CN115535250A - 一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统及回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明创造提供了一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统及回收方法，属于无人机回收技术领域。解决现有无人机空中回收易受气流扰动影响，且回收效率低及无法高效、连续、稳定回收问题。它包括支撑系统、传动系统和仓储系统，支撑系统包括吊索、液压伸缩杆和支撑架，仓储系统包括仓储箱和转运机械臂；传动系统包括吊索卷收控制装置、链轮组、驱动电机、双链卷收控制装置、安装平台和双链条，双链卷收控制装置用于蜷缩或释放双链条长度；吊索卷收控制装置带动吊索蜷缩或释放；在无人机飞过拦阻绳下方时拉钩钩住拦阻绳，实现无人机捕获；通过双链条运转将无人机运送至机舱内，转运机械臂将无人机转运移至仓储箱存储。本发明适用于无人机空基回收。
Description
技术领域
本发明创造属于无人机回收技术领域，尤其是涉及一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统及回收方法。
背景技术
无人机是拥有自动飞行能力的无人驾驶航空器，能够携带有效载荷执行特定飞行任务。军用无人机能够实现自主侦查、中继通信、电子对抗打击、蜂群作战攻击，在战争中发挥了战略性的作用。然而，无人机的轻巧、高机动性的特点也极大地限制了续航能力和通信范围。在此背景下，“空中母舰”的概念被提出，这一概念被认为能够将小型无人机的优势与大型运输机的大运载、长续航能力结合起来，这是一种空中作战概念的转变。在有人驾驶的母舰上投放集群无人机用于执行作战任务，以此扩大作战区域的覆盖范围以及提高执行军事任务的安全性，任务执行完成后对幸存无人机进行空中回收再利用并快速投入二次作战。美国国防高级研究计划局(DARPA)在2015年启动了一项名为“小精灵”的项目，在2021年第三阶段测试中C-130运输机成功回收了一架“小精灵”无人机。一般对空基无人机回收系统要求：1)无损伤柔性捕获对接无人机；2)与运载机保持安全距离；3)对接系统简单易操作；4)缩短回收时间提高回收效率。
实现无人机空基回收的技术难点在于建立运载机与无人机的有效连接，由于飞行气流与运载机周边不稳定气体涡流影响，使得无人机无法近距离接近运载机，这就要求运载机伸出/释放较长结构，在气流稳定区域实现与无人机安全对接。现有的空中网捕式回收方法，但是该种方法回收数量有限，效率低；现有也有柔性绳拖曳回收形式，在这种柔性拖曳回收方式下无人机需要识别目标位置完成对接，但是由于飞行气流以及无人机与对接目标之间耦合气动力影响下，无人机很难完成目标识别与对接，并且回收效率低。
针对集群/蜂群无人机的空中回收需求，现有的技术水平仅在探索研究阶段，多为柔性拖曳方案，无人机对接捕获易受气流扰动影响，回收效率低，还不能实现高效、连续、具有稳定回收位置的无人机空基回收。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在提出一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统及回收方法，以解决现有无人机空中回收易受气流扰动影响，且回收效率低及无法高效、连续、稳定回收的问题。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统，包括支撑系统、传动系统和仓储系统，所述支撑系统包括吊索9、液压伸缩杆10和支撑架10-1，所述仓储系统包括仓储箱2和转运机械臂3；
所述传动系统包括吊索卷收控制装置4、链轮组5、驱动电机6、双链卷收控制装置7、安装平台8和双链条11，安装平台8固定在运载机1上，安装位置在货舱跳板1-1上方靠近机舱顶部，下方留有操作空间，在安装平台8周向固定4个吊索卷收控制装置4，所述驱动电机6和双链卷收控制装置7均安装在安装平台8上，在安装平台8的两侧各设置一组链轮组，驱动电机6驱动其中一组链轮组运转，在两组链轮组上套设双链条，双链条交叉缠绕在双链卷收控制装置7上，双链卷收控制装置7用于蜷缩或释放双链条11长度，支撑架10-1底部通过链轮与双链条连接；
