CN114394240A

CN114394240A - 一种新型无人机吊装系统

Info

Publication number: CN114394240A
Application number: CN202210098828.XA
Authority: CN
Inventors: 史红标; 王伟; 杜浩; 左敬秋
Original assignee: Jiangsu Zhongke Intelligent Science And Technology Application Research Institute
Current assignee: Jiangsu Zhongke Intelligent Science And Technology Application Research Institute
Priority date: 2022-01-27
Filing date: 2022-01-27
Publication date: 2022-04-26

Abstract

本发明公开一种新型无人机吊装系统，包括机吊设备和倾角检测设备，机吊设备连接无人机，用于协助无人机吊装物料；倾角检测设备设置于机吊设备，倾角检测设备通讯连接无人机的飞行控制模块，用于检测机吊设备的倾斜角度以反映物料的倾斜角度，并在倾斜角度超限时向无人机的飞行控制模块发送报警信息。本发明可实时监测物料的倾斜角度，并在物料的倾斜角度超过限定值后进行报警，便于人手动控制无人机。

Description

一种新型无人机吊装系统

技术领域

本发明属于无人机辅助设备技术领域，具体涉及一种新型无人机吊装系统。

背景技术

近年来，大载重无人机的需求越来越旺盛，尤其是农业。一般大载重植保无人机的物体都是装在容器里，不需要考虑吊装物品。但对于通用型大载重无人机就需要考虑吊装问题。

大载重无人机吊装重物时，不同速度下，吊装重物的倾斜角会不同。在实际操作过程中，过大的倾斜角会导致无人机飞行不稳定，尤其是在高速运行下，突然减速，重物由于惯性会造成无人机失控或者坠落。因此在吊装重物时，对于倾斜角的控制就显得十分重要。在肉眼可见的环境下可以实时观察无人机的状态来控制无人机的倾斜角的大小，但当无人机离开视线之外，就无法判断倾斜角大小。而通用型大载重无人机经常用于从固定地点吊装重物到另一固定地点，通常目的地都是人或者车难以到达的地方，并且人无法看到整个过程，因此人难以监测整个吊装过程。

目前市场上没有可检测吊装倾斜角的装置。而且如果利用图像处理技术来检测倾斜角，虽然也能达到相同效果，但成本太大，功耗高，对CPU性能要求高，算法也更为复杂。

发明内容

本发明提供了一种新型无人机吊装系统，可实时监测物料的倾斜角度，并在物料的倾斜角度超过限定值后进行报警，便于手动控制无人机。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种新型无人机吊装系统，包括机吊设备和倾角检测设备，所述机吊设备连接无人机，用于协助无人机吊装物料；所述倾角检测设备设置于机吊设备，所述倾角检测设备通讯连接无人机的飞行控制模块，用于检测机吊设备的倾斜角度以反映物料的倾斜角度，并在倾斜角度超限时向无人机的飞行控制模块发送报警信息；

所述倾角检测设备包括通讯连接的数据采集模块、数据处理模块和通讯模块，所述数据采集模块用于检测机吊设备的倾斜角度信息并传输至数据处理模块，包括用于检测倾斜角度的传感器；所述数据处理模块用于处理数据采集模块检测的倾斜信号，并判定倾斜角度是否超限；所述通讯模块用于接收数据处理模块发出的角度超限信号，并传输至无人机的飞行控制模块，包括多个使用不同通讯方式的子模块；

所述数据采集模块、数据处理模块和通讯模块集成设置，设置于集成电路板。

进一步地，所述机吊设备包括挂载装置、中间连接装置和柔性连接装置，所述挂载装置和柔性连接装置分别设置于中间连接装置的两端，所述挂载装置用于连接物料，所述柔性连接装置用于连接无人机；

所述倾角检测设备设置于中间连接装置。

进一步地，所述柔性连接装置可拆连接无人机和中间连接装置，所述柔性连接装置包括锁链。

进一步地，所述柔性连接装置设置多个，多个所述柔性连接装置均布于中间连接装置的外部，各所述柔性连接装置与中间连接装置的连接点位于同一平面，且所述倾角检测设备平行于此平面，使得无人机通过柔性连接装置起吊时可将中间连接装置水平抬起。

进一步地，所述中间连接装置包括连接基体，所述连接基体设置用于容置倾角检测设备的凹槽；

所述连接基体上设置有多个连接扣，所述连接扣为圆弧形，用于连接柔性连接装置。

进一步地，所述挂载装置可拆设置于连接基体，所述挂载装置与连接基体连接点的投影位于所有连接扣依次连接形成的图形的中心处。

进一步地，所述挂载装置包括钩子。

进一步地，所述传感器包括IMU六轴传感器。

进一步地，所述通讯模块的子模块包括：485模块、232模块、CAN模块和串口模块。

进一步地，所述数据处理模块包括微处理器。。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供一种新型无人机吊装系统，可实时监测无人机吊装物料的倾斜角度，并在倾斜角度超过限定值时向无人机控制模块发送报警信息，方便人控制无人机，特别是在无人机脱离人视线时，通过本装置可有效获取物料倾斜角度的超限信息，利于人在看不到无人机的情况下控制无人机。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种新型无人机吊装系统中中间连接装置的第一立体图；

