CN112937902B - 无人机通用共轨发射与回收装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请揭示了一种无人机通用共轨发射与回收装置及方法，该装置包括直线电机电磁弹射器、回收引导装置、驱动源系统，直线电机电磁弹射器上设置有滑车，滑车的两个U形臂上安装有释放及捕获机构，回收引导装置用于引导无人机与释放及捕获机构对接；直线电机电磁弹射器还包括直线电机定子、直线电机动子、绕组切换器和发射架，直线电机定子分别固定安装在U型发射架的内侧，直线电机动子安装于发射架中部，滑车固定安装于直线电机动子上，直线电机动子在发射架的导轨上移动，释放及捕获机构通过滑车沿着发射架移动。本申请通过设置直线电机电磁弹射器，基于直线电机的可逆原理以及电磁弹射技术，可以实现无人机通用共轨发射与回收。

Description

无人机通用共轨发射与回收装置及方法

技术领域

本发明属于无人机应用技术领域，涉及一种无人机通用共轨发射与回收装置及方法。

背景技术

近年来，无人机及其相关技术在全球范围内获得快速的发展和应用，为各国所高度重视。无人机在作战应用中，发射和回收是最困难的阶段。对于无人机最基本的要求是能够安全可靠的起飞，完成任务后再安全可靠地降落与回收。更进一步的要求是起降过程简单，辅助设备少，控制精度高，过载小等。无人机的发射和回收方式多种多样，但是现有的发射和回收均需要两套装置分别完成，带来了系统组成和结构复杂的问题。

发明内容

为了解决相关技术的问题，本申请提供了一种无人机通用共轨发射与回收装置及方法，技术方案如下：

第一方面，本申请提供了一种无人机通用共轨发射与回收装置，包括直线电机电磁弹射器、回收引导装置、驱动源系统，所述驱动源系统为所述直线电机电磁弹射器和所述回收引导装置供电，所述直线电机电磁弹射器上设置有滑车，所述滑车的两个U形臂上安装有释放及捕获机构，所述回收引导装置用于引导无人机与所述释放及捕获机构对接；

所述直线电机电磁弹射器包括直线电机定子、直线电机动子、绕组切换器和发射架。所述发射架为U形设计，所述直线电机定子为两组，两组直线电机定子分别安装于所述发射架的两个U型安装面内侧；所述直线电机动子安装于所述发射架中部，所述滑车固定安装于所述直线电机动子上，所述直线电机动子在所述发射架的导轨上移动，所述释放及捕获机构通过所述滑车沿着所述发射架移动。

所述绕组切换器可以但是不限于安装于所述发射架的两个安装面外侧。所述直线电机动子位于所述两个直线电机定子之间，且搭载于所述发射架上的导轨上并被配置为沿着所述导轨移动。

可选的，所述无人机通用共轨发射与回收装置还包括起竖回平机构，所述起竖回平机构的第一端安装于所述发射架的底部，所述起竖回平机构的第二端安装于载车平台或地面安装平台上，所述起竖回平机构可伸缩式设计，以实现对所述发射架的角度调节。

可选的，所述无人机通用共轨发射与回收装置还包括后坐力支撑机构，所述后坐力支撑机构位于所述直线电机电磁弹射器的尾部，所述后坐力支撑机构展开并触地，以用于降低发射过程中所述直线电机电磁弹射器的后坐力。

可选的，所述回收引导装置位于所述直线电机电磁弹射器的下方，所述回收引导装置通过预定引导方式引导无人机与所述释放及捕获机构对接。

可选的，所述释放及捕获机构为电磁吸盘式结构。

可选的，所述无人机通用共轨发射与回收装置还包括载车平台，所述直线电机电磁弹射器、所述回收引导装置和所述驱动源系统均安装于所述载车平台上。

第二方面，本申请还提供一种无人机通用共轨发射与回收方法，采用如第一方面以及第一方面各种可选方式中提供的无人机通用共轨发射与回收装置，所述方法包括：

利用所述回收引导装置获取无人机的位置信息，根据所述位置信息生成引导路径，将所述引导路径发送给所述无人机，以控制所述无人机根据所述引导路径导向至所述释放及捕获机构上；

