CN111552304A - 一种无人机回收系统及回收方法 - Google Patents

一种无人机回收系统及回收方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111552304A
CN111552304A CN202010494009.8A CN202010494009A CN111552304A CN 111552304 A CN111552304 A CN 111552304A CN 202010494009 A CN202010494009 A CN 202010494009A CN 111552304 A CN111552304 A CN 111552304A
Authority
CN
China
Prior art keywords
unmanned aerial
aerial vehicle
vehicle
instruction
capturing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010494009.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111552304B (zh
Inventor
张翱
甘欣辉
万韬
李广德
李�瑞
张涛
赵长超
宋亮
俞旻杰
李增鸣
刘鹏
孙红明
黄宁
师晨光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Hezheng Special Equipment Co ltd
Unit 25 Unit 96901 Chinese Pla
Original Assignee
Jiangsu Hezheng Special Equipment Co ltd
Unit 25 Unit 96901 Chinese Pla
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Hezheng Special Equipment Co ltd, Unit 25 Unit 96901 Chinese Pla filed Critical Jiangsu Hezheng Special Equipment Co ltd
Priority to CN202010494009.8A priority Critical patent/CN111552304B/zh
Publication of CN111552304A publication Critical patent/CN111552304A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111552304B publication Critical patent/CN111552304B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/04—Control of altitude or depth
    • G05D1/042—Control of altitude or depth specially adapted for aircraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F1/00—Ground or aircraft-carrier-deck installations
    • B64F1/02—Ground or aircraft-carrier-deck installations for arresting aircraft, e.g. nets or cables
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F1/00—Ground or aircraft-carrier-deck installations
    • B64F1/02—Ground or aircraft-carrier-deck installations for arresting aircraft, e.g. nets or cables
    • B64F1/027—Ground or aircraft-carrier-deck installations for arresting aircraft, e.g. nets or cables using net or mesh
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/0088—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots characterized by the autonomous decision making process, e.g. artificial intelligence, predefined behaviours
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
    • G05D1/0808—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft
    • G05D1/0858—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft specially adapted for vertical take-off of aircraft