图2为本发明实施例提供的一种新型无人机吊装系统中中间连接装置的第二立体图；

图3为本发明实施例提供的一种新型无人机吊装系统中柔性连接装置的主视图；

图4为本发明实施例提供的一种新型无人机吊装系统中中挂载装置的主视图；

图5 为本发明实施例提供的一种新型无人机吊装系统中倾角检测设备中各模块的连接示意图；

图6为本发明实施例提供的一种新型无人机吊装系统中倾角检测设备的工作流程图。

图中：100、中间连接装置；110、连接基体；120、连接扣；200、挂载装置；300、柔性连接装置；400、数据采集模块；500、数据处理模块；600、通讯模块。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的实施例提供一种新型无人机吊装系统，如图1至图6所示，包括机吊设备和倾角检测设备，机吊设备设置于无人机，用于起吊并运输物料；倾角检测设备设置于机吊设备，用于检测物料和机吊设备的倾斜角度，当倾斜角度过大时向无人机控制系统发出提醒，方便人控制无人机进行调整，以减小物料的倾斜程度，避免因物料倾斜程度过大影响无人机对物料的运载。

本发明的实施例中，如图1至图4所示，机吊设备包括挂载装置200、中间连接装置100和柔性连接装置300，挂载装置200和柔性连接装置300设置于中间连接装置100，中间连接装置100通过柔性连接装置300连接无人机，中间连接装置100通过挂载装置200连接物料。

无人机在吊装物料进行飞行时，由于飞行速度的变化、飞行方向的变化、外界风速的变化等一系列原因会导致物料相对于无人机产生倾斜或晃动，为解决此类问题，本发明的实施例中，中间连接装置100通过柔性连接装置300连接无人机，在物料产生晃动或倾斜时，可有效减少物料状态的变动对无人机飞行的影响，提高无人机载物飞行的安全性和稳定性。

如图1至图4所示柔性连接装置300采用链状设计，自由度较高，可有效适应物料各个方向的变动，为保证能承受较大重量的物料，柔性连接装置300优选用锁链；柔性装置的两端均采用可拆结构，方便连接无人机和中间连接装置100，本发明的实施例中，柔性连接装置300两端的可拆结构优选用弹簧扣结构，方便拆装。

本实施例中，柔性连接装置300的数目可为1、2、3、4、5等多个，为确保吊接较大重量物料的安全性，同时减小每个柔性连接装置300所受的载荷，避免柔性连接装置300因物料载荷过大超出其承载极限导致断裂，柔性连接装置300可设置多个；同时为保证各柔性连接装置300受力均匀，所有柔性连接装置300沿周向均匀分布；本发明的实施例中，柔性连接装置300的数目优选设置4个。

中间连接装置100包括连接基体110，由于中间连接装置100主要起到连接物料和无人机的作用，为保证能够承受较大重量的物料，连接基体110选用刚性较高的材质制作，本实施例中连接基体110的材料优选用铁。

如图1和图2所示，连接基体110上设置有连接扣120，用于连接柔性连接装置300，连接扣120的形状可为多边形、圆弧形、圆形、钩子形等其他形状，本发明的实施例中，为避免应力集中，降低制作成本，连接扣120的形状优选用圆弧形，各柔性连接装置300均配置有连接扣120；为便于操作，各连接扣120设置于连接基体110外表面；为保证柔性连接装置300动作时可将连接基体110水平提升，所有柔性连接装置300与连接基体110的连接点位于同一平面，且倾角检测设备平行于此平面，使得无人机通过柔性连接装置300起吊时可将连接基体110水平抬起。

如图2和图4所示，挂载装置200的一端可拆连接连接基体110，挂载装置200的另一端用于连接物料，挂载装置200与连接基体110连接点的投影位于所有连接扣120依次连接形成的图形的中心处，本发明的实施例中，挂载装置200的一端通过螺纹连接的方式实现与连接基体110的可拆连接，挂载装置200的另一端可依据吊装物料具体设计，为方便与挂载装置200与物料的拆装，本实施例中挂载装置200设置为钩子状。

