CN112158333A - 一种倒鱼叉式子母无人机空中释放与回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机释放与回收技术领域，特别涉及一种倒鱼叉式子母无人机空中释放与回收装置。包括无人机母机、子机、收放系统、子机识别定位机构、执行系统及视觉识别系统，其中收放系统设置于无人机母机上，用于子机的释放或收回；子机识别定位机构与收放系统连接，用于子机的识别和定位；执行系统设置于子机上，用于与子机识别定位机构对接；视觉识别系统用于识别和定位无人机母机。本发明可以实现空中单旋翼无人机对小型多旋翼的稳定释放与回收，距离可控，原理简单，方便改进和维修。

Description

一种倒鱼叉式子母无人机空中释放与回收装置

技术领域

本发明涉及无人机释放与回收技术领域，特别涉及一种倒鱼叉式子母无人机空中释放与回收装置。

背景技术

近年来，无人机等智能设备在诸多领域已投入应用，如电力巡查，灾难救援，电力架设，森林防火等。然而实际应用中仍存在大量问题，如续航时间不足、工作区域空间限制、特定机型灵活机动性差、适应性、载荷、成本等，为更加安全高效，大量投入、重复使用，达到缩短工作周期的目的，无人机的释放与回收作为关键环节有待研究。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种倒鱼叉式子母无人机空中释放与回收装置，可以实现空中单旋翼无人机同时释放与回收多架多旋翼小型无人机，且回收距离可控，简捷方便。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种倒鱼叉式子母无人机空中释放与回收装置，包括：

无人机母机；

子机；

收放系统，设置于无人机母机上，用于子机的释放或收回；

子机识别定位机构，与收放系统连接，用于子机的识别和定位；

执行系统，设置于子机上，用于与子机识别定位机构对接。

所述的倒鱼叉式子母无人机空中释放与回收装置，其特征在于，还包括设置于所述子机上的视觉识别系统，所述视觉识别系统用于识别和定位所述无人机母机。

所述子机识别定位机构包括法兰盘、圆环、连接臂、视觉识别网及检测识别装置，其中法兰盘与所述收放系统的末端连接，所述圆环通过多个沿周向分布的连接臂与所述法兰盘连接；所述视觉识别网嵌设于所述圆环内；所述检测识别装置设置于所述视觉识别网的边缘，用于识别定位所述子机；所述子机上的视觉识别系统可对所述视觉识别网的颜色进行识别。

所述视觉识别网上涂有多种不同颜色，用于多个所述子机的识别回收。

所述连接臂的上端与所述法兰盘固定连接；所述连接臂的下端通过夹具与所述圆环连接。

所述收放系统包括动力装置、绞盘及收放绳索，其中动力装置设置于所述无人机母机上，并且输出端与绞盘连接；所述收放绳索的一端缠绕于所述绞盘上，另一端与所述子机识别定位机构连接。

所述动力装置包括电机和编码器，所述编码器固定在电机的电机轴上，用于检测所述收放绳索的收放长度。

所述执行系统包括舵机、释放回收窄翼及支撑杆，其中支撑杆沿竖直方向设置于所述子机上，所述释放回收窄翼可滑动地设置于所述支撑杆的上端；所述舵机设置于所述支撑杆上，且与所述释放回收窄翼连接；所述舵机用于驱动所述释放回收窄翼进行展开或闭合。

所述释放回收窄翼包括窄翼、平行四连杆机构及滑杆，其中窄翼设置于所述支撑杆的顶部；

所述滑杆与所述支撑杆滑动连接，并且通过两组平行四连杆机构与所述窄翼铰接；

所述舵机设置于所述支撑杆上，且与所述滑杆连接；所述舵机用于驱动所述滑杆相对所述支撑杆滑动，从而通过两组平行四连杆机构带动所述窄翼展开或闭合。

所述舵机包括齿条、齿轮及驱动电机，其中齿条设置于所述滑杆上；所述驱动电机设置于所述支撑杆上；所述齿轮设置于所述驱动电机的输出轴上，且与所述齿条啮合。

本发明具有以下有益效果及优点：本发明可以实现空中单旋翼无人机对小型多旋翼的稳定释放与回收，距离可控，原理简单，方便改进和维修，为航空无人机释放与回收领域提供借鉴思路。

附图说明

图1是本发明倒鱼叉式子母无人机空中释放与回收装置的结构示意图；

图2是本发明中视觉识别网的结构示意图；

图3是本发明中子机的结构示意图；

图4是本发明中释放回收窄翼的结构示意图；

图5是本发明中舵机的结构示意图。

图中：1为无人机母机，2为绞盘，3为电机，4为锁环，5为法兰盘，6为夹具，7为圆环，8为收放绳索，9为连接臂，10为子机，11为舵机，12为释放回收窄翼，13为支撑杆，14为视觉识别系统，15为视觉识别网，16为检测识别装置，17为窄翼，18为滑道，19为平行四连杆机构，20为滑槽，21为连接杆，22为滑杆，23为齿条，24为齿轮。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明提供的一种倒鱼叉式子母无人机空中释放与回收装置，包括无人机母机1、子机10、收放系统、子机识别定位机构及执行系统，其中收放系统设置于无人机母机1上，用于子机10的释放或收回；子机识别定位机构与收放系统连接，用于子机10的识别和定位；执行系统设置于子机10上，用于与子机识别定位机构对接。