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
    • G05D1/0808—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft
    • G05D1/0866—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft specially adapted to captive aircraft
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • G05D1/101—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • G05D1/101—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft
    • G05D1/102—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft specially adapted for vertical take-off of aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

本发明公开一种无人机回收系统及回收方法，该系统包括：车载平台；直线模组和倒伏机构；直线模组底部安装在车载平台上，输出端能在驱动元件作用下在车载平台平面上平动；倒伏机构能在外力驱动下相对直线模组升降；倒伏机构底部安装在直线模组输出端；捕获末端和姿态调整机构；位姿调整机构包括上平台、安装在倒伏机构顶部的下平台及通过虎克铰安装在上下平台之间的多根电动推杆；通过驱动电动推杆动作实现上平台的位姿调整；捕获末端包括固定在无人机底部的接口杆和用于捕获接口杆并完成与接口杆锁定的接口底座，接口底座安装在上平台上。用于解决现有技术中无人机动态回收过程中耗时长、精度不高等问题，实现无人机动态快速、平稳回收。

Description

一种无人机回收系统及回收方法
技术领域
本发明涉及无人机回收技术领域，具体是一种就机械手的多旋翼无人机回收系统及回收方法，适用于多环境条件下军事侦察、安防搜救、地图测绘等领域。
背景技术
随着近些年科技的发展，无人机不管在军事侦察还是民用领域，因其能够随时随地、灵活便捷的进行空中拍摄并且成本低廉，被广泛的应用于侦察探测、地图测绘、灾害监测、通信中继、安防搜救等工作。旋翼无人机在使用时，静平台放飞回收较为简单，只需开启螺旋桨即可起飞，找到降落点电机减速降落即可，限制较少，而动平台例如车载无人机的放飞、回收方法则一直是研发的一个重点项目。
传统的无人机起飞回收方法是：首先无人机在地面启动螺旋桨，完成放飞；在完成飞行任务后，由控制者向无人机发送回收指令，然后无人机飞向控制者所在位置并自行降落在地面，再由控制者将无人机回收保存。这种方法在实际使用中有着诸多不便：首先，这种方法放飞无人机比较单一，只能在静止水平面起飞，对于倾斜动平台无法适用。其次这种方法回收无人机比较费时费力，控制者向无人机发送回收指令后，必须在原地等待无人机降落，然后再动手将无人机回收。另外，无人机回收降落时是自主降落至地面，而有些地形错综复杂，可能会对无人机设备造成损害。
在近些年，也出现了一些较为创新的无人机起飞降落的方法，如中国专利文献中提出的“一种基于航空拖缆拖靶系统的无人机空基精准回收装置与方法，详见公布号CN107738750A”，“一种飞行器空中回收无人机的方法及其系统，详见公布号CN107792373A”等，基本都是采用其他飞行器拖缆或拖网等方式，使无人机撞网来实现减速和回收。这些方式虽然能实现无人机的动态回收，但缺点也比较明显：采用另派飞行器的方式拖网，成本较高且也可能会对无人机设备造成损伤。“基于机械抓取的车载旋翼无人机回收装置及方法,详见公布号CN108791937A”采用的是串联机械臂的方式抓取无人机，该方式缺点就是串联机械臂的响应时间比较长，远远跟不上无人机的晃动频率，因此抓取无人机的时候耗费时间比较长精度不高。
发明内容
本发明提供一种无人机回收系统及回收方法，用于克服现有技术中耗时长、回收精度不高等缺陷，实现无人机在动态移动的车载平台上快速平稳回收。
为实现上述目的，本发明提供一种无人机回收系统，包括：
车载平台，安装在移动车辆上，以提供支承；
倒伏平移装置，包括直线模组和倒伏机构；所述直线模组的底部安装在车载平台上，输出端能在驱动力作用下在车载平台所在平面上平动；所述倒伏机构能在外力驱动下相对直线模组升降；所述倒伏机构底部安装在所述直线模组的输出端；
位姿捕获装置，包括捕获末端和姿态调整机构；所述位姿调整机构包括上平台、安装在倒伏机构顶部的下平台及通过虎克铰安装在上平台与下平台之间的多根电动推杆；通过驱动电动推杆动作实现上平台的位姿调整；所述捕获末端包括固定在无人机底部的接口杆和用于捕获接口杆并完成与接口杆锁定的接口底座，所述接口底座安装在所述上平台上。
为实现上述目的，本发明还提供一种无人机回收方法，包括以下步骤：
步骤1，在接收到无人机降落指令后与无人机建立通信连接，并约定车辆与无人机相遇位置点；
步骤2，根据约定位置点及发出运动指令给直线模组控制器，直线模组控制器根据导块的位置信息及运动指令驱动导块移动以保证捕获末端在约定位置点周围预设区域内；
