CN112061414B - 一种无人机集群投放装置、空中集群投放系统及无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机集群投放装置，包括运载机构和承托件，其中，所述运载机构能够带动所述承托件由上向下运动或由下向上运动，所述承托件用于水平承载待释放的无人机，且在所述承托件随所述运载机构运行至预定位置时，所述承托件与所述无人机脱离，以使所述无人机下落释放。该无人机集群投放装置在陆地上进行无人机释放时可以有效提高无人机释放的成功率，在空中释放无人机时所需时间更短，投放效率更高，而且还可以有效避免无人机出现倾斜和翻滚现象，提高了无人机的投放成功率。本发明还公开了一种无人机空中集群投放系统及一种无人机。

Description

一种无人机集群投放装置、空中集群投放系统及无人机

技术领域

本发明涉及无人机集群投放设计技术领域，更具体的说涉及一种无人机集群投放装置、空中集群投放系统及无人机。

背景技术

在例如广告宣传、字符标语空中展示等应用情景中，需要使无人机组成集群来进行集群作业，而无人机在进行集群作业时，如何能够高效的批量释放无人机是业界普遍关注的技术问题。

现有的无人机批量释放主要有两种方式，其中一种是采用车辆将无人机运送到目标区域，然后在目标区域将无人机逐个从地面放飞；另外一种方式是在运输机上安装弹射机构，将无人机安装于弹射机构中，运输机将无人机运送至目标区域后通过弹射机构把无人机水平发射出去。

然而，由于无人机在车辆内部通常为叠放储存因此采用车辆将进行无人机释放时通常会出现无人机与车辆存储空间的内部发生碰撞的情况；

由于对弹射力具有一定要求，因此目前运输机上所设计的弹射机构的结构非常复杂，而且无人机在被水平弹射飞出时，其姿态非常不容易控制，无人机翻滚甚至坠毁的事故时有发生。

因此，提供一种新型的无人机集群投放装置，以便能够提高无人机的投放成功率是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明一方面公开了一种无人机集群投放装置，以便能够在保证无人机投放时效性的前提下，能够提高无人机释放的成功率，并期望能够有效简化无人机投放装置。

本发明另一方面还公开了一种采用上述无人机集群投放装置的无人机空中集群投放系统。

本发明再一方面还公开了一种应用于上述无人机空中集群投放系统的无人机。

为达到上述目的，本发明中所公开的无人机集群投放装置，包括运载机构和承托件，其中，

所述运载机构能够带动所述承托件由上向下运动，所述承托件用于承载待释放的无人机，且在所述承托件随所述运载机构向下运行至预定位置时，所述承托件与所述无人机脱离，以使所述无人机下落释放；

或者，所述运载机构能够带动所述承托件由下向上运动，所述承托件用于承载待释放的无人机，且在所述承托件随所述运载机构向上运行至预定位置时，所述无人机从所述承托件上起飞释放。

优选的，所述运载机构包括至少一个环状传送机构，所述环状传送机构包括：

首尾相连形成闭合环的传送环，所述承托件固定在所述传送环的外侧面；

靠近所述传送环设置的支撑端板；

可转动设置在所述支撑端板上的两个端部支撑辊，两个所述端部支撑辊分别位于所述传送环顶端和底端，并将所述传送环沿竖直方向撑紧，且两个所述端部支撑辊中至少一个为主动辊；

用于向所述主动辊输入动力的驱动装置。

优选的，所述运载机构包括两个所述环状传送机构，且两个所述环状传送机构相对设置，两个所述环状传送机构上高度一致且同步运行的所述承托件共同承托所述无人机。

优选的，任意一所述传送环的外侧面均布设有多个所述承托件，且相邻两个所述承托件之间的距离不小于一个所述无人机的厚度。

优选的，所述传送环用于与所述端部支撑辊接触的一面设置有同步齿，所述端部支撑辊上设置有与所述同步齿相啮合的第一同步轮。

优选的，两个所述端部支撑辊之间还设置有一个或多个中间支撑辊，任意一所述中间支撑辊上均设置有与所述同步齿相啮合的第二同步轮。

优选的，任意一所述端部支撑辊上设置有两个所述第一同步轮，且两个所述第一同步轮对称设置在所述端部支撑辊长度方向上的两端；任意一所述中间支撑辊上设置有两个所述第二同步轮，且两个所述第二同步轮对称设置在所述中间支撑辊长度方向上的两端。

