CN113184174B - 一种无人机拦阻钩、控制方法及无人机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无人机拦阻钩、控制方法及无人机，无人机拦阻钩包括固定支座、旋转支架、第一伸缩组件，设于固定支座、拦阻钩本体、第二伸缩组件、传感器组件、控制组件；控制组件被配置为接收传感器组件发送的第一伸缩组件的形变数据，发送控制第一伸缩组件或第二伸缩组件进行动作的指令信号。本发明通过传感器组件与第一伸缩组件共同作用，抑制无人机拦阻钩弹跳，使无人机拦阻钩在拦阻过程中处于相对可接收的高度范围内，提高无人机挂索成功率。

Description

一种无人机拦阻钩、控制方法及无人机

技术领域

本发明涉及无人机飞行设备技术领域，具体涉及一种无人机拦阻钩、控制方法及无人机。

背景技术

随着无人机技术的不断进步，无人机应用领域和使用前景在不断扩展，伴随着无人机应用场景的增多，不论是军用还是民用无人机，无人机种类都在不断增加，固定翼、多旋翼类中小型、中型和部分中大型无人机在需要弹射装置缩短起飞距离的同时需要拦阻索缩短降落滑跑距离，然而无人机无法迅速离开拦阻索，需要人为操作，无法使无人机自动脱钩装置尽快复位准备下一架次降落的问题日益凸显，在无人机集群工作日益重要的当下，回收效率的高低是影响机群工作效率的重要因素，同时，拦阻过程中由于拦阻钩弹跳问题，导致挂索失败的例子屡见不鲜，挂索失败会需要无人机立刻复飞，但是判断挂索是否成功需要时间，从而导致复飞距离不足，最终无人机坠毁。

而目前针对以上但不限于以上的场合，很少有相关产品出现。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种无人机拦阻钩、控制方法及无人机。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种无人机拦阻钩，包括：

固定支座，设于无人机底部；

旋转支架，设于所述固定支座，被配置为相对于所述固定支座旋转；

第一伸缩组件，设于所述固定支座，被配置为驱动所述旋转支架旋转；

拦阻钩本体，设于所述旋转支架，被配置为相对于所述旋转支架旋转；

第二伸缩组件，设于所述旋转支架，被配置为驱动所述拦阻钩本体旋转；

传感器组件，设于所述第一伸缩组件，被配置为检测所述第一伸缩组件的形变；

控制组件，被配置为接收所述传感器组件发送的所述第一伸缩组件的形变数据，发送控制所述第一伸缩组件或第二伸缩组件进行动作的指令信号。

进一步的，所述固定支座上还设置有限制所述旋转支架旋转角度的限位柱。

进一步的，所述固定支座具有与无人机底部连接的固定件以及铰接所述旋转支架的铰接件。

进一步的，所述旋转支架一端与所述固定支座铰接，另一端与所述拦阻钩本体铰接；所述旋转支架具有两个对称设置的夹持单元，两个所述夹持单元之间设有第一夹持轴和第二夹持轴，且两个所述夹持单元通过所述第一夹持轴和第二夹持轴固定连接；所述第一伸缩组件一端与所述固定支座铰接，另一端与所述第一夹持轴铰接；所述第二伸缩组件一端与所述第二夹持轴铰接，另一端与所述拦阻钩本体铰接。

进一步的，所述拦阻钩本体具有与所述第二伸缩组件铰接的第一铰接部、与所述第二夹持轴铰接的第二铰接部以及自由端，所述自由端为一呈圆弧形的钩部。

进一步的，所述第一伸缩组件为平行设置的第一、第二电动伸缩杆，所述第一、第二电动伸缩杆上分别设置有所述传感器组件中的两个位移传感器。

进一步的，所述第二伸缩组件具有第三电动伸缩杆。

一种无人机拦阻钩的控制方法，包括以下步骤：

当所述无人机接收到地面站传来的起飞和巡航指令时，控制组件使无人机拦阻钩处于收起状态；在所述收起状态下，所述第一伸缩组件、第二伸缩组件分别与旋转支架平面之间具有10度的夹角；