在安装平台8的下表面铰接液压伸缩杆10，支撑架10-1的顶部与液压伸缩杆10的输出端连接，每个吊索卷收控制装置4上收卷有一个吊索，4个吊索9的自由端固定连接在液压伸缩杆10的输出端处，通过吊索卷收控制装置4带动吊索9蜷缩或释放，
在双链条11上均布若干拦阻绳11-1，拦阻绳11-1与无人机12中的拉钩12-1对接，在无人机12飞过拦阻绳11-1下方时拉钩12-1钩住拦阻绳11-1，实现无人机捕获；通过双链条11的运转将无人机12运送至机舱内，转运机械臂3将无人机12转运移至仓储箱2存储。
更进一步的，吊索卷收控制装置4包括伺服电机4-4、支撑框4-3、卷筒4-2和若干力传感器4-5，伺服电机4-4的输出轴4-1与支撑框4-3轴孔配合可实现绕轴线旋转运动，所述卷筒4-2与输出轴4-1固定连接并由伺服电机4-1驱动正向或反向转动，所述伺服电机4-4固定安装在支撑框4-3上；所述吊索9一端固定在卷筒4-2上，通过伺服电机4-4的正向、反向转动实现吊索9在卷筒4-2上缠绕与释放；吊索9穿过支撑框4-3上的转向孔4-3-1结构并与液压伸缩杆10的输出端连接。
更进一步的，所述双链卷收控制装置7包括伸缩架组件7-1、安装壳体7-2、回转链轮7-3及伺服驱动电机7-4，所述回转链轮7-3与伺服驱动电机7-4固定在安装壳体7-2两侧，伺服驱动电机7-4带动回转链轮7-3转动，两处伺服驱动电机7-4可分别控制回转链轮7-3回转方向及转速，所述伸缩架组件7-1安装在安装壳体7-2中导槽7-2-1结构内，上下间隔交错布置并可沿槽滑动；
所述伸缩架组件7-1由转动链轮7-1-1、支撑杆7-1-2及压缩弹簧7-1-3组成，转动链轮7-1-1与支撑杆7-1-2之间轴孔配合实现转动连接，压缩弹簧7-1-3一端与支撑杆7-1-2端面接触另一端与安装壳体7-2接触；
所述双链条11在交叉布置的转动链轮7-1-1上缠绕，并由压缩弹簧7-1-3提供张紧力，始终保持双链条11绷紧状态；通过两侧伺服驱动电机7-4的转速与旋转方向控制，可实现两侧伺服驱动电机7-4之间双链条11实际长度调节。
更进一步的，在卷收过程，压缩弹簧7-1-3推动转动链轮7-1-1移动，促使相邻伸缩架组件7-1的转动链轮7-1-1之间的距离变大，将双链条11卷收；在释放过程，两侧伺服驱动电机7-4提供链条张力，将压缩弹簧7-1-3压缩，使相邻伸缩架组件7-1的转动链轮7-1-1之间的距离变小，将双链条11释放。
更进一步的，支撑架10-1为爪形支架，为对称结构，在爪形支架的底端设有链轮。
更进一步的，在支撑框4-3与安装平台8之间安装若干传感器4-5，若干力传感器4-5均布在支撑框4-3的底面的周向上；所述力传感器4-5为六维力传感器。
更进一步的，所述吊索卷收控制装置4通过控制吊索9长度与预紧力定位液压伸缩杆10位置，形成刚性支撑，实现无人机对接空间位置相对运载机1坐标固定。
更进一步的，所述无人机12上的固定翼12-2在无人机捕获后折叠收拢，减小翼展方向尺寸。
更进一步的，无人机回收系统处于收展过程，液压伸缩杆10角度倾斜并处于收缩状态，避免与货舱跳板1-1发生碰撞，所述吊索9在收展过程中均保持一定预紧力；所述双链卷收控制装置7根据需求收紧或释放双链条11长度，始终保持双链条11绷紧。
本发明创造的另一目的在于提出一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统的回收方法，具体包括以下步骤：
(1)准备回收阶段
运载机1打开货舱跳板1-1，吊索卷收控制装置4控制释放吊索9，在重力与吊索9拉力作用下液压伸缩杆10摆动至设定角度，随后液压伸缩杆10在液压系统作用下伸长，同时4个周向布置的吊索卷收控制装置4释放吊索9长度，使4根吊索9能够将液压伸缩杆10固定不发生摆动，并保持吊索9张紧力在一定张力范围，直至液压伸缩杆10伸展到位；以上过程中双链卷收控制装置7与驱动电机6配合控制双链条11总长度，避免液压伸缩杆10摆动过程中双链条11出现松弛脱落或过度张紧情况；
(2)无人机捕获回收阶段
驱动电机6驱动链轮5转动，使拦阻绳11-1位置传动到支撑架10-1上的链轮5位置，此时驱动电机6停止工作；随后无人机12接收运载机1传递的相对运载机1的对接位置坐标，无人机12与运载机行程编队飞行，并调整飞行轨迹飞向对接位置，无人机12弹出拉钩12-1，在支撑架10-1下方飞过，拉钩12-1拉住拦阻绳11-1，此时无人机12停止发动机工作，同时将固定翼12-2折叠收拢；驱动电机6驱动链轮5旋转，带动双链条11传输，进而带动对接捕获后的无人机12沿着双链条11传输轨迹运动，直至传输至机舱内，通过在双链条11等间距长度上布置多个拦阻绳11-1，每一个拦阻绳11-1到达对接位置时均可以完成一架无人机12的对接捕获；
