CN111137454B - 一种无人运输机自动空投系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种无人运输机自动空投系统,所述自动空投系统包括舱门控制子系统、货箱传动子系统、反馈子系统和控制中心;所述控制中心同时连接舱门控制子系统、货箱传动子系统和反馈子系统,本发明在军事方面可满足复杂环境下物资远程投送的迫切需求,同时民用方面在货物物流、农林植保、遥感测绘、应急救灾、海上搜救等领域都具有十分广阔的应用前景,该系统重点解决大型重载货物的远距离运输以及货物的高精度定点空投技术问题。
Description
【技术领域】
本发明涉及无人机运输技术领域,尤其涉及一种无人运输机自动空投系统。
【背景技术】
随着现代物流行业的高速发展以及军事方面对物资远程投送的需求,无人运输机的发展得到了社会上的广泛关注,但目前的无人机技术只能满足一些轻型货物的简易传送,对复杂环境下的物资投送以及如何提高无人机的运输效率仍是亟待解决的问题。
目前的无人机空投系统,主要包括以下几种:
1.无人机下部挂载空投箱,空投箱内装载物资,投放时物资从空投箱内滑出;
2.无人机内部具有空腔,空腔内有简单的捡物装置,可用于装载和空投货物。
目前大多数无人运输机只能满足轻型货物的运输,空投机构较为简易,运输效率较低,只能完成单一货物的运输、安全性差,在一些陆运交通不发达及多山的西部、高海拔地区,难以高效完成点对点的货运支线运输,很难满足用户的现实需求。该系统可解决大型重载货物的远距离运输以及货物的高精度定点空投技术问题。
因此,有必要研究一种无人运输机自动空投系统来应对现有技术的不足,以解决或减轻上述一个或多个问题。
【发明内容】
有鉴于此,本发明提供了一种无人运输机自动空投系统,在军事方面可满足复杂环境下物资远程投送的迫切需求,同时民用方面在货物物流、农林植保、遥感测绘、应急救灾、海上搜救等领域都具有十分广阔的应用前景,该系统重点解决大型重载货物的远距离运输以及货物的高精度定点空投技术问题。
一方面,本发明提供一种无人运输机自动空投系统,所述自动空投系统包括舱门控制子系统、货箱传动子系统、反馈子系统和控制中心;所述控制中心同时连接舱门控制子系统、货箱传动子系统和反馈子系统;
所述舱门控制子系统用于控制舱门的开闭;
所述货箱传动子系统用于传动货箱进入运输舱或送出运输舱;
所述反馈子系统用于检测货箱位置和存在信息;
所述控制中心根据地面或机上的运动控制指令和机上的反馈信息,对舱门控制子系统和货箱传动子系统进行控制。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述舱门控制子系统包括舱门、舱门传动装置、舱门驱动装置和手动打开装置,所述舱门传动装置一端通过舱门驱动装置同时连接手动打开装置和控制中心,另一端连接舱门,所述舱门设置在运输舱侧面。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述货箱传动子系统包括双向直线传送装置和双向直角传送装置,所述双向直线传送装置沿飞机轴向设置,所述双向直线传送装置用于将货箱依次传送到舱门位置或将货箱从舱门处依次传送到运输舱内部,所述双向直角传送装置用于将货箱从舱门处传入运输舱或抛出运输舱,所述双向直角传送装置设置在舱门处。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述货箱传动子系统还包括限位导向轮和电动滚轮装置,所述双向直线传送装置包括轴向传送滑轮;所述双向直角传送装置包括双向直角传送滑轮,所述双向直角传送滑轮和轴向传送滑轮均通过电动滚轮装置连接限位导向轮。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述自动空投系统还包括降落伞子系统,所述降落伞子系统包括降落伞、开伞拉钩和开伞滑轨,所述开伞滑轨通过绳索连接货箱,绳索一端固定在开伞滑轨上,另一端连接降落伞。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述降落伞包括主伞和引导伞,所述引导伞的头部连接绳索。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述反馈子系统包括电机位置传感器和接近传感器,所述电机位置传感器用于获取货箱所在位置,所述接近传感器用于判断货物是否抛出运输舱。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述控制中心包括输入模块、信息处理模块和输出模块,所述输入模块通过信息处理模块连接输出模块,所述信息处理模块用于对来自地面或机上的运动控制指令和机上的反馈信息进行分析和有效性校验,对通过有效性校验的数据解析并通过485或CAN总线发送给舱门控制子系统和货箱传动子系统。