并发送水平调平指令给姿态调整机构控制器，姿态调整机构控制器根据捕获末端位置姿态、车辆位置姿态及水平调平指令调整电动推杆动作以实时调整姿态调整机构保持捕获末端水平；
步骤3，向无人机发送返航指令，并每隔预定时间向旋翼无人机发送载有回收平台的车辆运行信息，该车辆运行信息包括车辆位置、速度和行驶方向，无人机向车辆所在位置飞行；
步骤4，在无人机到达约定位置点之后，开始执行追踪，根据无人机实时位置姿态和捕获末端实时位置姿态，解算车载平台平面内追踪位置量，发送指令给直线模组控制器，使得捕获末端在车载平台平面与无人机上捕获接口杆的位置误差在捕获面容差范围内；
步骤5，在检测到车载平台平面内跟踪到位之后，执行垂直方向追踪指令，指令发送给姿态调整机构控制器，执行垂直升降功能，使得捕获接口杆下端半球形面接触捕获面，无人机慢慢滑落接口底座内，捕获到位之后，锁定装置锁定，向无人机发送停机信号；
步骤6，根据捕获末端实时姿态信息和车辆实时姿态信息，指令发送给姿态调整机构控制器，调整无人机姿态与车辆平台水平，同时发送指令给直线模组控制器，将倒伏机构由直立状态切换为倾倒状态，直线模组将整个装置移动至预定位置，完成无人机辅助降落。
为实现上述目的，本发明还提供一种无人机回收方法，包括以下步骤：
A、无人机在降落时，操控终端发出降落回收指令，无人机和总控模块收到指令后，无人机与总控模块建立通信连接，总控系统的总控模块约定车辆与无人机相遇位置点；
B、总控模块根据约定位置点发出运动指令给直线模组控制器，控制器执行指令保证捕获末端在约定位置点周围预设区域内，并实时调整姿态调整机构保持捕获末端水平；
C、总控模块向无人机发送返航指令，并每隔预定时间向旋翼无人机发送载有回收平台的车辆运行信息，该车辆运行信息包括车辆位置、速度和行驶方向，无人机向车辆所在位置飞行，当无人机到达约定位置点周围预设区域时，无人机根据车辆速度与行驶方向信息开始与车辆同步飞行；
D、无人机到达约定位置点之后，总控模块开始执行追踪，根据无人机实时位置姿态和捕获末端实时位置姿态，解算车载平台平面内追踪位置量，发送指令给直线模组控制器，使得捕获末端在车载平台平面与无人机上捕获接口杆的位置误差在捕获面容差范围内；
E、检测到车载平台平面内跟踪到位之后，总控模块执行垂直方向追踪指令，指令发送给姿态调整机构控制器，执行垂直升降功能，使得捕获接口杆下端半球形面接触捕获面，无人机慢慢滑落接口底座内，捕获到位之后，锁定装置锁定，无人机电机停转；
F、总控模块根据捕获末端实时姿态信息和车辆实时姿态信息，指令发送给姿态调整机构控制器，调整无人机姿态与车辆平台水平，同时发送指令给直线模组控制器，将倒伏机构由直立状态切换为倾倒状态，直线模组将整个装置移动至合适位置，完成无人机辅助降落。
本发明提供的无人机回收系统及回收方法，包括捕获末端、姿态调整机构、倒伏机构、直线模组、车载平台和总控系统，其中捕获末端位于姿态调整机构上，大容差捕获无人机并完成锁定；姿态调整机构可调整捕获末端俯仰、滚转、偏航三轴姿态以及垂直升降，倒伏机构位于姿态调整机构下方，具备倾倒直立两张状态，实现空间垂直方向大范围的捕获无人机；倒伏机构放置在直线模组上，直线模组可带动其他所有机构XY平面内移动，利用其快速响应、定位精度高的特点跟踪无人机位置。整个装置放置于车载平台内，车载总控模块对整个装置的运动进行控制。无人机本体装备无人机北斗差分测量系统，车辆本身装备有惯导可以实时获取车辆本身位置姿态、捕获末端装备有北斗差分测量系统，这些测量系统将测量信息无线传输反馈给总控模块，总控系统通过有线或无线的方式将指令动作发送给直线模组控制器、姿态调整机构控制器完成相应的动作。避免了旋翼无人机降落地点的不确定性，减小了降落地形不利从而会对旋翼无人机造成损耗的可能；实现了无人机的自主降落，操控者对旋翼无人机发送回收指令后，整个降落过程由车载总控模块和旋翼无人机自主完成，无需人为干预。解决了传统旋翼无人机回收方法需要人力物力资源的问题；实现旋翼无人机的动态降落，车辆在行进中即可完成旋翼无人机的起飞与降落，与传统的旋翼无人机降落方式只能定点回收相比有了很大的改进与提高。此外负载能力高，传统的机械臂辅助旋翼无人机降落方式，由于机械臂负载能力差，且响应时间慢，该方法有限负载可达30kg，辅助降落时间40s以内，负载与工作效率有了很大的提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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示出的结构获得其他的附图。
图1是本实施例一提供的无人机回收方法的控制系统示意图。
图2是本实施例二提供的无人机回收方法的整体结构布局示意图。
图3是图2中捕获末端的剖面示意图。
图4是图2中姿态调整机构示意图。
图5是图2中倒伏机构示意图。
图6是图2中直线模组示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供一种无人机回收方法，包括以下步骤：
步骤1，在接收到无人机降落指令后与无人机建立通信连接，并约定车辆与无人机相遇位置点；
步骤2，根据约定位置点及发出运动指令给直线模组控制器，直线模组控制器根据导块的位置信息及运动指令驱动导块移动以保证捕获末端在约定位置点周围预设区域内；
并发送水平调平指令给姿态调整机构控制器，姿态调整机构控制器根据捕获末端位置姿态、车辆位置姿态及水平调平指令调整电动推杆动作以实时调整姿态调整机构保持捕获末端水平；