双链条11将无人机运送至运载机1内通过转运机械臂3末端安装的机械手3-1将无人机抓持转移，并放置到仓储箱2中；
(3)完成回收阶段
当回收系统完成空中所有无人机回收后，液压伸缩杆10收缩，吊索卷收控制装置4与双链卷收控制装置7分别控制减小吊索9与双链条11长度，保持液压伸缩杆10摆动角度稳定，同时控制吊索9与双链条11不出现松弛脱落或过度张紧情况；吊索卷收控制装置4控制4根吊索9长度与张力值，拉动液压伸缩杆10摆动收拢至运载机机舱内，最后货舱跳板1-1闭合。
与现有技术相比，本发明创造所述的一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统的有益效果是：
(1)本发明创造所述的一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统，具有拖曳装置重量轻、气动阻力小、对接位置相对运载机固定、可高效连续回收的特点。
(2)本发明创造所述的一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统，采用液压伸缩杆实现对接位置的延伸，可靠性高，通过吊索周向均布4点拉紧固定，最大程度减小气动阻力，通过吊索的长短与液压伸缩杆的长度操控能够实现端头对接位置的控制，最终使对接位置在气流稳定区域，同时对接位置相对运载机固定不变，为无人机编队飞行对接提供精确的对接位置与稳定的气流环境。
(3)本发明创造所述的一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统，采用双链条并联传动，最大程度降低飞行气动阻力，增加承载能力提高传动同步性与传动精准性。双链条一定间隔距离布置拦阻绳实现连续循环回收。
(4)本发明创造所述的一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统，拖曳回收系统装置采用吊索操控伸缩杆形式实现回收系统的收展，结构精简，收回机舱内占用空间小，便于操控。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造实施例所述的一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统的空中回收工作状态示意图；
图2为本发明创造实施例所述的一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统的收展过程中示意图；
图3为本发明创造实施例所述的一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统收拢于运载机内部示意图；
图4为本发明创造实施例所述的一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统中的双链条与链轮传动示意图；
图5为本发明创造实施例所述的一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统中的吊索卷收控制装置的某一角度结构示意图；
图6为本发明创造实施例所述的一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统中的吊索卷收控制装置的另一角度结构示意图；
图7为本发明创造实施例所述的一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统中的双链卷收控制装置中的结构示意图；
图8为双链卷收控制装置中的伸缩架组件的结构示意图；
图9为本发明创造实施例所述的一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统中的双链条卷收状态示意图；
图10为本发明创造实施例所述的一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统中的双链条收卷状态示意图。
附图标记说明：