与现有技术相比,本发明可以获得包括以下技术效果:本发明在军事方面可满足复杂环境下物资远程投送的迫切需求,同时民用方面在货物物流、农林植保、遥感测绘、应急救灾、海上搜救等领域都具有十分广阔的应用前景,重点解决大型重载货物的远距离运输以及货物的高精度定点空投技术问题,空投时飞机不同俯仰角对传动装置的可靠工作要求;重型货物传动分时控制与无回转直角传送,实现了大载重无人运输机的空投;空投过程完全自动化,无需操作;传送装置可实现对货箱的自动闭锁和解锁。
当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明一个实施例提供的自动空投系统中所述货箱传动子系统结构图;
图2是本发明一个实施例提供的自动空投系统中控制中心
图中:1-限位导向轮;2-电机;3-电动滚轮装置;4-齿轮;5-限位件;6-机构支架;7-轴向传送滑轮;8-双向直角传送滑轮。
【具体实施方式】
为了更好的理解本发明的技术方案,下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。
本发明提供一种无人运输机自动空投系统,所述自动空投系统包括舱门控制子系统、货箱传动子系统、降落伞子系统、反馈子系统和控制中心;所述控制中心同时连接舱门控制子系统、货箱传动子系统和反馈子系统;
所述舱门控制子系统用于控制舱门的开闭;
所述货箱传动子系统用于传动货箱进入运输舱或送出运输舱;
所述反馈子系统用于检测货箱位置和存在信息;
所述控制中心根据地面或机上的运动控制指令和机上的反馈信息,对舱门控制子系统和货箱传动子系统进行控制。
所述舱门控制子系统包括舱门、舱门传动装置、舱门驱动装置和手动打开装置,所述舱门传动装置一端通过舱门驱动装置同时连接手动打开装置和控制中心,另一端连接舱门,所述舱门设置在运输舱侧面。
如图1所示,所述货箱传动子系统包括双向直线传送装置、双向直角传送装置、限位导向轮1、电机2、电动滚轮装置3、齿轮4、限位件5和机构支架6,所述电机2连接电动滚轮装置3,所述电动滚轮装置3通过齿轮4连接限位导向轮1,所述齿轮4周侧设置有限位件5,所述所述双向直线传送装置包括轴向传送滑轮7;所述双向直角传送装置包括双向直角传送滑轮8,所述双向直角传送滑轮8和轴向传送滑轮均通过电动滚轮装置3连接限位导向轮1。所述机构支架6设置在电动滚轮装置3下方,用于提供传动的支撑体。所述双向直线传送装置沿飞机轴向设置,所述双向直线传送装置用于将货箱依次传送到舱门位置或将货箱从舱门处依次传送到运输舱内部,所述双向直角传送装置用于将货箱从舱门处传入运输舱或抛出运输舱,所述双向直角传送装置设置在舱门处。
所述降落伞子系统包括降落伞、开伞拉钩和开伞滑轨,所述开伞滑轨通过绳索连接货箱,绳索一端固定在开伞滑轨上,另一端连接降落伞。所述降落伞包括主伞和引导伞,所述引导伞的头部连接绳索。
所述反馈子系统包括电机位置传感器和接近传感器,所述电机位置传感器用于获取货箱所在位置,所述接近传感器用于判断货物是否抛出运输舱。
所述控制中心包括输入模块、信息处理模块和输出模块,所述输入模块通过信息处理模块连接输出模块,所述信息处理模块用于对来自地面或机上的运动控制指令和机上的反馈信息进行分析和有效性校验,对通过有效性校验的数据解析并发送给舱门控制子系统和货箱传动子系统,其中控制中心即为飞控计算机。
本发明提供中无人机的货舱(即运输舱)用于储存货物,空投时舱门自动打开,货箱依次自动投出并开伞后自动关闭。
机身下地板前部分加装电动滚动装置3,可以实现集装箱沿机身轴向的运动。
电动滚轮装置3将货物推至双向直角传送装置上,同时开伞拉钩一起滑至舱门处,进入空投准备状态;在货物落下的瞬间,降落伞由拉钩拉出,货物坠下;停止空投,舱门关闭。
除货箱和降落伞子系统独立工作外,舱门控制子系统、货箱传动子系统和反馈子系统的工作方式均由控制中心协调工作。控制中心和各个子系统关系功能框图如图2所示。
控制中心使用STM32系列为核心处理器,对得到的来自地面或机上的运动控制指令进行分析和有效性校验,对通过校验的数据包解析并通过485或CAN总线发送给各个电机驱动器,实现对传送装置运动和自动舱门的控制。同时,还要通过电机位置传感器和接近传感器将货物位置、货物是否抛出等检测信息返回给控制中心。
舱门控制子系统的开闭工作受控制中心控制,可实现舱门自动开关,远程控制或手动开关等功能。
货箱传动子系统的功能是在地面将货物自动传送放置到位,在空中将货物自动传送抛出舱,由于舱门出口在货舱的侧面,所以货箱传动子系统分两部分,一是沿飞机轴向的双向直线传送装置,作用是将货箱依次传送到舱门附近位置,或者从舱门附近传送到货舱内部;二是舱门附近货箱位置的双向直角传送,货物自动传入或抛出,即传动装置双向可逆。
