CN114955747B - 自动排线装置和包括其的系留无人机系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动排线装置和包括其的系留无人机系统，该自动排线装置包括：线轴、安装板、驱动装置、旋转组件、往复丝杠和排线组件；其中，线轴为中空结构，安装板固定设置于线轴内部；往复丝杠的一端固定连接于安装板，旋转组件连接于往复丝杠上；驱动装置设置于安装板上，驱动装置连接于旋转组件，以驱动旋转组件旋转，使得旋转组件沿往复丝杠往复运动；排线组件连接于旋转组件，以通过旋转组件带动排线组件绕线轴旋转，并沿线轴的轴向往复运动。本发明的自动排线装置的线轴固定设置，排线组件绕线轴旋转，解决了因线轴及线缆重量过大导致的线轴收放线随动响应差，以及排线装置成本过高的问题。

Description

自动排线装置和包括其的系留无人机系统

技术领域

本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种自动排线装置和包括其的系留无人机系统。

背景技术

系留无人机系统主要由空中作业的无人机，地面的控制系统以及连接无人机与地面系统的系留缆组成，系留缆一般为含有光纤与电缆的光电缆，为无人机提供持续的供电与有线通讯。

系留无人机工作过程中，光电缆需要像风筝线一样在线轴上灵活收放，并整齐排列在线轴上，为实现该目的，光电缆的排线装置一般设计为线轴转动，再使用往复丝杠排线器将线缆排列在线轴上。由于线轴本身是连续转动的，为保证光电缆内的信号与电流可靠传输，线轴中心需要安装光纤导电滑环，用于在旋转运动中可靠传递信号与电流。

当前的光电缆排线装置存在一下缺点：

（1）当光电缆较粗较长时，线轴及光电缆转动惯量很大，线轴收放线的随动响应较差；

（2）光纤导电滑环的成本在整个排线装置中占比较大，且会产生了一定的信号损失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种自动排线装置和包括其的系留无人机系统，以解决线轴及线缆转动惯量大而导致的线轴收放线随动响应差，以及排线装置成本过高的问题。

为了解决或者一定程度上改善上述技术问题，根据本发明提供一种自动排线装置，包括：线轴、安装板、驱动装置、旋转组件、往复丝杠和排线组件；

其中，所述线轴为中空结构，所述安装板固定设置于所述线轴内部；

所述往复丝杠的一端固定连接于所述安装板，所述旋转组件连接于所述往复丝杠上；

所述驱动装置设置于所述安装板上，所述驱动装置连接于所述旋转组件，以驱动所述旋转组件旋转，使得所述旋转组件沿所述往复丝杠往复运动；

所述排线组件连接于所述旋转组件，以通过所述旋转组件带动所述排线组件绕所述线轴旋转，并沿所述线轴的轴向往复运动。

在一些实施方式中，所述旋转组件包括旋转支架和旋转座；

其中，所述旋转支架包括两个相对设置的端板，以及多个分别连接于两个所述端板的导向柱，所述往复丝杠穿过两个所述端板；

所述旋转座设置于两个所述端板之间，所述旋转座设置有多个与多个所述导向柱对应的开孔，多个导向柱分别对应穿过所述开孔，所述旋转座螺纹连接于所述往复丝杠；

所述驱动装置连接于一个所述端板，以驱动所述旋转支架旋转和所述旋转座旋转，使得所述旋转座沿所述往复丝杠往复运动，所述排线组件连接于所述旋转座。

在一些实施方式中，所述旋转座的多个所述开孔内分别设置有直线轴承，多个所述直线轴承分别套设于多个所述导向柱。

在一些实施方式中，所述排线组件包括第一连接杆、第二连接杆和排线轮；

其中，所述第一连接杆平行于所述线轴的径向，且连接于所述旋转座，所述第二连接杆平行于所述线轴的轴向且位于所述线轴的外周缘的外侧，所述第二连接杆的一端连接于所述第一连接杆，所述排线轮连接于所述第二连接杆的另一端。

在一些实施方式中，所述自动排线装置还包括导线组件，用于在所述自动排线装置排线过程中对线缆进行拧转，所述导线组件连接于所述旋转支架的另一个所述端板，以与所述旋转支架同步转动。

