一种基于无人车平台的无人机降落锁紧系统

1.本实用新型涉及机械设备领域，尤其涉及一种基于无人车平台的无人机降落锁紧系统。


背景技术：

2.面向复杂环境中的威胁目标侦查工作，靠单一的无人车或无人机难以满足多种场合、复杂空间的要求。因此多种无人系统集成一体化是解决此类问题的方案，通过无人机与无人车的集成，并在任务中各自侧重不同优势可实现多种复杂场景侦查任务的要求。与此同时，无人机在完成目标侦察工作后需要降落到无人车上。但是在复杂环境中，尤其是在野外的路面会崎岖不平，如果无人车上没有任何的无人机降落锁紧装置，无人机搭载在无人车上的行进过程中可能会出现侧翻以及掉落等情况。因此，研制一种无人机降落锁紧系统是十分有必要的。
3.专利《一种无人机回收装置及回收系统》(201910512012.5)提出通过其设计的corexy平移机构、升降平台以及停放无人机的工作台对降落到该装置上的无人机进行x、y方向上的夹紧。但是该装置的结构较复杂，同时停放无人机的工作平台面积狭小，这对无人机的降落精度提出了较高要求；专利《一种多适配的电磁力吸附无人机回收系统》(202010299596.5)提出了一种无人机回收装置，无人机通过视觉传感器获取引导系统的图像并进行降落，在无人机的起落架上设置有与电磁铁配合的金属区，红外识别系统在检测到无人机降落时打开电磁铁进行固定。但是，提供吸附能力的电磁铁存在很大的缺点。即当有电流通过时，电磁铁的磁性就会马上产生；当电流关闭时，电磁铁的磁性就会立刻消失。所以，无人机在被固定的期间，需要持续给电磁铁供电，这将产生较高的电力消耗，并且一旦断电就无法对无人机进行锁定。此外，无人机的支架通常采用质量较轻的碳纤维，想要无人机吸附到电磁铁上，就需要添加金属在支架上。添加的金属区域若过少，会导致电磁铁与无人机的吸附性变差，无人机吸附不稳定；添加的金属区域若过多，会额外增加无人机的负重，进而导致无人机的续航能力下降；专利《无人机回收装置》(201920847095.9)提出一种回收装置，该回收装置通过底座上的驱动结构带动梳齿板运动，随着两个梳齿板的靠近可使无人机夹紧。其中，梳齿板的齿状结构的外缘被制成圆角齿状结构。当梳齿板的齿尖恰好与无人机支架杆发生接触时，即使其外缘被做成圆角齿状结构，理论上是可以滑过去的。但是由于梳齿板并非软质材料，因此仍旧会对无人机支架产生短暂的冲击碰撞，造成一定的损伤。此外，该装置采用液压系统对两梳齿板进行移动，存在系统设计较为复杂、液压油泄露以及传动效率低等问题；专利《无人机回收装置》(201821818472.8)提出一种夹紧装置，其利用两个夹爪对无人机进行固定，优点是提高了夹持的稳定性，但该装置结构设计过于复杂，同时无人机必须落到夹爪上才可进行夹紧，这对无人机的降落精度提出了较高要求。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种基于无人车平台的无人机降落锁紧系统，从而解
决现有技术中存在的前述问题。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
6.一种基于无人车平台的无人机降落锁紧系统，包括无人机起落架和无人机起降平台，所述无人机起落架上安装有尼龙滚轮和螺杆滚轮，所述无人机起降平台上安装有电控柜、两个伺服电机和两组锁紧组件，所述锁紧组件包括直线模组、传动结构、滑块和直线推板；
7.所述无人机起落架上两根水平杆的外侧位置安装有所述尼龙滚轮，所述水平杆的两端均安装有所述螺杆滚轮；所述锁紧组件对称安装于所述无人机起降平台上方，所述直线模组对应安装于所述无人机起降平台两侧相对的边缘位置，并通过传动结构进行传动连接，所述传动结构位于所述无人机起降平台的另外两侧相对的边缘位置；所述直线模组中的相对位置安装滑块，所述直线推杆通过所述滑块安装于所述直线模组上方；所述伺服电机分别与每组所述锁紧组件中的所述直线模组进行连接，所述电控柜与所述伺服电机分别相连。
8.优选的，所述锁紧组件还包括橡胶梳齿板，所述橡胶梳齿板安装于所述直线推杆上方，并朝向所述无人机起降平台的中间位置进行安装。
9.优选的，所述尼龙滚轮的尺寸与所述橡胶梳齿板的凹槽尺寸相对应，令无人机锁紧时，所述尼龙滚轮锁紧于所述橡胶梳齿板的凹槽中。
