CN114261325A - 一种基于车载的无人机无人值守站系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于车载的无人机无人值守站系统，包括设置在车厢上部的无人机装放箱和控制单元；无人机装放箱包括箱体和箱体内部自上而下设置的舱门开合单元、回中定位单元和垂直升降单元；舱门开合单元在推杆电机驱动下实现右舱门和左舱门之间的开合；回中定位单元实现X向推杆和Y向推杆在对应滑台上往复运动；垂直升降单元实现升降平台的上升和下降；控制单元控制舱门开合单元、回中定位单元、垂直升降单元和机械手按照设定的模式运动，供配电单元为舱门开合单元、回中定位单元、垂直升降单元和机械手提供动力。本发明满足了无人机停放、安全防护及长途运输的需求，极大提升了警用无人机的管理能力、部署效率等。

Description

一种基于车载的无人机无人值守站系统

技术领域

本发明涉及警用无人机应用领域中，一种基于车载的警用无人机无人值守站系统，实现城市重点区域或大型活动场景下，警用无人机机动部署与空地协同应用。

背景技术

随着我国民用无人机事业的发展，大量无人机进入社会，并在多个行业中得到大量应用。

警用无人机当前应用模式还是以警航人工起降为主，难管理、部署效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于车载的警用无人机无人值守站系统，可实现通过车载移动方式，实现无人机的机动部署要求。

本发明的具体实施方式如下：

一种基于车载的无人机无人值守站系统，包括设置在运输载车的车厢上部的无人机装放箱、控制单元和供配电单元；

所述的无人机装放箱包括箱体和箱体内部自上而下设置的舱门开合单元、回中定位单元和垂直升降单元；

所述的舱门开合单元包括右舱门、左舱门和每只舱门下方的两只滑轨，所述的滑轨与推杆电机相联，在推杆电机驱动下实现右舱门和左舱门之间的开合；

所述的回中定位单元包括两只X向推杆、两只Y向推杆和驱动机构，X向推杆和Y 向推杆固定在独立的滑块上，所述的滑块在回中驱动机构的驱动下，实现X向推杆和Y 向推杆在对应滑台上往复运动；

所述的垂直升降单元包括升降平台、四只升降丝杠和对应的升降螺母，升降平台固定在升降螺母上，并在升降驱动机构的驱动下上升和下降；

所述的升降平台下方设置有四只机械手，每只机械手包括舵机、第一齿轮手，第二齿轮手，所述的第一齿轮手和第二齿轮手的下部为相互啮合传动的齿轮副，上部为指端；舵机正反转带动第一齿轮手和第二齿轮手的指端开合，将物件夹持或松开；升降平台上对应位置开有长条形通孔，使得第一齿轮手和第二齿轮手的指端外露在长条通孔的上方；

所述的控制单元控制舱门开合单元、回中定位单元、垂直升降单元和机械手按照设定的模式运动，供配电单元为舱门开合单元、回中定位单元、垂直升降单元和机械手提供动力。

上述基于车载的无人机无人值守站系统中，所述的回中驱动机构包括第一电机、第一转轴和同步带单元，同步带单元包括带轮和同步带；第一电机通过第一联轴器与第一转轴联接，带轮设置第一转轴的两端，所述的滑块与同步带固联，第一电机通过第一转轴驱动带轮转动，使得滑块在滑台上往复运动。

上述基于车载的无人机无人值守站系统中，所述的升降驱动机构包括伺服电机和若干只转向器，转向器和转向器之间设置有第二转轴和第二联轴器，伺服电机转动，通过第二转轴和第二联轴器使得若干只转向器同步转动，带动升降螺母在升降丝杠上升降。

上述基于车载的无人机无人值守站系统中，所述指端中部设置有V型槽，将物件夹持在两只指端的V型槽内。

上述基于车载的无人机无人值守站系统中，机械手通过安装座固定在升降平台下表面。

上述基于车载的无人机无人值守站系统中，箱体下部安装有带有刹车部件的万向轮。

上述基于车载的无人机无人值守站系统中，右舱门、左舱门呈人字形屋檐形状，内侧高、外侧低；在两只舱门对接处设计有排水槽和密封圈。

上述基于车载的无人机无人值守站系统中，所述的回中定位单元固定在四只升降丝杠顶部的支座上。

上述基于车载的无人机无人值守站系统中，箱体为上大下小的倒金字塔结构。

本发明具有的有益技术效果如下：

1、本发明根据旋翼无人机停放及运输要求，设计一款以无人机运输、操纵、停放等活动为主要任务的无人机无人值守站系统；载车的车厢上部放置有无人机装放箱，满足了无人机停放、安全防护及长途运输的需求，极大提升了警用无人机的管理能力、部署效率等。

