無人機自主動平臺起降輔助裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于無人機與無人船協(xié)作技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種無人機自主動平臺起降輔助裝置。包括連接板、舵機、舵機固定板、壓縮彈簧、扭簧、滑槽、套筒、拉桿、滑塊及魚叉機構(gòu)，其中舵機和套筒通過舵機固定板安裝在無人機起落架上，所述壓縮彈簧和所述魚叉機構(gòu)由上至下依次容置于套筒內(nèi)，所述拉桿的一端插設(shè)于套筒內(nèi)、并且下端通過滑塊與所述魚叉機構(gòu)連接，所述拉桿的另一端通過螺紋與滑槽連接；所述舵機通過拉桿驅(qū)動所述魚叉機構(gòu)從所述套筒伸出或縮回，所述魚叉機構(gòu)伸出所述套筒時在扭簧的作用下自動彈開，卡住無人船上的網(wǎng)格從而實現(xiàn)無人機與自主動平臺的錨固。本實用新型能夠使得無人機安全地降落在處于風浪的擾動環(huán)境中無人船上，實現(xiàn)自主降落。
【專利說明】
無人機自主動平臺起降輔助裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于無人機與無人船協(xié)作技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種無人機自主動平臺起降輔助裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在機器人裝備研制所面臨的一些問題中，無人機的續(xù)航能力以及無人船的狹隘視野一直阻礙著進一步的科學研究。如:無人機則有著較為寬廣的視野，但其續(xù)航能力有限(通常為10-20分鐘)，無法長時間提供全局信息;無人船很難感知所處的復雜水面環(huán)境，或者說感知的能力和感知范圍十分有限，這也就使得單單依靠自身的環(huán)境感知能力很難做出路徑規(guī)劃和決策?；谝陨蠁栴}，充分利用無人機廣闊的視野和無人船的超長續(xù)航能力，將無人機與無人船結(jié)合起來，實現(xiàn)無人機在無人船上自主起降，是目前亟待解決的問題。因此，急需一個更加完善的機器人協(xié)作系統(tǒng)。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的在于提供了一種無人機自主動平臺起降輔助裝置。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0005]—種無人機自主動平臺起降輔助裝置，包括滑槽、舵機、舵機固定板、壓縮彈簧、套筒、拉桿、滑塊及魚叉機構(gòu)，其中舵機和套筒通過舵機固定板安裝在無人機起落架上，所述壓縮彈簧和所述魚叉機構(gòu)由上至下依次容置于套筒內(nèi)，所述拉桿的一端插設(shè)于套筒內(nèi)、并且端部通過滑塊與所述魚叉機構(gòu)連接，所述拉桿的另一端與滑槽連接，舵機臂上的銷軸可在滑槽內(nèi)滑動;所述舵機通過拉桿驅(qū)動所述魚叉機構(gòu)由所述套筒伸出或縮回，所述魚叉機構(gòu)伸出所述套筒時自動彈開，卡住安裝在無人船上的網(wǎng)孔，從而實現(xiàn)無人機與自主動平臺的固定。
[0006]所述魚叉機構(gòu)包括前叉和限位連桿機構(gòu)，所述前叉的底部設(shè)有防止前叉由所述套筒內(nèi)脫落的限位止口，頭部設(shè)有便于插入網(wǎng)孔的錐形結(jié)構(gòu)，所述滑塊與前叉滑動連接，所述限位連桿機構(gòu)與所述前叉的頭部及滑塊鉸接。
[0007]所述限位連桿機構(gòu)包括連桿、擋臂及扭簧，其中擋臂的一端通過銷軸與所述前叉的頭部鉸接，所述扭簧套設(shè)于該銷軸上、并且兩端分別與所述前叉和擋臂連接，所述擋臂的另一端與連桿的一端鉸接，所述連桿的另一端與所述滑塊鉸接；當所述魚叉機構(gòu)由所述套筒伸出時，所述限位連桿機構(gòu)通過扭簧的彈力作用自動彈開。
