载系统中的无人机的光杆段41相接触，用以承托/限制无人机，防止无人机在运载系统中振动或者摆动，当所述锁扣机构放开对弧形罩片11的锁定时，所述承托杆12随着弧形罩片11的转动而与所述光杆段41脱离。

在一个优选的实施方式中，在运载系统中还设置有弧形罩片旋转控制系统，该弧形罩片旋转控制系统在锁扣机构放开对弧形罩片11的锁定后，控制弧形罩片朝向外侧旋转；

在所述承托板22启动工作后的10-15秒后，所述弧形罩片旋转控制系统控制所述弧形罩片朝向内侧旋转，重新紧密贴合形成密闭壳体结构；进一步地，此时所述锁扣机构启动工作，再次锁死各个弧形罩片11，使之彼此不能分离。通过上述结构设置能够进一步提高运载系统的回收效率，降低整流罩在回收过程中损坏的可能性，降低维修成本。

在一个优选的实施方式中，如图4中所示，该旋翼无人机包括机架3和旋臂4；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；

该无人机在其旋臂4相对于机架3向下弯折时被禁锢在运载系统内，优选地，其弯折角度在90度左右时才能够使得无人机被禁锢在运载系统内；本发明中最优选的弯折角度是95度。

当所述运载系统放开对所述无人机的禁锢时，所述无人机的旋臂4自动回弹至水平位置，并启动工作；具体来说，当所述旋臂4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。

在一个优选的实施方式中，如图1和图4中所示，该无人机还包括设置在机架3正下方的连接盘5，

通过所述连接盘5在竖直方向上的往复移动来控制旋臂4向下弯折或者回弹至水平位置。当连接盘5向下移动时，带动旋臂4向下弯折，当连接盘5向上移动时，带动旋臂4回弹至水平位置；同样地，当旋臂4向下弯折时也可以带动连接盘5向下移动，当旋臂4回弹至水平位置时也可以带动连接盘5向上移动。

具体来说，优选地，在所述连接盘5上设置有连杆6，

所述连杆6一端与连接盘3铰接，

所述连杆6的另一端与旋臂4铰接。连杆6的数量与旋臂4的数量一致，彼此一一对应。

进一步优选地，所述旋臂4包括光杆段41，

在所述光杆段41上套设有环形套筒42，所述环形套筒42可以沿着光杆段41往复滑动，或者所述环形套筒42固定在所述光杆段41上；

所述连杆6与所述环形套筒42铰接，即所述连杆6通过环形套筒42与旋臂4铰接。

优选地，在所述连接盘3和机架3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5和机架3之间设置有拉伸机构，

所述拉伸机构用于拉动连接盘5向上靠近机架3，进而带动旋臂4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4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4上具有回复至水平位置的趋势，当限制、禁锢旋臂4的外力消失时，在该拉伸机构的作用下所述旋臂4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6一端与连接盘3铰接和连杆6与所述环形套筒42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4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42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6及旋臂4上的受到多个方向的作用力，确保连杆6及旋臂4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5中所示，在所述旋臂4的端部设置有驱动电机7和螺旋桨8，驱动电机7用于控制螺旋桨8旋转，当所述无人机被禁锢到运载系统中时，所述驱动电机7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驱动电机7的控制电路接通，驱动电机7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4与螺旋桨8之间留有预定空隙，所述驱动电机7有一部分埋置在旋臂4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8。

优选地，所述旋臂4设置有多个，优选为4-8个，更优选为6个。

当所述无人机被禁锢在运载系统内时，所述旋臂4对应的多个所述预定空隙呈圆形排布；运载系统通过该空隙禁锢所述无人机，即在该空隙内嵌入阻碍旋臂4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、禁锢在运载系统中。所述挡板即为限位筒21。

本发明还提供一种可回收式搭载旋翼无人机的运载系统的使用方法，优选为对无人机(例如旋翼无人机)进行禁锢和释放的方法，该方法中，

将无人机的旋臂2相对于机架1向下弯折，并禁锢在所述运载系统内，

运载系统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，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，

所述挡块25限制承托板22从承托座2中脱离，

无人机从承托座8中弹出预定时间后，降落伞弹射部弹出降落伞，该预定时间优选为15-30秒。

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)

1.一种可回收式搭载旋翼无人机的运载系统，其特征在于，

该运载系统包括可展开的整流罩(1)；

在整流罩(1)内部下方设置有承托座(2)；

在运载系统尾部还设置有降落伞弹射部。

2.根据权利要求1所述的运载系统，其特征在于，

所述整流罩(1)可展开，其内部可放置无人机，当到达预定空域展开所述整流罩(1)时，可裸露出其内部的无人机；

所述承托座(2)用于禁锢无人机，优选旋翼无人机。

3.根据权利要求1所述的运载系统，其特征在于，

当整流罩(1)展开时，所述承托座(2)能够将无人机从承托座(2)中弹出。

4.根据权利要求3所述的运载系统，其特征在于，

所述承托座(2)包括限位筒(21)和位于限位筒(21)内侧的承托板(22)；

所述限位筒(21)优选用于禁锢旋翼无人机；

所述承托板(22)在限位筒(21)内部，可沿着所述限位筒(21)的轴线方向向上移动，从而将位于限位筒(21)内部上方的旋翼无人机弹出。

5.根据权利要求4所述的运载系统，其特征在于，

在所述限位筒(21)的内壁上，沿其轴线方向开设有限位槽(23)，

在所述承托板(22)的侧部设置有向外凸出的凸台(24)，所述凸台嵌入到所述限位槽(23)内；

优选地，所述凸台(24)位于承托板(22)的侧部下方。

6.根据权利要求5所述的运载系统，其特征在于，

在所述限位筒(21)的顶部，在限位槽(23)内设置有挡块(25)，所述挡块(25)优选能够通过硬接触限制承托板(22)上的凸台(24)；

所述挡块(25)能够防止承托板(22)从限位筒(21)中脱落，并允许承托板(22)的最顶端从限位筒(21)中伸出。

7.根据权利要求1所述的运载系统，其特征在于，

所述整流罩(1)包括多个(优选至少3个)外形尺寸一致的弧形罩片(11)，优选各个弧形罩片(11)都与运载系统的外壳铰接。

8.根据权利要求7所述的运载系统，其特征在于，

在预定空域，当各个弧形罩片(11)相对于运载系统的外壳都旋转预定角度后，承托板(22)将旋翼无人机弹出。

9.根据权利要求1所述的运载系统，其特征在于，

所述无人机包括机架(3)和旋臂(4)；

优选地，所述旋臂(4)相对于机架(3)可向下弯折，并可禁锢在所述承托座(2)内，

更优选地，当无人机从所述承托座(2)内弹出时，所述旋臂(4)可自动回弹至水平位置。

10.根据权利要求1至9之一所述的运载系统的使用方法，优选对无人机(例如旋翼无人机)进行禁锢和释放的方法，其特征在于，

将无人机的旋臂(2)相对于机架(1)向下弯折，并禁锢在所述运载系统内，

运载系统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，将无人机从承托座(8)中弹出；

优选地，所述旋臂(2)回弹至水平位置，无人机启动工作，

更优选地，所述挡块(25)限制承托板(22)从承托座(2)中脱离，

无人机从承托座(8)中弹出预定时间后，降落伞弹射部弹出降落伞。

Images