CN112078796A - 一种气动网枪装置、无人机和气动网枪发射系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气动网枪装置、无人机和气动网枪发射系统。该气动网枪装置包括吊舱组件；U型臂组件，用于横向转动连接在吊舱组件上；察打组件，连接在U型臂组件上且用于竖向转动，其连接有气动网枪、雷达、摄像头和电加热装置；其内部还连接有触发装置完成气动网枪发射；气动网枪装置还包括驱动U型臂组件及察打组件转动的驱动部件；通过雷达及摄像头检测，通过驱动部件分别驱动U型臂组件和察打组件转动以调节察打组件的方位，触发装置用于驱动气动网枪装置发射。本发明通过伺服电机能够做到对速度、角度、扭矩的精准控制，且云台线缆走线均在自身内部，没有线缆裸露在外，电加热装置能够在冬天对气动网枪进行局部加热，保证气动压力稳定。

Description

一种气动网枪装置、无人机和气动网枪发射系统
技术领域
本发明属于气动网枪技术领域，具体涉及一种气动网枪装置、无人机和气动网枪发射系统。
背景技术
制导无人机抛网拦截系统是一种城市超低空安防装备，将制导技术应用于无人机平台，实现对目标的精确制导，并搭载气动网枪，对目标实施软杀伤拦截。系统采用GPS指令制导技术远距离接近目标，末端采用视觉制导技术控制无人机平台以合适姿态接近目标，最终触发气动网枪进行抛网拦截，现有的抛网拦截装置做不到精准的控制，无法兼顾需要控制多种参数的要求，这会降低云台的捕获命中率，并且该平台多数线缆裸露在外造成产品外形不整洁、不美观。
因此需要设计一种能够搭载气动网枪、摄像头和雷达的发射平台，同时该平台还应具备气动网枪的触发功能。
发明内容
为克服现有技术中存在的问题，本发明提供了一种气动网枪装置(发射云台)，其通过伺服电机够实现俯仰、方位运动；可以做到对速度、角度、扭矩的精准控制，大大提高捕获命中率；并且走线均在云台自身内部，没有线缆裸露在外，同时该云台还集成有触发装置和电加热装置，触发装置可以完成气动网枪的自动触发，电加热装置能够在冬天对气动网枪进行局部加热，保证气动压力的稳定。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种气动网枪装置，包括吊舱组件；U型臂组件，用于横向转动且连接在吊舱组件上；察打组件，用于竖向转动且连接在U型臂组件上；其中，察打组件上连接有气动网枪、雷达、摄像头和电加热装置；察打组件内还连接有与气动网枪对应的触发装置；气动网枪装置还包括驱动U型臂组件以及察打组件转动的驱动部件；通过雷达以及摄像头进行检测，通过驱动部件分别驱动U型臂组件和察打组件转动以调节察打组件的方位，触发装置驱动气动网抢发射。
优选地，驱动U型臂组件的驱动部件包括方位电机，方位电机用于固定连接在吊舱组件上方，其方位电机的输出端固定连接有转接架，转接架远离方位电机的一端固定连接有方位转轴，方位转轴下端与U型臂组件上方固定。
优选地，驱动察打组件的驱动部件包括俯仰电机，俯仰电机的输出端通过转接架固定连接有俯仰转轴，俯仰转轴转动连接在U型臂组件的左右两侧，俯仰转轴另一侧与察打组件相固定，俯仰电机通过俯仰转轴带动察打组件进行俯仰上的转动。
优选地，触发装置包括触发舵机、舵机安装架、转盘、连杆和触发杆；其中，触发舵机与舵机安装架固定安装在气动网枪的上方，转盘与触发舵机固定连接，连杆一端与转盘偏心转动连接，触发杆上端与连杆的另一端转动连接，触发杆下端穿过舵机安装架上的滑动孔，能够沿滑动孔上下滑动，触发舵机通驱动带动转盘、连杆、触发杆运动，实现触发杆沿舵机安装架的滑动孔向下运动，按压气动网枪相应位置上的触发按钮完成气动网枪的发射。
优选地，俯仰转轴和方位转轴上均开设第一通孔，第一通孔位于俯仰转轴和方位转轴的中心处。