在上述实施例的基础上，如图3所示，本发明提供的倒鱼叉式子母无人机空中释放与回收装置还包括设置于子机10上的视觉识别系统14，视觉识别系统14用于识别和定位无人机母机1。

如图1所示，本发明的实施例中，收放系统包括动力装置、绞盘2及收放绳索8，其中动力装置设置于无人机母机1上，并且输出端与绞盘2连接；收放绳索8的一端缠绕于绞盘2上，另一端与子机识别定位机构连接。

本实施例中，动力装置包括电机3和编码器，编码器固定在电机3的电机轴上。电机3的输出轴与绞盘2连接，电机3驱动绞盘2转动，进行收放绳索8的收放，进而实现子机识别定位机构的回收和释放，编码器用于检测收放绳索8的收放长度，从而计算出回收装置所处高度。

如图1、图2所示，本发明的实施例中，子机识别定位机构包括法兰盘5、圆环7、连接臂9、视觉识别网15及检测识别装置16，其中法兰盘5与收放系统的末端连接，具体地，收放绳索8的末端设有锁环4，法兰盘5可与锁环4快速连接。圆环7通过多个沿周向分布的连接臂9与法兰盘5连接；视觉识别网15嵌设于圆环7内；检测识别装置16设置于视觉识别网15的边缘，用于识别定位子机10；视觉识别网15上涂有多种不同颜色，用于多个子机10的识别回收。子机10上的视觉识别系统14可对视觉识别网15的颜色进行识别。

本实施例中，视觉识别网15为三色钢丝网，其上涂有红、黄、蓝三种颜色，分别用于不同子机10的回收。

进一步地，连接臂9的上端与法兰盘5固定连接；连接臂9的下端通过夹具6与圆环7连接，可实现圆环7及视觉识别网15的快速安装及更换。

如图3所示，本发明的实施例中，执行系统包括舵机11、释放回收窄翼12及支撑杆13，其中支撑杆13沿竖直方向设置于子机10上，释放回收窄翼12可滑动地设置于支撑杆13的上端；舵机11设置于支撑杆13上，且与释放回收窄翼12连接；舵机11用于驱动释放回收窄翼12进行展开或闭合。

如图4所示，本发明的实施例中，释放回收窄翼12包括窄翼17、平行四连杆机构19及滑杆22，其中窄翼17设置于支撑杆21的顶部，且窄翼17的顶部通过连接杆21与支撑杆13连接。滑杆22与支撑杆13滑动连接，并且滑杆22的上端通过两组平行四连杆机构19与窄翼17铰接；舵机11设置于支撑杆13上，且与滑杆22连接；舵机11用于驱动滑杆22相对支撑杆13滑动，从而通过两组平行四连杆机构19带动窄翼17展开或闭合。

具体地，窄翼17上设有滑道18，平行四连杆机构19中的一个连杆容置于滑道18内，且可沿滑道18滑动。平行四连杆机构19保证窄翼17稳定的展开和闭合，同时增强了释放回收窄翼12的整体强度。

如图5所示，本实施例中，舵机11包括齿条23、齿轮24及驱动电机，其中齿条23设置于滑杆22上；驱动电机设置于支撑杆13上；齿轮24设置于驱动电机的输出轴上，且与齿条23啮合。驱动电机驱动齿轮24转动，因齿轮24与齿条23啮合，所以带动滑杆22在支撑杆13上的滑槽20内滑动，从而使窄翼17展开或闭合。

本实施例中，释放回收窄翼12为倒鱼叉式结构，通过飞控控制舵机11正反转，从而使倒鱼叉式的释放回收窄翼12在空间成一定角度，方便释放回收窄翼12进出视觉识别网15，从而实现子机10的释放和回收。

本发明提供的倒鱼叉式子母无人机空中释放与回收装置的具体工作过程是：

多旋翼无人机释放时，电机3正转，绞盘2上的收放缆绳8随即释放，编码器读出释放高度，待收放缆绳8停止释放时，视觉识别网15悬于空中。此时，三架原本分别“粘”在红黄蓝区域钢丝网上的子机，处于窄翼17接近水平挂在视觉识别网15上的状态。舵机11接收到信号，舵机11内部齿轮24开始转动，因齿轮24与齿条23啮合，所以带动滑杆22在滑道20内向上移动，窄翼17被撑开为“V”字状，如图3中虚线部分所示。此时，释放回收窄翼12从视觉识别网15的网口处脱落，完成子机10的释放。

