CN111806711B - 集群旋翼无人机释放收纳的系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集群旋翼无人机释放收纳的系统及其控制方法，主要技术方案包括：立式无人机收纳柜包含：多层挂载板，挂载板之间层叠挂载；挂载板四角处通过螺栓固定直线轴承，直线轴承沿四根立式光杆上下滑动；挂载板上安装有四个电磁铁；立式光杆的顶部支撑收纳柜顶板，顶板上安装有双输出轴电机，双输出轴电机输出轴上安装绞盘；柔性绳索一端固定在绞盘上，另一端绕过导向轮，依次穿过所有挂载板；无人机起降转运平台包括：四根拨杆，拨杆通过连接件与方形螺母固定，方形螺母与正反牙丝杠配合；正反牙丝杠通过联轴器与步进电机联结，步进电机提供丝杠的转动动力，编码器通过联轴器与丝杠相连，通过编码器测算电机转速和方形螺母的位置。

Description

集群旋翼无人机释放收纳的系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及运动控制技术领域，特别是涉及一种集群旋翼无人机释放收纳的系统及其控制方法。

背景技术

随着无人机技术的快速发展，无人机集群、蜂群在军事侦察、作战，在民用探测、巡检、植保等领域的应用将日趋广泛。目前，无人机续航能力一直是制约旋翼无人机开展大范围、长航时室外作业的瓶颈。采用多机集群协同工作的方式，有助于实现无人机在工作区域的短时大范围覆盖。但是，虽然多机集群协同工作的方式能够提升工作效率，但是旋翼无人机集群高频次起降、及其收纳工作是目前亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种集群旋翼无人机释放收纳的系统及其控制方法，主要目的在于解决集群旋翼无人机集群高频次起降、及其收纳工作复杂的问题。

为了解决上述问题，本发明实施例主要提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种集群旋翼无人机释放收纳的系统，包括：

立式无人机收纳柜以及无人机起降转运平台；

其中，所述立式无人机收纳柜包含：

多层挂载板，所述挂载板之间层叠挂载，所述挂载板通过柔性绳索串联；

挂载板四角处通过螺栓固定直线轴承，直线轴承沿四根立式光杆上下滑动；

所述挂载板上安装有四个电磁铁，用于磁吸固定无人机；

立式光杆的底部设有螺纹孔，通过螺栓固定在底座4上；

立式光杆的顶部支撑收纳柜顶板，顶板上安装有双输出轴电机，所述双输出轴电机输出轴上安装绞盘；

柔性绳索一端固定在所述绞盘上，另一端绕过导向轮，依次穿过所有挂载板；

所述无人机起降转运平台包括：

无人机起降转运平台底部由两根导轨和相应的滑块支撑，所述无人机起降转运平台由底部丝杠带动，实现无人机起降转运平台的前后移动；

无人机起降转运平台还安装有四根拨杆，拨杆通过连接件与方形螺母固定，方形螺母与正反牙丝杠配合，通过丝杠的转动实现螺母带动拨杆的运动；

正反牙丝杠通过联轴器与步进电机联结，步进电机提供丝杠的转动动力，编码器通过联轴器与丝杠相连，通过编码器测算电机转速和方形螺母的位置。

可选的，

所述挂载板的四角分别设置有四个穿绳孔，用于穿过所述柔性绳索；

所述穿绳孔处设置有凸台，其上有螺纹孔，通过紧定销钉压紧绳索柔性。

可选的，

所述挂载板上还安装有四个电磁铁，用于磁吸固定无人机；

可选的，还包括：无人机；

所述无人机采用椭圆环形机脚，以便于所述无人机起降转运平台对无人机进行方位调整；

所述无人机的四个机臂末端通过螺栓固定圆形铁片，所述圆形铁片与所述电磁铁吸合。

可选的，所述立式无人机收纳柜还包括：杆状电极及电刷；

所述杆状电极通过绝缘塑料固定横杆固定在立式光杆上；

所述电刷，固定在挂载板上，可沿正负杆状电极上下滑动，以便所述挂载板运动时对电磁铁供电。

第二方面，本发明实施例还提供一种集群旋翼无人机释放收纳的控制方法，包括：

在接收到批量无人机发射指令后，根据无人机发射指令中携带的挂载板编号，将对应的挂载板的电磁铁进行断电；所述电磁铁用于磁吸固定无人机；

所述挂载板沿立式光杆向下滑动，并判断所述挂载板是否到达无人机起降转运平台；

若是，则判断所述无人机起降转运平台是否转载至所述挂载板；

若是，则所述无人机起降转运平台基于底部的两根导轨和相应的滑块支撑，由底部丝杠带动至发射位置；

在所述发射位置处等待所述无人机起飞，并在所述无人机起飞成功后，判断是否还有待发射无人机；

若有，则循环执行上述步骤，直到所有无人机起飞完成。

可选的，所述方法还包括：

在接收到批量无人机降落指令后，确定所述无人机起降转运平台是否位于降落位置；

若是，则判断所述无人机是否成功降落；

若降落成功，则基于所述无人机起降转运平台上的正反牙丝杠通过联轴器与步进电机联结，步进电机提供丝杠的转动动力，编码器通过联轴器与丝杠相连，通过编码器测算电机转速和方形螺母的位置；