1、运载机；1-1、货舱跳板；2、仓储箱；3、转运机械臂；3-1、机械手；4、吊索卷收控制装置；4-1、电机转轴；4-2、卷筒；4-3、支撑框；4-3-1、转向孔；4-4、伺服电机；4-5、六维力传感器；5、链轮组；6、驱动电机；7、双链卷收控制装置；7-1、伸缩架组件；7-1-1、转动链轮；7-1-2、支撑杆；7-1-3、压缩弹簧；7-2、安装壳体；7-2-1-导槽；7-3、回转链轮；7-4、伺服驱动电机；8、安装平台；9、吊索；10、液压伸缩杆；10-1、支撑架；11、双链条；11-1、拦阻绳；12、无人机；12-1、拉钩；12-2、固定翼。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明创造的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明创造一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明创造中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明创造保护的范围。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明创造不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
如图1-图10所示，一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统，包括支撑系统、传动系统和仓储系统，所述支撑系统包括吊索9、液压伸缩杆10和支撑架10-1，所述仓储系统包括仓储箱2和转运机械臂3，作用是将无人机转运移至仓储区存储；支撑系统提供刚性支撑，为传动系统提供安装空间位置；
所述传动系统包括吊索卷收控制装置4、链轮组5、驱动电机6、双链卷收控制装置7、安装平台8和双链条11，安装平台8固定在运载机1上，安装位置在货舱跳板1-1上方靠近机舱顶部，下方留有操作空间，在安装平台8周向固定4个吊索卷收控制装置4，所述驱动电机6和双链卷收控制装置7均安装在安装平台8上，在安装平台8的两侧各设置一组链轮组，驱动电机6驱动其中一组链轮组运转，在两组链轮组上套设双链条，双链条交叉缠绕在双链卷收控制装置7上，双链卷收控制装置7用于蜷缩或释放双链条11长度，支撑架10-1的底部通过链轮与双链条11连接；
在安装平台8的下表面铰接液压伸缩杆10，支撑架10-1的顶部与液压伸缩杆10的输出端连接，每个吊索卷收控制装置4上收卷有一个吊索，4个吊索9的自由端固定连接在液压伸缩杆10的输出端处，通过吊索卷收控制装置4带动吊索9蜷缩或释放；
在双链条11上均布若干拦阻绳11-1，拦阻绳11-1与无人机12中的拉钩12-1对接，在无人机12飞过拦阻绳11-1下方时拉钩12-1钩住拦阻绳11-1，实现无人机捕获；通过双链条11的运转将无人机12运送至机舱内，转运机械臂3将无人机12转运移至仓储箱2存储；完成第一架无人机12捕获后，驱动电机6驱动双链条11将被捕获无人机转运移动，同时将下一个拦阻绳11-1转移至支撑架10-1附近等待第二架无人机12对接捕获，依次实现循环回收。
吊索卷收控制装置4包括伺服电机4-4、支撑框4-3、卷筒4-2和若干力传感器4-5，伺服电机4-4的输出轴4-1与支撑框4-3轴孔配合可实现绕轴线旋转运动，所述卷筒4-2与输出轴4-1固定连接并由伺服电机4-1驱动正向或反向转动，所述伺服电机4-4固定安装在支撑框4-3上；所述吊索9一端固定在卷筒4-2上，通过伺服电机4-4的正向、反向转动实现吊索9在卷筒4-2上缠绕与释放；吊索9穿过支撑框4-3上的转向孔4-3-1结构并与液压伸缩杆10的输出端连接。
所述双链卷收控制装置7包括伸缩架组件7-1、安装壳体7-2、回转链轮7-3及伺服驱动电机7-4，所述回转链轮7-3与伺服驱动电机7-4固定在安装壳体7-2两侧，伺服驱动电机7-4带动回转链轮7-3转动，两处伺服驱动电机7-4可分别控制回转链轮7-3回转方向及转速，所述伸缩架组件7-1安装在安装壳体7-2中导槽7-2-1结构内，上下间隔交错布置并可沿槽滑动；
所述伸缩架组件7-1由转动链轮7-1-1、支撑杆7-1-2及压缩弹簧7-1-3组成，转动链轮7-1-1与支撑杆7-1-2之间轴孔配合实现转动连接，压缩弹簧7-1-3一端与支撑杆7-1-2端面接触另一端与安装壳体7-2接触；