2、本发明根据无人机的停放特点，无人机装放箱内设置有舱门开合单元、回中定位单元、垂直升降单元和机械手，舱门开合单元采用双扇门结构自动开合，表面设置了防水和密封结构，满足了停放和存储的要求；回中定位单元实现了无人机停放位置的移动，确保机翼停放在箱体的空隙内部，并采用机械手将无人机进行位置固定；垂直升降单元则在起飞将无人机升高至箱体外部，回收时降低至箱体内部，提供了无人机起降条件。

附图说明

图1为本发明放置在车厢上部的无人机装放箱示意图；

图2为本发明无人机装放箱组成示意图；

图3为本发明无人机在箱体内部下降过程中的位置示意图；

图4为本发明舱门开合单元的组成结构示意图；

图5为本发明回中定位单元12组成结构示意图；

图6为本发明无人机在垂直升降单元13上方固定原理示意图；

图7为本发明垂直升降单元组成结构示意图；

图8为本发明机械手组成结构示意图；

图9为本发明无人值守站系统控制单元组成示意图。

附图标记为：1-无人机装放箱；3-车厢；4-无人机；5-箱体；6-万向轮；11-舱门开合单元；12-回中定位单元；13-升降单元；14-机械手；111-右舱门；112-左舱门； 113-滑轨；114-推杆电机；121-X向推杆；122-Y向推杆；123-滑台；124-滑块；125-第一电机；126-第一转轴；127-第一联轴器；130-升降平台；131-升降丝杆；132-升降螺母；133-伺服电机；134-转向器、135-第二转轴；136-第二联轴器；137-支座；140-舵机；141-第一齿轮手；142-第二齿轮手；143-安装座；144-指端；145-V型槽；146-齿轮副。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1至3所示，本发明基于车载的无人机无人值守站系统，包括设置在运输载车的车厢上部的无人机装放箱1、控制单元和供配电单元；载车优选长城炮四驱越野柴油皮卡车。无人机装放箱1包括箱体5和箱体5内部自上而下设置的舱门开合单元11、回中定位单元12和垂直升降单元13；箱体5采用钢架通过钣金焊接而成，车厢前部壁板加强，使其成为前部承力点；车厢底部壁板加强，将箱体4个支腿的集中力变成分散力。为了适应车厢外形，箱体5设计成倒金字塔形状，最底层装有4个万向轮6，带刹车锁紧功能。前部装有定位块，利用车厢结构，将值守站推到位以后进行固定和锁紧。

所述的控制单元控制舱门开合单元11、回中定位单元12、垂直升降单元13按照设定的模式运动，供配电单元为舱门开合单元11、回中定位单元12、垂直升降单元13提供动力。

如图4所示，舱门开合单元11包括右舱门111、左舱门112和每只舱门下方的两只滑轨113，所述的滑轨113与推杆电机114相联，在推杆电机114驱动下实现右舱门111 和左舱门112之间的开合。整个舱门开合单元11包括四套滑轨113和四个推杆电机114，舱门开启时，通过电机控制器控制推杆电机114伸长，右舱门111和左舱门112在滑轨 113上滑动打开，关闭时，则反向滑动关闭。

右舱门111、左舱门112呈人字形屋檐形状，内侧高、外侧低，略有坡度，便于排水；在两只舱门对接处设计有排水槽和密封圈，舱门周圈也均装有密封条，防水防尘。

如图5所示，回中定位单元12包括两只X向推杆121、两只Y向推杆122和驱动机构，X向推杆121和Y向推杆122固定在独立的滑块124上，所述的滑块124在回中驱

动机构的驱动下，实现X向推杆121和Y向推杆122在对应滑台123上往复运动；

回中驱动机构优选采用同步带传动，所述的回中驱动机构包括第一电机125、第一转轴126和同步带单元，同步带单元包括带轮和同步带；第一电机125通过第一联轴器127与第一转轴126联接，带轮设置第一转轴的126两端，所述的滑块124与同步带固联，第一电机125通过第一转轴126驱动带轮转动，使得滑块 124在滑台123上往复运动。