物料在发生倾斜时，通常会带动中间连接装置100进行协同动作，为准确反映物料的倾斜角度，本发明的实施例中，倾角检测设备设置于连接基体110，通过检测连接基体110的倾斜角度反映物料的倾斜角度，连接基体110上设置有用于容置角度检测装置的凹槽，角度检测装置通过螺栓固连于凹槽的底部。

如图5和图6所示，倾角检测设备通讯连接无人机的飞行控制模块，用于检测物料的倾斜角度，在角度超限时向无人机的飞行控制模块发送报警信息，以便人控制无人机，角度检测装置包括通讯连接的数据采集模块400、数据处理模块500和通讯模块600，数据采集模块400设置于连接基体110，用于实时获取连接基体110的位置，以反映物料的位置，并将位置数据传输到数据处理模块500中；本发明的实施例中，数据采集模块400包括IMU六轴传感器。

数据处理模块500用于接收数据采集模块400发送的位置数据并进行预处理，求解物料的倾斜信息，判定物料是否超出倾斜临界位置，若超出倾斜临界位置则向飞行器控制模块发送报警信息；本发明的实施例中，数据处理模块500独立于无人机控制系统单独设置，可有效减少无人机控制系统的数据处理压力，数据处理模块500包括微处理器，其质量小、功耗小、成本低，对无无人机的续航影响可忽略不计。

通讯模块600用于接收数据处理模块500发送的报警信息，并将报警信息发送至飞行器控制模块，方便人依据报警信息控制无人机动作，以减小物料的倾斜度，本实施例中，通讯模块600包括多个使用不同通讯方式的子模块，485模块、232模块、CAN模块和串口模块，以适应不同的通讯传输要求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种新型无人机吊装系统，其特征在于：包括机吊设备和倾角检测设备，所述机吊设备连接无人机，用于协助无人机吊装物料；所述倾角检测设备设置于机吊设备，所述倾角检测设备通讯连接无人机的飞行控制模块，用于检测机吊设备的倾斜角度以反映物料的倾斜角度，并在倾斜角度超限时向无人机的飞行控制模块发送报警信息；

所述倾角检测设备包括通讯连接的数据采集模块(400)、数据处理模块(500)和通讯模块(600)，所述数据采集模块(400)用于检测机吊设备的倾斜角度信息并传输至数据处理模块(500)，包括用于检测倾斜角度的传感器；所述数据处理模块(500)用于处理数据采集模块(400)检测的倾斜信号，并判定倾斜角度是否超限；所述通讯模块(600)用于接收数据处理模块(500)发出的角度超限信号，并传输至无人机的飞行控制模块，包括多个使用不同通讯方式的子模块；

所述数据采集模块(400)、数据处理模块(500)和通讯模块(600)集成设置，设置于集成电路板。

2.根据权利要求1所述的一种新型无人机吊装系统，其特征在于：所述机吊设备包括挂载装置(200)、中间连接装置(100)和柔性连接装置(300)，所述挂载装置(200)和柔性连接装置(300)分别设置于中间连接装置(100)的两端，所述挂载装置(200)用于连接物料，所述柔性连接装置(300)用于连接无人机；

所述倾角检测设备设置于中间连接装置(100)。

3.根据权利要求2所述的一种新型无人机吊装系统，其特征在于：所述柔性连接装置(300)可拆连接无人机和中间连接装置(100)，所述柔性连接装置(300)包括锁链。

4.根据权利要求2所述的一种新型无人机吊装系统，其特征在于：所述柔性连接装置(300)设置多个，多个所述柔性连接装置(300)均布于中间连接装置(100)的外部，各所述柔性连接装置(300)与中间连接装置(100)的连接点位于同一平面，且所述倾角检测设备平行于此平面。

5.根据权利要求4所述的一种新型无人机吊装系统，其特征在于：所述中间连接装置(100)包括连接基体(110)，所述连接基体(110)设置用于容置倾角检测设备的凹槽；

所述连接基体(110)上设置有多个连接扣(120)，所述连接扣(120)为圆弧形，用于连接柔性连接装置(300)。

6.根据权利要求5所述的一种新型无人机吊装系统，其特征在于：所述挂载装置(200)可拆设置于连接基体(110)，所述挂载装置(200)与连接基体(110)连接点的投影位于所有连接扣(120)依次连接形成的图形的中心处。

7.根据权利要求2所述的一种新型无人机吊装系统，其特征在于：所述挂载装置(200)包括钩子。

8.根据权利要求1所述的一种新型无人机吊装系统，其特征在于：所述传感器包括IMU六轴传感器。

9.根据权利要求1所述的一种新型无人机吊装系统，其特征在于：所述通讯模块(600)的子模块包括：485模块、232模块、CAN模块和串口模块。

10.根据权利要求1所述的一种新型无人机吊装系统，其特征在于：所述数据处理模块(500)包括微处理器。