在一些实施方式中，所述导线组件包括导线器和第三连接杆；

所述线缆穿过所述导线器，以在排线过程中对所述线缆进行拧转，所述第三连接杆的两端分别连接于所述导线器和所述旋转支架的另一个所述端板，以使的所述旋转支架带动所述导线器同步旋转。

在一些实施方式中，所述导线器包括两个相对设置的滚轮，所述线缆在两个所述滚轮之间穿过，以通过两个所述滚轮对所述线缆拧转。

在一些实施方式中，所述导线器包括导线部和旋转部，所述导线部可旋转地连接于所述旋转部；所述第三连接杆连接于所述旋转部；

所述导线组件还包括同步轮和同步带；

其中，所述同步轮设置于所述往复丝杠穿过所述旋转支架的另一个所述端板的一端，所述同步带分别套设于所述同步轮和所述导线部。

在一些实施方式中，所述导线部通过轴承可旋转地连接于所述旋转部。

根据本发明的另一方面，提供一种系留无人机系统，包括上述任一项实施方式所述的自动排线装置。

本发明提供的自动排线装置和包括其的系留无人机系统，通过将排线组件设置为绕线轴的外周缘旋转，并沿往复丝杠往复运动来实现自动排线，使得线轴及缠绕在线轴上的线缆处于固定状态，解决了因线轴和线缆的惯量大导致的自动排线装置随动性差的问题。另外，因线轴处于固定状态，线缆不需要随着线轴转动，省去了光纤导电滑环，降低了自动排线装置的成本。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明一实施例的自动排线装置的结构示意图。

【符号说明】

1、线轴

2、安装板

3、驱动装置

4、旋转组件

41、旋转支架

411、端板

412、导向柱

42、旋转座

421、直线轴承

5、往复丝杠

6、排线组件

61、第一连接杆

62、第二连接杆

63、排线轮

7、导线组件

71、导线器

711、滚轮

712、导线部

713、旋转部

72、第三连接杆

73、同步轮

74、同步带

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种自动排线装置和包括其的系留无人机系统的具体实施方式及其功效，详细说明如后。

根据本发明的实施例，如图1所示，自动排线装置包括：线轴1、安装板2、驱动装置3、旋转组件4、往复丝杠5和排线组件6。

其中，线轴1为中空结构，以将安装板2、驱动装置3、旋转组件4、往复丝杠5和排线组件6均设置于线轴1的中空结构内部，使得自动排线装置的结构更加紧凑，减少了自动排线装置的体积。

优选地，线轴1为筒状结构，该筒状结构的一端处于封闭状态，另一端处于开口状态；或者该筒状结构的两端均处于开口状态。

安装板2固定设置于线轴1的内部，往复丝杠5的一端固定连接于安装板2，旋转组件4则连接于该往复丝杠5上，且可沿该往复丝杠5往复运动。

驱动装置3设置于安装板2上，且连接于旋转组件4，以驱动旋转组件4旋转，在旋转组件4旋转的过程中会沿着往复丝杠5进行往复运动。

优选地，该驱动装置3为电机。

排线组件6则连接于旋转组件4，旋转组件4在旋转的过程中，会带动排线组件6同步旋转，以使的排线组件6能够绕线轴1的外周缘旋转。旋转组件4连接于往复丝杠5，在旋转的过程中会沿着往复丝杠5往复运动，进而会带动排线组件6沿线轴1的轴向往复运动，进而实现自动排线。

在该实施例中，一方面将线轴1固定设置，而排线组件6则设置为绕线轴1的外周缘旋转并沿着线轴1的轴向往复运动来实现自动排线，避免了因线轴1及缠绕在线轴1上的线缆惯量过大而导致的自动排线装置的响应速度差的问题。另一方面，因线轴1的固定设置，使得缠绕在线轴1上的线缆不会旋转，进而无需单独设置光纤导线滑环来完成信号的传输，极大地降低了自动排线装置的生产成本，并且解决了因光纤导电滑环进行传输导致的信号损失的问题。

在一实施例中，如图1所示，旋转组件4包括旋转支架41和旋转座42。

其中，旋转支架41包括有两个相对设置的端板411，以及多个导向柱412，该多个导向柱412的两端分别连接于两个端板411。往复丝杠5穿过该旋转支架41，且两端伸出该两个端板411。

