一种基于信标定位辅助无人机投弹的破冰装置及使用方法

本发明涉及爆破装置，尤其涉及一种基于信标定位辅助无人机投弹的破冰装置及使用方法。

背景技术：

1、我国冬季渤海港区内船舶往来进出，浮冰被反复破碎层层叠积，海冰厚度骤增，引发航道堵塞、近海结构物损坏和船舶受损等，对船舶进出港航行、操纵及靠离码头作业等带来极大困难。海冰灾情严重时，航道冰封，船舶被困，交通中断，作业停顿，给辽宁带来重大经济损失。

2、受港口复杂环境、海冰面积和时间的限制，现有的破冰方法并不理想，破冰船破冰不仅破冰效率低，而且小吨位船舶在破冰后仍无法自行出入港口，炮弹炸冰危险性大，并受到作业条件的限制。使用无人机投弹的方式对海冰进行破碎是一种新兴破冰方式，但是对于外在因素例如空气阻抗、强风、障碍阻挡等使得无人机无法精准的将破冰弹投置到特定炮孔，无法达到理想的破碎效果，不但会浪费资源而且还会对周边船只造成危险。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于信标定位辅助无人机投弹的破冰装置及使用方法，解决了无人机投弹破冰不精准问题，操作简单，易于实现。

2、为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

3、一种基于信标定位辅助无人机投弹的破冰装置，包括激光测距传感器、摄像仪、机械手、载重支架、镖头、信标、破冰弹，载重支架设置于无人机机体的下方，载重支架上设置有激光测距传感器、摄像仪、机械手，机械手用于抓取破冰弹，载重支架为方形，载重支架的四个角分别通过四根钢丝绳与相应的镖头连接，镖头位于同一横坐标上，信标设置在冰面上，信标包括激光反射板和l型支架，激光反射板和l型支架呈锐角设置，激光反射板用于确定无人机竖直起飞高度。

4、镖头由连接扣、螺纹柱、战斗部组成，连接扣用于与钢丝绳连接，螺纹柱和战斗部螺纹连接，战斗部呈蜂刺状。

5、还包括驱动部件，用于驱动机械手动作，机械手信号接收天线与地面工作站的远程遥控器通讯连接。

6、激光测距传感器、摄像仪与无人机电源模块连接。

7、机械手为六自由度机械手。

8、钢丝绳长度可调节。

9、基于信标定位辅助无人机投弹的破冰使用方法，基于地面工作站的远程遥控器，内容如下：

10、1)在冰面上，人工确定投弹目标冰面位置；

11、2)在距离投弹目标冰面位置的横坐标方向的设定距离处，人工放置信标；

12、3)人工调节激光测距传感器的角度，通过激光测距传感器的激光线与冰面角度确定无人机竖直起飞高度；

13、4)人工将四个镖头呈方形分布放置在冰层内，且深度相同；

14、5)无人机抓取破冰弹，竖直起飞达到设定高度；

15、6)打开激光测距传感器的激光，以其中一个钢丝绳为基准，调节无人机位置直到激光照射到激光反射板设定位置上，使得无人机拉直钢丝绳，载重支架的四个角分别与相应的镖头纵坐标返校上互相垂直；

16、7)作业人员到达安全区域后，投放破冰弹。

17、无人机竖直起飞高度，公式如下：

18、h＝l*cotα ①

19、公式①中，h表示无人机竖直起飞高度，l表示距离投弹目标冰面位置的横坐标方向的设定距离，α表示激光测距传感器的激光线与冰面角度。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、1、通过人工将四个镖头呈方形分布放置在投弹目标冰面位置的冰层内，采用钢丝绳将无人机和镖头连接，利用人工定位镖头，镖头插进冰内能够防止钢丝绳被风吹跑偏；

22、2、在距离投弹目标冰面位置的横坐标方向的设定距离处，人工放置信标，在无人机上设置激光测距传感器，向冰面的信标投掷激光，当所识别的激光线照射到信标上，且激光所测距离达到目标值时，即为无人机所在位置为破碎目标的垂直正上方，提高了无人机投掷破冰弹精准的准确度；

23、3、螺纹柱和战斗部螺纹连接，如果战斗部模式，方便更换；

24、4、镖头的战斗部呈蜂刺状，保障战斗部能够固定在冰层里，镖头材质为合金钢，质量较大，硬度较高，不易被腐蚀，不容易被破坏，可以二次利用；

25、5、提高了爆破效果，减少破冰成本，提高了破冰安全性。

技术特征：

1.一种基于信标定位辅助无人机投弹的破冰装置，其特征在于，包括激光测距传感器、摄像仪、机械手、载重支架、镖头、信标、破冰弹，载重支架设置于无人机机体的下方，载重支架上设置有激光测距传感器、摄像仪、机械手，机械手用于抓取破冰弹，载重支架为方形，载重支架的四个角分别通过四根钢丝绳与相应的镖头连接，镖头位于同一横坐标上，信标设置在冰面上，信标包括激光反射板和l型支架，激光反射板和l型支架呈锐角设置，激光反射板用于确定无人机竖直起飞高度。

2.根据权利要求1所述的一种基于信标定位辅助无人机投弹的破冰装置，其特征在于，所述的镖头由连接扣、螺纹柱、战斗部组成，连接扣用于与钢丝绳连接，螺纹柱和战斗部螺纹连接，战斗部呈蜂刺状。

3.根据权利要求1所述的一种基于信标定位辅助无人机投弹的破冰装置，其特征在于，还包括驱动部件，用于驱动机械手动作，机械手信号接收天线与地面工作站的远程遥控器通讯连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于信标定位辅助无人机投弹的破冰装置，其特征在于，激光测距传感器、摄像仪与无人机电源模块连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于信标定位辅助无人机投弹的破冰装置，其特征在于，所述的机械手为六自由度机械手。

6.根据权利要求1所述的一种基于信标定位辅助无人机投弹的破冰装置，其特征在于，所述的钢丝绳长度可调节。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的装置用于基于信标定位辅助无人机投弹的破冰使用方法，基于地面工作站的远程遥控器，其特征在于，内容如下：

8.根据权利要求7所述的一种基于信标定位辅助无人机投弹的破冰使用方法，其特征在于，所述的无人机竖直起飞高度，公式如下：

技术总结
本发明涉及一种基于信标定位辅助无人机投弹的破冰装置，载重支架设置于无人机机体的下方，机械手用于抓取破冰弹，载重支架为方形，载重支架的四个角分别通过四根钢丝绳与相应的镖头连接，镖头位于同一横坐标上，信标设置在冰面上，信标包括激光反射板和L型支架，激光反射板和L型支架呈锐角设置，激光反射板用于确定无人机竖直起飞高度。本发明的优点是：在距离投弹目标冰面位置的横坐标方向的设定距离处，人工放置信标，在无人机上设置激光测距传感器，向冰面的信标投掷激光，当所识别的激光线照射到信标上，且激光所测距离达到目标值时，即为无人机所在位置为破碎目标的垂直正上方，提高了无人机投掷破冰弹精准的准确度。

技术研发人员：徐振洋,常恒瑞,张婷婷,陈加伟
受保护的技术使用者：辽宁科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/8/16