步骤3，向无人机发送返航指令，并每隔预定时间向旋翼无人机发送载有回收平台的车辆运行信息，该车辆运行信息包括车辆位置、速度和行驶方向，无人机向车辆所在位置飞行；
步骤4，在无人机到达约定位置点之后，开始执行追踪，根据无人机实时位置姿态和捕获末端实时位置姿态，解算车载平台平面内追踪位置量，发送指令给直线模组控制器，使得捕获末端在车载平台平面与无人机上捕获接口杆的位置误差在捕获面容差范围内；捕获面采用漏斗状结构或锥形捕获结构；
步骤5，在检测到车载平台平面内跟踪到位之后，执行垂直方向追踪指令，指令发送给姿态调整机构控制器，执行垂直升降功能，使得捕获接口杆下端半球形面接触捕获面，无人机慢慢滑落接口底座内，捕获到位之后，锁定装置锁定，向无人机发送停机信号；在本发明一实施例中锁定装置为电磁锁结构，例如给底座内的电磁线圈通电以将锁头吸附在锁孔内，完成无人机锁定；
步骤6，根据捕获末端实时姿态信息和车辆实时姿态信息，指令发送给姿态调整机构控制器，调整无人机姿态与车辆平台水平，同时发送指令给直线模组控制器，将倒伏机构由直立状态切换为倾倒状态，直线模组将整个装置移动至预定位置，完成无人机辅助降落。
上述步骤通过无人机回收系统的总控模块与其他控制器之间的交互完成，具体可以通过安装在总控模块内部的程序被运行时实时，也可以通过具体的逻辑电路实时。
作为上述实施例的扩展，本发明实施例还提供一种无人机回收方法，包括以下步骤：
A、无人机在降落时，操控终端发出降落回收指令，无人机和总控模块收到指令后，无人机与总控模块建立通信连接，总控系统的总控模块约定车辆与无人机相遇位置点；
B、总控模块根据约定位置点发出运动指令给直线模组控制器，控制器执行指令保证捕获末端在约定位置点周围预设区域内，并实时调整姿态调整机构保持捕获末端水平；
C、总控模块向无人机发送返航指令，并每隔预定时间向旋翼无人机发送载有回收平台的车辆运行信息，该车辆运行信息包括车辆位置、速度和行驶方向，无人机向车辆所在位置飞行，当无人机到达约定位置点周围预设区域时，无人机根据车辆速度与行驶方向信息开始与车辆同步飞行；
D、无人机到达约定位置点之后，总控模块开始执行追踪，根据无人机实时位置姿态和捕获末端实时位置姿态，解算车载平台平面内追踪位置量，发送指令给直线模组控制器，使得捕获末端在车载平台平面与无人机上捕获接口杆的位置误差在捕获面容差范围内；
E、检测到车载平台平面内跟踪到位之后，总控模块执行垂直方向追踪指令，指令发送给姿态调整机构控制器，执行垂直升降功能，使得捕获接口杆下端半球形面接触捕获面，无人机慢慢滑落接口底座内，捕获到位之后，锁定装置锁定，无人机电机停转；
F、总控模块根据捕获末端实时姿态信息和车辆实时姿态信息，指令发送给姿态调整机构控制器，调整无人机姿态与车辆平台水平，同时发送指令给直线模组控制器，将倒伏机构由直立状态切换为倾倒状态，直线模组将整个装置移动至合适位置，完成无人机辅助降落。
上述步骤通过总控模块、无人机操作终端、车载导航系统、北斗差分测量系统共同完成。
实施例二
如图2～6所示，在实施例一的基础上，本发明实施例提供一种无人机回收系统，包括：
包括捕获末端1、姿态调整机构2、倒伏机构3、直线模组4、车载平台5和总控系统6。其中捕获末端1位于姿态调整机构2上，该姿态调整机构2可调整捕获末端1俯仰、滚转、偏航三轴姿态以及高度方向位移，倒伏机构3位于姿态调整机构2下方，倒伏机构3放置在直线模组4上，直线模组4可带动其他所有机构XY平面内移动，整个装置放置于车载平台5内，车载总控系统6对整个装置的运动进行控制；
所述捕获末端1包括捕获接口杆1-3、锥形捕获结构1-2以及安装底座1-1，锥形捕获结构1-2为锥形，捕获接口杆1-3底端为半球形，顶端与无人机固连，捕获末端与无人机对接过程中捕获接口杆1-3与锥形捕获结构1-2锥面接触，滑进捕获末端，锁紧装置锁定捕获接口杆1-3，完成无人机捕获。捕获末端1还装备有北斗差分测量系统实时测量捕获末端实时位置姿态信息。
所述姿态调整机构2包括上平台2-1、电动推杆2-2以及下平台2-3，上平台2-1与电动推杆2-2通过虎克铰相连，下平台2-3与电动推杆2-2通过虎克铰相连。总控模块6-1发出控制指令给姿态调整机构控制器6-5，通过三个电动推杆2-2不同行程实现调整捕获末端1姿态以及垂直升降功能。
所述倒伏机构3包括转接平台3-1、连杆3-2、电动推杆3-3、推杆连接杆3-4和倒伏机构底座3-5。转接平台3-1与连杆3-2、连杆3-2与倒伏机构底座3-5、连杆3-2与推杆连接杆3-4之间均为转动副，电动推杆3-3与推杆连接杆3-4之间为移动副。总控模块6-1发出控制指令给直线模组控制器6-6，通过电动推杆3-3不同行程实现倒伏机构倾倒直立两种状态切换。
所述直线模组4包括驱动电机4-1、电机连接杆4-2、滑轨4-3和滑块4-4。通过电机连接杆4-2，驱动电机4-1可以同时驱动两电机工作，保证滑块4-4在滑轨4-3上运动的同步性。总控模块6-1发出控制指令给直线模组控制器6-6，通过滑块4-4不同行程实现对无人机实时XY平面内位置实时跟踪。
所述总控系统6为一个嵌入式计算机，置于车载平台5上，包括总控模块6-1、无人机北斗差分测量系统6-2、车辆位置姿态传感器6-3、捕获末端位置姿态传感器6-4、直线模组控制器6-6、姿态调整机构控制器6-5等组成。无人机本体装备无人机北斗差分测量系统6-2，车辆本身装备惯导系统可以实时获取车辆本身位置姿态、捕获末端装备有北斗差分测量系统，这些测量系统将测量信息无线传输反馈给总控模块6-1，总控模块6-1通过有线或无线的方式将指令动作发送给直线模组控制器6-6、姿态调整机构控制器6-5完成相应的动作。
