CN112224433A - 一种无人机助飞装置和无人飞行系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种无人机助飞装置及无人飞行系统，无人机助飞装置用于辅助无人机起飞，装置包括平台和驱动组件；驱动组件用于驱动平台转动；平台设置有至少两个停机位，停机位用于停放固定无人机；停机位的位置设置有锁止机构；在平台的转速小于预设转速的情况下，锁止机构用于锁紧无人机；在平台的转速不小于预设转速的情况下，锁止机构用于释放无人机。本申请实施例提供的无人机助飞装置，本申请实施例的这种无人机助飞装置，采用圆周回转运动代替传统弹射装置的直线运动，因此，无人机在起飞前可以通过预设的圆周运动获得需要的起飞动力及初速度，可以减小加速距离对于空间面积的占用，降低使用成本，有效提升无人机应用的经济性。

Description

一种无人机助飞装置和无人飞行系统

技术领域

本申请涉及无人设备技术领域，尤其涉及一种无人机助飞装置和无人飞行系统。

背景技术

随着无人控制技术的发展进步，无人机逐渐地参与到物流运输、地理测绘、航拍摄影等各行各业中。

现有的无人机在面临起飞场地受限的情况下，经常使用弹射装置增加无人机的加速度，以使无人机获得较大的起飞初速度，可在较短距离内完成起飞。一种常见的弹射装置通过气缸或者其它可以实现往复运动的牵引机构牵引绳索的运动，在绳索的另一端连接有无人机。可以利用牵引机构拉动无人机的运动产生起飞所需的初速度。

然而，现有的弹射装置在辅助无人机起飞时，需借助于体积尺寸较大的牵引机构提供动力以及初速度，导致占地面积较大。并且，相同加速度条件下，弹射距离与初速度的平方成正比，更高的初速度需要依赖与更长的弹射距离，也就是说，牵引机构的体积尺寸会更大。因此，现有的弹射装置用于辅助无人机起飞时需要占用较大的面积，经济性较低。

发明内容

本申请实施例提供一种无人机助飞装置和无人飞行系统，以至少解决现有的弹射装置用于辅助无人机起飞时需要占用较大的面积，经济性较低的问题。

根据本申请实施例的第一方面，本申请实施例公开了一种无人机助飞装置，用于辅助无人机起飞，所述装置包括平台和驱动组件；

所述驱动组件用于驱动所述平台转动；

所述平台设置有至少两个停机位，所述停机位用于停放固定所述无人机；所述停机位的位置设置有锁止机构；

在所述平台的转速小于预设转速的情况下，所述锁止机构用于锁紧所述无人机；在所述平台的转速不小于预设转速的情况下，所述锁止机构用于释放所述无人机。

根据本申请实施例的第二方面，本申请实施例公开了一种无人飞行系统，所述无人飞行系统包括本申请实施例第一方面所述的无人机助飞装置和无人机；

所述无人机与所述锁止机构连接或分离。

本申请实施例提供的无人机助飞装置，用于辅助无人机起飞，通过装置中的驱动组件驱动平台的转动，平台上设置有锁止机构。在起飞前，锁止机构可以将无人机固定在平台上，当平台转动时，无人机随着平台一起转动。随着转速的增加，当转速增加到预设转速时，也就是说，当转速满足无人机的起飞速度时，锁止机构松开释放无人机，平台可以将无人机以预设速度沿回转运动的切线方向抛射出去，使得无人机获得起飞的动力。本申请实施例的这种无人机助飞装置，采用圆周回转运动代替传统弹射装置的直线运动，因此，无人机在起飞前可以通过预设的圆周运动获得需要的起飞动力及初速度，可以减小加速距离对于空间面积的占用，降低使用成本，有效提升无人机应用的经济性。

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

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对本申请的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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例中一种无人机助飞装置的三维示意图；

图2是本申请实施例中图1所示无人机助飞装置的剖面示意图；

图3是本申请实施例中无人机助飞装置的工作原理示意图；

图4是本申请实施例中另一种无人机助飞装置的侧视图；

图5是本申请实施例中一种无人飞行系统的三维示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面通过列举几个具体的实施例详细介绍本申请实施例提供的一种无人机助飞装置和无人飞行系统。

