TWI701210B - 地面供電繫留無人機之捲線機構 - Google Patents
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Abstract
本發明係揭露一種地面供電繫留無人機之捲線機構，其包括機座、動力傳動單元、捲送單元、收納槽及導繞單元。捲送單元可受動力傳動單元的驅動而捲收或捲放電纜。導繞單元與導繞心軸之間形成供電纜盤繞的容納空間；當捲收電纜時，電纜穿過機座之開口向下沿著導繞心軸連續環繞而被收納至容納空間內；當捲放電纜時，電纜則連續脫離導繞單元並向上穿過穿口而被捲放出去，俾能藉由導繞心軸與壓輪捲送等機制，以取代傳統捲線絞盤的結構設置，因而具有可縮小馬達體積、降低馬達負荷、節省電能、可更為簡便地捲送電纜以及可以避免因過度拉扯所致的電纜扯斷情事發生。
Description
本發明係有關一種地面供電繫留無人機之捲線機構，尤指一種可藉由導繞心軸與壓輪捲送機制來取代傳統捲線絞盤設置的繫留無人機之捲線控制技術。
按，繫留式無人機主要是將無人機與繫留綜合纜繩結合所實現的無人機系統。具體來說，繫留式無人機係透過來自地面站的電纜傳輸電能，使無人機可以不受電能限制而實現長時間停留在空中的目的。由於繫留式無人機具備可根據應用需求來靈活設計以及機動性能強等特點，所以繫留式無人機已經逐漸受到相關技術領域業者的青睞與重視。
依據所知，目前習知技術中的繫留式無人機捲線機構並無法安全順暢地收放電纜。由於習知繫留式無人機捲線裝置並無拉力感測的機能建置，以致無法根據無人機對電線的拉力而自動調整電線的出線長度，所以在無人機需要捲收電纜時，經常會因為快速捲收而過度拉扯電纜，致使電纜發生破損或斷裂的情事，因而造成電纜捲送上的不便與困擾的情事產生。
為改善上述缺失，相關技術領域業者已然開發出一種如新型第M567218號『繫留式無人機捲線裝置』以及新型第M567506號『繫留式無人機捲線裝置控制機構』等所示的專利。該等專利皆包含一電線、一
拉力感測裝置以及一捲線設備。當拉力感測裝置搖臂接觸到第一感應器時，捲線設備放出電線。該等專利雖然具備電線拉力感測的功能，以避免因為快速捲收而過度拉扯電纜的情事；惟，該等專利的捲線機構仍然採用傳統的捲線絞盤結構設置，所以馬達除了必須驅動整組捲線絞盤的轉動之外，還必須驅動捲繞在捲線絞盤上的電纜的緣故，以致在負載重量增加的情況下，勢必要增加馬達的輸出功率，於此方能有效驅動整組的捲線絞盤轉動，至於增加馬達的輸出功率的通常做法，無非是採用成本較高且體積相對較大的大功率馬達，於此，容易因馬達負荷增加而導致耗費更多電能的情事產生。
有鑑於此，上述習知繫留式無人機捲線技術技術以及前述該等專利確實皆未臻完善，仍有再改善的必要性，而且基於相關產業的迫切需求之下，本發明人等乃經不斷的努力研發之下，終於研發出一套有別於上述習知技術與前揭專利的本發明。
本發明第一目的，在於提供一種地面供電繫留無人機之捲線機構，主要是以導繞心軸與壓輪捲送等機制來取代傳統捲線絞盤的結構設置，因而具有馬達驅動負荷較輕、馬達構置成本相對較低、節省電能、可更為簡便地捲送電纜以及可以避免因過度拉扯所致的電纜扯斷情事發生。達成前述第一目的之技術手段，係包括機座、動力傳動單元、捲送單元、收納槽及導繞單元。捲送單元可受動力傳動單元的驅動而捲收或捲放電纜。導繞單元與導繞心軸之間形成供電纜盤繞的容納空間；當捲收電纜時，電纜穿過機座之開口向下沿著導繞心軸連續環繞而被收納至容納空間內；當捲放電纜時，電纜則連續脫離導繞單元並向上穿過穿口而被捲放
出去。