货箱落下时,使用开伞滑轨拉出引导伞,滑轨和货箱之间用绳索链接,绳索一头固定在滑轨上,另一头扣在引导伞的头部,当货箱被推出后,引导伞被拉开,当引导伞完全撑开后,拉开主伞。
货箱的设计主要考虑货箱、伞和货物之间的连接问题。因为货箱的形状和结构强度往往不能直接连接主伞和承受主伞的开伞动载。因而将货物捆绑在货箱内,主伞与货箱连接构成空投系统。特别是重型装备的牵引空投需要通过货箱来实现,所以空投货箱需要和货物牢固固定,这样就保证空投过程中货物完整无损;与飞机协调配套性好,牵引可靠,能确保运载无人机的飞行安全;有足够的承载能力,能承受主伞开伞动载和中午着陆时的冲击。
本发明自动空投系统可以实现了大载重无人运输机的空投;空投过程完全自动化,无需操作;传送装置可实现对货箱的自动闭锁和解锁。
以上对本申请实施例所提供的一种无人运输机自动空投系统,进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解,硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式,而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语,故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内,本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题,基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式,然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的,并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
应当理解,本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例,但如前所述,应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述申请构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围,则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。
Claims (6)
1.一种无人运输机自动空投系统,其特征在于,所述自动空投系统包括舱门控制子系统、货箱传动子系统、反馈子系统和控制中心;
所述舱门控制子系统,用于控制舱门的开闭;
所述货箱传动子系统,用于传动货箱进入运输舱或送出运输舱;
所述反馈子系统,用于检测货箱位置和存在信息;
所述控制中心根据地面或机上的运动控制指令和机上的反馈信息,对舱门控制子系统和货箱传动子系统进行控制;
其中,所述控制中心同时连接舱门控制子系统、货箱传动子系统和反馈子系统,所述舱门控制子系统包括舱门、舱门传动装置、舱门驱动装置和手动打开装置,所述舱门传动装置一端通过舱门驱动装置同时连接手动打开装置和控制中心,另一端连接舱门,所述舱门设置在运输舱侧面;所述货箱传动子系统包括双向直线传送装置和双向直角传送装置,所述双向直线传送装置沿飞机轴向设置,所述双向直线传送装置用于将货箱依次传送到舱门位置或将货箱从舱门处依次传送到运输舱内部,所述双向直角传送装置用于将货箱从舱门处传入运输舱或抛出运输舱,所述双向直角传送装置设置在舱门处。
2.根据权利要求1所述的自动空投系统,其特征在于,所述货箱传动子系统还包括限位导向轮和电动滚轮装置,所述双向直线传送装置包括轴向传送滑轮;所述双向直角传送装置包括双向直角传送滑轮,所述双向直角传送滑轮和轴向传送滑轮均通过电动滚轮装置连接限位导向轮。
3.根据权利要求1所述的自动空投系统,其特征在于,所述自动空投系统还包括降落伞子系统,所述降落伞子系统包括降落伞、开伞拉钩和开伞滑轨,所述开伞滑轨通过绳索连接货箱,绳索一端固定在开伞滑轨上,另一端连接降落伞。
4.根据权利要求3所述的自动空投系统,其特征在于,所述降落伞包括主伞和引导伞,所述引导伞的头部连接绳索。
5.根据权利要求1所述的自动空投系统,其特征在于,所述反馈子系统包括电机位置传感器和接近传感器,所述电机位置传感器用于获取货箱所在位置,所述接近传感器用于判断货物是否抛出运输舱。
6.根据权利要求1所述的自动空投系统,其特征在于,所述控制中心包括输入模块、信息处理模块和输出模块,所述输入模块通过信息处理模块连接输出模块,所述信息处理模块用于对来自地面或机上的运动控制指令和机上的反馈信息进行分析和有效性校验,对通过有效性校验的数据解析并发送给舱门控制子系统和货箱传动子系统。
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