优选的，还包括箱体，所述运载机构内置在所述箱体的内腔中，且当所述箱体设置于空中运载装置上时，所述箱体的底部开设有供所述无人机释放的箱体开口；当所述箱体设置于陆上运载装置上时，所述箱体的顶部开设有供所述无人机释放的箱体开口。

优选的，所述驱动装置包括：

驱动电机；

与所述驱动电机直接或间接相连的蜗杆；

设置在所述主动辊上，且与所述蜗杆啮合的蜗轮。

优选的，所述下行运载机构包括环状传送机构和驱动棘轮，其中，

所述环状传送机构包括：

首尾相连形成闭合环的传送环；

靠近所述传送环设置的支撑端板；

可转动设置在所述支撑端板上的两个端部支撑辊，两个所述端部支撑辊分别位于所述传送环顶端和底端，并将所述传送环沿竖直方向撑紧；

设置在所述传送环外侧的多个所述承托件；

所述驱动棘轮上沿周向均匀分布有多个用于拨动所述承托件的棘齿。

优选的，所述运载机构为丝杠滑块机构，且所述承托件可伸缩的设置在所述滑块上。

优选的，所述传送环为传送皮带或者传送链条。

优选的，所述承托件用于水平承载待释放的所述无人机。

本发明所公开的无人机空中集群投放系统，包括运输机和上述任意一项所公开的无人机集群投放装置，并且在该无人机空中集群投放系统中，所述运载机构带动所述承托件由上向下运动，在所述承托件随所述运载机构向下运行至预定位置时，所述承托件与所述无人机脱离，并使所述无人机下落释放，所述运输机的底部设置有可开合的无人机抛撒口，以释放由所述承托件上下落的所述无人机。

本发明所公开的无人机，应用于上述无人机空中集群投放系统中，该无人机为扁平长方体状的涵道式无人机。

该无人机集群投放装置，既可以用于陆地集中释放无人机，又可以用于空中集中释放无人机，当在陆地释放无人机时，承托件带动无人机向上运动，当运行至预定位置时(通常为高于车厢顶部的位置)，无人机从承托件上起飞，由于承托件将无人机托举至较高的位置才释放无人机，这就有效避免了无人机释放过程中与车厢内壁或者储存箱内壁碰撞的情况出现；

当该无人机集群投放装置用于从空中投放无人机时，可以保证无人机投放的时效性，投放无人机所需时间更短，投放效率更高；该无人机集群投放装置通过下行运载机构带动承托件向下运动，在达到预定位置时，承托件与放置在承托件上的无人机脱离即可使无人机下落释放，相比于在运输机上设置弹射机构的方式而言，该无人机空中集群投放装置结构简单，而且利用无人机自身的重力使其下落，由于无需水平弹射，因此下落时无人机的姿态更加稳定，可以有效避免无人机出现倾斜和翻滚现象，提高了无人机的投放成功率。

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为本发明实施例中所公开的无人机集群投放装置的外部示意图；