本申请实施例提供的一种无人机助飞装置，可以布置在室外开阔的场地，例如，通用航空的机场、开阔的广场或者建筑物的楼顶等。该无人机助飞装置可以使无人机在场地较为有限的情况下获取足够的起飞动力和起飞速度。

参照图1至图3，示出了本申请实施例的一种无人机助飞装置，用于辅助无人机起飞，所述装置包括平台10和驱动组件；

所述驱动组件用于驱动所述平台10转动，所述平台10设置有锁止机构；

在所述平台10的转速小于预设转速的情况下，所述锁止机构用于锁紧所述无人机；在所述平台10的转速不小于预设转速的情况下，所述锁止机构用于释放所述无人机。

具体而言，如图1所示，本申请实施例给出的一种无人机助飞装置可以包括平台10和驱动组件，平台10为承载无人机的载体，无人机可以安装固定在该平台10上，当无人机满足起飞条件时，可以与平台10分离。需要说明的是，平台10可以是金属通过机械加工或通过注塑工艺得到实体的平板，也可以为框架结构。平台10在驱动组件的驱动作用下绕旋转中心转动，该旋转中心即平台10的几何中心，也与驱动组件的转轴连接的位置。例如，当驱动组件为电机时，可将电机的输出轴通过联轴器与平台10的中心连接。容易理解的是，若电机的输出轴连接有减速器或者减速齿轮，则可将减速器的输出轴或者减速齿轮的输出轴与平台10的中心连接。如图2的示意，一种实施方式中，可在平台10上固定一个齿圈101，齿圈101可以作为从动齿轮，将该齿圈与电机102上固定的齿轮103啮合，从而利用电机102可以通过齿轮的啮合作用驱动平台10的转动。需要说明的是，该电机102可以与控制器电连接，由控制器控制电机102的启动和停止以及转速的快慢。

在平台10上可以设置锁止机构，锁止结构可以将放置在平台10上的无人机锁紧固定，使得无人机与平台10以相同的转速同步运动，直至起飞前释放开无人机。例如，在平台10刚开始转动时，锁止机构将无人机固定在平台10上，开始转动阶段，平台10的速度较低，相应地，无人机的速度也较低，此时锁止机构保持锁紧状态。当平台10的转速不小于预设转速的情况下，也就是说，一旦，平台10的速度增大至无人机起飞所需的最小速度时，锁止机构动作，将无人机从平台10上松开释放。结合图3的示意，无人机便会沿着平台10的回转运动的切线方向被抛射至空中。

本申请实施例提供的无人机助飞装置，用于辅助无人机起飞，通过装置中的驱动组件驱动平台的转动，平台上设置有锁止机构。在起飞前，锁止机构可以将无人机固定在平台上，当平台转动时，无人机随着平台一起转动。随着转速的增加，当转速增加到预设转速时，也就是说，当转速满足无人机的起飞速度时，锁止机构松开释放无人机，平台可以将无人机以预设速度沿回转运动的切线方向抛射出去，使得无人机获得起飞的动力。本申请实施例的这种无人机助飞装置，采用圆周回转运动代替传统弹射装置的直线运动，因此，无人机在起飞前可以通过预设的圆周运动获得需要的起飞动力及初速度，可以减小加速距离对于空间面积的占用，降低使用成本，有效提升无人机应用的经济性。

可选地，参照图1，所述平台10设置有至少两个停机位，所述停机位用于停放固定所述无人机；

所述停机位的位置设置有所述锁止机构。

具体而言，如图1所示，一种实施方式中，在平台10上可以设置至少两个停机位，每个停机位可以用于放置一架无人机，可以理解的是，为了将无人机固定锁紧，可以在每个停机位的位置独立设置有前述的锁止机构，每个锁止机构可以独立工作。例如，如图1所示，可以在圆形的平台10上设置四个停机位，需要说明的是，当平台10的尺寸越大，其能够容纳的无人机数量越多，本申请实施例中对平台10上停机位数量的上限不做限定，本领域技术人员可根据实际需求自主设计。从而，当平台10在转动时，一旦转速满足起飞条件，可通过该平台10一次放飞至少两架无人机，既可以减小装置体积，又可以提高无人机的放飞效率。