10.优选的，所述橡胶梳齿板的齿尖和凹槽均设置为平滑的圆角形状的弧形。
11.优选的，所述直线模组包括主动模组和从动模组，所述主动模组和所述从动模组之间通过所述传动结构进行连接。
12.优选的，所述伺服电机通过传动带与所述主动模组相连接。
13.优选的，所述传动结构包括两根传动轴和一个联轴器，两根所述传动轴之间通过所述联轴器进行连接，连接后的两根所述传动轴的一端分别连接于所述主动模组和所述从动模组。
14.优选的，所述无人机起降平台边缘的相应位置安装有两个传动轴支撑架，所述联轴器安装于所述传动轴支撑架上。
15.本实用新型的有益效果是：本实用新型公开了一种基于无人车平台的无人机降落锁紧系统，对无人机进行微小改装，只采用两侧含橡胶梳齿板的直线推杆相向运动的方式夹紧无人机并且预留了足够的降落空间，允许无人机降落有一定的角度偏差，解决了无人机降落平台狭小和无人机降落精度低的问题；采用电动机驱动直线模组，利用在模组上的滑块安装直线推杆对无人机进行锁紧，解决了常规降落锁紧装置结构复杂的问题；在直线推杆上安装的橡胶梳齿板，同时在无人机的支架上安装尼龙滚轮和螺杆滚轮，有效的降低了夹紧装置损害无人机以及采用磁吸式装置导致无人机续航能力低、电力消耗大等问题。
附图说明
16.图1是无人机降落锁紧系统轴测图；
17.图2是无人机降落锁紧系统后视图；
18.图3是无人机结构图；
19.图4是无人机起落架结构图；
20.图5是无人机起降平台结构图；
21.图6是无人机降落锁紧系统的锁紧结构图；
22.图7是无人机降落示意图一；
23.图8是无人机降落示意图二；
24.图中，1—无人机起落架，2—无人机起降平台，3—尼龙滚轮,4—螺杆滚轮，5—直线模组，6—传动结构，7—滑块，8—直线推杆，9—橡胶梳齿板，10—伺服电机，11—电控柜，61—传动轴，62—联轴器，63—传动轴安装架。
具体实施方式
25.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
26.一种基于无人车平台的无人机降落锁紧系统，如图1-6所示，包括无人机起落架1和无人机起降平台2，所述无人机起落架1与所述无人机起降平台2接触位置设置为两根相互平行的水平杆，两根所述水平杆两端位置均安装有所述螺杆滚轮4，每一根所述水平杆的中间位置均对称安装有两个尼龙滚轮2。所述无人机起降平台2上方对称安装有两组锁紧组件，每组所述锁紧组件均包括一对直线模组5、传动结构6、滑块7、直线推杆8和橡胶梳齿板9；每一对所述直线模组5对应安装于所述无人机起降平台两侧相对的边缘位置；每一对所述直线模组5均通过传动结6构进行传动连接，所述传动结构6位于所述无人机起降平台2的另一对相对的边缘位置；每一对所述直线模组5中的相对位置均安装有一个滑块7，在所述滑块7上可拆卸固定安装直线推杆8，令所述直线推杆8随所述滑块7在所述直线模组5上方移动；所述橡胶梳齿板9固定安装于所述直线推杆8上方，并朝向所述无人机升降平台2中间位置，令两组所述锁紧组件中的橡胶梳齿板9相对安装；所述无人机起降平台2上方还安装有电控柜11和伺服电机10，所述伺服电机10包括两个，分别与每组所示锁紧组件中的一个所述直线模组5进行连接，所述电控柜11分别连接两个所述伺服电机10。
27.每一对所述直线模组5均包括主动模组和从动模组，所述伺服电机10与所述主动模组通过传动带进行连接，通过所述传动结构6带动所述从动模组进行相同的运动，从而带动相对的所述滑块7对应运动；所述橡胶梳齿板9中的凹槽与所述尼龙滚轮3的尺寸相对应，令所述尼龙滚轮3在所述无人机在锁紧时恰好卡在所述凹槽中，并且所述橡胶梳齿板9的齿尖和凹槽均设置为平滑的圆角形状的弧形；所述传动结构6包括两根传动轴61和一个联轴器62，并在所述无人机起降平台上边缘的相应位置安装有两个传动轴支撑架63，将所述联轴器62固定安装于所述传动轴支撑架63上方，将两根传动轴61的一端通过所述联轴器62进行连接，另一端与所述直流模组5进行连接，通过传动轴支撑架63对相对较长的传动结构进行支撑，防止传动结构6在转动过程中与所述无人机起降平台接触；所述电控柜11和所述伺服电机10采用下沉式安装结构，将所述电控柜11和所述伺服电机10安装于所述无人机起降平台下方。