本發明第二目的，在於提供一種透過電纜束緊而達到自動整線盤繞功效的地面供電繫留無人機之捲線機構。達成前述第二目的之技術手段，係包括機座、動力傳動單元、捲送單元、收納槽及導繞單元。捲送單元可受動力傳動單元的驅動而捲收或捲放電纜。導繞單元與導繞心軸之間形成供電纜盤繞的容納空間；當捲收電纜時，電纜穿過機座之開口向下沿著導繞心軸連續環繞而被收納至容納空間內；當捲放電纜時，電纜則連續脫離導繞單元並向上穿過穿口而被捲放出去。其中，該導繞單元包含一設於該收納槽底部的線性致動組件及複數連桿組，該複數連桿組各自包含相互樞接的二連桿，該複數連桿組上方之該連桿提供該電纜導繞作用，該複數連桿組下方之該連桿供該電纜導盤繞；該複數連桿組一端可轉動地樞接該線性致動組件的一致動桿，其另端可轉動地樞接該收納槽底部；當該致動桿伸展時，則帶動該複數連桿組以其各自另端樞接位置為轉點向內樞轉收合擺動；當該致動桿收縮時，則帶動該複數連桿組以其各自另端樞接位置為轉點向外樞轉擴張擺動。
本發明第三目的，在於提供一種具備電纜捲放量監測功能以避免捲放過度所致之電纜扯斷情事的地面供電繫留無人機之捲線機構。達成前述第三目的之技術手段，係包括機座、動力傳動單元、捲送單元、收納槽及導繞單元。捲送單元可受動力傳動單元的驅動而捲收或捲放電纜。導繞單元與導繞心軸之間形成供電纜盤繞的容納空間；當捲收電纜時，電纜穿過機座之開口向下沿著導繞心軸連續環繞而被收納至容納空間內；當捲放電纜時，電纜則連續脫離導繞單元並向上穿過穿口而被捲放出去。其更包含一用以感測該電纜捲放狀態而產生捲放感測訊號的旋轉
編碼器，該控制單元轉換處理該捲放感測訊號為相應的捲放量，並與預設之捲放預警量進行比對，當該捲放量達到該捲放預警量時，則觸發該動力傳動單元，使該捲送單元做出停止捲放該電纜的動作。
10‧‧‧機座
11‧‧‧框板
110‧‧‧穿口
12‧‧‧開口
13‧‧‧第一滑輪
14‧‧‧第二滑輪
20‧‧‧動力傳動單元
21‧‧‧馬達
22‧‧‧減速裝置
23‧‧‧驅動器
30‧‧‧捲送單元
31‧‧‧捲送壓輪組
310‧‧‧第一輥輪
311‧‧‧左壓輪
312‧‧‧第二輥輪
313‧‧‧右壓輪
32‧‧‧導輪
40‧‧‧納槽
50‧‧‧導繞單元
51‧‧‧頂段部
52‧‧‧底段部
53‧‧‧線性致動組件
530‧‧‧致動桿
54‧‧‧連桿組
54a,54b‧‧‧連桿
60‧‧‧電纜
70‧‧‧控制單元
71‧‧‧拉力感測器
72‧‧‧旋轉編碼器
S1‧‧‧容納空間
圖1係本發明具體架構的組合實施示意圖。
圖2係本發明捲送單元捲收電纜的動作實施示意圖。
圖3係本發明捲送單元捲放電纜的動作實施示意圖
圖4係本發明導繞單元一種應用實施的示意圖。
圖5係本發明導繞單元另一種應用實施的第一動作示意圖。
圖6係本發明導繞單元另一種應用實施的第二動作示意圖。
圖7係本發明基本架構的功能方塊示意圖。
圖8本發明具體架構的功能方塊示意圖。
為讓 貴審查委員能進一步瞭解本發明整體的技術特徵與達成本發明目的之技術手段，玆以具體實施例並配合圖式加以詳細說明：
請配合參看圖1~4及圖7所示，為達成本發明第一目之第一具體實施例，係包括一機座10、一動力傳動單元20、一捲送單元30、一收納槽40及一導繞單元50等技術特徵。機座10之頂部框板11設有一穿口110，其底部設有一開口12。動力傳動單元20設於機座10。捲送單元30設於機座10，可受動力傳動單元20的驅動而捲收或捲放一電纜60。收納槽40設於機座10底部。導繞單元50設於收納槽40內，並與導繞單元50之間形成一供電纜60盤繞
的容納空間S1；當捲送單元30捲收電纜60時，電纜60穿過開口12向下沿著導繞單元50連續環繞而被收納至容納空間S1內；當捲送單元30捲放電纜60時，電纜60則連續脫離導繞單元50並向上穿過穿口110而被捲放出去。
具體的，再請配合參看圖4所示，捲送單元30包至少一可受動力傳動單元20驅動而旋轉的捲送壓輪組31，捲送壓輪組31包含水平並置的一第一輥輪310、一套置在第一輥輪310外周的左壓輪311、一第二輥輪312及一套置在第二輥輪312外周的右壓輪313，左壓輪311與右壓輪313可分別受第一輥輪310與第二輥輪312的帶動而共同捲放或捲收電纜60。