优选地，吊舱组件、U型臂组件和察打组件均为铝合金材质，整体形式上可以做到既能满足自身结构强度要求，又能满足质量轻量化要求。
根据本发明的另一方面，还提供了一种包含上述任一种气动网枪装置的无人机，所述无人机包括机体、飞行翼和支腿，吊舱组件固定安装在机体的底部。
根据本发明的又一方面，还提供了一种气动网枪发射系统，包含上述任一种所述的气动网枪装置，气动网枪发射系统还包括计算主板、USB接口和控制器，所述摄像头和雷达均通过USB接口与计算主板电性连接，控制器与计算主板电性连接，俯仰电机、方位电机和触发装置均与控制器电性连接，其中，雷达和摄像头用于实时成像目标的图像和获取目标的位置信息，将采集到的信息通过USB接口传给计算主板，同时计算主板计算的角度差值发送指令将信号传输给控制器，通过控制器控制俯仰电机以及方位电机进行角度偏转，在满足相应的捕捉判据后，控制器向触发装置发送触发信号完成气动网枪的发射。
本发明的有益效果
本发明通过伺服电机够实现俯仰、方位运动，从而将无人机的跟踪运动和飞行运动进行解耦，提高无人机机动能力；云台通过伺服电机能够做到对速度、角度、扭矩的精准控制；并且云台线缆走线均在自身内部，没有线缆裸露在外，同时该云台还集成有触发装置和电加热装置，触发装置可以完成气动网枪的自动触发，电加热装置能够在冬天对气动网枪进行局部加热，保证气动压力的稳定。
附图说明
图1示出了一种气动网枪装置的结构示意图一；
图2示出了一种气动网枪装置的结构示意图二；
图3示出了图2中气动网枪装置的A部分放大后的结构示意图；
图4示出了一种气动网枪发射系统的工作流程示意图；
图5示出了将气动网枪装置用于无人机装配时的结构示意图。
图中：1、吊舱组件；101、方位电机；102、方位转轴；2、U型臂组件；201、俯仰电机；202、俯仰转轴；203、第一通孔；3、察打组件；4、气动网枪；5、雷达；6、摄像头；7、触发舵机；701、转盘；702、连杆；703、触发杆；704、滑动孔；705、舵机安装架；8、电加热装置；10、机体；11、飞行翼；12、支腿。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制，凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。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，具体如下：
请参阅图1-5，一种气动网枪装置(发射云台)，包括吊舱组件1、U型臂组件2、察打组件3，U型臂组件2用于转动连接在吊舱组件1上，察打组件3用于转动连接在U型臂组件2上，察打组件3上连接有气动网枪4、雷达5、摄像头6和电加热装置8，察打组件3内还连接有与气动网枪4对应的触发装置。
请参阅图1-5，吊舱组件1内连接有方位电机101以及通过转接架与方位电机101的输出端相连的方位转轴102。具体的，吊舱组件1为中空的，方位电机101通过螺钉固定在吊舱组件1的上方，吊舱组件1下方通过轴承转动连接有方位转轴102，而方位转轴102下端通过螺钉与U型臂组件2上方固定，方位电机101可以通过方位转轴102带动U型臂组件2进行方位上的转动。
请参阅图1，U型臂组件2内壁右侧通过螺钉安装有俯仰电机201，俯仰电机201的输出端通过转接架固定连接有俯仰转轴202，俯仰转轴202通过轴承安装在U型臂组件2左右两侧，俯仰转轴202另一侧通过螺钉与察打组件3固定，俯仰电机201可以通过右侧俯仰转轴202带动察打组件3进行俯仰上的转动。