根据发射指令或回收指令，利用所述直线电机电磁弹射器带动对接有无人机的所述释放及捕获机构沿着所述发射架移动。

可选地，在回收无人机时，在所述利用所述直线电机电磁弹射器带动所述释放及捕获机构沿着所述发射架移动之前，所述方法还包括：

利用所述起竖回平机构控制所述直线电机电磁弹射器倾斜至回收角度，执行利用所述直线电机电磁弹射器带动所述释放及捕获机构沿着所述发射架移动的步骤。

可选地，在发射无人机时，在所述利用所述直线电机电磁弹射器带动所述释放及捕获机构沿着所述发射架移动之前，所述方法还包括：

利用所述起竖回平机构控制所述直线电机电磁弹射器倾斜至发射角度；

将所述后坐力支撑机构展开并触地，执行利用所述直线电机电磁弹射器带动所述释放及捕获机构沿着所述发射架移动的步骤。

基于上述技术方案，本申请至少可以实现如下有益效果：

通过设置直线电机电磁弹射器，基于直线电机的可逆原理以及电磁弹射技术，可以实现无人机通用共轨发射与回收，进而实现不同类型无人机的短距离快速发射和短距离电磁制动回收，且结构简单，成本低，应用场景广泛。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本申请一个实施例中提供的无人机通用共轨发射与回收装置的侧面示意图；

图2是本申请一个实施例中提供的无人机通用共轨发射与回收装置的结构示意图；

图3是本申请一个实施例中提供的无人机通用共轨发射与回收装置的前端可视图；

图4是本申请一个实施例中提供的无人机通用共轨发射与回收方法的流程图。

其中，附图标记如下：

1、直线电机电磁弹射器；11、直线电机动子；12、发射架；13、直线电机定子；14、绕组切换器；2、回收引导装置；3、驱动源系统；4、滑车；5、释放及捕获机构；6、起竖回平机构；7、后坐力支撑机构；8、载车平台。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是本申请一个实施例中提供的无人机通用共轨发射与回收装置的侧面示意图，图2是本申请一个实施例中提供的无人机通用共轨发射与回收装置的结构示意图，结合图1和图2，本申请提供的无人机通用共轨发射与回收装置可以包括直线电机电磁弹射器1、回收引导装置2、驱动源系统3。

驱动源系统3与直线电机电磁弹射器1和回收引导装置2电性连接，以为直线电机电磁弹射器1和回收引导装置2供电。

直线电机电磁弹射器1上设置有滑车4，滑车4的两个U形臂上安装有释放及捕获机构5，回收引导装置2用于引导无人机与释放及捕获机构5对接。

请参见图3所示，其是本申请一个实施例中提供的无人机通用共轨发射与回收装置的前端可视图，本申请提供的直线电机电磁弹射器1包括直线电机定子13、直线电机动子11、绕组切换器14和发射架12，发射架12为U形设计，直线电机定子13为两组，两组直线电机定子13分别安装于发射架12的两个安装面内侧；直线电机动子11安装于发射架12内，滑车4固定安装于直线电机动子11上，直线电机动子11在发射架12的导轨上移动，释放及捕获机构5通过滑车4沿着发射架12移动。绕组切换器14安装于发射架12中部，比如可以安装于发射架12的两个安装面中部的外侧，但实际应用中，绕组切换器14可以不限于安装在发射架12的两个安装面中部的外侧。直线电机动子11位于两个直线电机定子13之间，且搭载于发射架12上的导轨上并被配置为沿着导轨移动。

在实现发射架12对无人机的发射和回收时，直线电机电磁弹射器1的发射架12的角度通常不同，位于便于对发射架12角度的调节，本申请中提供的无人机通用共轨发射与回收装置还可以包括起竖回平机构6，起竖回平机构6的第一端安装于发射架12的底部，起竖回平机构6的第二端安装于载车平台或地面安装平台上，起竖回平机构6可伸缩式设计，以实现对发射架12的角度调节。

在实际应用中，无人机作用于发射架12上时，比如在发射时，发射架12会有一定的后坐力，为了降低后坐力，本申请提供的无人机通用共轨发射与回收装置还可以包括后坐力支撑机构7，后坐力支撑机构7位于直线电机电磁弹射器1的尾部，后坐力支撑机构7展开并触地，以用于降低发射过程中直线电机电磁弹射器1的后坐力。