28.上述基于无人车平台的无人机降落锁紧系统的工作原理为：通过所述电控柜11控制所述伺服电机10的工作状态，通过所述伺服电机10带动所述直线模组5，从而带动所述直线推杆8进行横向移动；当无人机起落架降落在所述无人机起降平台上时，所述直线推杆8
从所述无人机两侧沿所述直线模组5进行相向运动，直至所述无人机起落架1中的两根水平杆夹紧在两根所述直线推杆9之间；无人机降落在所述无人机升降平台2上时包括两种状态，如图7所示，当所述无人机降落时，两根水平杆与所述直线推杆8相平行，所述水平杆上安装的所述尼龙滚轮3恰好进入所述橡胶梳齿板9的凹槽中，随着两侧的所述直流推杆8的不断推进，所述水平杆上安装的螺杆滚轮4随着进行滚动，从而降低无人机在所述无人机起降平台上的移动时的摩擦力；如图8所示，当所述无人机降落时，两根水平杆与所述直线推杆9不相互平行，随着两根所述直线推杆8不断推进，所述尼龙滚轮3沿所述直线推杆8上的橡胶梳齿板9的齿尖发生接触并碰撞，但由于齿尖为平滑弧形，并且橡胶本身较软的弹性属性，所以并不会对无人机造成伤害，利用所述尼龙滚轮3的转动，从而方便在所述直线推杆9相向移动的过程中运动至所述橡胶梳齿板9的凹糟中，最终完成无人机的锁紧。
29.实施例
30.无人机采用商用无人机，负载1kg时飞行时间不低于30mins。无人车采用1吨级别履带式，可承载500kg，速度不低于20km/h；在无人机起降平平台的1900mm x 1720mm区域进行改造，放置无人机起降平台，这样可以给无人机留下足够大的降落空间。尼龙滚轮3是尼龙材料且表面较为光滑，当橡胶梳齿板9的齿尖或齿侧面与滑轮接触时可以更加平滑的度过；尼龙滚轮3直径设计为23mm，橡胶梳齿板9的凹槽底部直径设计为25mm，凹槽口设计为30mm且坡度设计为70度，经过实际测试，这样设计可以保证尼龙滚轮3顺利滑入凹槽；同时因为无人机起落架1竖直方向的两杆中心距为133mm，同时将两根所述直线推杆9移动至最近位置时，两个相对的所述橡胶梳齿板9的凹槽底部的中心距离也设置为133mm，从而在满足一根所述水平杆上的尼龙滚轮3顺利进入凹槽的基础上，另一根所述水平杆上的尼龙滚轮3也能顺利进入凹槽。螺杆滚轮4的直径设计为40mm，经实际测试可以正好装配到无人机起落架中与地面接触的水平杆两侧，且移动效果较好，可以有效减少无人机在锁紧过程中与地面的摩擦力。
31.采用上述实施例设置中的无人机降落锁紧系统执行目标侦查任务后的降落过锁紧过程为：无人机任务完成后无人机返回到降落锁紧装置所在的区域，然后控制人员通过电控柜11给伺服电机10发出控制指令，两个伺服电机10分别通过传动带带动两个直线模组5移动，进一步带动安装在滑块7上的直线推杆8做相向运动，移动的最终位置是预先设定好的，该位置恰好可以使两直线推杆8上的橡胶梳齿板9锁紧无人机，不会给无人机造成损害，同时保证无人机不会出现倾倒或者掉落的情况；最终无人机起落架的所述水平杆上安装的所述尼龙滚轮3滚动动至所述橡胶梳齿板9的凹槽中，最终完成无人机的锁紧。
32.通过采用本实用新型公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：
33.本实用新型公开了一种基于无人车平台的无人机降落锁紧系统，对无人机进行微小改装，只采用两侧含橡胶梳齿板的直线推杆相向运动的方式夹紧无人机并且预留了足够的降落空间，允许无人机降落有一定的角度偏差，解决了无人机降落平台狭小和无人机降落精度低的问题；采用电动机驱动直线模组，利用在模组上的滑块安装直线推杆对无人机进行锁紧，解决了常规降落锁紧装置结构复杂的问题；在直线推杆上安装的橡胶梳齿板，同时在无人机的支架上安装尼龙滚轮和螺杆滚轮，有效的降低了夹紧装置损害无人机以及采用磁吸式装置导致无人机续航能力低、电力消耗大等问题。
34.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技
术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。