一种应用于系留无人机的智能收放系统的制作方法

本发明涉及无人机领域，尤其涉及的是一种应用于系留无人机的智能收放系统。

背景技术：

系留无人机为无人机的一种，是将无人机和系留综合线缆结合起来实现的无人机系统，系留无人机通过光电综合线缆传输电能，使无人机可以不受电能限制而长时间停留在空中；并且，该线缆还可传递通讯信号，使系留无人机可接收上位机控制指令和反馈信号至上位机。

在现有技术中，系留无人机系统用于系留供电和传递通信号的收放线缆系统非常关键。传统的是采用人力方式手动收放线缆，由于人工方式不能解决收放线缆的速度与无人机上升速度之间的匹配问题，采用的方式是预先将线缆放出来，铺开在空阔的地面，再将无人机起飞，带动已经放好的线缆，起飞到指定高度。回收的时候也是先将无人机下降一定高度在手动或者电动收线缆。这样既存在安全隐患，也不利于快捷方便部署系留无人机系统。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的上述缺陷，提供一种应用于系留无人机的智能收放系统，旨在实现线缆在不同的应用场景中对系留无人机的自动智能跟随。

为达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种应用于系留无人机的智能收放系统，其包括：

机架；

通过轴承承载在所述机架内侧、用于收、放线缆的滚筒装置；

设置于所述机架内侧且处于所述滚筒装置前方、用于保持在所述系留无人机运行时线缆张力的主动布线装置；

以及设置于所述机架内侧且处于主动布线装置下方、用于为所述滚筒装置与主动布线装置供电的供电箱;

与所述滚筒装置、主动布线装置连接、用于信号接收和处理的控制器。

所述的智能收放系统，其中，所述滚筒装置包括：

通过轴承承载在机架内侧的滚筒本体，所述滚筒本体均匀缠绕有若干长度、用于为所述系留无人机供电和传递通信号的线缆，所述滚筒本体的两侧和下方还设置有多个用于为线缆散热的散热风扇；所述滚筒本体的旋转中心设置有电滑环；所述轴承的一端轴向延伸至机架外侧，并啮合有一滚筒电机，所述滚筒电机连接有一用于控制滚筒电机正向或反向转速的变频器。

所述的智能收放系统，其中，所述主动布线装置包括：

布线导向座，所述布线导向座通过一布线丝杆和一导向丝杆可横向运动的设置在所述滚筒本体前方；所述布线导向座上固定设置有一带布线电机的布线轮，所述主动布线轮上方压合设置有压线轮。

所述的智能收放系统，其中，所述主动布线装置还包括一用于测量所述线缆正向或反响的拉力的拉力传感器。

所述的智能收放系统，其中，所述布线丝杆的一端还连接有一同步轮，所述同步轮通过滚筒装置带动，用于使所述布线丝杆与滚筒本体关联的同步传动。

所述的智能收放系统，其中，所述布线丝杆的另一端设置有一用于检测已放出线缆的实际长度的编码器。

所述的智能收放系统，其中，所述布线电机设置有一用于控制布线电机正向或反向转速的布线电机控制器。

所述的智能收放系统，其中，所述控制器为plc，所述plc还连接有一用于为plc下达控制指令和接收plc反馈信号的上位机。

进一步的，所述变频器、拉力传感器、编码器、布线电机控制器分别与所述plc连接。

所述的智能收放系统，其中，所述机架的一侧还设置有多个用于手动控制所述智能收放系统的功能按键。

本发明的有益效果：通过一连接有控制器的主动布线装置，实现线缆在不同的应用场景中对系留无人机的智能速度跟随。

附图说明

图1是本发明一种应用于系留无人机的智能收放系统较佳实施例的结构示意图。

图2是本发明一种应用于系留无人机的智能收放系统较佳实施例另一角度的结构示意图。

图3是本发明一种应用于系留无人机的智能收放系统较佳实施例再一角度的结构示意图。

图4是本发明一种应用于系留无人机的智能收放系统较佳实施例的控制系统模块图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种应用于系留无人机的智能收放系统，请参加图1-4，如图所示，所述智能收放系统包括：

机架1；

滚筒装装置，所述滚筒装置包括：滚筒本体2、轴承（未标出）、电滑环3、滚筒电机4、散热风扇5、变频器（未示出）；

主动布线装置，所述主动布线装置包括：布线导向座6、布线丝杆7、导向丝杆8、布线电机10、布线轮9、压线轮11、布线轮12、拉力传感器13、编码器14、同步轮15、布线电机控制器（未示出）；

供电箱16；以及

功能按键17。

其中，所述滚筒装置通过轴承（未标出）承载在所述机架1内侧、用于收、放线缆；

设置于所述机架1内侧且处于所述滚筒装置前方、用于保持在所述系留无人机运行时线缆张力的主动布线装置；

以及设置于所述机架1内侧且处于主动布线装置下方、用于为所述滚筒装置与主动布线装置供电的供电箱16;

与所述滚筒装置、主动布线装置连接、用于信号接收和处理的控制器。

本发明实施例中，所述滚筒装置上均匀缠绕有线缆，所述线缆具有传输电能和通信号的功能。

进一步的，所述滚筒装置包括：

通过轴承承载在机架1内侧的滚筒本体2，所述滚筒本体2均匀缠绕有若干长度、用于为所述系留无人机供电和传递通信号的线缆，所述滚筒本体2的两侧和下方还设置有多个用于为线缆散热的散热风扇5；所述滚筒本体2的旋转中心设置有电滑环3；所述轴承的一端轴向延伸至机架1外侧，并啮合有一滚筒电机4，所述滚筒电机4连接有一用于控制滚筒电机4正向或反向转速的变频器（未示出）。