具體的，本發明捲送壓輪組31的數量為二，其一捲送壓輪組31設於機座10正對穿口110下方附近的位置，其二捲送壓輪組31設於機座10正對開口12上方附近的位置，其一捲送壓輪組31與其二捲送壓輪組31之間樞設一供電纜60繞過的導輪32。
如圖1所示之穿口110係呈矩形，穿口110二對邊樞設有二平行並置的第一滑輪13，穿口110另二對邊樞設有二平行並置的第二滑輪14，於是得以降低電纜60與機座10因長時間磨擦所致的損壞情事。
具體的，如圖7、8所示，本發明更包含一用以控制動力傳動單元20運轉的控制單元70及一用以感測電纜60的張力狀態而產生張力感測訊號的拉力感測器71。控制單元70轉換處理張力感測訊號為張力值，並與預設之張力預設值進行比對，當張力值高於張力預設範圍值時，控制單元70則觸發動力傳動單元20，以驅動捲送單元30做出捲放電纜60的動作；當張力值低於張力預設範圍值時，控制單元70則觸發動力傳動單元20，以驅動捲送單元30做出捲收電纜60的動作。
請再參看圖8所示的實施例中，控制單元70的具體運算步驟
如虛線框涵蓋所示，係將拉力感測器71的感測訊號進行轉換處理，並依據所預設的訊號參數值做轉向及轉速的控制訊號輸出設定，以驅動動力傳動單元20的運轉，而圖7中顯示的動力傳動單元20係包含DD或DF驅動器23、馬達21及減速裝置22等構件，於是即可較佳地控制模式來驅動捲送單元30做出相應的動作。
請配合參看圖4所示，導繞單元50係為一種導繞心軸的具體實施例，該導繞心軸包含一呈圓錐狀已提供電纜60導繞作用的頂段部51及一自頂段部往下延伸而呈柱狀以供電纜60盤繞的底段部52。
請配合參看圖1~3及圖5、6所示，為達成本發明第二目之第二具體實施例，係包括機座10、動力傳動單元20、捲送單元30、收納槽40及導繞單元50等技術特徵。機座10頂部設有一穿口110，其底部設有一開口12。動力傳動單元20設於機座10。捲送單元30設於機座10，可受動力傳動單元20的驅動而捲收或捲放一電纜60。收納槽40設於機座10底部。導繞單元50設於收納槽40內，並與導繞單元50之間形成一供電纜60盤繞的容納空間S1；當捲送單元30捲收電纜60時，電纜60穿過開口12向下沿著導繞單元50連續環繞而被收納至容納空間S1內。當捲送單元30捲放電纜60時，電纜60則連續脫離導繞單元50並向上穿過穿口110而被捲放出去。其中，導繞單元50包含一設於收納槽40底部的線性致動組件53及複數連桿組54。複數連桿組54各自包含相互樞接的二連桿54a,54b，複數連桿組54上方之連桿54a提供電纜60導繞作用，複數連桿組54下方之連桿54b供電纜60導盤繞。複數連桿組54一端可轉動地樞接線性致動組件53的一致動桿530，其另端可轉動地樞接收納槽40底部。
承上所述，於具體的運作實施例中，當致動桿530伸展時，則帶動複數連桿組54以其各自另端樞接位置為轉點向內樞轉收合擺
動，於是得以作為一般情況下的導繞電纜60用途，如圖5所示。當致動桿530收縮時，則帶動複數連桿組54以其各自另端樞接位置為轉點向外樞轉擴張擺動，於是得以作為自動束緊電纜60的導繞用途，如圖6所示。