图2为本发明实施例中驱动装置在无人机集群投放装置上的安装示意图；

图3为本发明实施例中无人机的顶部结构示意图；

图4为本发明实施例中无人机的底部结构示意图；

图5为无人机填装在集群投放装置内的结构示意图；

图6为图5中的集群投放装置释放一部分无人机后的结构示意图；

图7为图5中的集群投放装置即将完全释放无人机时的结构示意图；

图8为本发明实施例中所公开的传送皮带的结构示意图；

图9为本发明实施例中所公开的传送皮带的细节展示示意图；

图10为本发明实施例中端部支撑辊与传送皮带的配合示意图；

图11为本发明实施例中端部支撑辊的结构示意图；

图12为本发明实施例中所公开的驱动装置的结构示意图；

图13为箱体在运输机内的安放状态示意图；

图14为箱体在运输机内的安装状态的另一角度示意图。

其中，1为箱体，2为驱动装置，3为无人机，4为传送皮带，5为支撑端板，6为支撑孔，7为承托件，8为同步带齿，9为端部支撑辊，10为中间支撑辊，21为驱动电机，22为变速器，23为蜗杆，24为蜗轮，31为定位孔，32为定位凸起，91为第一同步带轮。

具体实施方式

本发明的核心之一是提供一种无人机集群投放装置，以便能够在保证无人机投放时效性的前提下，能够提高无人机投放的成功率，并期望能够有效简化无人机投放装置。

本发明的另一核心是提供一种采用上述无人机集群投放装置的无人机空中集群投放系统。

本发明的再一核心是提供一种应用于上述无人机空中集群投放系统的无人机。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面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。

本发明中所公开的无人机集群投放装置，既可用于从空中投放无人机3，也可用于从陆地释放无人机3，该无人机集群投放装置包括运载机构和承托件7；

当用于从空中投放无人机3时，运载机构能够带动承托件7由上向下运动，承托件7用于承载待释放的无人机3，并且在承托件7随运载机构向下运行至预定位置时，承托件7与无人机3脱离，以使无人机3下落，实现无人机3的释放；

当用于从陆地释放无人机时，运载机构能够带动承托件7由下向上运动，承托件用于承载待释放的无人机3，且在承托件随运载机构向上运行至预定位置时，无人机从承托件7上起飞释放。

上述实施例中所公开的无人机集群投放装置，既可以用于陆地集中释放无人机3，又可以用于空中集中释放无人机3，当在陆地释放无人机3时，承托件7带动无人机3向上运动，当运行至预定位置时(通常为高于车厢顶部的位置)，无人机从承托件上起飞，由于承托件7将无人机3托举至较高的位置才释放无人机3，这就有效避免了无人机3释放过程中与车厢内壁或者储存箱内壁碰撞的情况出现；

当该无人机集群投放装置用于从空中投放无人机时，可以保证无人机3投放的时效性，投放无人机3所需时间更短，投放效率更高；该无人机集群投放装置通过运载机构带动承托件7向下运动，在达到预定位置时，承托件7与放置在承托件7上的无人机3脱离即可使无人机3下落释放，相比于在运输机上设置弹射机构的方式而言，该无人机集群投放装置结构简单，而且利用无人机3自身的重力使其下落，由于无需水平弹射，因此下落时无人机3的姿态更加稳定，可以有效避免无人机3出现倾斜和翻滚现象，提高了无人机3的投放成功率。

本领域技术人员能够理解的是，运载机构的形式并不局限于一种，例如在竖直方向上布置的气缸可以作为运载机构使用，丝杠丝母机构也同样可以作为运载机构使用。

在本实施例中，运载机构具体为环状传送机构，需要进行说明的是，环状传送机构具体可以为皮带传送机构或者链条传送机构，本发明实施例中以皮带传送机构为例来进行说明。

请参考图8至图12，皮带传送机构具体包括：首尾相连形成闭合环的传送皮带4(传送皮带4构成传送环)，靠近传送皮带4设置的支撑端板5，两端分别可转动地设置在支撑端板5上的两个端部支撑辊9，两个端部支撑辊9分别位于传送皮带4的顶端和底端，并且两个端部支撑辊9将传送皮带4沿竖直方向撑紧，两个端部支撑辊9中至少有一个是具有动力输入的主动辊，用于向主动辊输入动力的驱动装置2，承托件7设置在传送皮带4的外侧面，在跟随传送皮带4循环滚动的同时，承托件7可以实现由上向下的运动。

