一種無人艇收放無人機裝置的制作方法

本發明屬于機械與電子集成技術領域，具體涉及一種無人艇收放無人機裝置。

背景技術：

近年來，隨著無人裝備協同控制技術的發展，國內外研究機構已經展開了無人艇與無人機之間的協同控制。無人艇和無人機之間的協同控制離不開機體對接和分離。但是由于無人機位姿穩定性差和水上風浪涌流等環境復雜，無人艇和無人機在對接分離時很容易造成無人艇無人機的損壞，甚至會造成無人機的毀壞。因此，面對復雜的水上環境，需要一套裝置來輔助完成無人艇收放無人機。

技術實現要素：

本發明針對現有無人艇收放無人機的需求，提供了一種無人艇收放無人機裝置，該裝置不僅能在實際的環境中實現無人艇對無人機的布放回收，還能在仿真環境中還能起到優化布放與回收操作參數的功能。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種無人艇收放無人機裝置，由無人機收放機構和無人艇收放機構組成；所述無人機收放機構由上基板、電磁鐵減震環、左支撐腳、圖像傳感器、支撐腳減震環、右支撐腳、吸附鐵環、圖像傳感器鏡頭組成；所述上基板與無人機底部固定，基板中部開孔，所述電磁鐵減震環固定在基板的開孔內，所述吸附鐵環固定在電磁鐵減震環底部，所述圖像傳感器固定在電磁鐵減震環上，圖像傳感器的圖像傳感器鏡頭伸出吸附鐵環，所述左支撐腳和右支撐腳分別通過支撐腳減震環連接在基板的兩側；所述無人艇收放機構由兩套子機構組成，分別是捕捉機構和鎖定機構，前者用來捕捉空中相對懸停的無人機，后者用來鎖定捕捉到的無人機；其中，下基板與無人艇的夾板固定，所述捕捉機構包括氣缸套、氣缸桿、減震彈簧、電磁鐵、指引燈，所述氣缸套的一端固定在下基板上，另一端連接氣缸桿，所述氣缸桿的另一端與減震彈簧固定，所述減震彈簧上端與電磁鐵固定，指引燈嵌套在電磁鐵內，氣缸套和氣缸桿形成一個一維氣動系統，推動減震彈簧、電磁鐵、指引燈上下運動；所述鎖定機構包括定位燈、固定板、回收支架、自鎖扣，兩塊固定板一端固定在下基板上，位于捕捉機構兩側，四個定位燈分別固定在固定板上，形成長方形形狀；兩個v型的回收支架分別固定在固定板中部，電控解鎖的自鎖扣固定在回收支架側邊。

本發明的有益效果是：能實現無人艇布放回收無人機的操作，在回收和布放無人機時，能夠保持無人艇與無人機之間的位置和姿態，保證無人艇與無人機的安全。能精確實現給定速度布放與回收，在仿真水上的環境中具有優化無人艇布放回收無人機操作參數的功能。

附圖說明

圖1為本發明整體示意圖。

圖2為本發明裝置無人機部分上示意圖。

圖3為本發明裝置無人機部分下示意圖。

圖4為本發明裝置無人艇部分示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

如圖1所示，一種無人艇收放無人機裝置，由無人機收放機構1和無人艇收放機構2組成；如圖2和圖3所示，所述無人機收放機構1由上基板11、電磁鐵減震環12、左支撐腳13、圖像傳感器14、支撐腳減震環15、右支撐腳16、吸附鐵環17、圖像傳感器鏡頭18組成；所述上基板11與無人機底部固定，基板11中部開孔，所述電磁鐵減震環12固定在基板11的開孔內，所述吸附鐵環17固定在電磁鐵減震環12底部，所述圖像傳感器14固定在電磁鐵減震環12上，圖像傳感器14的圖像傳感器鏡頭18伸出吸附鐵環17，所述左支撐腳13和右支撐腳16分別通過支撐腳減震環15連接在基板11的兩側；如圖4所示，所述無人艇收放機構2由兩套子機構組成，分別是捕捉機構和鎖定機構，前者用來捕捉空中相對懸停的無人機，后者用來鎖定捕捉到的無人機；其中，下基板21與無人艇的夾板固定，所述捕捉機構包括氣缸套24、氣缸桿25、減震彈簧26、電磁鐵27、指引燈28，所述氣缸套24的一端固定在下基板21上，另一端連接氣缸桿25，所述氣缸桿25的另一端與減震彈簧26固定，所述減震彈簧26上端與電磁鐵27固定，指引燈28嵌套在電磁鐵27內，氣缸套24和氣缸桿25形成一個一維氣動系統，推動減震彈簧26、電磁鐵27、指引燈28上下運動；所述鎖定機構包括定位燈22、固定板23、回收支架29、自鎖扣30，兩塊固定板23一端固定在下基板21上，位于捕捉機構兩側，四個定位燈22分別固定在固定板23上，形成長方形形狀；兩個v型的回收支架29分別固定在固定板23中部，電控解鎖的自鎖扣30固定在回收支架29側邊。