可选地，参照图4，所述装置还包括底座11和基台12；

所述平台10与所述底座11转动连接，形成第一转动轴线；

所述底座11与所述基台12转动连接，形成第二转动轴线；

所述第二转动轴线位于水平面内，所述第一转动轴线与所述第二转动轴线垂直。

具体而言，如图4所示，一种实施方式中，上述的无人机助飞装置还可以包括底座11和基台12。前述的可以旋转的平台10与底座11转动连接，即平台10与底座11铰接，平台10可以相对底座11绕第一转动轴线L1转动，此时可将电机等驱动组件隐藏设置于平台10与底座11之间的空间中。基台12可以作为整个装置固定不动的基础，其可以为在固定场地设置的混凝土基台或者是安装在具有车轮等行走机构的底盘上的机架。底座11与基台12转动连接，即底座11与基台12铰接，底座11可以相对基台12绕第二转动轴线L2转动。如图4的示意，第二转动轴线L2位于水平面内，当底座11绕着第二转动轴线L2转动时，底座11相对于水平面倾角α可以得到调整，至少可以将底座11从水平方向调整为倾斜方向。需要说明的是，该方案中，可以借助于底座11与基台12之间铰链的摩擦阻力，实现底座11保持在某一倾角。第一转动轴线L1与第二转动轴线L2垂直，也就是说，无论当倾角α为多少时，平台10始终随着底座11处于同样的倾斜程度，并且还可以围绕第一转动轴线L1自转。这种装置，除了适用于固定翼无人机，还可以适用于旋翼式无人机，通过调整倾角，可以使得旋翼式无人机向斜上方抛射起飞，然后在飞控系统的算法控制下稳定姿态飞行。平台10倾角的可调可以扩展该无人机助飞装置的使用类型，使得适用范围更广。

可选地，参照图4，所述装置还包括伸缩组件13，

所述伸缩组件13的一端与所述基台12连接，所述伸缩组件13的另一端与所述底座11连接。

具体而言，如图4所示，一种实施方式中，为了实现底座11相对水平面倾角的可控调整，确保底座11在某一倾角状态稳定保持，上述的无人机助飞装置还可以包括伸缩组件13，该伸缩组件13的一端与基台12连接，伸缩组件13的另一端与底座11连接。当伸缩组件13伸长时，使得底座11可以相对基台12绕第二转动轴线L2转动，此时倾角α增大；当伸缩组件13缩短时，使得底座11可以相对基台12绕第二转动轴线L2转动，此时倾角α减小。伸缩组件13伸缩过程中停止在某一位置，即可将对应的倾角α锁定，将底座11稳定保持在对应的倾斜位置。

可选地，参照图4，所述伸缩组件13包括第一连杆131和第二连杆132；

所述第一连杆131和所述第二连杆132滑动连接，所述第一连杆131与所述基台12铰接，所述第二连杆132与所述底座11铰接。

具体而言，如图4所示，一种实施方式中，上述的伸缩组件13可为伸缩杆件，包括第一连杆131和第二连杆132。第一连杆131和第二连杆132中细的一根插入到较粗的一根中，两根连杆滑动连接，第一连杆131与基台12铰接，第二连杆132与底座11铰接。可以理解的是，该伸缩杆件可以为气动、液压或者电动驱动的方式进行伸缩，这些驱动方式可以使得伸缩杆件伸缩至预设长度时停止，也即可以使底座11稳定保持在对应的倾斜位置。