当所述无人机接收到地面站传来的降落指令后，控制组件使无人机拦阻钩进入拦阻状态，在所述拦阻状态下，所述控制组件发送控制第一伸缩组件和第二伸缩组件进行动作的第一指令信号，所述第一伸缩组件和第二伸缩组件接收到所述第一指令信号后开始延伸以驱动所述旋转支架以及所述拦阻钩本体旋转，直至所述拦阻钩本体与地面的拦阻索具备拦阻角度，在所述拦阻角度下，所述拦阻钩本体与拦阻索呈连接状态；同时，控制组件接收传感器组件发送的所述第一伸缩组件的形变数据；

当所述无人机接地瞬间，所述无人机拦阻钩与地面碰撞产生弹跳，此时所述传感器组件发送的所述第一伸缩组件的形变数据产生信号峰，控制组件根据信号峰控制第一伸缩组件延伸驱动所述旋转支架旋转以降低无人机拦阻钩弹跳的高度；

当所述无人机被成功拦停时，所述控制组件接收到地面站传入的回收指令，所述控制组件控制所述无人机进入回收状态；在所述回收状态下，所述控制组件发送控制第一伸缩组件和第二伸缩组件进行动作的第二指令信号，所述第一伸缩组件和第二伸缩组件接收到所述第二指令信号后开始延伸以驱动所述旋转支架以及所述拦阻钩本体旋转，使得所述拦阻钩本体与地面的拦阻索脱离拦阻角度，直至无人机拦阻钩处于收起状态。

更进一步的，当所述控制组件在接收到因无人机拦阻钩与地面碰撞产生弹跳所产生信号峰之后，未接收到当拦阻钩本体与拦阻索呈连接状态时所述第一伸缩组件的形变数据出现的信号阶，即所述拦阻钩本体与拦阻索未呈连接状态，则判断无人机处于挂索失败状态，此时所述无人机提高油门，抬升升降舵，使所述无人机进入复飞状态。

一种无人机，所述无人机底部设置有上述无人机拦阻钩。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明的无人机拦阻钩在现有挂索功能的基础上添加了拦阻钩脱索的功能，市场很少有相关功能的产品出现，本发明的技术方案弥补了相关类型产品的空缺。

2、本发明通过位移传感器与第一、第二电动伸缩杆共同作用，抑制无人机拦阻钩弹跳，使无人机拦阻钩在拦阻过程中处于相对可接收的高度范围内，提高无人机挂索成功率，为无人机的降落提供更高的安全保障，同时还可以通过处理位移传感器回传信号检测挂索成功与否，缩短挂索失败的反应时间，提高复飞成功率。

3、本发明全程无需人员参与，整个过程可以实现完全自动化，提高了工作的效率，可以进行远程操控和编程操作。

附图说明

图1为本发明实施例中一种无人机拦阻钩的立体结构示意图；

图2为本发明实施例中一种无人机拦阻钩的侧视图；

图3为本发明实施例中一种无人机拦阻钩接地瞬间其弹跳高度随时间变化示意图；

图4为本发明实施例中一种无人机装配示意图。

图中：100、固定支座；101、限位柱；200、旋转支架；201、夹持单元；202、第一夹持轴；203、第二夹持轴；300、第一伸缩组件；301、第一电动伸缩杆；302、第二电动伸缩杆；400、拦阻钩本体；401、第一铰接部；402、第二铰接部；403、自由端；500、第二伸缩组件；600、传感器组件；601、位移传感器；700、无人机。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1、图2，本发明的实施例提供了一种无人机拦阻钩，包括固定支座100，设于无人机700底部；旋转支架200，设于固定支座100，被配置为相对于固定支座100旋转；第一伸缩组件300，设于固定支座100，被配置为驱动旋转支架200旋转；拦阻钩本体400，设于旋转支架200，被配置为相对于旋转支架200旋转；第二伸缩组件500，设于旋转支架200，被配置为驱动拦阻钩本体400旋转；传感器组件600，设于第一伸缩组件300，被配置为检测第一伸缩组件300的形变；控制组件，被配置为接收传感器组件600发送的第一伸缩组件300的形变数据，发送控制第一伸缩组件300或第二伸缩组件500进行动作的指令信号。