皮带传送机构可以设置有一个也可设置为两个，当皮带传送机构仅设置一个时，需要将承托件7设计的较大，以保证无人机3能够稳定放置在承托件7上；本发明实施例中推荐设置两个皮带传送机构，两个皮带传送机构相对设置，如图7和图12中所示，每一个皮带传送机构上的承托件7均固定在传送皮带4的外侧面，两个皮带传送机构上高度一致并且同步运行的承托件7共同承托无人机3，无人机3的边缘刚好与两侧的传送皮带4相抵，从而实现通过传送皮带4对无人机3进行卡止固定的目的。

不难理解的时，当用于从空中投放无人机3时，放置在承托件7上的无人机3将跟随传送皮带4向下运动，当到达位于底端的端部支撑辊9位置时，因承托件7需要绕端部支撑辊9转动，因此承托件7将与无人机3分离，实现无人机3的释放。

较优的，本实施例中所释放的无人机3具有规则的外形，可以叠放在承托件7上，如图3和图4中所示，这种规则外形的无人机3方便集群运输，而且便于集群投放时的集中存储，更为具体的，无人机3为涵道无人机，其由轻质材料制成的壳体，壳体外形为扁平的长方体，所谓扁平长方体就是指该长方体的厚度明显小于其长度和宽度，升力风扇水平的嵌装在壳体内，扁平外形的无人机3一方面方便集中存储，另一方面在释放后其更容易漂浮在空中，间接减小涵道风扇的能耗。

为了避免叠放的无人机3相互错动，还可以在无人机3的顶面开设定位孔31，在无人机3的底面开设与定位孔31适配的定位凸起32，叠放在一起的无人机3通过定位凸起32和定位孔31锁定位置，以有效避免无人机3的错动。

由于传送皮带4循环滚动，因此可以在传送皮带4上设置有多个承托件7，如图7至图10中所示，并且任意一传送皮带4的外侧面均布设有多个承托件7，相邻两个承托件7之间的距离不小于一个无人机3的厚度，考虑到设计和生产上的方便，多个承托件7在传送皮带4的外侧面上均等距布设。

当相邻两个承托件7之间的距离刚好可容纳一个无人机3时，则无人机3需要逐个释放，该种释放方式的好处在于无人机3不会产生相互干涉，释放后的无人机3相互碰撞的几率小；当然，相邻两个承托件7之间的距离也可以设计为容纳多个无人机3，该种情况下无人机3将会被成批释放，该种释放方式的好处在于无人机3释放效率高，可迅速组成无人机群。

为了避免端部支撑辊9与传送皮带4之间产生滑动，本实施例中的传送皮带4用于与端部支撑辊9接触的一面还设置有同步齿，同步齿具体为同步带齿8，如图9和图10中所示，并且端部支撑辊9上设置有与同步带齿8相啮合的第一同步轮，第一同步轮具体为第一同步带轮91。

传送皮带4的宽度应当根据无人机3的形状进行设计，以保证传送带能够可靠卡止无人机3为宜，为了进一步提高传送皮带4运行的稳定性，本实施例中还在两个端部支撑辊9之间设置了一个或多个中间支撑辊10，任意一个中间支撑辊10上均设置有与同步带齿8相啮合的第二同步轮，第二同步轮具体为第二同步带轮，如图10中所示。

端部支撑辊9上设置有两个第一同步带轮91，如图11中所示，并且这两个第一同步带轮91对称设置在端部支撑辊9长度方向(轴向)上的两端，实际上，端部支撑辊9相当于一根连接轴，第一同步带轮91套装在连接轴的两端，该种设置方式一方面可以满足传送皮带4稳定滚动的要求，另一方面还可以避免采用轴向尺寸过大的第一同步带轮91，因而有效降低了端部支撑辊9的整体重量；中间支撑辊10采用同样的结构，即任意一中间支撑辊10上设置有两个第二同步带轮，且两个第二同步带轮对称设置在中间支撑辊10长度方向(轴向)上的两端。