判断所述无人机起降转运平台是否到达所述降落指令中携带的挂载板编号；

若是，则将无人机转载到所述挂载板编号对应的挂载板后，所述挂载板通过双输出轴电机向上运动至挂载板的原位置，所述双输出轴电机输出轴上安装绞盘，柔性绳索一端固定在所述绞盘上，另一端绕过导向轮，依次穿过所有挂载板；

指示电磁铁通电。

借由上述技术方案，本发明实施例提供的技术方案至少具有下列优点：

本发明实施例提供的集群旋翼无人机释放收纳的系统，包括：立式无人机收纳柜以及无人机起降转运平台；其中，所述立式无人机收纳柜包含：

多层挂载板，所述挂载板之间层叠挂载，所述挂载板通过柔性绳索串联；挂载板四角处通过螺栓固定直线轴承，直线轴承沿四根立式光杆上下滑动；所述挂载板上安装有四个电磁铁，用于磁吸固定无人机；立式光杆的底部设有螺纹孔，通过螺栓固定在底座上；立式光杆的顶部支撑收纳柜顶板，顶板上安装有双输出轴电机，所述双输出轴电机输出轴上安装绞盘；柔性绳索一端固定在所述绞盘上，另一端绕过导向轮，依次穿过所有挂载板；所述无人机起降转运平台包括：无人机起降转运平台底部由两根导轨和相应的滑块支撑，所述无人机起降转运平台由底部丝杠带动，实现无人机起降转运平台的前后移动；无人机起降转运平台还安装有四根拨杆，拨杆通过连接件与方形螺母固定，方形螺母与正反牙丝杠配合，通过丝杠的转动实现螺母带动拨杆的运动；正反牙丝杠通过联轴器与步进电机联结，步进电机提供丝杠的转动动力，编码器通过联轴器与丝杠相连，通过编码器测算电机转速和方形螺母的位置。与现有技术相比，所述立式无人机收纳柜采用层叠挂载设计，实现无人机在立式空间的分层归置，立式收纳柜挂载板之间通过柔性绳索串联，通过双输出轴电机正反转实现挂载板的上下移动，并且无人机起降转运平台中的拨杆通过电机和丝杠带动，可以通过编码器实现电机转速和丝杠滑块的位置测算，实现拨杆位置的精确定位。

上述说明仅是本发明实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明实施例的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明实施例的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本发明实施例提供的第一种集群旋翼无人机释放收纳的系统的示意图；

图2示出了本发明实施例提供的第二种集群旋翼无人机释放收纳的系统的示意图；

图3示出了本发明实施例提供的第三种集群旋翼无人机释放收纳的系统的示意图；

图4示出了本发明实施例提供的第四种集群旋翼无人机释放收纳的系统的示意图；

图5示出了本发明实施例提供的第五种集群旋翼无人机释放收纳的系统的示意图；

图6示出了本发明实施例提供的第六种集群旋翼无人机释放收纳的系统的示意图；

图7示出了本发明实施例提供的第七种集群旋翼无人机释放收纳的系统的示意图；

图8示出了本发明实施例提供的一种集群旋翼无人机释放的控制方法流程图；

图9示出了本发明实施例提供的一种集群旋翼无人机收纳的控制方法流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明实施例还提供一种集群旋翼无人机释放收纳的系统，如图1至图3、图6以及图7所示，包括：

立式无人机收纳柜以及无人机起降转运平台18；

所述立式无人机收纳柜采用层叠挂载板对柜内无人机实行挂载固定，最大程度上提高了纵向空间的利用率；无人机起降转运平台旋翼无人机提供起飞和降落场所，转运平台能在无人机起飞/降落位置与立式收纳柜之间往复运动，实现无人机的顺利起飞和降落收纳。

其中，所述立式无人机收纳柜包含：

多层挂载板1，所述挂载板1之间层叠挂载，所述挂载板1通过柔性绳索9串联，所述挂载板1采用铝合金制作，挂载板1通过控制柔性绳索9的拉紧和放松实现上升或者下降；需要说明的是，图1示给出的是五层挂载板的示例说明，但是在实际应用中，可根据不同的需求对挂载板的层数进行替换，例如，4层或者8层等等，具体的，本发明实施例对此不进行限定。