由于无人机停放时不可能正好处于在升降平台130的中心位置，此时如果关闭舱门，会损坏机翼，故本发明设置了回中定位单元12，通过两只X向推杆121、两只Y向推杆122作用在无人机下部的支架，推动机体达到下箱体内指定的位置。使用时，第一电机125转动通过第一联轴器127个第一转轴126，使得滑块 124沿滑台123移动，从而带动推杆运动实现无人机的回中功能。

如图6和图7所示，垂直升降单元13包括升降平台130、四只升降丝杠131 和对应的升降螺母132，升降平台130固定在升降螺母132上，并在升降驱动机构的驱动下上升和下降。作为一种优选方式，升降驱动机构包括伺服电机133和若干只转向器134，转向器134和转向器134之间设置有第二转轴135和第二联轴器136，伺服电机133转动，通过第二转轴135和第二联轴器136使得若干只转向器134同步转动，带动升降螺母132在升降丝杠131上升降。转向器134可采用蜗轮蜗杆单元结构，实现垂直方向的转轴的传动。上升时，伺服电机133转动通过转向器134、第二转轴135带动四个升降丝杆131旋转，进而使四个升降螺母132向上运动，从而实现升降平台130上升；下降时，则反向运动。回中定位单元12固定在四只升降丝杠131顶部的支座137上。

如图6和图8所示，升降平台130下方设置有四只机械手14，机械手14通过安装座143固定在升降平台130下表面。每只机械手14包括舵机140、第一齿轮手141，第二齿轮手142，所述的第一齿轮手141和第二齿轮手142的下部为相互啮合传动的齿轮副146，上部为指端144，舵机140正反转带动第一齿轮手141和第二齿轮手142的指端144开合，将物件夹持或松开；升降平台130上对应位置开有长条形通孔148，使得第一齿轮手141和第二齿轮手142的指端 144能够外露在长条通孔148的上方；指端144中部设置有V型槽145，将物件夹持在两只指端144的V型槽145内。无人机放飞后，机械手14藏在升降平台130的下方。

整个系统的动作流程如下：

回收时，舱门开合单元11动作，右舱门111和左舱门112打开，无人机降落在升降平台130上，被回中定位单元12移动到指定的位置后，四只机械手14 从长条形通孔148下部伸出，指端144闭合，抓住旋翼机撑杆。然后垂直升降单元13动作，将旋翼机下降至箱体5内部的存放区域，右舱门111和左舱门112 关闭。

当接到起飞指令后，右舱门111和左舱门112打开，垂直升降单元13动作，将旋翼机从存放区域上升至起飞高度，四只机械手14松开旋翼机撑杆，并藏在升降平台130的下方，无人机起飞，右舱门111和左舱门112关闭。

如图9所示，无人值守站的控制单元通过自组网设备与指控中心建立通信数据链；控制单元对外提供对外接收和对外转发两个业务接口。对外接收包括两种指令，一是执行打开放飞、入库等动作指令；二是无人机控制指令，包括地面站航线数据、地面站控制无人机指令等。对外转发也分为两种指令，一是对外发送自身坐标数据、当前动作状态数据；二是转发地面站操控无人机指令数据。

指挥中心依托自组网通信基站，作为中心点。无人值守站控制单元接地面自组网设备，与指挥中心建立通信链路，并与无人机机载自组网设备建立通信链路。

具体指控流程为：

(1)指挥中心下发任务给指定驾驶员；

(2)驾驶员登陆地面站，领取任务，然后绘制航线，上报飞行计划；

(3)指挥中心进行计划审批；

(4)驾驶员通过地面站远程下达放飞指令给无人值守站，无人值守站完成放飞动作“打开舱门，升起无人机”，地面站上传航线、无人机控制指令，经控制器转发给无人机；无人机开始飞行后，无人机态势数据经控制器、地面站，最后给指挥中心；

(5)飞行完毕后，无人机落至值守站平台，地面站下达入库指令给无人值守站，值守站完成入库动作后，地面站发送落地报，停止上报无人机态势数据。

本发明研制的无人值守站系统结构尺寸如下：

加装值守站前整车外形尺寸(长×宽×高)(mm)：5437×1958×1893；

加装值守站后整车外形尺寸(长×宽×高)(mm)：5667×1958×2200；

舱门关闭状态箱体最大尺寸(长×宽×高)(mm)：1700×179×1348；

舱门开启状态箱体最大尺寸(长×宽×高)(mm)：1700×2890×1348；

供配电系统提供值守站所需的电源，采用24V、48V等输入输出，配备蓄电池，总功率2.5KW。

以上实施例仅作为本发明保护方案的示例，不对本发明的具体实施方式进行限定。

Claims (10)