旋转座42设置于两个端板411之间，在旋转坐上设置有与多个导向柱412对应的多个开孔，多个导向柱412分别对应穿过多个开孔，旋转座42螺纹连接于往复丝杠5，以使得旋转座42能够沿往复丝杠5进行往复运动。

通过设置多个导向柱412穿过旋转座42，在旋转座42沿往复丝杠5进行往复运动时，多个导向柱412能够对旋转座42起到导向的作用，避免旋转座42出现晃动的情况。

进一步地，为了降低导向柱412与旋转座42之间的摩擦力，保证旋转座42往复运动的顺滑，在旋转座42的多个开孔中分别设置有直线轴承421，且该多个直线轴承421分别套设在穿过开孔的导向柱412上。

驱动装置3则连接于旋转支架41的一个端板411。具体地，驱动装置3连接于旋转支架41靠近安装板2的端板411（图中未示出）。

在一具体实施例中，在靠近安装板2的旋转支架41的端板411通过轴承连接于安装板2，以使的旋转支架41可以相对安装板2旋转。驱动装置3与靠近安装板2的旋转支架41的端板411通过一组同步带轮连接，以将驱动装置3的动能传输至旋转支架41，使得旋转支架41旋转。

排线组件6则连接于旋转座42，以通过旋转座42带动排线组件6绕线轴1的外周缘旋转并沿线轴1的轴向往复运动。

在一实施例中，如图1所示，排线组件6包括第一连接杆61、第二连接杆62和排线轮63。

其中，第一连接杆61平行于线轴1的径向，且第一连接杆61的一端连接于旋转座42。第二连接杆62平行线轴1的轴向，且位于线轴1的外周缘的外侧。也就是说，第一连接杆61垂直相交于第二连接杆62。第二连接杆62的两端分别连接第一连接杆61的另一端和排线轮63。排线轮63可旋转地连接于第二连接杆62，在排线过程中，线缆相切于排线轮63，以减小排线过程对线缆的摩擦，防止线缆因过度摩擦导致破损的情况出现。

在一实施例中，线缆在缠绕过程中会在线缆内部产生应力，而导致线缆出现拧转的情况，如果线缆拧转的圈数堆积在排线装置和无人机之间，则有可能会导致线缆损坏或者影响无人机的飞行。而本发明的线轴1是固定设置的，在绕线过程中无法实现线缆的拧转。

基于此，如图1所示，自动排线装置还包括有导线组件7，用于在排线过程中对线缆进行拧转，以释放线缆内部产生的应力。该导线组件7连接于旋转支架41的远离安装板2的另一个端板411上，以通过旋转支架41带动导线组件7同步旋转。

在自动排线装置排线过程中，线缆是先通过导线组件7来对线缆进行拧转，而后在通过排线组件6进行排线。

具体地，导线组件7包括导线器71和第三连接杆72，在排线过程中，线缆穿过导线器71，以通过导线器71对线缆进行拧转。第三连接杆72的两端分别连接于导线器71和旋转支架41中远离安装板2的另一个端板411，进而通过旋转支架41带动导线器71与排线轮63同步旋转。

进一步地，导线器71设置有两个相对的滚轮711，线缆则在两个滚轮711之间穿过，进而通过两个滚轮711来对线缆进行拧转。

在滚轮711的外侧设置有非金属包覆层，以增大滚轮711与线缆之间的摩擦力，防止在对线缆进行拧转的过程中出现打滑的现象。另外，两个滚轮711之间的间距小于线缆的直径，以使得滚轮711能够对线缆施加一定的力，一方面是防止在线缆拧转过程中出现打滑现象，另一方面是为了对线缆产生一定的阻力，使得导线器71与线轴1之间的线缆始终处于拉进状态，防止线缆出现炸线或乱线的情况。

另外，还可以在导线器71上设置一个防护罩（图中未示出），来避免线缆脱离排线轮63的情况出现。

在一实施例中，如图1所示，导线器71包括有导线部712和旋转部713，导线部712可旋转地连接于旋转部713。导线器71的滚轮711则设置在导线部712上。优选地，在导线部712与旋转部713之间通过轴承进行连接。