[0008]所述限位連桿機構(gòu)為兩組，兩組所述限位連桿機構(gòu)對稱設(shè)置、并且彈開方向相反。
[0009]所述前叉為筒狀結(jié)構(gòu)，所述筒狀結(jié)構(gòu)的兩側(cè)沿軸向設(shè)有條形開口，兩組所述限位連桿機構(gòu)可由所述筒狀結(jié)構(gòu)的兩側(cè)條形開口彈出。
[0010]所述前叉內(nèi)設(shè)有用于限制所述滑塊在所述魚叉機構(gòu)自動彈開后繼續(xù)下滑的滑塊限位面。
[0011]所述套筒的頂部設(shè)有端蓋，底部設(shè)有魚叉機構(gòu)伸出孔，所述端蓋上設(shè)有用于所述拉桿滑動的導向孔。
[0012]所述滑塊為中部帶有通孔、底部有槽口的長方體結(jié)構(gòu)，所述拉桿的一端容置于所述滑塊內(nèi)、并且通過軸肩實現(xiàn)軸向限位，所述拉桿與所述滑塊通過位于滑塊上側(cè)的卡簧固定。
[0013]所述套筒通過管夾固定在所述舵機固定板上。
[0014]所述起降輔助裝置為兩套、并且分別安裝在無人機的兩個起落架上。
[0015]本實用新型具有以下有益效果及優(yōu)點:
[0016]1.本實用新型可重復多次使用。本實用新型中的雙魚叉機構(gòu)可以實現(xiàn)無人機的多次起降。而且雙魚叉機構(gòu)中的魚叉可以收回至起落架以上的套筒內(nèi)，因此可以實現(xiàn)在陸地平面上的起降。
[0017]2.本實用新型輕便可靠。雙魚叉機構(gòu)由碳纖板，鋁合金等輕質(zhì)材料構(gòu)成，質(zhì)量輕。它有兩個魚叉裝置構(gòu)成，增加降落的可靠性。
[0018]3.本實用新型可實現(xiàn)手控與自動降落。雙魚叉機構(gòu)是由兩個舵機驅(qū)動，舵機直接接到飛控上，通過編寫修改飛控程序則可以實現(xiàn)自主起降和手動起降。如果程序出現(xiàn)問題可以切換至手動控制模式，實現(xiàn)起降。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的伸出狀態(tài)示意圖；
[0020]圖2為本實用新型的縮回狀態(tài)不意圖；
[0021 ]圖3為本實用新型中前叉的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為圖3的側(cè)視圖；
[0023]圖5為本實用新型中滑塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖6為圖5的側(cè)視圖。
[0025]圖中:I為舵機臂，2為滑槽，3為端蓋，4為舵機，5為舵機固定板，6為壓縮彈簧，7為套筒，8為管夾，9為前叉，91為限位止口，92為滑塊限位面，93為錐形結(jié)構(gòu)，94為條形開口，10為卡簧，11為拉桿，12為滑塊，121為通孔，122為槽口，123為連接孔，13為連桿，14為擋臂，15
為扭簧。
【具體實施方式】
[0026]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細描述。
[0027]如圖1所示，本實用新型提供的一種無人機自主動平臺起降輔助裝置，包括滑槽2、舵機4、舵機固定板5、壓縮彈簧6、套筒7、拉桿11、滑塊12及魚叉機構(gòu)，其中舵機4和套筒7通過舵機固定板5安裝在無人機起落架上，所述壓縮彈簧6和所述魚叉機構(gòu)由上至下依次容置于套筒7內(nèi)，所述拉桿11的一端插設(shè)于套筒7內(nèi)、并且端部通過滑塊12與所述魚叉機構(gòu)連接，所述拉桿11的另一端與滑槽2連接，其中舵機4的舵機臂I上設(shè)有的銷軸可在滑槽內(nèi)滑動;所述滑槽2將舵機臂I的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為拉桿11的直線運動，拉桿11帶動滑塊12上下滑動。所述舵機4通過拉桿11驅(qū)動所述魚叉機構(gòu)由所述套筒7伸出或縮回，所述魚叉機構(gòu)伸出所述套筒7時自動彈開，卡住安裝在無人船上的網(wǎng)孔從而實現(xiàn)無人機與自主動平臺的固定。