1.一种基于车载的无人机无人值守站系统，其特征在于：包括设置在运输载车的车厢上部的无人机装放箱(1)、控制单元和供配电单元；

所述的无人机装放箱(1)包括箱体(5)和箱体(5)内部自上而下设置的舱门开合单元(11)、回中定位单元(12)和垂直升降单元(13)；

所述的舱门开合单元(11)包括右舱门(111)、左舱门(112)和每只舱门下方的两只滑轨(113)，所述的滑轨(113)与推杆电机(114)相联，在推杆电机(114)驱动下实现右舱门(111)和左舱门(112)之间的开合；

所述的回中定位单元(12)包括两只X向推杆(121)、两只Y向推杆(122)和驱动机构，X向推杆(121)和Y向推杆(122)固定在独立的滑块(124)上，所述的滑块(124)在回中驱动机构的驱动下，实现X向推杆(121)和Y向推杆(122)在对应滑台(123)上往复运动；

所述的垂直升降单元(13)包括升降平台(130)、四只升降丝杠(131)和对应的升降螺母(132)，升降平台(130)固定在升降螺母(132)上，并在升降驱动机构的驱动下上升和下降；

所述的控制单元控制舱门开合单元(11)、回中定位单元(12)和垂直升降单元(13)按照设定的模式运动，供配电单元为舱门开合单元(11)、回中定位单元(12)、垂直升降单元(13)和机械手(14)提供动力。

2.根据权利要求1所述的一种基于车载的无人机无人值守站系统，其特征在于：所述的升降平台(130)下方设置有四只机械手(14)，每只机械手(14)包括舵机(140)、第一齿轮手(141)，第二齿轮手(142)，所述的第一齿轮手(141)和第二齿轮手(142)的下部为相互啮合传动的齿轮副(146)，上部为指端(144)；舵机(140)正反转带动第一齿轮手(141)和第二齿轮手(142)的指端(144)开合，将物件夹持或松开；升降平台(130)上对应位置开有长条形通孔(148)，使得第一齿轮手(141)和第二齿轮手(142)的指端(144)外露在长条通孔(148)的上方。

3.根据权利要求1所述的一种基于车载的无人机无人值守站系统，其特征在于：所述的回中驱动机构包括第一电机(125)、第一转轴(126)和同步带单元，同步带单元包括带轮和同步带；第一电机(125)通过第一联轴器(127)与第一转轴(126)联接，带轮设置第一转轴(126)的两端，所述的滑块(124)与同步带固联，第一电机(125)通过第一转轴(126)驱动带轮转动，使得滑块(124)在滑台(123)上往复运动。

4.根据权利要求1所述的一种基于车载的无人机无人值守站系统，其特征在于：所述的升降驱动机构包括伺服电机(133)和若干只转向器(134)，转向器(134)和转向器(134)之间设置有第二转轴(135)和第二联轴器(136)，伺服电机(133)转动，通过第二转轴(135)和第二联轴器(136)使得若干只转向器(134)同步转动，带动升降螺母(132)在升降丝杠(131)上升降。

5.根据权利要求2所述的一种基于车载的无人机无人值守站系统，其特征在于：所述指端(144)中部设置有V型槽(145)，将物件夹持在两只指端(144)的V型槽(145)内。

6.根据权利要求2所述的一种基于车载的无人机无人值守站系统，其特征在于：机械手(14)通过安装座(143)固定在升降平台(130)下表面。

7.根据权利要求1所述的一种基于车载的无人机无人值守站系统，其特征在于：箱体(5)下部安装有带有刹车部件的万向轮(6)。

8.根据权利要求1所述的一种基于车载的无人机无人值守站系统，其特征在于：右舱门(111)、左舱门(112)呈人字形屋檐形状，内侧高、外侧低；在两只舱门对接处设计有排水槽和密封圈。

9.根据权利要求1所述的一种基于车载的无人机无人值守站系统，其特征在于：所述的回中定位单元(12)固定在四只升降丝杠(131)顶部的支座(137)上。

10.根据权利要求1所述的一种基于车载的无人机无人值守站系统，其特征在于：箱体(5)为上大下小的倒金字塔结构。

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