本发明实施例中，所述滚筒本体的正向旋转为放线缆，反向旋转为收线缆。所述散热风扇5分为大风扇和小风扇，大风扇设置于滚筒本体2底部，小风扇设置于滚筒本体2的两侧的侧板上，如图1所示，侧板上贯穿设置有多个通孔，用于安装小风扇；通过大小风扇，为线缆散热。

在本实施例中，所述线缆可设置为20米，其中正常使用的可为19.5米，剩余0.5米起缓冲作用。

此外，安装在卷筒本体2的旋转中心，通过线缆实现系留无人机的不间断供电和传递通信号的电滑环，也可设置为光电滑环。

滚筒电机4还连接有一变频器，该变频器通过接收控制器的信号来控制滚筒电机4的转速和转向，从而控制滚筒本体2的转速和转向，达到对线缆的收或放、以及收放速度的目的。所述电滑环3也可设置为光电滑环。

以上举例仅用于解释本发明，不用于限定本发明。

进一步的，所述主动布线装置包括：

布线导向座6，所述布线导向座6通过一布线丝杆7和一导向丝杆8可横向运动的设置在所述滚筒本体2前方；所述布线导向座6上固定设置有一带布线电机10的布线轮9，所述布线轮9上方压合设置有压线轮11。

所述主动布线装置还包括一用于测量所述线缆正向或反响的拉力的拉力传感器13。

所述布线丝杆7的一端还连接有一同步轮15，所述同步轮15通过滚筒装置带动，用于使所述布线丝杆7与滚筒本体2关联的同步传动。

所述布线丝杆7的另一端设置有一用于检测已放出线缆的实际长度的编码器14。

所述布线电机10设置有一用于控制布线电机10正向或反向转速的布线电机控制器（未示出）。

本发明实施例中，所述布线轮9与压线轮11的前方设置有一用于承载线缆的导向轮12，该导向轮12可避免线缆从布线轮9与压线轮11之间脱离，以及线缆与所述智能收放系统接触摩擦。

具体实施例中，编码器14检测线缆已放出的长度，并将该长度信息传输至控制器，所述控制器连接有一上位机，该上位机接收该长度信息后，从而发出控制指令至控制器解析编程，并通过电滑环、线缆至系留无人机，从而根据线缆已放出的长度来调整系留无人机的位置。

拉力传感器13则用于检测线缆的拉力，并将该拉力传输至控制器。

在本实施例中，预先在控制器中存储一拉力阈值（可设置为5-10牛），在送线状态当拉力传感器13检测到拉力超出所述阈值时，控制器控制布线电机控制器和所述变频器加快布线电机10和滚筒电机4的正向旋转速度，并持续加快布线轮9和滚筒本体2的放线缆速度；

此外，若拉力小于所述阈值时，则持续减小布线电机10和滚筒电机4的正向旋转速度；并且当放线达到预设长度时，控制器控制停止放线。

在收线状态当拉力传感器13检测到拉力超出所述阈值时，控制器（plc）控制送线电机控制器和所述变频器加快送线电机10和卷筒电机4的反向旋转速度，从而持续降低布线轮9和卷筒本体2的放线缆速度；

此外，若拉力小于所述阈值时，则持续减小送线电机10和卷筒电机4的反向旋转速度，当收线达到预设长度时，控制器控制停止收线。

通过上述方案，使线缆可智能的跟随系留无人机，并且保持一定的张力，避免线缆过长或过短的放出。

进一步的，所述控制器为plc，所述plc还连接有一用于为plc下达控制指令和接收plc反馈信号的上位机。

所述变频器、拉力传感器、编码器、布线电机控制器分别与所述plc连接。

本发明实施例中，plc用于接收变频器、布线电机控制器，编码器，拉力传感器的信号，并对接收到的信号进行分析，判断，主动实现放线缆、收线缆、加速或减速及停止滚筒电机4和布线电机10的功能操作。

上位机发出的命令首先给plc，plc再根据此命令解释成相应时序信号直接控制对应的设备。plc不时读取设备状态数据，转换成数字信号反馈给上位机。

进一步的，所述机架1的一侧还设置有多个用于手动控制所述智能收放系统的功能按键17。

本发明实施例中，所述功能按键17包括电源开关、送线、收线、停止、急停等手动调节按钮，用于手动调试，或者意外状况的紧急控制。

综上所述，本发明提供了一种应用于系留无人机的智能收放系统，包括：机架；通过轴承承载在所述机架内侧、用于收、放线缆的滚筒装置；设置于所述机架内侧且处于所述滚筒装置前方、用于保持在所述系留无人机运行时线缆张力的主动布线装置；以及设置于所述机架内侧且处于主动布线装置下方、用于为所述滚筒装置与主动布线装置供电的供电箱;与所述滚筒装置、主动布线装置连接、用于信号接收和处理的控制器。本发明通过拉力传感器反馈拉力，plc根据拉力值主动调速（正向或反向的加速、减速），编码器计量送线长度并与plc联动实现精确长度调节和主动停止收放线缆等新技术。从而实现真正智能化收、放线缆，智能化收放线缆与无人机的智能跟随、且保持一定的张力，避免线缆过长或过短的放出。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。