在实际安装时，回收引导装置2通常位于直线电机电磁弹射器1的下方，回收引导装置2通过预定引导方式引导无人机与释放及捕获机构5对接。

这里所讲的预定引导方式可以通过激光、雷达、GPS组合、电视跟踪和机器视觉等末端精确引导技术来实现。

可选的，释放及捕获机构5为电磁吸盘式结构，显然释放及捕获机构5也可以不限于电磁吸盘式结构，根据实际的无人机的形状及材质，释放及捕获机构5也可以对应设置形状和材质。

无人机通用共轨发射与回收装置还包括载车平台8，直线电机电磁弹射器1、回收引导装置2和驱动源系统3均安装于载车平台8上。

在实际应用中，利用回收引导装置2获取无人机的位置信息，根据位置信息生成引导路径，将引导路径发送给无人机，以控制无人机根据引导路径导向至释放及捕获机构5上。比如，在回收无人机时，首先，利用起竖回平机构6进行伸缩，以控制直线电机电磁弹射器1倾斜至回收角度；然后，直线电机动力11沿着直线电机定子13在发射架12的导轨上移动，以实现释放及捕获机构5通过滑车4沿着发射架11移动到位；无人机停留至释放及捕获机构5上后，直线电机动力11沿着直线电机定子13在发射架12的导轨上反向移动，以实现释放及捕获机构5通过滑车4沿着发射架11移动到回收位置，从而带动着停留在释放及捕获机构5上的无人机移动至回收位置，实现无人机的回收。

或者，根据发射指令或回收指令，利用直线电机电磁弹射器1带动对接有无人机的释放及捕获机构5沿着发射架12移动。比如，在发射无人机时，首先，利用起竖回平机构6控制直线电机电磁弹射器1倾斜至发射角度；将后坐力支撑机构7展开并触地；然后，将无人机停留至释放及捕获机构5上后；随后，直线电机动力11沿着直线电机定子13在发射架12的导轨上移动，以实现释放及捕获机构5通过滑车4沿着发射架11移动至发射位置，进而实现将无人机运送至发射位置，实现无人机的发射。

综上所述，本申请提供的无人机通用共轨发射与回收装置，通过设置直线电机电磁弹射器，基于直线电机的可逆原理以及电磁弹射技术，可以实现无人机通用共轨发射与回收，进而实现不同类型无人机的短距离快速发射和短距离电磁制动回收，且结构简单，成本低，应用场景广泛。

图4是本申请一个实施例中提供的无人机通用共轨发射与回收方法的流程图，本申请提供的无人机通用共轨发射与回收方法采用如图1-3所示的无人机通用共轨发射与回收装置，本申请提供的无人机通用共轨发射与回收方法可以包括如下步骤：

步骤401，利用回收引导装置获取无人机的位置信息，根据位置信息生成引导路径，将引导路径发送给无人机，以控制无人机根据引导路径导向至释放及捕获机构上；

回收引导装置可以通过无线通信方式与无人机之间传送信息，回收引导装置可以获取无人机的位置信息，并根据自己的位置信息，计算出用于引导无人机至自己所在位置处释放及捕获机构之间的引导路径，并将引导路径发送给无人机，以便无人机根据该引导路径导向至释放及捕获机构上。

步骤402，根据发射指令或回收指令，利用直线电机电磁弹射器带动对接有无人机的释放及捕获机构沿着发射架移动。

在获取到发射指令时，利用直线电机电磁弹射器带动对接有无人机的释放及捕获机构沿着发射架移动，以将无人机带动至发射位。

在获取到回收指令时，利用直线电机电磁弹射器带动对接有无人机的释放及捕获机构沿着发射架移动，以将无人机带动至回收位。

实际应用中，在回收无人机时，在利用直线电机电磁弹射器带动对接有无人机的释放及捕获机构沿着发射架移动之前，该方法还可以包括：利用起竖回平机构控制直线电机电磁弹射器倾斜至回收角度，执行利用直线电机电磁弹射器带动释放及捕获机构沿着发射架移动的步骤。

在发射无人机时，在利用直线电机电磁弹射器带动释放及捕获机构沿着发射架移动之前，该方法还可以包括：利用起竖回平机构控制直线电机电磁弹射器倾斜至发射角度；将后坐力支撑机构展开并触地，执行利用直线电机电磁弹射器带动释放及捕获机构沿着发射架移动的步骤。