所述双链条11在交叉布置的转动链轮7-1-1上缠绕，并由压缩弹簧7-1-3提供张紧力，始终保持双链条11绷紧状态；通过两侧伺服驱动电机7-4的转速与旋转方向控制，可实现两侧伺服驱动电机7-4之间双链条11实际长度调节；在卷收过程，压缩弹簧7-1-3推动转动链轮7-1-1移动，促使相邻伸缩架组件7-1的转动链轮7-1-1之间的距离变大，将双链条11卷收；在释放过程，两侧伺服驱动电机7-4提供链条张力，将压缩弹簧7-1-3压缩，使相邻伸缩架组件7-1的转动链轮7-1-1之间的距离变小，将双链条11释放。
支撑架10-1为爪形支架，为对称结构，在爪形支架的底端设有链轮。
在支撑框4-3与安装平台8之间安装若干传感器4-5，若干力传感器4-5均布在支撑框4-3的底面的周向上；所述力传感器4-5为六维力传感器；通过六维力传感器4-5监测力值数据可计算出吊索9的张力值，时时检测与控制拉力。
所述吊索卷收控制装置4通过控制吊索9长度与预紧力定位液压伸缩杆10位置，实现刚性支撑，实现无人机对接空间位置相对运载机1坐标固定。
所述无人机12上的固定翼12-2在无人机捕获后折叠收拢，减小翼展方向尺寸。
无人机回收系统处于收展过程，液压伸缩杆10角度倾斜并处于收缩状态，避免与货舱跳板1-1发生碰撞，所述吊索9在收展过程中均保持一定预紧力；所述双链卷收控制装置7根据需求收紧/释放双链条11长度，始终保持双链条11绷紧。无人机回收系统装置可收拢在机舱内部，吊索卷收控制装置4通过控制4根吊索9长度即可牵引液压伸缩杆10收拢在机舱内部。本发明中无人机回收系统装置结构精巧简单，无人机回收操作过程简单，可收拢在机舱内部后便于运输。
本发明创造的另一目的在于提出一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统的回收方法，具体包括以下步骤：
(1)准备回收阶段
运载机1打开货舱跳板1-1，吊索卷收控制装置4控制释放吊索9，在重力与吊索9拉力作用下液压伸缩杆10摆动至设定角度，随后液压伸缩杆10在液压系统作用下伸长，同时4个周向布置的吊索卷收控制装置4释放吊索9长度，使4根吊索9能够将液压伸缩杆10固定不发生摆动，并保持吊索9张紧力在一定张力范围，直至液压伸缩杆10伸展到位；以上过程中双链卷收控制装置7与驱动电机6配合控制双链条11总长度，避免液压伸缩杆10摆动过程中双链条11出现松弛脱落或过度张紧情况；
(2)无人机捕获回收阶段
驱动电机6驱动链轮5转动，使拦阻绳11-1位置传动到支撑架10-1上的链轮5位置，此时驱动电机6停止工作；随后无人机12接收运载机1传递的相对运载机1的对接位置坐标，无人机12与运载机行程编队飞行，并调整飞行轨迹飞向对接位置，无人机12弹出拉钩12-1，在支撑架10-1下方飞过，拉钩12-1拉住拦阻绳11-1，此时无人机12停止发动机工作，同时将固定翼12-2折叠收拢；驱动电机6驱动链轮5旋转，带动双链条11传输，进而带动对接捕获后的无人机12沿着双链条11传输轨迹运动，直至传输至机舱内，通过在双链条11等间距长度上布置多个拦阻绳11-1，每一个拦阻绳11-1到达对接位置时均可以完成一架无人机12的对接捕获，实现了连续高效回收；
双链条11将无人机运送至运载机1内通过转运机械臂3末端安装的机械手3-1将无人机抓持转移，并放置到仓储箱2中；
(3)完成回收阶段
当回收系统完成空中所有无人机回收后，液压伸缩杆10收缩，吊索卷收控制装置4与双链卷收控制装置7分别控制减小吊索9与双链条11长度，保持液压伸缩杆10摆动角度稳定，同时控制吊索9与双链条11不出现松弛脱落或过度张紧情况；吊索卷收控制装置4控制4根吊索9长度与张力值，拉动液压伸缩杆10摆动收拢至运载机机舱内，最后货舱跳板1-1闭合。
以上公开的本发明创造实施例只是用于帮助阐述本发明创造。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明创造仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明创造的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明创造。
Claims (10)