[0028]所述魚叉機構(gòu)包括前叉9和限位連桿機構(gòu)，所述前叉9的底部設(shè)有防止前叉9由所述套筒7內(nèi)脫落的限位止口 91，頭部為錐形結(jié)構(gòu)93，如圖3、圖4。該錐形結(jié)構(gòu)93便于前叉9插入自主動平臺上的網(wǎng)格內(nèi)。所述滑塊12與前叉9滑動連接，所述限位連桿機構(gòu)與所述前叉9的頭部和所述滑塊12鉸接。
[0029]所述限位連桿機構(gòu)包括連桿13、擋臂14及扭簧15，其中擋臂14的一端通過銷軸與所述前叉9的頭部鉸接，所述扭簧15套設(shè)于該銷軸上、并且兩端分別與所述前叉9和擋臂14連接，所述擋臂14的另一端與連桿13的一端鉸接，所述連桿13的另一端與所述滑塊12鉸接；當所述魚叉機構(gòu)由所述套筒7伸出時，所述限位連桿機構(gòu)通過扭簧15的彈力作用自動彈開。
[0030]所述限位連桿機構(gòu)為兩組，兩組所述限位連桿機構(gòu)對稱設(shè)置、并且彈開方向相反。
[0031]所述前叉9為筒狀結(jié)構(gòu)，所述筒狀結(jié)構(gòu)的兩側(cè)沿軸向設(shè)有條形開口94，兩組所述限位連桿機構(gòu)可由所述筒狀結(jié)構(gòu)的兩側(cè)條形開口94彈出。所述前叉9內(nèi)設(shè)有用于限制所述滑塊12在所述魚叉機構(gòu)自動彈開后繼續(xù)下滑的滑塊限位面92，如圖3、圖4所示。所述滑塊12在向下滑動時，與前叉9的滑塊限位面92接觸，防止其繼續(xù)向下運動。同時確保，連桿13和擋臂14成一定夾角(約為45度)便于魚叉9收回時閉合，而不會產(chǎn)生因連桿13和擋臂14夾角過小導致的連桿13和擋臂14無法收回的現(xiàn)象。
[0032]所述滑塊12中部帶有通孔121、下端開有槽口122的長方體結(jié)構(gòu)，如圖5、圖6所示。所述拉桿11的一端容置于所述滑塊12內(nèi)、并且通過軸肩實現(xiàn)軸向限位，所述拉桿11與所述滑塊12通過位于滑塊12上端的卡簧10固定。所述滑塊12的下端還開有與槽口 122垂直的連接孔123，所述連接孔123通過銷軸與連桿13鉸接，所述連桿13的上端容置與槽口 122內(nèi)。
[0033]所述套筒7通過管夾8固定在所述舵機固定板5上。所述套筒7的頂部設(shè)有端蓋3，底部設(shè)有魚叉機構(gòu)伸出孔，所述端蓋3上設(shè)有用于所述拉桿11滑動的導向孔。
[0034]所述起降輔助裝置為兩套，兩套所述起降輔助裝置中的所述舵機固定板5通過魚叉碳纖板用管夾固定在起落架的碳纖管上，左右各一個。所述舵機固定板5為碳纖板。
[0035]采用兩套魚叉機構(gòu)組成了雙魚叉系統(tǒng)，目的在于:一是增加其降落的可靠性，由于降落的平臺較小而自主降落精度有限，可能會發(fā)生無人機只有一個起落架降落在網(wǎng)格上，而另外一個未成功降落在網(wǎng)格上的意外情況。如果只有一個魚叉，此時無人機可能無法固定在無人船上，導致降落失敗，發(fā)生傾覆墜落。而雙魚叉系統(tǒng)能夠保證，只要有一個起落架降落在網(wǎng)格上無人機可能會發(fā)生傾覆但不會墜落;二是雙魚叉系統(tǒng)避免了單個錨固機構(gòu)會使無人機在無人船橫搖縱搖時因晃動發(fā)生轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象。
[0036]下面以六旋翼無人機在無人船上自主起降為例來詳細說明:
[0037]當無人機靠近無人船時，首先要確保兩個魚叉機構(gòu)均被收入套筒7內(nèi)，無人機懸停在無人船上方，開始逐漸下降。下降的過程中不斷調(diào)整位置以適應無人船在水面上的漂移并逐漸降落。當無人機檢測到降落在無人船上的網(wǎng)格上時，立刻由飛控發(fā)出指令控制舵機4將魚叉機構(gòu)伸入無人船的網(wǎng)孔固定，降落過程結(jié)束。
[0038]所述魚叉機構(gòu)的執(zhí)行過程是:
[0039]降落時，無人機降落在無人船上的網(wǎng)格上時，所述舵機4通過拉桿11驅(qū)動滑塊12向下運動，所述滑塊12推動所述魚叉機構(gòu)向下運動。所述連桿13和擋臂14在套筒7內(nèi)時，無法張開，只能隨前叉9共同向下運動，并且伸出套筒7。當前叉9伸出套筒7插入無人船的網(wǎng)孔以后，連桿13和擋臂14在扭簧15的作用下張開，卡住網(wǎng)孔。與此同時，前叉9上端的限位止口與套筒7的限位面接觸，從而無法向下運動。此時，如果脫離的力比較大，連桿13和擋臂14在網(wǎng)孔的鋼絲擠壓下有繼續(xù)張開的趨勢，而滑塊12接觸到魚叉9內(nèi)的滑塊限位面，保證滑塊12不會繼續(xù)向下運動。因此，連桿13和擋臂14 一直處于張開狀態(tài)，前叉9無法脫離，此時無人機便固定在無人船上，如圖1所示。
[0040]當前叉9伸入網(wǎng)孔以下時，連桿13和擋臂14自動彈開，卡住網(wǎng)孔。若無人船在風浪作用下產(chǎn)生縱搖或起伏，無人機有脫離無人船的傾向。此時，擋臂14受到來自網(wǎng)孔的擠壓力。壓力通過前叉9里的滑塊限位面?zhèn)鬟f至前叉9上，然后傳遞到與起落架固定的套筒7上。因此，不會導致因壓力作用而使得連桿13和擋臂14閉合的情況發(fā)生，使得系統(tǒng)更加可靠。只有在舵機4驅(qū)動拉桿11時，連桿13和擋臂14才會閉合，進而收入套筒7內(nèi)。
[0041 ]起飛時，無人機收到無人船的起飛命令后，由飛控控制舵機4驅(qū)動拉桿11使得滑塊12向上滑動，因扭簧15的剛度小于壓縮彈簧6的剛度，故首先被壓縮，連桿13和擋臂14閉合被收入前叉9內(nèi)，然后隨著舵機4繼續(xù)轉(zhuǎn)動同前叉9 一同收入套筒7內(nèi)，此時便可起飛，如圖2所示。
[0042]所述前叉9可以完全收入套筒7內(nèi)，在無人機起飛時不會因為魚叉9在起落架以下與無人船或網(wǎng)格碰撞導致起飛姿態(tài)不穩(wěn)定導致傾覆。
[0043]本實用新型的所解決的本質(zhì)問題是無人機在動平臺上的起降所面臨的平臺不規(guī)則晃動所產(chǎn)生的問題，如無人機起降時與可能與動平臺接觸產(chǎn)生碰撞致使無人機發(fā)生傾覆墜毀。因此，可以將此裝置安裝在無人船上或無人車上以及其他動平臺上，實現(xiàn)無人機的自主起降。
[0044]以上所述僅為本實用新型的實施方式，并非用于限定本實用新型的保護范圍。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進、擴展等，均包含在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種無人機自主動平臺起降輔助裝置，其特征在于:包括滑槽(2)、舵機(4)、舵機固定板(5)、壓縮彈簧(6)、套筒(7)、拉桿(11)、滑塊(12)及魚叉機構(gòu)，其中舵機(4)和套筒(7)通過舵機固定板(5)安裝在無人機起落架上，所述壓縮彈簧(6)和所述魚叉機構(gòu)由上至下依次容置于套筒(7)內(nèi)，所述拉桿(11)的一端插設(shè)于套筒(7)內(nèi)、并且端部通過滑塊(12)與所述魚叉機構(gòu)連接，所述拉桿(11)的另一端與滑槽(2)連接，舵機臂(I)上的銷軸可在滑槽(2)內(nèi)滑動;所述舵機(4)通過拉桿(11)驅(qū)動所述魚叉機構(gòu)由所述套筒(7)伸出或縮回，所述魚叉機構(gòu)伸出所述套筒(7)時自動彈開，卡住安裝在無人船上的網(wǎng)孔，從而實現(xiàn)無人機與自主動平臺的固定。