本發明通過控制電磁鐵27的通斷和吸附鐵環17形成一組固定副收放無人機，通過無人艇自鎖扣30對無人機左支撐腳13和右支撐腳16進行固定。使用圖像傳感器14利用定位燈22進行粗定位，再利用指引燈28進行精定位。

本發明在實際應用中分為兩個階段：一是回收階段，無人艇在水面上回收空中飛行的無人機；二是布放階段，無人艇在水面上布放無人機到空中。

1．回收階段

當無人艇接收到控制臺回收無人機的指令后，無人艇向無人機發送回收指令。無人艇保持定速定向巡航模式，并向無人機不斷發送gps坐標，進行回收準備。無人機接收到無人艇的gps坐標后，計算和無人艇的相對位置后進行粗調整。當無人艇和無人機的位置相對重合時，無人機打開圖像傳感器14，圖像傳感器14通過圖像傳感器鏡頭18對正下方的圖像進行捕捉。通過無人機圖像處理程序分析后，識別出無人艇上的指示燈28，通過指示燈28在圖像中的位置對無人機的位置進行精調整。在調整過程中，無人機緩慢降低高度。同時，無人艇將氣缸套24中的氣缸桿25向上推動，使得捕捉機構的上部分升出鎖定機構一定高度。無人機在下降到一定高度以后，無人機對無人艇上的按長方形布置的4個定位燈22對自身的姿態進行調整，使得無人機的左支撐腳13和右支撐腳15分別落入無人艇上的v型回收支架29中。調整完成后，無人機向無人艇發送位置和姿態調整完成的指令，電磁鐵27上電。無人機繼續一邊精調整，一邊下降，直到無人機收放機構1上的吸附鐵環17被無人艇收放機構2上的電磁鐵27捕捉到。在捕捉機構完成捕捉后，無人艇將氣缸套24中的氣缸桿25向下推動，無人機隨著捕捉機構下降，直到左支撐腳13和右支撐腳15落入v型回收支架29中，電磁鐵27斷電，斷開捕捉機構和無人機的連接，無人機確認落入情況后，關閉動力。無人機隨著捕捉機構繼續下降，落入到自鎖扣30的梯形滑塊上。在重力的作用下，滑塊側滑，無人機左支撐腳13和右支撐腳15進入v型回收支架29底部，滑塊復位。無人艇回收無人機的過程結束。

2.布放階段

當無人艇接收到控制臺布放無人機的指令后，無人艇向無人機發送布放指令。無人機打開動力系統，為布放過程做準備。無人艇在接收到無人機狀態確認指令后，自鎖扣30的梯形滑塊受到電磁鐵的吸附滑進，自鎖扣30打開，再將無人艇將氣缸套24中的氣缸桿25向上推動，使得捕捉機構的上部分升出鎖定機構一定高度，直到無人機上的左支撐腳13和右支撐腳15離開v型回收支架29。隨后電磁鐵27斷電，斷開捕捉機構和無人機的連接。無人機加大升力，離開無人艇夾板，無人艇布放無人機的過程結束。

技術特征：

技術總結
本發明公布了一種無人艇收放無人機裝置。無人艇收放無人機裝置是多無人裝備協同控制系統中的關鍵裝備，無人艇收放無人機的過程具有需要克服海浪海風干擾等難題。本發明基于圖像傳感器依靠近距定位技術，確定無人艇的姿態和位置。然后依靠安裝在無人艇上的電磁機構來完成無人機和無人艇的對接，最后依靠無人艇上的液壓機構和自鎖裝置完成無人機的固定。無人機和無人艇依靠本發明在對接和分離時對環境干擾進行自動補償，防止無人艇與無人機之間發生碰撞等事故。

技術研發人員：周歡歡;羅均;彭艷;蒲華燕;王旭
受保護的技術使用者：上海大學
技術研發日：2017.04.27
技術公布日：2017.09.08