优选地，参见图6，所述直线模组4包括：
横向平移单元，包括两根平行的横向导轨(参见4-3)和用于驱动分别安装在两根横向导轨上的丝杆同步转动的横向驱动装置；
纵向移动单元，包括两根平行的纵向导轨和用于驱动分别安装在两根纵向导轨上的丝杆同步转动的纵向驱动装置；
两纵向导轨底部与两横向导轨的丝杆螺纹连接，两纵向导轨上分别安装有两个导块，所述导块与纵向导轨的丝杆螺纹连接；所述导块4-4形成所述直线模组的输出端。
导块4-4能够在横向平移单元围设的平面范围内任意移动，四个导块4-4之间的相对距离可设置为固定，在动作过程中始终保持同步，即可实现在移动过程中四个导块4-4之间的相对位置是不变的。
优选地，所述横向驱动装置和纵向驱动装置结构相同，均包括：
驱动电机4-1、两被动电机和电机连接杆4-2；所述驱动电机的输出轴与其中第一被动电机输入轴传动连接，所述电机连接杆传动连接第一被动电机的第一输出轴与第二被动电机的输入轴；
所述第一被动电机的第二输出轴及第二被动电机的输出轴分别与丝杆传动连接；
驱动四个导块4-4同步动作在两条横向导轨围设的平面内移动。
上述的结构驱动电机能够分别带动两纵向丝杆同步转动，两横向丝杆同步转动，以确保四个导块4-4的同步动作且相对位置不变，结构简单、动作灵活可靠。
优选地，参见图5，所述倒伏机,3包括：
连接平台3-1，安装在所述姿态调整机构的下平台2-3上；
倒伏机构底座3-5，底部安装在直线模组的四个导块4-4上，顶部设置有两条滑轨，滑轨上分别设置有能沿该滑轨滑动的滑块(图未示)；
四根连杆3-2，顶部铰接在连接平台3-1上，底部分别铰接在滑块上，每条滑轨上的两根连杆3-2之间分别设置电动推杆3-3，电动推杆3-3一端铰接在其中一根连杆3-2底部，另一端铰接在能沿另一连杆3-2滑动的推杆连接杆3-4上，通过驱动两电动推杆3-3使得连杆3-2能在卧倒状态与直立状态之间自由切换。图5所示为直立状态。
优选地，参见图3，所述接口1-3顶部具有用于安装在无人机腹部的安装部，底部具有呈半球状的锁头；且所述锁头在径向具有弹性，所述锁头与接口杆的杆部形成有锁紧台阶；
所述接口底座1-1上部具有漏斗状的捕获面1-2，所述捕获面1-2底部向下延伸形成有锁孔，所述锁孔底部形状与所述锁头形状吻合，靠近捕获面的开口相对较小用于与锁紧台阶配合以将锁头锁定在锁孔内。
优选地，所述锁头由导磁材料制成，所述接口底座上或在接口底座内部绕设有电磁线圈，用于在所述锁头落入锁孔内后导通电路使得电磁线圈通电以将锁头吸附在锁孔内。
优选地，参见图1，所述总控系统包括：
车辆位置姿态传感器6-3，用于感知车辆位置姿态；
捕获末端位置姿态传感器6-4，用于感知捕获捕获末端位置姿态；
无人机位置姿态信息获取装置6-2，用于感知无人机位置姿态；
直线模组控制器6-6，用于根据总控模块的追踪指令驱动输出端在车载平台平面上移动；
姿态调整机构控制器6-5，用于根据总控模块的位姿调整指令驱动电动推杆动作实现位姿调整；
导块位置传感器，用于感知直线模组导块的位置；
总控模块6-1，包括处理器和存储器，存储器存储有无人机回收程序，处理器在运行所述程序时执行上述实施例一所述方法的步骤。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种无人机回收系统，其特征在于，包括：
车载平台，安装在移动车辆上，以提供支承；
倒伏平移装置，包括直线模组和倒伏机构；所述直线模组的底部安装在车载平台上，输出端能在驱动力作用下在车载平台所在平面上平动；所述倒伏机构能在外力驱动下相对直线模组升降；所述倒伏机构底部安装在所述直线模组的输出端；
位姿捕获装置，包括捕获末端和姿态调整机构；所述位姿调整机构包括上平台、安装在倒伏机构顶部的下平台及通过虎克铰安装在上平台与下平台之间的多根电动推杆；通过驱动电动推杆动作实现上平台的位姿调整；所述捕获末端包括固定在无人机底部的接口杆和用于捕获接口杆并完成与接口杆锁定的接口底座，所述接口底座安装在所述上平台上。
2.如权利要求1所述的无人机回收系统，其特征在于，所述直线模组包括：
横向平移单元，包括两根平行的横向导轨和用于驱动分别安装在两根横向导轨上的丝杆同步转动的横向驱动装置；
纵向移动单元，包括两根平行的纵向导轨和用于驱动分别安装在两根纵向导轨上的丝杆同步转动的纵向驱动装置；
两纵向导轨底部与两横向导轨的丝杆螺纹连接，每根纵向导轨上分别安装有两个导块，两导块与纵向导轨的丝杆均螺纹连接；所述导块形成所述直线模组的输出端。
3.如权利要求2所述的无人机回收系统，其特征在于，所述横向驱动装置和纵向驱动装置结构相同，均包括：
驱动电机、两被动电机和电机连接杆；所述驱动电机的输出轴与两被动电机中第一被动电机输入轴传动连接，所述电机连接杆传动连接第一被动电机的第一输出轴与第二被动电机的输入轴；
所述第一被动电机的第二输出轴及两被动电机中第二被动电机的输出轴分别与丝杆传动连接；
驱动四个导块同步动作以在两条横向导轨围设的平面内移动。
4.如权利要求3所述的无人机回收系统，其特征在于，所述倒伏机构包括：
连接平台，安装在所述姿态调整机构的下平台上；
倒伏机构底座，底部安装在直线模组的四个导块上，顶部设置有两条滑轨，滑轨上分别设置有能沿该滑轨滑动的滑块；
四根连杆，顶部铰接在连接平台上，底部分别铰接在滑块上，每条滑轨上的两根连杆之间分别设置电动推杆，电动推杆一端铰接在其中一根连杆底部，另一端铰接在能沿另一连杆滑动的推杆连接杆上，通过驱动两电动推杆使得连杆能在卧倒状态与直立状态之间切换。