可选地，所述伸缩组件13包括丝杠和螺母；

所述丝杠和所述螺母螺纹连接，所述丝杠与所述底座11铰接，所述螺母与所述基台12固定连接。

具体而言，一种实施方式中，上述的伸缩组件13可以包括丝杠和螺母，丝杠和螺母螺纹连接，当丝杠相对螺母转动时，丝杠同时相对螺母沿轴线方向运动。丝杠与底座11铰接，螺母与基台12固定连接。从而，一旦丝杠开始转动，即可带动底座11可以相对基台12绕第二转动轴线L2转动，实现倾角α的调整。当需要控制倾角α稳定保持时，只需停止丝杠的转动即可。

可选地，所述装置还包括倾角传感器，所述倾角传感器用于确定所述底座11与所述基台12之间的夹角。

具体而言，一种实施方式中，还可以为上述无人机助飞装置配置倾角传感器，倾角传感器可以用于测量确定底座11与基台12之间的夹角，倾角传感器可以准确反馈底座11与基台12之间的实时角度，并通过控制器结合风速等实时气象条件控制伸缩组件13对夹角进行动态调整，以实现更好的抛射高度和角度。

可选地，所述装置还包括角度传感器，所述角度传感器用于确定所述平台10转动的位置和速度。

具体而言，一种实施方式中，还可以为上述无人机助飞装置配置角度传感器，该角度传感器可以用于测量平台10转动的位置和速度，当角度传感器反馈平台10的转速符合预设转速且某个机位朝向发射位置，此时，可将该信息传递给控制器，由控制器控制锁止机构释放无人机。从而，可以实现无人机更加自主智能的释放起飞。

可选地，所述锁止机构包括机械卡爪或电磁锁止机构。

具体而言，一种实施方式中，上述的锁止机构可以是电机或者舵机驱动控制的机械卡爪，机械卡爪可以在电机驱动下将无人机的起落架夹紧，也可以在电机驱动下将起落架释放。此外，还可以在无人机的起落架上设置相应的磁性件，锁止机构可以使用电磁锁止机构，当电磁锁止机构产生电磁力时将无人机固定在平台10上，当电磁锁止机构断电失去电磁力时，无人机可以自主离开平台10，与平台10分离。因此，利用上述锁止机构与平台10配合，可以保证无人机在起飞前与平台10稳定可靠地同步运动，并且可以实现无人机在无人机助飞装置上的自动释放。

可选地，参照图1，所述平台10为圆形平台，所述停机位围绕所述圆形平台的圆心均匀设置，所述驱动组件驱动所述圆形平台绕其圆心旋转。

具体而言，如图1所示，一种实施方式中，上述的平台10可以为圆形的平台，相应地，可将各个停机位围绕圆形平台的圆心均匀设置。例如，绕圆心圆周阵列设置四个机位供四个无人机停放，此时驱动组件驱动所述圆形平台绕其圆心旋转。这种圆形平台其更能节省占地面积。

可选地，所述平台10为矩形平台，所述停机位均匀分布在所述矩形平台的几何中心两侧，所述驱动组件驱动所述矩形平台绕其几何中心旋转。

具体而言，一种实施方式中，上述的平台10可以为矩形的平台，相应地，可将各个停机位分布在矩形平台的几何中心两侧。例如，在矩形平台几何中心的左右各自设置两个停机位，此时驱动组件驱动所述矩形平台绕其几何中心旋转。这种矩形平台相较于圆形平台而言，更能节省运输过程中的包装体积。

参照图5，本申请实施例还提供了一种无人飞行系统，所述无人飞行系统包括前述实施例的任一种无人机助飞装置和无人机；

所述无人机与所述锁止机构连接或分离。

具体而言，在本申请实施例中，如图5所示，还提供了一种无人飞行系统，该无人飞行系统包括前述实施例公开的无人机助飞装置以及可配合其使用的无人机。结合其工作原理，作如下说明，无人机助飞装置与无人机配套组成系统，当需要使用时，可将无人机通过平台10上的锁止机构固定在平台10上，平台10的旋转带动无人机转动，为无人机提供起飞所需的动力及初速度。当平台10的转速满足预设速度时，锁止机构控制无人机与平台10分离。该无人系统由于助飞装置采用回转运动的方式使无人机加速，因此其体积尺寸较小，能够适应各种起飞空间有限的场地，可以更广泛地适用于快递包裹寄送、同城跑腿、外卖配送以及地理测绘、航拍摄影等行业中。