挂载板1四角处通过螺栓固定直线轴承2，直线轴承2沿四根立式光杆3上下滑动；

所述挂载板1上安装有四个电磁铁，用于磁吸固定无人机；通过电磁铁吸附无人机臂的铁片实现无人机在柜内的固定。

立式光杆3的底部设有螺纹孔，通过螺栓固定在底座4上；

立式光杆3的顶部支撑收纳柜顶板5，顶板5上安装有双输出轴电机6，所述双输出轴电机6输出轴上安装绞盘7；

柔性绳索9一端固定在所述绞盘7上，另一端绕过导向轮8，依次穿过所有挂载板1；

所述无人机起降转运平台18包括：

无人机起降转运平台18底部由两根导轨19和相应的滑块支撑，所述无人机起降转运平台18由底部丝杠20带动，实现无人机起降转运平台18的前后移动；

无人机起降转运平台18还安装有四根拨杆21，拨杆21通过连接件22与方形螺母23固定，方形螺母23与正反牙丝杠24配合，通过丝杠20的转动实现螺母带动拨杆21的运动；

正反牙丝杠24通过联轴器25与步进电机26联结，步进电机26提供丝杠20的转动动力，编码器27通过联轴器25与丝杠20相连，通过编码器27测算电机转速和方形螺母23的位置。在实际应用中，图7所示也可叫做无人机调整装置，调整装置可以实现对于无人机的位置和方向的调整。调整装置的拨杆通过电机和丝杠带动，可以通过编码器实现电机转速和丝杠滑块的位置测算，实现拨杆位置的精确定位。

请继续参阅图3，所述挂载板1的四角分别设置有四个穿绳孔，用于穿过所述柔性绳索9；

所述穿绳孔处设置有凸台10，其上有螺纹孔，通过紧定销钉压紧绳索柔性。

进一步的，如图1所示，所述挂载板1上还安装有四个电磁铁11，用于磁吸固定无人机。防止收纳柜在转运过程中无人机失位。

进一步的，如图4所示，所述系统还包括：无人机；

所述无人机采用椭圆环形机脚12，以便于所述无人机起降转运平台18对无人机进行方位调整；

所述无人机的四个机臂末端通过螺栓固定圆形铁片13，所述圆形铁片13与所述电磁铁11吸合。

进一步的，如图5所示，所述立式无人机收纳柜还包括：杆状电极及电刷；

所述杆状电极15通过绝缘塑料固定横杆14固定在立式光杆3上；

所述电刷17，固定在挂载板1上，可沿正负杆状电极15上下滑动，以便所述挂载板1运动时对电磁铁11供电。采用杆状电极和电刷实现挂载板运动过程中对电磁铁的持续供电。

进一步的，如图8所示，本发明实施例还提供一种集群旋翼无人机释放的控制方法，包括：

101、在接收到批量无人机发射指令后，集群旋翼无人机释放收纳的控制系统进行自检。

若自检成功，则执行步骤102，若自检失败，则执行步骤108。

102、根据无人机发射指令中携带的挂载板1编号，将对应的挂载板1的电磁铁11进行断电；所述电磁铁11用于磁吸固定无人机；

103、所述挂载板1沿立式光杆3向下滑动，并判断所述挂载板1是否到达无人机起降转运平台18；

若是，则执行步骤104，若否，则继续执行步骤103。

104、判断所述无人机起降转运平台18是否转载至所述挂载板；

若是，则执行步骤105；若否，则执行步骤108。

105、所述无人机起降转运平台18基于底部的两根导轨19和相应的滑块支撑，由底部丝杠20带动至发射位置；

106、在所述发射位置处等待所述无人机起飞，并在所述无人机起飞成功后，判断是否还有待发射无人机；

若有，则循环执行上述步骤，直到所有无人机起飞完成；

若无，则执行步骤107。

107、等待无人机降落。

108、上报故障信息。

进一步的，如图9所示，本发明实施例还提供一种集群旋翼无人机收纳的控制方法，包括：

201、在接收到批量无人机降落指令后，无人机起降转运平台向降落位置运动，确定所述无人机起降转运平台18是否位于降落位置；

若是，则执行步骤202，若否，则继续执行步骤201。

202、等待无人机降落。

203、判断所述无人机是否成功降落；

若降落成功，则执行步骤204，若没有降落，则继续执行步骤202。

204、基于所述无人机起降转运平台18上的正反牙丝杠24通过联轴器25与步进电机26联结，步进电机26提供丝杠20的转动动力，编码器27通过联轴器25与丝杠20相连，通过编码器27测算电机转速和方形螺母23的位置；