5.如权利要求1～4任一项所述的无人机回收系统，其特征在于，所述接口杆顶部具有用于安装在无人机腹部的安装部，底部具有呈半球状的锁头；且所述锁头在径向具有弹性，所述锁头与接口杆的杆部形成有锁紧台阶；
所述接口底座上部具有漏斗状的捕获面，所述捕获面底部向下延伸形成有锁孔，所述锁孔底部形状与所述锁头形状吻合，靠近捕获面的开口相对较小用于与锁紧台阶配合以将锁头锁定在锁孔内。
6.如权利要求5所述的无人机回收系统，其特征在于，所述锁头由导磁材料制成，所述接口底座上或接口底座内绕设有电磁线圈，用于在所述锁头落入锁孔内时导通电路使得电磁线圈通电以将锁头吸附在锁孔内。
7.如权利要求5所述的无人机回收系统，其特征在于，还包括总控系统，所述总控系统包括：
车辆位置姿态传感器，用于感知车辆位置姿态；
捕获末端位置姿态传感器，用于感知捕获末端位置姿态；
直线模组控制器，用于根据总控模块的追踪指令驱动输出端在车载平台平面上移动；
姿态调整机构控制器，用于根据总控模块的位姿调整指令驱动电动推杆动作实现位姿调整；
导块位置传感器，用于感知直线模组导块的位置；
总控模块，根据约定位置点及发出运动指令给直线模组控制器，直线模组控制器根据导块的位置信息及指令驱动导块移动以保证捕获末端在约定位置点周围预设区域内；
并发送水平调平指令给姿态调整机构控制器，姿态调整机构控制器根据捕获末端位置姿态、车辆位置姿态及水平调平调整电动推杆动作以实时调整姿态调整机构保持捕获末端水平；
还用于向无人机发送返航指令，并每隔预定时间向旋翼无人机发送载有回收平台的车辆运行信息，该车辆运行信息包括车辆位置、速度和行驶方向，无人机向车辆所在位置飞行；
用于在无人机到达约定位置点之后，开始执行追踪，根据无人机实时位置姿态和捕获末端实时位置姿态，解算车载平台平面内追踪位置量，发送指令给直线模组控制器，使得捕获末端在车载平台平面与无人机上捕获接口杆的位置误差在锥形捕获结构容差范围内；
用于检测到车载平台平面内跟踪到位之后，执行垂直方向追踪指令，指令发送给姿态调整机构控制器，执行垂直升降功能，使得捕获接口杆下端半球形面接触捕获面，无人机慢慢滑落接口底座内，捕获到位之后，锁定装置锁定，向无人机发送停机信号；
用于根据捕获末端实时姿态信息和车辆实时姿态信息，指令发送给姿态调整机构控制器，调整无人机姿态与车辆平台水平，同时发送指令给直线模组控制器，将倒伏机构由直立状态切换为倾倒状态，直线模组将整个装置移动至预定位置，完成无人机辅助降落。
8.如权利要求6所述的无人机回收系统，还包括安装在接口杆上用于获取无人机位置姿态的无人机北斗差分测量系统，测量系统将测量信息无线传输反馈给总控模块，总控系统通过有线或无线的方式将指令动作发送给直线模组控制器、姿态调整机构控制器完成相应的动作。
9.一种无人机回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，在接收到无人机降落指令后与无人机建立通信连接，并约定车辆与无人机相遇位置点；
步骤2，根据约定位置点发出运动指令给直线模组控制器，直线模组控制器根据导块的位置信息及运动指令驱动导块移动以保证捕获末端在约定位置点周围预设区域内；
并发送水平调平指令给姿态调整机构控制器，姿态调整机构控制器根据捕获末端位置姿态、车辆位置姿态及水平调平指令调整电动推杆动作以实时调整姿态调整机构保持捕获末端水平；
步骤3，向无人机发送返航指令，并每隔预定时间向旋翼无人机发送载有回收平台的车辆运行信息，该车辆运行信息包括车辆位置、速度和行驶方向，无人机向车辆所在位置飞行；
步骤4，在无人机到达约定位置点之后，开始执行追踪，根据无人机实时位置姿态和捕获末端实时位置姿态，解算车载平台平面内追踪位置量，发送指令给直线模组控制器，使得捕获末端在车载平台平面与无人机上捕获接口杆的位置误差在捕获面容差范围内；
步骤5，在检测到车载平台平面内跟踪到位之后，执行垂直方向追踪指令，指令发送给姿态调整机构控制器，执行垂直升降功能，使得捕获接口杆下端半球形面接触捕获面，无人机慢慢滑落接口底座内，捕获到位之后，锁定装置锁定，向无人机发送停机信号；
步骤6，根据捕获末端实时姿态信息和车辆实时姿态信息，指令发送给姿态调整机构控制器，调整无人机姿态与车辆平台水平，同时发送指令给直线模组控制器，将倒伏机构由直立状态切换为倾倒状态，直线模组将整个装置移动至预定位置，完成无人机辅助降落。
10.一种无人机回收方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、无人机在降落时，操控终端发出降落回收指令，无人机和总控模块收到指令后，无人机与总控模块建立通信连接，总控系统的总控模块约定车辆与无人机相遇位置点；
B、总控模块根据约定位置点发出运动指令给直线模组控制器，控制器执行指令保证捕获末端在约定位置点周围预设区域内，并实时调整姿态调整机构保持捕获末端水平；
C、总控模块向无人机发送返航指令，并每隔预定时间向旋翼无人机发送载有回收平台的车辆运行信息，该车辆运行信息包括车辆位置、速度和行驶方向，无人机向车辆所在位置飞行，当无人机到达约定位置点周围预设区域时，无人机根据车辆速度与行驶方向信息开始与车辆同步飞行；
D、无人机到达约定位置点之后，总控模块开始执行追踪，根据无人机实时位置姿态和捕获末端实时位置姿态，解算车载平台平面内追踪位置量，发送指令给直线模组控制器，使得捕获末端在车载平台平面与无人机上捕获接口杆的位置误差在捕获面容差范围内；