請配合參看圖1~4及圖7所示，為達成本發明第三目之第三具體實施例，係包括機座10、動力傳動單元20、捲送單元30、收納槽40及導繞單元50等技術特徵。機座10頂部設有一穿口110，其底部設有一開口12。動力傳動單元20設於機座10。捲送單元30設於機座10，可受動力傳動單元20的驅動而捲收或捲放一電纜60。收納槽40設於機座10底部。導繞單元50設於收納槽40內，並與導繞單元50之間形成一供電纜60盤繞的容納空間；當捲送單元30捲收電纜60時，電纜60穿過開口12向下沿著導繞單元50連續環繞而被收納至容納空間內；當捲送單元30捲放電纜60時，電纜60則連續脫離導繞單元50並向上穿過穿口110而被捲放出去。其中，本實施例更包含一用以感測電纜60捲放狀態而產生捲放感測訊號的旋轉編碼器72，控制單元70轉換處理捲放感測訊號為相應的捲放量，並與預設之捲放預警量進行比對，當捲放量達到捲放預警量時，則觸發動力傳動單元20，使捲送單元30做出停止捲放電纜60的動作。
因此，經由上述具體實施例的詳細說明后，本發明確實具有下列所述的特點：
1.本發明確實可以導繞心軸與壓輪捲送等機制來取代傳統捲線絞盤的設置，因而具有馬達驅動負荷較輕、馬達構置成本相對較低、節省電能、可更為簡便地捲送電纜以及可以避免因過度拉扯所致的電纜扯斷情事發生。
2.本發明確實具備自動整線功能，以適當束緊電纜而達到
緊密盤繞的功效。
3.本發明確實具備電纜捲放量的監測功能，以避免捲放過度所致電纜扯斷情事。
以上所述，僅為本發明一種較為可行的實施例，並非用以限定本發明之專利範圍，凡舉依據下列請求項所述之內容、特徵以及其精神而為之其他變化的等效實施，皆應包含於本發明之專利範圍內。本發明所具體界定於請求項之結構特徵，未見於同類物品，且具實用性與進步性，已符合發明專利要件，爰依法具文提出申請，謹請 鈞局依法核予專利，以維護本申請人合法之權益。
10‧‧‧機座
11‧‧‧框板
110‧‧‧穿口
13‧‧‧第一滑輪
14‧‧‧第二滑輪
20‧‧‧動力傳動單元
60‧‧‧電纜
Claims (7)
- 一種地面供電繫留無人機之捲線機構，其包括：一機座，其頂部設有一穿口，其底部設有一開口；一動力傳動單元，其設於該機座；一捲送單元，其設於該機座，可受該動力傳動單元的驅動而捲收或捲放一電纜；一收納槽，其設於該機座底部；及一導繞單元，其設於該收納槽內，並與該導繞單元之間形成一供該電纜盤繞的容納空間；當該捲送單元捲收該電纜時，該電纜穿過該開口向下沿著該導繞單元連續環繞而被收納至該容納空間內；當該捲送單元捲放該電纜時，該電纜則連續脫離該導繞單元並向上穿過該穿口而被捲放出去；其中，該導繞單元係為一導繞心軸，該導繞心軸包含一呈圓錐狀已提供該電纜導繞作用的頂段部及一自該頂段部往下延伸而呈柱狀以供該電纜盤繞的底段部。
- 如請求項1所述之地面供電繫留無人機之捲線機構，其中，該導繞單元包含一設於該收納槽底部的線性致動組件及複數連桿組，該複數連桿組各自包含相互樞接的二連桿，該複數連桿組上方之該連桿提供該電纜導繞作用，該複數連桿組下方之該連桿供該電纜導盤繞；該複數連桿組一端可轉動地樞接該線性致動組件的一致動桿，其另端可轉動地樞接該收納槽底部；當該致動桿伸展時，則帶動該複數連桿組以其各自另端樞接位置為轉點向內樞轉收合擺動；當該致動桿收縮時，則帶動該複數連桿組以其各自另端樞接位置為轉點向外樞轉擴張擺動。
- 如請求項1所述之地面供電繫留無人機之捲線機構，其中，該捲送 單元包至少一可受該動力傳動單元驅動而旋轉的捲送壓輪組，該捲送壓輪組包含水平並置的一第一輥輪、一套置在該第一輥輪外周的左壓輪、一第二輥輪及一套置在該第二輥輪外周的右壓輪，該左壓輪與該右壓輪可分別受該第一輥輪與該第二輥輪的帶動而共同捲放或捲收該電纜。
- 如請求項1所述之地面供電繫留無人機之捲線機構，其中，該捲送壓輪組的數量為二，其一該捲送壓輪組設於該機座正對該穿口下方附近的位置，其二該捲送壓輪組設於該機座正對該開口上方附近的位置，其一該捲送壓輪組與其二該捲送壓輪組之間樞設一供該電纜繞過的導輪。
- 如請求項1所述之地面供電繫留無人機之捲線機構，其中，該穿口係呈矩形，該穿口二對邊樞設有二平行並置的第一滑輪，該穿口另二對邊樞設有二平行並置的第二滑輪。