多旋翼无人机回收时，子机10通过其机身上的视觉识别系统14检测到视觉识别网15上的红黄蓝三种颜色的一种之后，确定位置在无人机母机1正下方后，控制子机10上的释放回收窄翼12向上垂直插入视觉识别网15的网口，待检测识别装置16检测到子机10上面的窄翼17时，向舵机11发出信号，舵机11内部齿轮24反向转动，带动滑杆22在滑槽20中向下移动。如图4所示，整个伞状结构的窄翼17被撑开，完全撑开时，达到极限位置，此时窄翼17卡在视觉识别网15上。而后由电机3反转，收放绳索8带动子机10收回，直到无人机母机1的下方，完成空中回收动作。

本发明提供的一种倒鱼叉式子母无人机空中释放与回收装置，可以实现空中单旋翼无人机同时释放与回收多架多旋翼小型无人机，且回收距离可控，简捷方便。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种倒鱼叉式子母无人机空中释放与回收装置，其特征在于，包括：

无人机母机(1)；

子机(10)；

收放系统，设置于无人机母机(1)上，用于子机(10)的释放或收回；

子机识别定位机构，与收放系统连接，用于子机(10)的识别和定位；

执行系统，设置于子机(10)上，用于与子机识别定位机构对接。

2.根据权利要求1所述的倒鱼叉式子母无人机空中释放与回收装置，其特征在于，还包括设置于所述子机(10)上的视觉识别系统(14)，所述视觉识别系统(14)用于识别和定位所述无人机母机(1)。

3.根据权利要求2所述的倒鱼叉式子母无人机空中释放与回收装置，其特征在于，所述子机识别定位机构包括法兰盘(5)、圆环(7)、连接臂(9)、视觉识别网(15)及检测识别装置(16)，其中法兰盘(5)与所述收放系统的末端连接，所述圆环(7)通过多个沿周向分布的连接臂(9)与所述法兰盘(5)连接；所述视觉识别网(15)嵌设于所述圆环(7)内；所述检测识别装置(16)设置于所述视觉识别网(15)的边缘，用于识别定位所述子机(10)；所述子机(10)上的视觉识别系统(14)可对所述视觉识别网(15)的颜色进行识别。

4.根据权利要求3所述的倒鱼叉式子母无人机空中释放与回收装置，其特征在于，所述视觉识别网(15)上涂有多种不同颜色，用于多个所述子机(10)的识别回收。

5.根据权利要求3所述的倒鱼叉式子母无人机空中释放与回收装置，其特征在于，所述连接臂(9)的上端与所述法兰盘(5)固定连接；所述连接臂(9)的下端通过夹具(6)与所述圆环(7)连接。

6.根据权利要求1所述的倒鱼叉式子母无人机空中释放与回收装置，其特征在于，所述收放系统包括动力装置、绞盘(2)及收放绳索(8)，其中动力装置设置于所述无人机母机(1)上，并且输出端与绞盘(2)连接；所述收放绳索(8)的一端缠绕于所述绞盘(2)上，另一端与所述子机识别定位机构连接。

7.根据权利要求6所述的倒鱼叉式子母无人机空中释放与回收装置，其特征在于，所述动力装置包括电机(3)和编码器，所述编码器固定在电机(3)的电机轴上，用于检测所述收放绳索(8)的收放长度。

8.根据权利要求1所述的倒鱼叉式子母无人机空中释放与回收装置，其特征在于，所述执行系统包括舵机(11)、释放回收窄翼(12)及支撑杆(13)，其中支撑杆(13)沿竖直方向设置于所述子机(10)上，所述释放回收窄翼(12)可滑动地设置于所述支撑杆(13)的上端；所述舵机(11)设置于所述支撑杆(13)上，且与所述释放回收窄翼(12)连接；所述舵机(11)用于驱动所述释放回收窄翼(12)进行展开或闭合。

9.根据权利要求8所述的倒鱼叉式子母无人机空中释放与回收装置，其特征在于，所述释放回收窄翼(12)包括窄翼(17)、平行四连杆机构(19)及滑杆(22)，其中窄翼(17)设置于所述支撑杆(13)的顶部；

所述滑杆(22)与所述支撑杆(13)滑动连接，并且通过两组平行四连杆机构(19)与所述窄翼(17)铰接；

所述舵机(11)设置于所述支撑杆(13)上，且与所述滑杆(22)连接；所述舵机(11)用于驱动所述滑杆(22)相对所述支撑杆(13)滑动，从而通过两组平行四连杆机构(19)带动所述窄翼(17)展开或闭合。

10.根据权利要求9所述的倒鱼叉式子母无人机空中释放与回收装置，其特征在于，所述舵机(11)包括齿条(23)、齿轮(24)及驱动电机，其中齿条(23)设置于所述滑杆(22)上；所述驱动电机设置于所述支撑杆(13)上；所述齿轮(24)设置于所述驱动电机的输出轴上，且与所述齿条(23)啮合。

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