E、检测到车载平台平面内跟踪到位之后，总控模块执行垂直方向追踪指令，指令发送给姿态调整机构控制器，执行垂直升降功能，使得捕获接口杆下端半球形面接触捕获面，无人机慢慢滑落接口底座内，捕获到位之后，锁定装置锁定，无人机电机停转；
F、总控模块根据捕获末端实时姿态信息和车辆实时姿态信息，指令发送给姿态调整机构控制器，调整无人机姿态与车辆平台水平，同时发送指令给直线模组控制器，将倒伏机构由直立状态切换为倾倒状态，直线模组将整个装置移动至合适位置，完成无人机辅助降落。
CN202010494009.8A 2020-06-03 2020-06-03 一种无人机回收系统及回收方法 Active CN111552304B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010494009.8A CN111552304B (zh) 2020-06-03 2020-06-03 一种无人机回收系统及回收方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010494009.8A CN111552304B (zh) 2020-06-03 2020-06-03 一种无人机回收系统及回收方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111552304A true CN111552304A (zh) 2020-08-18
CN111552304B CN111552304B (zh) 2024-03-05

Family

ID=72005216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010494009.8A Active CN111552304B (zh) 2020-06-03 2020-06-03 一种无人机回收系统及回收方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111552304B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112141355A (zh) * 2020-09-11 2020-12-29 北京二郎神科技有限公司 无人机定位机构和建筑物
CN112363497A (zh) * 2020-10-14 2021-02-12 重庆长安工业(集团)有限责任公司 车载无人车的回收与释放装置
CN112607026A (zh) * 2020-12-30 2021-04-06 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 一种多旋翼无人机自动回收释放装置及方法
CN114408201A (zh) * 2022-01-07 2022-04-29 北京理工大学 一种固定翼无人机回收系统及方法
CN114620243A (zh) * 2022-05-12 2022-06-14 四川腾盾科技有限公司 一种飞行器智能起降捕获系统
CN116176899A (zh) * 2023-04-27 2023-05-30 北京理工大学 一种舰载小型垂直起降固定翼无人机回收装置
CN116679734A (zh) * 2023-07-19 2023-09-01 清华大学 锥杆式的无人机车辆行进间动态对接平台

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106516145A (zh) * 2016-12-16 2017-03-22 武汉理工大学 旋翼飞行器安全捕获装置及捕获方法
CN106564610A (zh) * 2016-10-26 2017-04-19 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种旋翼无人机辅助起降系统
CN107390710A (zh) * 2017-05-08 2017-11-24 大陆智源科技（北京）有限公司 无人机回收系统
CN108398956A (zh) * 2018-03-23 2018-08-14 青岛中邦防务智能装备有限公司 一种用于船载平台的无人机平衡系统及其控制方法
CN108622432A (zh) * 2018-04-27 2018-10-09 内蒙古工业大学 一种皮卡型车载无人机智能起降和自主续航系统
CN110077595A (zh) * 2019-04-28 2019-08-02 北京理工大学 复杂动态颠簸条件下无人自主飞行器自动降落及回收系统
CN110254736A (zh) * 2019-06-18 2019-09-20 哈尔滨工程大学 一种海上系留无人机自动收纳装置及其控制系统
CN110413004A (zh) * 2019-08-23 2019-11-05 酷黑科技（北京）有限公司 一种无人机精准起降控制方法及系统
CN110723304A (zh) * 2019-09-26 2020-01-24 中国人民解放军国防科技大学 适用于复杂海况条件下的舰载无人机降落捕获装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106564610A (zh) * 2016-10-26 2017-04-19 中国电子科技集团公司第四十八研究所 一种旋翼无人机辅助起降系统
CN106516145A (zh) * 2016-12-16 2017-03-22 武汉理工大学 旋翼飞行器安全捕获装置及捕获方法
