CN111348212B - 一种双升降台控制固定翼无人机回收系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无人机回收技术领域，特别涉及一种双升降台控制固定翼无人机回收系统。包括无人舰船、回收网系统、升降台、固定翼无人机、拦阻机构和控制系统，其中回收网系统和控制系统设置于无人舰船上靠近船头的位置，无人舰船的尾部设置有两个升降台，拦阻机构设置于两个升降台之间、且与两个升降台连接；当固定翼无人机接近无人舰船时，控制系统控制固定翼无人机的连接勾，勾住拦阻索，从而使固定翼无人机与拦阻机构连接，固定翼无人机通过拦阻机构进行减速后冲向回收网系统。本发明占用的空间比一般固定翼无人机降落所需滑道占用的空间小得多，在无人舰船上应用不存在空间限制，能够实现在无人舰船上对固定翼无人机的有效拦截回收。
Description
技术领域
本发明涉及无人机回收技术领域，特别涉及一种双升降台控制固定翼无人机回收系统。
背景技术
无人舰船作为一种智能化、无人化、网络化的水面交通工具，在诸多领域发挥了重要作用。随着计算机应用技术、无线蜂窝通信技术和高性能传感器技术的一次次技术突破，无人舰船的技术也随之日益发展成熟。同样，无人机也在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄等诸多领域发挥着重要的作用。无人机又分为固定翼无人机和旋翼无人机两种，固定翼飞机与旋翼飞机相比，作战半径和留空时间都有很大提高，另外固定翼飞行器续航时间长，技术相对成熟，研制成本低，具有占用空间小等优势，已经得到广泛应用，如果能将无人舰船和固定翼无人机结合起来，在未来将拥有很大的研究和应用价值，但固定翼无人机发射和回收都需要较长的跑道，这一点在无人舰船上难以实现，因此，设计一套高效、可靠的固定翼无人机回收系统是非常必要的。固定翼无人机在准备降落到无人舰船时，由于其飞行高度、航向、横滚、俯仰等有一定的控制不确定性，尤其是飞行高度和横滚，需要在回收的时候予以矫正。所以设置一套矫正固定翼无人机飞行高度和横滚的机械系统显得十分重要。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种双升降台控制固定翼无人机回收系统，该系统能够实现在无人舰船上对固定翼无人机的有效拦截回收。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种双升降台控制固定翼无人机回收系统，包括：无人舰船、回收网系统、升降台、固定翼无人机、拦阻机构和控制系统，其中回收网系统和控制系统设置于无人舰船上靠近船头的位置，所述无人舰船的尾部设置有两个升降台，所述拦阻机构设置于两个升降台之间、且与两个升降台连接；当固定翼无人机接近无人舰船时，所述控制系统控制所述固定翼无人机与拦阻机构连接，所述固定翼无人机通过所述拦阻机构进行减速后冲向回收网系统。
所述回收网系统包括回收网及用于支撑所述回收网的两个短支柱和两个长支柱，两个短支柱设置于所述回收网后端，两个长支柱设置于所述回收网的前端，使所述回收网的后端低于前端。
所述升降台包括底部支架、顶部支架、直线驱动机构及剪叉 支撑机构，其中顶部支架设置于底部支架的上方、且通过剪叉 支撑机构连接，所述直线驱动机构设置于所述底部支架上、且输出端与所述剪叉 支撑机构连接，用于驱动所述剪叉 支撑机构伸缩。
所述剪叉 支撑机构包括铰轴及铰接在铰轴两端的两组剪叉 杆，每组剪叉 杆包括中间位置与所述铰轴铰接的两个支撑杆，其中一支撑杆的一端通过铰接螺栓与所述顶部支架铰接，另一端设有滚动轮，且通过滚动轮在所述底部支架上行走；另一支撑杆的一端通过铰接螺栓与所述底部支架铰接，另一端设有另一滚动轮，且通过滚动轮在所述顶部支架上行走，所述直线驱动机构与所述铰轴连接。
所述直线驱动机构为液压缸。
所述拦阻机构包括阻尼器Ⅰ、拦阻索及阻尼器Ⅱ，其中阻尼器Ⅰ和阻尼器Ⅱ分别设置于两个所述升降台上，所述拦阻索的两端分别与所述阻尼器Ⅰ和阻尼器Ⅱ连接。
所述固定翼无人机的机身内设置有无人机控制系统，机身后部设有角度可调的连接钩。
所述无人机控制系统包含飞控系统和通信系统，通信系统与所述无人舰船上的控制系统保持通信连接。
所述控制系统包括无人船控制子系统、无人机控制子系统和通信系统。
本发明的优点与积极效果为：
1.本发明将无人舰船和固定翼无人机两个具有重大研究意义的课题结合在一起，拓展了两者的研究范围，具有较好的应用前景。
2.本发明的拦阻索是由两组升降台控制，能够根据无人机的位置进行调节，可以有效矫正固定翼无人机飞行高度和横滚的偏差，具有较强的适应性。