为本实施例所优选的是，固定支座100上还设置有限制旋转支架200旋转角度的限位柱101。

进一步的，限位柱101可以是限位螺钉，该限位螺钉设置在固定支座100上限制旋转支架200旋转角度的位置，避免旋转支架200的旋转角度过大，以至于与无人机700距离过大出现损坏的风险。

为本实施例所优选的是，固定支座100具有与无人机700底部连接的固定件以及铰接旋转支架200的铰接件。

进一步的，固定支座100可以由两个单独的部件组成，这两个部件均具有与无人机700底部连接的固定件以及铰接旋转支架200的铰接件，也可以由一整个部件组成。固定件与铰接可以一体成型，也可以可拆卸连接，当固定件与铰接中的一个出现损坏的情况时，即可通过更换损坏的部件以减少损失。

为本实施例所优选的是，旋转支架200一端与固定支座100铰接，另一端与拦阻钩本体400铰接；旋转支架200具有两个对称设置的夹持单元201，两个夹持单元201之间设有第一夹持轴202和第二夹持轴203，且两个夹持单元201通过第一夹持轴202和第二夹持轴203固定连接；第一伸缩组件300一端与固定支座100铰接，另一端与第一夹持轴202铰接；第二伸缩组件500一端与第二夹持轴203铰接，另一端与拦阻钩本体400铰接。

进一步的，旋转支架200可以为一体件，呈三角状，三角两腰延伸出一定长度，末端固定有圆柱状轴套，转轴从轴套中穿过，铰接于无人机700机身底部，作为活动部件的主体支撑件与主要承力件。

为本实施例所优选的是，拦阻钩本体400具有与第二伸缩组件500铰接的第一铰接部401、与第二夹持轴203铰接的第二铰接部402以及自由端403，自由端403为一呈圆弧形的钩部。

进一步的，拦阻钩主体400可以为一体件，呈三角形，拦阻钩主体400的一个顶角一边延伸并弯折出勾状特征，作为与拦阻索的主要接触件；另一顶角打出通孔，与第二伸缩组件500一端通过转轴铰接；第三个顶角打出通孔，通过一个转轴铰接于旋转支架200的顶角处。

为本实施例所优选的是，第一伸缩组件300为平行设置的第一电动伸缩杆301和第二电动伸缩杆302，第一电动伸缩杆301和第二电动伸缩杆302上分别设置有传感器组件600中的两个位移传感器601。

进一步的，第一电动伸缩杆301和第二电动伸缩杆302与位移传感器601的轴线位于同一平面内，在无人机700未进行拦阻作业时此平面与旋转支架200平面之间具有10度的夹角。

为本实施例所优选的是，所述第二伸缩组件500具有第三电动伸缩杆。

进一步的，第三电动伸缩杆为成品件，一端通过转轴铰接于旋转支架200底部，另一端和拦阻钩本体400通过一个转轴铰接，三者组成一个三角形结构，在无人机700未进行拦阻作业时第三电动伸缩杆与旋转支架200平面之间具有10度的夹角，作为无人机拦阻钩的作动机构与次要承力件。

一种无人机拦阻钩的控制方法，包括以下步骤：

当无人机700接收到地面站传来的起飞和巡航指令时，控制组件使无人机拦阻钩处于收起状态；在收起状态下，第一伸缩组件300、第二伸缩组件500分别与旋转支架200平面之间具有10度的夹角。

当无人机700接收到地面站传来的降落指令后，控制组件使无人机拦阻钩进入拦阻状态，在拦阻状态下，控制组件发送控制第一伸缩组件300和第二伸缩组件500进行动作的第一指令信号，第一伸缩组件300和第二伸缩组件500接收到第一指令信号后开始延伸以驱动旋转支架200以及拦阻钩本体400旋转，直至拦阻钩本体400与地面的拦阻索具备拦阻角度，此时旋转支架200与无人机700机身底部呈现大于等于20度的角度；在拦阻角度下，拦阻钩本体400与拦阻索呈连接状态；同时，控制组件开始接收传感器组件600发送的第一伸缩组件300的形变数据；