第三连接杆72的两端分别连接于旋转部713和旋转支架41中远离安装板2的另一个端板411，以使得旋转支架41带动旋转部713绕线轴1旋转。

导线组件7还包括有同步轮73和同步带74，该同步轮73设置在往复丝杠5穿过旋转支架41另一个端板411的一端，同步带74则分别套设在该同步轮73和导线部712上。

往复丝杠5是固定连接于安装板2上的，通过同步带74将导线部712与往复丝杠5连接，使得在导线组件7绕线轴1的外周缘旋转时，导线部712是保持初始状态不变的。更具体的说，在导线组件7绕线轴1进行公转时，导线部712是不会发生自转的。也就是说，因为导线部712不发生自转，那么在导线组件7绕线轴1旋转一圈则导线组件7会将线缆拧转一圈，保证了在排线过程中对线缆的拧转更加均匀。

根据本发明的实施例，还提供一种系留无人机系统，包括上述任一实施方式的自动排线装置。

本发明通过将排线组件设置为绕线轴的外周缘旋转，并沿往复丝杠往复运动来实现自动排线，使得线轴及缠绕在线轴上的线缆处于固定状态，解决了因线轴和线缆的惯量大导致的自动排线装置随动性差的问题。另外，因线轴处于固定状态，线缆不需要随着线轴转动，省去了光纤导电滑环，降低了自动排线装置的成本。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种自动排线装置，其特征在于，包括：线轴、安装板、驱动装置、旋转组件、往复丝杠、排线组件和导线组件；

其中，所述线轴为中空结构，所述安装板固定设置于所述线轴内部；

所述往复丝杠的一端固定连接于所述安装板，所述旋转组件连接于所述往复丝杠；

所述旋转组件包括旋转支架，所述旋转支架包括两个相对设置的端板，以及多个分别连接于两个所述端板的导向柱，所述往复丝杠穿过两个所述端板，所述驱动装置设置于所述安装板上，所述驱动装置连接于所一个所述端板，以驱动所述旋转组件旋转，使得所述旋转组件沿所述往复丝杠往复运动；

所述排线组件连接于所述旋转组件，以通过所述旋转组件带动所述排线组件绕所述线轴旋转，并沿所述线轴的轴向往复运动；

所述导线组件包括导线器、第三连接杆、同步轮和同步带；

所述导线器包括导线部和旋转部，所述导线部可旋转地连接于所述旋转部，线缆穿过所述导线器，以在排线过程中对所述线缆进行拧转，所述第三连接杆的两端分别连接于所述旋转部和所述旋转支架的另一个所述端板，以使得所述旋转支架带动所述导线器同步旋转，所述同步轮设置于所述往复丝杠穿过另一个所述端板的一端，所述同步带分别套设于所述同步轮和所述导线部。

2.根据权利要求1所述的自动排线装置，其特征在于，所述旋转组件还包括旋转座；

其中，所述旋转座设置于两个所述端板之间，所述旋转座设置有多个与多个所述导向柱对应的开孔，多个导向柱分别对应穿过所述开孔，所述旋转座螺纹连接于所述往复丝杠；

所述驱动装置驱动所述旋转支架旋转和所述旋转座旋转，使得所述旋转座沿所述往复丝杠往复运动，所述排线组件连接于所述旋转座。

3.根据权利要求2所述的自动排线装置，其特征在于，所述旋转座的多个所述开孔内分别设置有直线轴承，多个所述直线轴承分别套设于多个所述导向柱。

4.根据权利要求2或3所述的自动排线装置，其特征在于，所述排线组件包括第一连接杆、第二连接杆和排线轮；

其中，所述第一连接杆平行于所述线轴的径向，且连接于所述旋转座，所述第二连接杆平行于所述线轴的轴向且位于所述线轴的外周缘的外侧，所述第二连接杆的一端连接于所述第一连接杆，所述排线轮连接于所述第二连接杆的另一端。

5.根据权利要求1所述的自动排线装置，其特征在于，所述导线器包括两个相对设置的滚轮，所述线缆在两个所述滚轮之间穿过，以通过两个所述滚轮对所述线缆拧转。

6.根据权利要求 1所述的自动排线装置，其特征在于，所述导线部通过轴承可旋转地连接于所述旋转部。

7.一种系留无人机系统，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的自动排线装置。

Images