支撑端板和传送皮带4共同围合成了一个与无人机3外形适配的存储空间，结合图10可以看出，端部支撑辊9和中间支撑辊10轴向上的两端还设置有安装端，支撑端板5上相应的位置开设有支撑孔6，端部支撑轴和中间支撑辊10的安装端分别嵌入到相应的支撑孔6中。

更进一步的，本实施例中的无人机集群投放装置中还包括箱体1，如图1和图2中所示，运载机构内置在箱体1的内腔中，并且当箱体设置在空中运载装置上时，箱体1的底部还开设有供无人机3释放的箱体开口；当箱体设置在陆上运载装置上时，箱体1的顶部开设有供无人机释放的箱体开口。

为两个传送皮带4提供动力的驱动装置2单独设置，两个驱动装置2对称布置在箱体1或者支撑端板5上，如图12所示，任意一驱动装置2包括驱动电机21、蜗轮24以及蜗杆23，驱动电机21具体可采用伺服电机，驱动电机21可以与蜗杆23直接相连，也可先与变速器22的输入端相连，然后将蜗杆23设置在变速器22的输出端实现蜗杆23与电机21的间接相连，蜗轮24设置在主动辊上并且与蜗杆23啮合，驱动电机21依次驱动蜗杆23、蜗轮24、主动辊、第一同步带轮，第一同步带轮带动传送皮带滚动。

在另一实施例中，运载机构为环状传送机构和驱动棘轮，以皮带传送机构作为环状传送机构进行说明，皮带传送机构包括：首尾相连形成闭合环的传送环，传送环具体为传送皮带4、靠近传送皮带4设置的支撑端板5、可转动设置在支撑端板5上的两个端部支撑辊9，两个端部支撑辊9分别位于传送皮带4的顶端和底端，并将传送皮带4沿竖直方向撑紧、设置在传送皮带4外侧的多个承托件7，驱动棘轮上沿周向均匀分布有多个用于拨动承托件7的棘齿，在上一个棘齿与上一个承托件7分离之前，下一个棘齿与下一个承托件7接触，以保证棘轮连续驱动传送皮带4运动，当然，考虑到设计和生产上的便利性，承托件7在传送皮带4的外侧面上等距布设。

当然，运载机构可以为丝杠滑块机构，承托件7可伸缩的设置在滑块上，当滑块下降至预定位置时，承托件7缩回，无人机3因失去支撑而被释放；承托件7的伸缩可通过气缸或者电机驱动。

除此之外，本发明还公开了一种无人机空中集群投放系统，包括运输机和上述任意一实施例中所公开的无人机集群投放装置，在该无人机空中集群投放系统中，运载机构带动承托件7由上向下运动，在承托件7随运载机构向下运行至预定位置时，承托件7与无人机3脱离，并使无人机3下落释放，运输机的底部设置有可开合的无人机抛撒口，以便释放由承托件7上所下落的无人机3。

如图13和14所示，只要空间允许，无人机集群投放装置可以设置在运输机的多个位置，图中所示的无人机集群投放装置外部罩设有箱体1，并且其分布在运输机的舱体的四处位置，每处位置所放置的无人机集群投放装置的数量和排列方式可以相同也可以不同，需要根据运输机内的舱体空间灵活布置。

本发明所公开的无人机3，应用于上述无人机空中集群投放系统中，该无人机3为扁平长方体状的涵道式无人机，其专用于本案中的无人机集群投放装置中，如图3至图7所示，两个传送皮带4以及支撑端板5所围成的空间刚好与该种无人机3的外形适配，形状一致的无人机3在该空间内可以整齐码放，实现无人机3的大量存储，配合无人机3顶部和底部所设置的定位凸起32和定位孔31，可以有效防止无人机3的滑动。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种无人机集群投放装置，其特征在于，包括运载机构和承托件(7)，其中，

所述运载机构能够带动所述承托件(7)由上向下运动，所述承托件(7)用于承载待释放的无人机(3)，且在所述承托件(7)随所述运载机构向下运行至预定位置时，所述承托件(7)与所述无人机(3)脱离，以使所述无人机(3)下落释放；