当无人机700接地瞬间，无人机拦阻钩与地面碰撞产生弹跳，此时传感器组件600发送的第一伸缩组件300的形变数据产生信号峰，控制组件根据信号峰控制第一伸缩组件300延伸驱动旋转支架200旋转以降低无人机拦阻钩弹跳的高度；当无人机700处于拦阻状态时，第二伸缩组件500锁定长度，拦阻钩挂住拦阻索时产生的拉力由拦阻钩本体400和旋转支架200承受，产生的力矩转化为力偶，由旋转支架200、第一伸缩组件300以及第二伸缩组件500承受。此时第一伸缩组件300受到拉伸的作用力，产生一定形变，传感器组件600将该形变的数据发送给控制组件，控制组件接收到该形变数据所形成的信号阶，则判定拦阻钩处于挂索成功的状态。

当无人机700被成功拦停时，控制组件接收到地面站传入的回收指令，控制组件控制无人机700进入回收状态；在回收状态下，控制组件发送控制第一伸缩组件300和第二伸缩组件500进行动作的第二指令信号，第一伸缩组件300和第二伸缩组件500接收到第二指令信号后开始延伸以驱动旋转支架200以及拦阻钩本体400旋转，使得拦阻钩本体400与地面的拦阻索脱离拦阻角度，直至无人机拦阻钩处于收起状态。

具体的，在无人机700被成功拦停，进入回收状态后，控制组件控制第二伸缩组件500通电，沿轴线向长度减小的方向运动，牵拉拦阻钩本体400绕第二夹持轴203转动，使拦阻钩本体400的自由端403上翘，完成脱钩动作。

然后，控制组件控制第一伸缩组件300通电缩短，抬升旋转支架200，直至达到巡航状态下旋转支架200与无人机700机身底部的相对位置，控制组件控制第二伸缩组件500通电，可沿轴线向长度增长的方向运动，推动拦阻钩本体400绕第二夹持轴203转动，使拦阻钩本体400的自由端403下翻，完成拦阻钩本体400复位动作，当旋转支架200与拦阻钩本体400都复位完成后，无人机拦阻钩复位完成。

为本实施例所优选的是，当控制组件在接收到因无人机拦阻钩与地面碰撞产生弹跳所产生信号峰之后，未接收到当拦阻钩本体400与拦阻索呈连接状态时第一伸缩组件300的形变数据出现的信号阶，其中，信号阶为第一伸缩组件300在受到拦阻索拉力而产生的形变数据的阶跃信号，即拦阻钩本体400与拦阻索未呈连接状态，则判断无人机700处于挂索失败状态，此时无人机700提高油门，抬升升降舵，使无人机700进入复飞状态。

为进一步说明本发明实施例设置传感器组件600与第一伸缩组件300共同作用以实现自主抑制弹跳功能的原因，请参阅图3，可以得出在实施了本发明实施例中提到的无人机拦阻钩的控制方法之后，无人机拦阻钩弹跳的高度出现明显降低的技术效果。

请参阅图4，本发明实施例提供了一种无人机700，其底部设置有上述无人机拦阻钩。该无人机700通过上述无人机拦阻钩即可具有自主抑制弹跳与自动脱钩的功能。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种无人机拦阻钩，其特征在于，包括：