1.一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统，其特征在于：包括支撑系统、传动系统和仓储系统，所述支撑系统包括吊索(9)、液压伸缩杆(10)和支撑架(10-1)，所述仓储系统包括仓储箱(2)和转运机械臂(3)；
所述传动系统包括吊索卷收控制装置(4)、链轮组(5)、驱动电机(6)、双链卷收控制装置(7)、安装平台(8)和双链条(11)，安装平台(8)固定在运载机(1)上，安装位置在货舱跳板(1-1)上方靠近机舱顶部，下方留有操作空间，在安装平台(8)周向固定4个吊索卷收控制装置(4)，所述驱动电机(6)和双链卷收控制装置(7)均安装在安装平台(8)上，在安装平台(8)的两侧各设置一组链轮组(5)，驱动电机(6)驱动其中一组链轮组运转，在两组链轮组上套设双链条，双链条交叉缠绕在双链卷收控制装置(7)上，双链卷收控制装置(7)用于蜷缩或释放双链条(11)长度，且支撑架(10-1)底部通过链轮与双链条连接；
在安装平台(8)的下表面铰接液压伸缩杆(10)，支撑架(10-1)的顶部与液压伸缩杆(10)的输出端连接，每个吊索卷收控制装置(4)上收卷有一个吊索，4个吊索(9)的自由端固定连接在液压伸缩杆(10)的输出端处，通过吊索卷收控制装置(4)带动吊索(9)蜷缩或释放，
在双链条(11)上均布若干拦阻绳(11-1)，拦阻绳(11-1)与无人机(12)中的拉钩(12-1)对接，在无人机(12)飞过拦阻绳(11-1)下方时拉钩(12-1)钩住拦阻绳(11-1)，实现无人机捕获；通过双链条(11)的运转将无人机(12)运送至机舱内，转运机械臂(3)将无人机(12)转运移至仓储箱(2)存储。
2.根据权利要求1所述的一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统，其特征在于：吊索卷收控制装置(4)包括伺服电机(4-4)、支撑框(4-3)、卷筒(4-2)和若干力传感器(4-5)，伺服电机(4-4)的输出轴(4-1)与支撑框(4-3)轴孔配合可实现绕轴线旋转运动，所述卷筒(4-2)与输出轴(4-1)固定连接并由伺服电机(4-1)驱动正向或反向转动，所述伺服电机(4-4)固定安装在支撑框(4-3)上；所述吊索(9)一端固定在卷筒(4-2)上，通过伺服电机(4-4)的正向、反向转动实现吊索(9)在卷筒(4-2)上缠绕与释放；吊索(9)穿过支撑框(4-3)上的转向孔(4-3-1)结构并与液压伸缩杆(10)的输出端连接。
3.根据权利要求1所述的一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统，其特征在于：所述双链卷收控制装置(7)包括伸缩架组件(7-1)、安装壳体(7-2)、回转链轮(7-3)及伺服驱动电机(7-4)，所述回转链轮(7-3)与伺服驱动电机(7-4)固定在安装壳体(7-2)两侧，伺服驱动电机(7-4)带动回转链轮(7-3)转动，两处伺服驱动电机(7-4)可分别控制回转链轮(7-3)回转方向及转速，所述伸缩架组件(7-1)安装在安装壳体(7-2)中导槽(7-2-1)结构内，上下间隔交错布置并可沿槽滑动；
所述伸缩架组件(7-1)由转动链轮(7-1-1)、支撑杆(7-1-2)及压缩弹簧(7-1-3)组成，转动链轮(7-1-1)与支撑杆(7-1-2)之间轴孔配合实现转动连接，压缩弹簧(7-1-3)一端与支撑杆(7-1-2)端面接触另一端与安装壳体(7-2)接触；
所述双链条(11)在交叉布置的转动链轮(7-1-1)上缠绕，并由压缩弹簧(7-1-3)提供张紧力，始终保持双链条(11)绷紧状态；通过两侧伺服驱动电机(7-4)的转速与旋转方向控制，可实现两侧伺服驱动电机(7-4)之间双链条(11)实际长度调节。
4.根据权利要求3所述的一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统，其特征在于：在卷收过程，压缩弹簧(7-1-3)推动转动链轮(7-1-1)移动，促使相邻伸缩架组件(7-1)的转动链轮(7-1-1)之间的距离变大，将双链条(11)卷收；在释放过程，两侧伺服驱动电机(7-4)提供链条张力，将压缩弹簧(7-1-3)压缩，使相邻伸缩架组件(7-1)的转动链轮(7-1-1)之间的距离变小，将双链条(11)释放。
5.根据权利要求1所述的一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统，其特征在于：支撑架(10-1)为爪形支架，为对称结构，在爪形支架的底端设有链轮。