3.本发明的回收网为柔性、倾斜安置的网，可以有效提高固定翼无人机降落的安全性和成功率。
4.本发明占用的空间比一般固定翼无人机降落所需滑道占用的空间小得多，在无人舰船上应用不存在空间限制。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中回收网的结构示意图；
图3为本发明中升降台的结构示意图；
图4为本发明中固定翼无人机的结构示意图；
图5为本发明中拦阻机构的结构示意图。
图中：1为无人舰船，2为回收网系统，201为短支柱，202为长支柱， 203为回收网，3为升降台，301为底部支架，302为顶部支架，303为铰接螺栓，304为液压缸，305为滚动轮，306为顶板，4为固定翼无人机，401为无人机控制系统，402为角度可调的连接钩，5为拦阻机构，501为阻尼器Ⅰ， 502为拦阻索，503为阻尼器Ⅱ，6为控制系统。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
如图1所示，本发明提供的一种双升降台控制固定翼无人机回收系统，包括无人舰船1、回收网系统2、升降台3、固定翼无人机4、拦阻机构5和控制系统6，其中回收网系统2设置于无人舰船1的甲板中部靠近船头的位置，无人舰船1的尾部设置有两个升降台3，拦阻机构5设置于两个升降台3之间、且与两个升降台3连接，无人机的控制系统6设置于无人舰船1的甲板前端。当固定翼无人机4接近无人舰船1时，控制系统6控制固定翼无人机4与拦阻机构5连接，固定翼无人机4通过拦阻机构5进行减速后冲向回收网系统2。
如图2所示，回收网系统2包括回收网203及用于支撑回收网203的两个短支柱201和两个长支柱202，两个短支柱201设置于回收网203后端，两个长支柱202设置于回收网203的前端，使回收网203的后端低于前端，即向尾部倾斜。
回收网203边缘为固定到短支柱201和长支柱202的铝合金板材，中部为用柔性材料制作的网。
如图3所示，升降台3包括底部支架301、顶部支架302、直线驱动机构及剪叉 支撑机构，其中顶部支架302设置于底部支架301的上方、且通过剪差支撑机构连接，直线驱动机构设置于底部支架301上、且输出端与剪叉 支撑机构连接，用于驱动剪叉 支撑机构伸缩。
剪叉 支撑机构包括铰轴及铰接在铰轴两端的两组剪叉 杆，每组剪叉 杆包括中间位置与铰轴铰接的两个支撑杆，其中一支撑杆的一端通过铰接螺栓303 与顶部支架302铰接，另一端设有滚动轮305，且通过滚动轮305在底部支架 301上行走；另一支撑杆的一端通过铰接螺栓303与底部支架301铰接，另一端设有另一滚动轮305，且通过滚动轮305在顶部支架302上行走，直线驱动机构与铰轴连接。升降台3的顶部支架302上设有用于安装机械爪6的机械爪支座307。
本发明的实施例中，底部支架301和顶部支架302主要由铝型材搭建，两端有铰接螺栓303，铰接螺栓303连接有两对支撑杆，两对支撑杆中部同心配合并用两段圆柱连接，两段圆柱连接形成铰轴。直线驱动机构为液压缸304，升降台3靠液压缸304的推杆控制完成升降的过程，液压缸304的一端铰接到底部支架301上，另一端铰接到支撑杆中部的圆柱上。两对支撑杆的另一端安装有滚动轮305，滚动轮305在升降台的升降过程中，在底部支架301和顶部支架302的相关位置滚动。
如图5所示，拦阻机构5包括阻尼器Ⅰ501、拦阻索502及阻尼器Ⅱ503，其中阻尼器Ⅰ501和阻尼器Ⅱ503分别设置于两个升降台3上，拦阻索502的两端分别与阻尼器Ⅰ501和阻尼器Ⅱ503连接。
如图4所示，固定翼无人机4是前拉式无人机，即动力旋翼位于机身前端，其内设置有无人机控制系统401，无人机控制系统401包含飞控系统和通信系统，通信系统与无人舰船1上的控制系统6保持通信连接；机身后部设有角度可调的连接钩402。
控制系统6包括无人船控制子系统、无人机控制子系统和通信系统，无人船控制子系统、无人机控制子系统用以分别实现对无人舰船1集船载设备和固定翼无人机4的控制，无人舰船控制子系统和无人机控制子系统均为本领域公知技术。
本发明的工作原理为：
当固定翼无人机4完成飞行任务，准备在无人舰船1上降落时，无人舰船 1上的控制系统6会根据所采集到的无人舰船1和固定翼无人机4的各种状况进行路径规划，使固定翼无人机4飞行轨迹尽量处于无人舰船1的中轴线位置。