请参阅图3，本实施例公开了触发装置的一个具体实施方式，其包括触发舵机7、舵机安装架705、转盘701、连杆702和触发杆703。其中，触发舵机7通过螺钉与舵机安装架705固定安装在气动网枪4的上方，转盘701通过四个螺钉与触发舵机7固定连接，连杆702一端与转盘701通过销轴与挡圈连接。应当注意的是，连杆702与转盘701为偏心转动连接的，触发杆703上端与连杆702的另一端通过销轴与挡圈连接，触发杆703下端穿过舵机安装架705上的滑动孔704，能够沿滑动孔704上下滑动。触发舵机7驱动转盘701、连杆702、触发杆703运动，实现触发杆703沿舵机安装架705的滑动孔704向下运动，按压气动网枪4相应位置上的触发按钮完成气动网枪4的发射。当触发舵机7接收到触发信号时，带动转盘701同步转动，转盘701在转动时会通过销轴带动连杆702同步转动，触发杆703上端部分与连杆702另一端同样是通过销轴连接，触发杆703下端穿过舵机安装架705的滑动孔704能够沿滑动孔704上下来回滑动。当连杆702转动时能够通过其下端销轴带动触发杆703在舵机安装架705的滑动孔704内向下滑动，触发杆703的下端面紧挨着气动网枪4上的触发按钮，当触发杆703向下运动时能够按压气动网枪4上的触发按钮完成发射任务。
请参阅图1，为了使线缆不外漏，而且同时防止U型臂组件2和察打组件3在转动时内部线缆不发生扯拽现象，本实施例通过在俯仰转轴202和方位转轴102的中心均开设第一通孔203，从而连接俯仰电机201以及其他部件的线缆，线缆从通孔穿出进入到U型臂组件2当中，然后再通过方位转轴102中心的第一通孔203进入到吊舱组件1中。由于线缆都是通过转轴的中心孔过线，因此转动时不会发生线缆扯拽的现象，通过这种走线方式将线缆完全走在云台内部，同时又不受云台转动影响，达到云台外部美观实用的效果。
转接架的存在是为了使方位转轴102与方位电机101的输出端留有间隙，从而便于线缆穿过，由于转动的角度是在一定范围内转动，因此线缆从多个支杆的间隔出穿过且不会缠绕在支杆上，俯仰电机201与俯仰转轴202的连接方式和方位电机101与方位转轴102的连接方式相同，因此不再阐述。
整个装置采用铝合金金属框架和碳纤维盖板的结构形式，整体形式上可以做到既能满足自身结构强度要求，又能满足质量轻量化要求。
该气动网枪发射装置可用于连接在多个现有装置上，如图5所示，本实施例将该装置连接在无人机上，来进行气动网抢的发射。其中无人机包括机体10、飞行翼11和支腿12，吊舱组件1固定安装在机体10的底部，实现无人机跟踪运动与飞行运动的解耦，提高无人机机动性。
请参阅图1-5，本实施例公开了一种气动网枪发射系统，该系统包括计算主板、USB接口和控制器，以及雷达5、摄像头6、俯仰电机201和方位电机101。通过对俯仰电机201和方位电机101内部通过PID控制形成单独的扭矩控制环、位置控制环和速度控制环，可以分别对电机的输出力矩、旋转角度和转速进行独立控制。这三种控制模式能够根据不同场合的需要实行无缝切换，在响应要求高的情况下可以调整三种控制模式的搭配，提高云台的动态响应和控制精度，大大提高捕获命中率。通过给俯仰电机201、方位电机101、雷达5、摄像头6、电加热装置8供电，摄像头6的存在能够实时成像目标的图像和获取目标的位置信息，雷达5的存在能够实时测量云台与目标之间的距离，然后将采集到的信息通过USB接口传给云台内部的计算主板，内部计算主板基于深度学习算法完成图像目标检测，计算目标与视场中心角度差值，同时读取云台电机当前角度位置信息值，根据计算的角度差值发送指令将信号传输给控制器，通过控制器控制俯仰电机201及方位电机101进行角度偏转，进行位置控制环、速度控制环和扭矩控制环三者之间的切换与匹配，使察打组件3俯仰转动以及U型臂组件2方位转动，从而达到较理想的控制状态，进而完成装置对目标的跟踪。当云台与目标之间的距离在6m以内时，在满足相应的捕捉判断后，云台内部控制器向触发舵机7发送触发信号，触发舵机7接收到触发信号后驱动转盘701、连杆702和触发杆703运动，实现触发杆703沿舵机安装架705的滑动孔704向下运动，按压气动网枪4相应位置上的触发按钮完成气动网枪的发射。