- 如請求項1所述之地面供電繫留無人機之捲線機構，其更包含一用以控制該動力傳動單元運轉的控制單元及一用以感測該電纜的張力狀態而產生張力感測訊號的拉力感測器；該控制單元轉換處理該張力感測訊號為張力值，並與預設之一張力預設值進行比對，當該張力值高於該張力預設範圍值時，該控制單元則觸發該動力傳動單元，以驅動該捲送單元做出捲放該電纜的動作；當該張力值低於該張力預設範圍值時，該控制單元則觸發該動力傳動單元，以驅動該捲送單元做出捲收該電纜的動作。
- 如請求項6所述之地面供電繫留無人機之捲線機構，其更包含一用以感測該電纜捲放狀態而產生捲放感測訊號的旋轉編碼器，該控制單元轉換處理該捲放感測訊號為相應的捲放量，並與預設之捲放預警量進行比對，當該捲放量達到該捲放預警量時，則觸發該動力傳動單元，使該 捲送單元做出停止捲放該電纜的動作。
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| TW108145134A TWI701210B (zh) | 2019-12-10 | 2019-12-10 | 地面供電繫留無人機之捲線機構 |
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|---|---|
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| TW108145134A TWI701210B (zh) | 2019-12-10 | 2019-12-10 | 地面供電繫留無人機之捲線機構 |
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| TW (1) | TWI701210B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116826465A (zh) * | 2023-08-29 | 2023-09-29 | 之江实验室 | 供电组件及飞行器装置 |
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|---|---|---|---|---|
| TWM567506U (zh) * | 2018-07-02 | 2018-09-21 | 經緯航太科技股份有限公司 | 繫留式無人機捲線裝置控制機構 |
| TWM567218U (zh) * | 2018-06-21 | 2018-09-21 | 經緯航太科技股份有限公司 | 繫留式無人機捲線裝置 |
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2019
- 2019-12-10 TW TW108145134A patent/TWI701210B/zh not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
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| CN116826465A (zh) * | 2023-08-29 | 2023-09-29 | 之江实验室 | 供电组件及飞行器装置 |
| CN116826465B (zh) * | 2023-08-29 | 2024-01-09 | 之江实验室 | 供电组件及飞行器装置 |
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| TW202122336A (zh) | 2021-06-16 |
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