或者，所述运载机构能够带动所述承托件(7)由下向上运动，所述承托件用于承载待释放的无人机(3)，且在所述承托件随所述运载机构向上运行至预定位置时，所述无人机从所述承托件(7)上起飞释放；

所述运载机构包括两个环状传送机构，所述环状传送机构包括：首尾相连形成闭合环的传送环，所述承托件(7)固定在所述传送环的外侧面；靠近所述传送环设置的支撑端板(5)；可转动设置在所述支撑端板(5)上的两个端部支撑辊(9)，两个所述端部支撑辊(9)分别位于所述传送环顶端和底端，并将所述传送环沿竖直方向撑紧，且两个所述端部支撑辊(9)中至少一个为主动辊；用于向所述主动辊输入动力的驱动装置；两个所述环状传送机构相对设置，两个所述环状传送机构上高度一致且同步运行的所述承托件(7)共同承托所述无人机(3)，无人机(3)的边缘刚好与两侧的所述传送环相抵，从而实现通过所述传送环对无人机(3)进行卡止固定。

2.如权利要求1所述的无人机集群投放装置，其特征在于，任意一所述传送环的外侧面均布设有多个所述承托件(7)，且相邻两个所述承托件(7)之间的距离不小于一个所述无人机(3)的厚度。

3.如权利要求1所述的无人机集群投放装置，其特征在于，所述传送环用于与所述端部支撑辊(9)接触的一面设置有同步齿，所述端部支撑辊(9)上设置有与所述同步齿相啮合的第一同步轮。

4.如权利要求3所述的无人机集群投放装置，其特征在于，两个所述端部支撑辊(9)之间还设置有一个或多个中间支撑辊(10)，任意一所述中间支撑辊(10)上均设置有与所述同步齿相啮合的第二同步轮。

5.如权利要求4所述的无人机集群投放装置，其特征在于，任意一所述端部支撑辊(9)上设置有两个所述第一同步轮，且两个所述第一同步轮对称设置在所述端部支撑辊(9)长度方向上的两端；任意一所述中间支撑辊(10)上设置有两个所述第二同步轮，且两个所述第二同步轮对称设置在所述中间支撑辊(10)长度方向上的两端。

6.如权利要求1-5任意一项所述的无人机集群投放装置，其特征在于，还包括箱体(1)，所述运载机构内置在所述箱体(1)的内腔中，且当所述箱体(1)设置于空中运载装置上时，所述箱体(1)的底部开设有供所述无人机(3)释放的箱体开口；当所述箱体(1)设置于陆上运载装置上时，所述箱体(1)的顶部开设有供所述无人机(3)释放的箱体开口。

7.如权利要求1所述的无人机集群投放装置，其特征在于，所述驱动装置(2)包括：

驱动电机(21)；

与所述驱动电机(21)直接或间接相连的蜗杆(23)；

设置在所述主动辊上，且与所述蜗杆(23)啮合的蜗轮(24)。

8.如权利要求1所述的无人机集群投放装置，其特征在于，所述运载机构还包括驱动棘轮，所述驱动棘轮上沿周向均匀分布有多个用于拨动所述承托件(7)的棘齿。

9.如权利要求1-5、7和8任意一项所述的无人机集群投放装置，其特征在于，所述传送环为传送皮带或者传送链条。

10.如权利要求1-5、7和8任意一项所述的无人机集群投放装置，其特征在于，所述承托件(7)用于水平承载待释放的所述无人机(3)。

11.一种无人机空中集群投放系统，其特征在于，包括运输机和如权利要求1-10任意一项所述的无人机集群投放装置，并且，所述运载机构带动所述承托件(7)由上向下运动，在所述承托件(7)随所述运载机构向下运行至预定位置时，所述承托件(7)与所述无人机(3)脱离，并使所述无人机(3)下落释放，所述运输机的底部设置有可开合的无人机抛撒口，以释放由所述承托件(7)上下落的所述无人机(3)。

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