本发明通过伺服电机能够实现俯仰、方位运动，从而将无人机的跟踪运动和飞行运动进行解耦，提高了无人机机动能力。云台还可以通过伺服电机能够做到对速度、角度、扭矩的精准控制；云台的所有走线均在云台内部，没有裸露电缆，同时该云台还集成有触发装置和电加热装置8，触发装置可以完成气动网枪的自动触发，电加热装置8能够在冬天对气动网枪进行局部加热，保证气动压力的稳定。
以上对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种气动网枪装置，其特征在于：包括
吊舱组件；
U型臂组件，用于横向转动连接在所述吊舱组件上；
察打组件，用于竖向转动连接在所述U型臂组件上；
其中，所述察打组件上连接有气动网枪、雷达、摄像头和电加热装置；
所述察打组件内还连接有与所述气动网枪对应的触发装置；
所述气动网枪装置还包括驱动所述U型臂组件以及所述察打组件转动的驱动部件；所述气动网枪装置通过雷达以及摄像头进行检测，通过所述驱动部件分别驱动U型臂组件和察打组件转动以调节察打组件的方位，所述触发装置用于驱动所述气动网枪装置发射。
2.如权利要求1所述的气动网枪装置，其特征在于：驱动所述U型臂组件的驱动部件包括方位电机，所述方位电机固定连接在所述吊舱组件的上方，且方位电机的输出端固定连接有转接架，所述转接架远离所述方位电机的一端固定连接有方位转轴，所述方位转轴通过轴承转动连接在所述吊舱组件下方，所述方位转轴下端与所述U型臂组件上方固定。
3.如权利要求2所述的气动网枪装置，其特征在于：驱动所述察打组件的驱动部件包括俯仰电机，所述俯仰电机的输出端通过转接架固定连接有俯仰转轴，俯仰转轴通过轴承转动连接在所述U型臂组件的左右两侧，所述俯仰转轴另一侧与察打组件相固定，俯仰电机通过俯仰转轴带动察打组件进行俯仰上的转动。
4.如权利要求1所述的气动网枪装置，其特征在于：所述触发装置包括触发舵机、舵机安装架、转盘、连杆和触发杆；
其中，所述触发舵机与所述舵机安装架固定安装在气动网枪上方，所述转盘与触发舵机固定连接，所述连杆一端与转盘偏心转动连接，另一端与所述触发杆上端转动连接，所述触发杆下端穿过舵机安装架上的滑动孔，能够沿滑动孔上下滑动，所述触发舵机带动转盘、连杆、触发杆运动，实现触发杆沿舵机安装架的滑动孔向下运动，按压气动网枪相应位置上的触发按钮完成气动网枪的发射。
5.如权利要求3所述的气动网枪装置，其特征在于：所述俯仰转轴和所述方位转轴上均开设第一通孔，所述第一通孔位于所述所述俯仰转轴和所述方位转轴的中心处。
6.如权利要求1-5中任一项所述的气动网枪装置，其特征在于：所述吊舱组件、U型臂组件和察打组件均为铝合金材质。
7.一种无人机，包含权利要求1-6中任一项所述的气动网枪装置，其特征在于：所述无人机还包括机体、飞行翼和支腿，所述吊舱组件固定安装在所述机体的底部。
8.一种气动网枪发射系统，其特征在于，包含权利要求1-6中任一项所述的气动网枪装置，所述气动网枪发射系统还包括计算主板、USB接口和控制器，所述摄像头和雷达均通过USB接口与所述计算主板电性连接，所述控制器与所述计算主板电性连接，所述俯仰电机、方位电机和触发装置均与所述控制器电性连接；其中，雷达和摄像头用于实时成像目标的图像和获取目标的位置信息，将采集到的信息通过USB接口传给计算主板，同时计算主板将计算的角度差值以发送指令信号的形式传输给控制器，通过控制器控制俯仰电机以及方位电机进行角度偏转，在满足相应的捕捉判断后，控制器向触发舵机发送触发信号完成气动网枪的发射。
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