6.根据权利要求2所述的一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统，其特征在于：在支撑框(4-3)与安装平台(8)之间安装若干传感器(4-5)，若干力传感器(4-5)均布在支撑框(4-3)的底面的周向上；所述力传感器(4-5)为六维力传感器。
7.根据权利要求1所述的一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统，其特征在于：所述吊索卷收控制装置(4)通过控制吊索(9)长度与预紧力定位液压伸缩杆(10)位置，实现刚性支撑，实现无人机对接空间位置相对运载机(1)坐标固定。
8.根据权利要求1所述的一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统，其特征在于：所述无人机(12)上的固定翼(12-2)在无人机捕获后折叠收拢。
9.根据权利要求1所述的一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统，其特征在于：无人机回收系统处于收展过程，液压伸缩杆(10)角度倾斜并处于收缩状态，避免与货舱跳板(1-1)发生碰撞，所述吊索(9)在收展过程中均保持一定预紧力；所述双链卷收控制装置(7)根据需求收紧或释放双链条(11)长度，始终保持双链条(11)绷紧。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种无人机空基绳杆支撑双链循环回收系统的回收方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
(1)准备回收阶段
运载机(1)打开货舱跳板(1-1)，吊索卷收控制装置(4)控制释放吊索(9)，在重力与吊索(9)拉力作用下液压伸缩杆(10)摆动至设定角度，随后液压伸缩杆(10)在液压系统作用下伸长，同时4个周向布置的吊索卷收控制装置(4)释放吊索(9)长度，使4根吊索(9)能够将液压伸缩杆(10)固定不发生摆动，并保持吊索(9)张紧力在一定张力范围，直至液压伸缩杆(10)伸展到位；以上过程中双链卷收控制装置(7)与驱动电机(6)配合控制双链条(11)总长度，避免液压伸缩杆(10)摆动过程中双链条(11)出现松弛脱落或过度张紧情况；
(2)无人机捕获回收阶段
驱动电机(6)驱动链轮组(5)转动，使拦阻绳(11-1)位置传动到支撑架(10-1)上的链轮位置，此时驱动电机(6)停止工作；随后无人机(12)接收运载机(1)传递的相对运载机(1)的对接位置坐标，无人机(12)与运载机(1)编队飞行，并调整飞行轨迹飞向对接位置，无人机(12)弹出拉钩(12-1)，在支撑架(10-1)下方飞过，拉钩(12-1)拉住拦阻绳(11-1)，此时无人机(12)停止发动机工作，同时将固定翼(12-2)折叠收拢；驱动电机(6)驱动链轮组(5)旋转，带动双链条(11)传输，进而带动对接捕获后的无人机(12)沿着双链条(11)传输轨迹运动，直至传输至机舱内，通过在双链条(11)等间距长度上布置多个拦阻绳(11-1)，每一个拦阻绳(11-1)到达对接位置时均可以完成一架无人机(12)的对接捕获；
双链条(11)将无人机运送至运载机(1)内通过转运机械臂(3)末端安装的机械手(3-1)将无人机抓持转移，并放置到仓储箱(2)中；
(3)完成回收阶段
当回收系统完成空中所有无人机回收后，液压伸缩杆(10)收缩，吊索卷收控制装置(4)与双链卷收控制装置(7)分别控制减小吊索(9)与双链条(11)长度，保持液压伸缩杆(10)摆动角度稳定，同时控制吊索(9)与双链条(11)不出现松弛脱落或过度张紧情况；吊索卷收控制装置(4)控制4根吊索(9)长度与张力值，拉动液压伸缩杆(10)摆动收拢至运载机机舱内，最后货舱跳板(1-1)闭合。
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2022
- 2022-09-16 CN CN202211126310.9A patent/CN115535250B/zh active Active
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