综上所述，本申请提供的无人机通用共轨发射与回收方法，通过设置的直线电机电磁弹射器，基于直线电机的可逆原理以及电磁弹射技术，可以实现无人机通用共轨发射与回收，进而实现不同类型无人机的短距离快速发射和短距离电磁制动回收，且结构简单，成本低，应用场景广泛。

通过回收引导装置与无人机之间进行信息交互，以将无人机与释放及捕获机构对接，并根据当前的发射指令或回收指令，控制释放及捕获机构以带动无人机至发射位或回收位，实现无人机的自动发射或自动回收。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种无人机通用共轨发射与回收装置，其特征在于，所述无人机通用共轨发射与回收装置包括直线电机电磁弹射器、回收引导装置、驱动源系统、起竖回平机构和后坐力支撑机构，所述驱动源系统为所述直线电机电磁弹射器和所述回收引导装置供电，所述直线电机电磁弹射器上设置有滑车，所述滑车的两个U形臂上安装有释放及捕获机构，所述回收引导装置用于引导无人机与所述释放及捕获机构对接；

所述直线电机电磁弹射器包括直线电机定子、直线电机动子、绕组切换器和发射架，所述发射架为U形设计，所述直线电机定子为两组，两组直线电机定子分别安装于所述发射架的两个U型安装面内侧；所述直线电机动子安装于所述发射架中部，所述滑车固定安装于所述直线电机动子上，所述直线电机动子在所述发射架的导轨上移动，所述释放及捕获机构通过所述滑车沿着所述发射架移动，所述绕组切换器安装于所述发射架上；所述直线电机动子位于所述两组直线电机定子之间，且搭载于所述发射架上的导轨上并被配置为沿着所述导轨移动；所述回收引导装置位于所述直线电机电磁弹射器的下方，所述回收引导装置通过预定引导方式引导无人机与所述释放及捕获机构对接。

2.根据权利要求1所述的无人机通用共轨发射与回收装置，其特征在于，所述起竖回平机构的第一端安装于所述发射架的底部，所述起竖回平机构的第二端安装于载车平台或地面安装平台上，所述起竖回平机构可伸缩式设计，以实现对所述发射架的角度调节。

3.根据权利要求1所述的无人机通用共轨发射与回收装置，其特征在于，所述后坐力支撑机构位于所述直线电机电磁弹射器的尾部，所述后坐力支撑机构展开并触地，以用于降低发射过程中所述直线电机电磁弹射器的后坐力。

4.根据权利要求1所述的无人机通用共轨发射与回收装置，其特征在于，所述释放及捕获机构为电磁吸盘式结构。

5.根据权利要求1所述的无人机通用共轨发射与回收装置，其特征在于，所述无人机通用共轨发射与回收装置还包括载车平台，所述直线电机电磁弹射器、所述回收引导装置和所述驱动源系统均安装于所述载车平台上。

6.一种无人机通用共轨发射与回收方法，其特征在于，采用如权利要求1-5中任一所述的无人机通用共轨发射与回收装置，所述方法包括：

利用所述回收引导装置获取无人机的位置信息，根据所述位置信息生成引导路径，将所述引导路径发送给所述无人机，以控制所述无人机根据所述引导路径导向至所述释放及捕获机构上；

根据发射指令或回收指令，利用所述直线电机电磁弹射器带动对接有无人机的所述释放及捕获机构沿着所述发射架移动。

7.根据权利要求6所述的无人机通用共轨发射与回收方法，其特征在于，在回收无人机时，在所述利用所述直线电机电磁弹射器带动所述释放及捕获机构沿着所述发射架移动之前，所述方法还包括：

利用所述起竖回平机构控制所述直线电机电磁弹射器倾斜至回收角度，执行利用所述直线电机电磁弹射器带动所述释放及捕获机构沿着所述发射架移动的步骤。

8.根据权利要求6所述的无人机通用共轨发射与回收方法，其特征在于，在发射无人机时，在所述利用所述直线电机电磁弹射器带动所述释放及捕获机构沿着所述发射架移动之前，所述方法还包括：

利用所述起竖回平机构控制所述直线电机电磁弹射器倾斜至发射角度；

将所述后坐力支撑机构展开并触地，执行利用所述直线电机电磁弹射器带动所述释放及捕获机构沿着所述发射架移动的步骤。

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