需要说明的是，与上述无人机助飞装置配合使用的无人机既可以是固定翼无人机，也可以是旋翼式无人机。固定翼无人机通常以来机翼上下的压差产生升力起飞，本申请实施例中的无人机助飞装置使得固定翼无人机初速度增加后便可满足升力条件从而起飞。旋翼无人机通常垂直起降，在上述无人机助飞装置的倾角可调的情况下，当平台10倾斜时，便可将旋翼无人机以预设的初速度抛射向空中。

通过在无人飞行系统中应用前述的无人机助飞装置，不但可以通过减小设备体积提高空间利用效率，降低成本，还可以一次发射多架无人机，实现效率的提升，并且，还能够根据传感器的实时反馈进行准确的调整。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个申请方面中的一个或多个，在上面对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，申请方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。

本申请的各个部件实施例可以以硬件实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本申请的无人机助飞装置及无人机中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本申请还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序。这样的实现本申请的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本申请可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种无人机助飞装置，用于辅助无人机起飞，其特征在于，所述装置包括平台和驱动组件；

所述驱动组件用于驱动所述平台转动，所述平台设置有锁止机构；

在所述平台的转速小于预设转速的情况下，所述锁止机构用于锁紧所述无人机；在所述平台的转速不小于预设转速的情况下，所述锁止机构用于释放所述无人机。

2.根据权利要求1所述的无人机助飞装置，其特征在于，所述平台设置有至少两个停机位，所述停机位用于停放固定所述无人机；

所述停机位的位置设置有所述锁止机构。

3.根据权利要求1所述的无人机助飞装置，其特征在于，所述装置还包括底座和基台；

所述平台与所述底座转动连接，形成第一转动轴线；

所述底座与所述基台转动连接，形成第二转动轴线；

所述第二转动轴线位于水平面内，所述第一转动轴线与所述第二转动轴线垂直。

4.根据权利要求3所述的无人机助飞装置，其特征在于，所述装置还包括伸缩组件；

所述伸缩组件的一端与所述基台连接，所述伸缩组件的另一端与所述底座连接。

5.根据权利要求4所述的无人机助飞装置，其特征在于，所述伸缩组件包括第一连杆和第二连杆；

所述第一连杆和所述第二连杆滑动连接，所述第一连杆与所述基台铰接，所述第二连杆与所述底座铰接。

6.根据权利要求4所述的无人机助飞装置，其特征在于，所述伸缩组件包括丝杠和螺母；

所述丝杠和所述螺母螺纹连接，所述丝杠与所述底座铰接，所述螺母与所述基台固定连接。

7.根据权利要求3至6任一项所述的无人机助飞装置，其特征在于，所述装置还包括倾角传感器，所述倾角传感器用于确定所述底座与所述基台之间的夹角。

8.根据权利要求1所述的无人机助飞装置，其特征在于，所述装置还包括角度传感器，所述角度传感器用于确定所述平台转动的位置和速度。

9.根据权利要求1所述的无人机助飞装置，其特征在于，所述锁止机构包括机械卡爪或电磁锁止机构。

10.根据权利要求2所述的无人机助飞装置，其特征在于，所述平台为圆形平台，所述停机位围绕所述圆形平台的圆心均匀设置，所述驱动组件驱动所述圆形平台绕其圆心旋转。

11.根据权利要求2所述的无人机助飞装置，其特征在于，所述平台为矩形平台，所述停机位均匀分布在所述矩形平台的几何中心两侧，所述驱动组件驱动所述矩形平台绕其几何中心旋转。

12.一种无人飞行系统，其特征在于，所述无人飞行系统包括无人机和权利要求1至11任一项所述的无人机助飞装置；

所述无人机与所述锁止机构连接或分离。

13.根据权利要求12所述的无人飞行系统，其特征在于，

所述无人机包括旋翼无人机或固定翼无人机。

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