固定支座，设于无人机底部；

旋转支架，设于所述固定支座，被配置为相对于所述固定支座旋转；

第一伸缩组件，设于所述固定支座，被配置为驱动所述旋转支架旋转；

拦阻钩本体，设于所述旋转支架，被配置为相对于所述旋转支架旋转；

第二伸缩组件，设于所述旋转支架，被配置为驱动所述拦阻钩本体旋转；

传感器组件，设于所述第一伸缩组件，被配置为检测所述第一伸缩组件的形变；

控制组件，被配置为接收所述传感器组件发送的所述第一伸缩组件的形变数据，发送控制所述第一伸缩组件或第二伸缩组件进行动作的指令信号。

2.根据权利要求1所述的无人机拦阻钩，其特征在于：所述固定支座上还设置有限制所述旋转支架旋转角度的限位柱。

3.根据权利要求1所述的无人机拦阻钩，其特征在于：所述固定支座具有与无人机底部连接的固定件以及铰接所述旋转支架的铰接件。

4.根据权利要求1所述的无人机拦阻钩，其特征在于：所述旋转支架一端与所述固定支座铰接，另一端与所述拦阻钩本体铰接；所述旋转支架具有两个对称设置的夹持单元，两个所述夹持单元之间设有第一夹持轴和第二夹持轴，且两个所述夹持单元通过所述第一夹持轴和第二夹持轴固定连接；所述第一伸缩组件一端与所述固定支座铰接，另一端与所述第一夹持轴铰接；所述第二伸缩组件一端与所述第二夹持轴铰接，另一端与所述拦阻钩本体铰接。

5.根据权利要求4所述的无人机拦阻钩，其特征在于：所述拦阻钩本体具有与所述第二伸缩组件铰接的第一铰接部、与所述第二夹持轴铰接的第二铰接部以及自由端，所述自由端为一呈圆弧形的钩部。

6.根据权利要求1所述的无人机拦阻钩，其特征在于：所述第一伸缩组件为平行设置的第一、第二电动伸缩杆，所述第一、第二电动伸缩杆上分别设置有所述传感器组件中的两个位移传感器。

7.根据权利要求1所述的无人机拦阻钩，其特征在于：所述第二伸缩组件具有第三电动伸缩杆。

8.一种无人机拦阻钩的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

当无人机接收到地面站传来的起飞和巡航指令时，控制组件使如权利要求1-7任一项所述的无人机拦阻钩处于收起状态；在所述收起状态下，所述第一伸缩组件、第二伸缩组件分别与旋转支架平面之间具有10度的夹角；

当所述无人机接收到地面站传来的降落指令后，控制组件使无人机拦阻钩进入拦阻状态，在所述拦阻状态下，所述控制组件发送控制第一伸缩组件和第二伸缩组件进行动作的第一指令信号，所述第一伸缩组件和第二伸缩组件接收到所述第一指令信号后开始延伸以驱动所述旋转支架以及所述拦阻钩本体旋转，直至所述拦阻钩本体与地面的拦阻索具备拦阻角度，在所述拦阻角度下，所述拦阻钩本体与拦阻索呈连接状态；同时，控制组件接收传感器组件发送的所述第一伸缩组件的形变数据；

当所述无人机接地瞬间，所述无人机拦阻钩与地面碰撞产生弹跳，此时所述传感器组件发送的所述第一伸缩组件的形变数据产生信号峰，所述控制组件根据信号峰控制第一伸缩组件延伸驱动所述旋转支架旋转以降低无人机拦阻钩弹跳的高度；

当所述无人机被成功拦停时，所述控制组件接收到地面站传入的回收指令，所述控制组件控制所述无人机进入回收状态；在所述回收状态下，所述控制组件发送控制第一伸缩组件和第二伸缩组件进行动作的第二指令信号，所述第一伸缩组件和第二伸缩组件接收到所述第二指令信号后开始延伸以驱动所述旋转支架以及所述拦阻钩本体旋转，使得所述拦阻钩本体与地面的拦阻索脱离拦阻角度，直至无人机拦阻钩处于收起状态。

9.如权利要求8所述的无人机拦阻钩的控制方法，其特征在于：当所述控制组件在接收到因无人机拦阻钩与地面碰撞产生弹跳所产生信号峰之后，未接收到当拦阻钩本体与拦阻索呈连接状态时所述第一伸缩组件的形变数据出现的信号阶，即所述拦阻钩本体与拦阻索未呈连接状态，则判断无人机处于挂索失败状态，此时所述无人机提高油门，抬升升降舵，使所述无人机进入复飞状态。

10.一种无人机，其特征在于：所述无人机底部设置有如权利要求1-7任一项所述的无人机拦阻钩。

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