205、无人机起降转运平台向挂载板编号对应的位置运动。

206、判断所述无人机起降转运平台18是否到达所述降落指令中携带的挂载板编号对应的位置；

若是，则执行步骤207，若否，则继续执行步骤205。

207、将无人机转载到所述挂载板编号对应的挂载板1后，所述挂载板1通过双输出轴电机6向上运动至挂载板1的原位置，所述双输出轴电机6输出轴上安装绞盘7，柔性绳索9一端固定在所述绞盘7上，另一端绕过导向轮8，依次穿过所有挂载板1；

208、指示电磁铁11通电。

209、确定是否还有待降落无人机。

若有在，则循环执行上述步骤，若无，则停止对集群旋翼无人机的收纳。

本实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

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过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，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过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种集群旋翼无人机释放收纳的系统，其特征在于，包括：

立式无人机收纳柜以及无人机起降转运平台；

其中，所述立式无人机收纳柜包含：

多层挂载板，所述挂载板之间层叠挂载，所述挂载板通过柔性绳索串联；

挂载板四角处通过螺栓固定直线轴承，直线轴承沿四根立式光杆上下滑动；

所述挂载板上安装有四个电磁铁，用于磁吸固定无人机；

立式光杆的底部设有螺纹孔，通过螺栓固定在底座上；

立式光杆的顶部支撑收纳柜顶板，顶板上安装有双输出轴电机，所述双输出轴电机输出轴上安装绞盘；

柔性绳索一端固定在所述绞盘上，另一端绕过导向轮，依次穿过所有挂载板；

所述无人机起降转运平台包括：

无人机起降转运平台底部由两根导轨和相应的滑块支撑，所述无人机起降转运平台由底部丝杠带动，实现无人机起降转运平台的前后移动；

无人机起降转运平台还安装有四根拨杆，拨杆通过连接件与方形螺母固定，方形螺母与正反牙丝杠配合，通过丝杠的转动实现螺母带动拨杆的运动；

正反牙丝杠通过联轴器与步进电机联结，步进电机提供所述正反牙丝杠的转动动力，编码器通过联轴器与所述正反牙丝杠相连，通过编码器测算电机转速和方形螺母的位置。

2.根据权利要求1所述的集群旋翼无人机释放收纳的系统，其特征在于，

所述挂载板的四角分别设置有四个穿绳孔，用于穿过所述柔性绳索；

所述穿绳孔处设置有凸台，其上有螺纹孔，通过紧定销钉压紧绳索柔性。

3.根据权利要求1所述的集群旋翼无人机释放收纳的系统，其特征在于，

所述挂载板上还安装有四个电磁铁，用于磁吸固定无人机。

4.根据权利要求3所述的集群旋翼无人机释放收纳的系统，其特征在于，还包括：无人机；

所述无人机采用椭圆环形机脚，以便于所述无人机起降转运平台对无人机进行方位调整；

所述无人机的四个机臂末端通过螺栓固定圆形铁片，所述圆形铁片与所述电磁铁吸合。

5.根据权利要求3所述的集群旋翼无人机释放收纳的系统，其特征在于，所述立式无人机收纳柜还包括：杆状电极及电刷；

所述杆状电极通过绝缘塑料固定横杆固定在立式光杆上；

所述电刷，固定在挂载板上，可沿正负杆状电极上下滑动，以便所述挂载板运动时对电磁铁供电。

6.一种如权利要求1所述的集群旋翼无人机释放收纳系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

在接收到批量无人机发射指令后，根据无人机发射指令中携带的挂载板编号，将对应的挂载板的电磁铁进行断电；所述电磁铁用于磁吸固定无人机；

所述挂载板沿立式光杆向下滑动，并判断所述挂载板是否到达无人机起降转运平台；

若是，则判断所述无人机起降转运平台是否转载至所述挂载板；

若是，则所述无人机起降转运平台基于底部的两根导轨和相应的滑块支撑，由底部丝杠带动至发射位置；

在所述发射位置处等待所述无人机起飞，并在所述无人机起飞成功后，判断是否还有待发射无人机；

若有，则循环执行上述步骤，直到所有无人机起飞完成。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

在接收到批量无人机降落指令后，确定所述无人机起降转运平台是否位于降落位置；

若是，则判断所述无人机是否成功降落；

若降落成功，则基于所述无人机起降转运平台上的正反牙丝杠通过联轴器与步进电机联结，步进电机提供丝杠的转动动力，编码器通过联轴器与丝杠相连，通过编码器测算电机转速和方形螺母的位置；

判断所述无人机起降转运平台是否到达所述降落指令中携带的挂载板编号；

若是，则将无人机转载到所述挂载板编号对应的挂载板后，所述挂载板通过双输出轴电机向上运动至挂载板的原位置，所述双输出轴电机输出轴上安装绞盘，柔性绳索一端固定在所述绞盘上，另一端绕过导向轮，依次穿过所有挂载板；

指示电磁铁通电。

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