当固定翼无人机4接近无人舰船1后，无人舰船1上的控制系统6控制固定翼无人机4的连接钩402角度，以使连接钩402能够顺利钩住拦阻索5，与此同时，控制系统6会根据固定翼无人机4的具体位置控制一对升降台3根据固定翼无人机4的位置调节升降高度，以匹配固定翼无人机4的飞行姿态，使得拦阻机构5的拦阻索502的轴向中心平面与无人机4的中心平面尽量重合。当固定翼无人机4继续前行到一定的位置后，连接钩402会钩住拦阻索502，固定翼无人机4会带着拦阻索502继续前进，并在阻尼器501的作用下减速，当固定翼无人机4继续前进到一定位置时，将会落入倾斜设置的回收网203中，完成整个回收过程。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种双升降台控制固定翼无人机回收系统，其特征在于，包括：无人舰船(1)、回收网系统(2)、升降台(3)、固定翼无人机(4)、拦阻机构(5)和控制系统(6)，其中回收网系统(2)和控制系统(6)设置于无人舰船(1)上靠近船头的位置，所述无人舰船(1)的尾部设置有两个升降台(3)，所述拦阻机构(5)设置于两个升降台(3)之间、且与两个升降台(3)连接；当固定翼无人机(4)接近无人舰船(1)时，所述控制系统(6)控制所述固定翼无人机(4)与拦阻机构(5)连接，所述固定翼无人机(4)通过所述拦阻机构(5)进行减速后冲向回收网系统(2)；
所述回收网系统(2)包括回收网(203)及用于支撑所述回收网(203)的两个短支柱(201)和两个长支柱(202)，两个短支柱(201)设置于所述回收网(203)后端，两个长支柱(202)设置于所述回收网(203)的前端，使所述回收网(203)的后端低于前端；
所述拦阻机构(5)包括阻尼器Ⅰ(501)、拦阻索(502)及阻尼器Ⅱ(503)，其中阻尼器Ⅰ(501)和阻尼器Ⅱ(503)分别设置于两个所述升降台(3)上，所述拦阻索(502)的两端分别与所述阻尼器Ⅰ(501)和阻尼器Ⅱ(503)连接；
所述固定翼无人机(4)的机身内设置有无人机控制系统(401)，机身后部设有角度可调的连接钩(402)；
当所述固定翼无人机(4)接近无人舰船(1)后，无人舰船(1)上的控制系统(6)控制固定翼无人机(4)的连接钩(402)角度，以使连接钩(402)能够顺利钩住拦阻机构(5)，与此同时，控制系统(6)会根据固定翼无人机(4)的具体位置控制两个升降台(3)调节升降高度，以匹配固定翼无人机(4)的飞行姿态，使得拦阻机构(5)的拦阻索(502)的轴向中心平面与固定翼无人机(4)的中心平面重合；
当所述固定翼无人机(4)继续前行到一定的位置后，连接钩(402)会钩住拦阻索(502)，固定翼无人机(4)会带着拦阻索( 502)继续前进，并在阻尼器Ⅰ(501)和阻尼器Ⅱ(503)的作用下减速；
当所述固定翼无人机(4)继续前进到一定位置时，将会落入倾斜设置的回收网203中，完成整个回收过程。
2.根据权利要求1所述的双升降台控制固定翼无人机回收系统，其特征在于，所述升降台(3)包括底部支架(301)、顶部支架(302)、直线驱动机构及剪叉 支撑机构，其中顶部支架(302)设置于底部支架(301)的上方、且通过剪叉 支撑机构连接，所述直线驱动机构设置于所述底部支架(301)上、且输出端与所述剪叉 支撑机构连接，用于驱动所述剪叉 支撑机构伸缩。
3.根据权利要求2所述的双升降台控制固定翼无人机回收系统，其特征在于，所述剪叉支撑机构包括铰轴及铰接在铰轴两端的两组剪叉 杆，每组剪叉 杆包括中间位置与所述铰轴铰接的两个支撑杆，其中一支撑杆的一端通过铰接螺栓(303)与所述顶部支架(302)铰接，另一端设有滚动轮(305)，且通过滚动轮(305)在所述底部支架(301)上行走；另一支撑杆的一端通过铰接螺栓(303)与所述底部支架(301)铰接，另一端设有另一滚动轮(305)，且通过滚动轮(305)在所述顶部支架(302)上行走，所述直线驱动机构与所述铰轴连接。
4.根据权利要求2所述的双升降台控制固定翼无人机回收系统，其特征在于，所述直线驱动机构为液压缸(304)。
5.根据权利要求1所述的双升降台控制固定翼无人机回收系统，其特征在于，所述无人机控制系统(401)包含飞控系统和通信系统，通信系统与所述无人舰船(1)上的控制系统(6)保持通信连接。
6.根据权利要求1所述的双升降台控制固定翼无人机回收系统，其特征在于：所述控制系统(6)包括无人船控制子系统、无人机控制子系统和通信系统。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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