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機自主動平臺起降輔助裝置，其特征在于:所述魚叉機構(gòu)包括前叉(9)和限位連桿機構(gòu)，所述前叉(9)的底部設(shè)有防止前叉(9)由所述套筒(7)內(nèi)脫落的限位止口(91)，頭部設(shè)有便于插入網(wǎng)孔的錐形結(jié)構(gòu)(93)，所述滑塊(12)與前叉(9)滑動連接，所述限位連桿機構(gòu)與所述前叉(9)的頭部及滑塊(12)鉸接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無人機自主動平臺起降輔助裝置，其特征在于:所述限位連桿機構(gòu)包括連桿(13)、擋臂(14)及扭簧(15)，其中擋臂(14)的一端通過銷軸與所述前叉(9)的頭部鉸接，所述扭簧(15)套設(shè)于該銷軸上、并且兩端分別與所述前叉(9)和擋臂(14)連接，所述擋臂(14)的另一端與連桿(13)的一端鉸接，所述連桿(13)的另一端與所述滑塊(12)鉸接;當所述魚叉機構(gòu)由所述套筒(7)伸出時，所述限位連桿機構(gòu)通過扭簧(15)的彈力作用自動彈開。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無人機自主動平臺起降輔助裝置，其特征在于:所述限位連桿機構(gòu)為兩組，兩組所述限位連桿機構(gòu)對稱設(shè)置、并且彈開方向相反。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無人機自主動平臺起降輔助裝置，其特征在于:所述前叉(9)為筒狀結(jié)構(gòu)，所述筒狀結(jié)構(gòu)的兩側(cè)沿軸向設(shè)有條形開口(94)，兩組所述限位連桿機構(gòu)可由所述筒狀結(jié)構(gòu)的兩側(cè)條形開口(94)彈出。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無人機自主動平臺起降輔助裝置，其特征在于:所述前叉(9)內(nèi)設(shè)有用于限制所述滑塊(12)在所述魚叉機構(gòu)自動彈開后繼續(xù)下滑的滑塊限位面(92)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機自主動平臺起降輔助裝置，其特征在于:所述套筒(7)的頂部設(shè)有端蓋(3)，底部設(shè)有魚叉機構(gòu)伸出孔，所述端蓋(3)上設(shè)有用于所述拉桿(11)滑動的導向孔。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機自主動平臺起降輔助裝置，其特征在于:所述滑塊(12)為中部帶有通孔(121)、底部有槽口(122)的長方體結(jié)構(gòu)，所述拉桿(II)的一端容置于所述滑塊(12)內(nèi)、并且通過軸肩實現(xiàn)軸向限位，所述拉桿(11)與所述滑塊(12)通過位于滑塊(12)上側(cè)的卡簧(10)固定。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機自主動平臺起降輔助裝置，其特征在于:所述套筒(7)通過管夾(8)固定在所述舵機固定板(5)上。10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項所述的無人機自主動平臺起降輔助裝置，其特征在于:所述起降輔助裝置為兩套、并且分別安裝在無人機的兩個起落架上。
【文檔編號】B64C25/00GK205554568SQ201620346501
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月22日
【發(fā)明人】何玉慶, 谷豐, 張紀敏, 姜軍, 熊俊峰
【申請人】中國科學院沈陽自動化研究所