CN107390710A (zh) * 2017-05-08 2017-11-24 大陆智源科技（北京）有限公司 无人机回收系统
CN108398956A (zh) * 2018-03-23 2018-08-14 青岛中邦防务智能装备有限公司 一种用于船载平台的无人机平衡系统及其控制方法
CN108622432A (zh) * 2018-04-27 2018-10-09 内蒙古工业大学 一种皮卡型车载无人机智能起降和自主续航系统
CN110077595A (zh) * 2019-04-28 2019-08-02 北京理工大学 复杂动态颠簸条件下无人自主飞行器自动降落及回收系统
CN110254736A (zh) * 2019-06-18 2019-09-20 哈尔滨工程大学 一种海上系留无人机自动收纳装置及其控制系统
CN110413004A (zh) * 2019-08-23 2019-11-05 酷黑科技（北京）有限公司 一种无人机精准起降控制方法及系统
CN110723304A (zh) * 2019-09-26 2020-01-24 中国人民解放军国防科技大学 适用于复杂海况条件下的舰载无人机降落捕获装置

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112141355A (zh) * 2020-09-11 2020-12-29 北京二郎神科技有限公司 无人机定位机构和建筑物
CN112141355B (zh) * 2020-09-11 2022-03-29 北京二郎神科技有限公司 无人机定位机构和建筑物
CN112363497A (zh) * 2020-10-14 2021-02-12 重庆长安工业(集团)有限责任公司 车载无人车的回收与释放装置
CN112607026A (zh) * 2020-12-30 2021-04-06 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 一种多旋翼无人机自动回收释放装置及方法
CN114408201A (zh) * 2022-01-07 2022-04-29 北京理工大学 一种固定翼无人机回收系统及方法
CN114408201B (zh) * 2022-01-07 2024-04-19 北京理工大学 一种固定翼无人机回收系统及方法
CN114620243A (zh) * 2022-05-12 2022-06-14 四川腾盾科技有限公司 一种飞行器智能起降捕获系统
CN116176899A (zh) * 2023-04-27 2023-05-30 北京理工大学 一种舰载小型垂直起降固定翼无人机回收装置
CN116679734A (zh) * 2023-07-19 2023-09-01 清华大学 锥杆式的无人机车辆行进间动态对接平台

Also Published As

Publication number Publication date
CN111552304B (zh) 2024-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111552304B (zh) 一种无人机回收系统及回收方法
CN107672817B (zh) 一种移动式车载无人机的智能起降系统
US10611252B2 (en) Systems and methods for UAV battery power backup
CN113597591B (zh) 用于无人飞行器导航的地理基准
CN106873623B (zh) 一种无人机快速自主续航系统及其方法
CN114013659B (zh) 运载物收取装置、运载物收取系统和收取运载物的方法
CN107284653B (zh) 一种多旋翼飞行器水平起飞调节系统及多旋翼飞行器
CN106068592B (zh) 无人飞行器电池更换系统及方法
US9975632B2 (en) Aerial vehicle system
AU2018390468B2 (en) System and methods for automatic payload pickup by UAV
CN102417037B (zh) 自动起飞和着陆系统
CN110771141A (zh) 拍摄方法和无人机
WO2019186713A1 (ja) 無人航空機
CN106094857A (zh) 无人机、穿戴设备及无人机的飞行控制方法、装置
CN105182992A (zh) 无人机的控制方法、装置
CN104816829B (zh) 适用于侦查的天眼飞行器
CN104199462B (zh) 一种基于海浪传感的水上无人机自主起降控制系统
CN111176331A (zh) 一种无人机精准降落控制方法
JP6693635B1 (ja) 飛行体の給電装置
CN113138397A (zh) 一种无人机避障装置及无人机
CN110606220B (zh) 一种移动式小型无人机智能发射和回收平台
CN110228598B (zh) 一种应用于固定翼无人机快速回收系统及其回收控制方法
JP6763592B1 (ja) 飛行体の給電装置
CN211943738U (zh) 无人机基站、装置及无人机系统
CN113654408A (zh) 一种基于多旋翼无人机平台针对抛洒式地雷的自主排雷系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant