无人机对接系统的制作方法

本发明属于无人飞行器技术领域，更具体地说，是涉及一种无人机对接系统。

背景技术：

随着自动控制与微机电等技术的发展，无人机(尤其是多旋翼飞行器)以其结构简单、使用便捷、垂直起降等特点而得到广泛使用，被广泛用于电力巡检、快递送货、生态监测、航空测绘、应急减灾、消防侦查、消费娱乐等领域。但无人机(尤其是多旋翼飞行器)存在续航能力弱，耗电量大的缺点，因此无人机一般只能运行1-2小时就被迫降落进行充电，严重影响无人机的持续使用，限制了其在工业领域的进一步发展，如果能够提供一种在空中对无人机进行充电的空中对接充电装置，将大大提高无人机的使用效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种无人机对接系统，旨在解决因现有的无人机飞行器必须降落充电而导致无人机飞行器使用效率低下的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种无人机对接系统，包括捕获单元、能够与所述捕获单元进行对接和分离的无人机单元以及配套的控制单元，所述捕获单元和所述无人机单元分别能够与所述控制单元通信；所述捕获单元包括基座、设置于所述基座上的捕获模块以及用于与所述无人机单元对接的第一充电接口，所述第一充电接口设置在所述捕获模块上；所述无人机单元包括无人机、设置在所述无人机顶部的被捕获模块以及用于与所述捕获单元对接的第二充电接口，所述第二充电接口设置在所述被捕获模块上；所述捕获单元通过所述捕获模块和所述被捕获模块对所述无人机单元进行捕获定位，所述捕获单元和所述无人机单元通过所述第一充电接口和所述第二充电接口进行对接。

进一步地，所述被捕获模块包括设置在所述无人机顶部的捕获杆，所述捕获模块包括分别与所述基座铰接的第一转臂、第二转臂以及两个分别驱动所述第一转臂和所述第二转臂分别转动的舵机；所述第一转臂的自由端设置第一卡合部，所述第二转臂的自由端设置第二卡合部，所述第一卡合部和所述第二卡合部相对设置；所述舵机分别驱动第一卡合部和所述第二卡合部抵接夹持所述捕获杆。

进一步地，所述第一转臂的自由端还设置有用于诱导所述捕获杆与所述第一卡合部卡合的第一导向部，所述第一导向部位于所述第一卡合部的下部；所述第二转臂的自由端还设置有用于诱导所述捕获杆与所述第二卡合部卡合的第二导向部，所述第二导向部位于所述第二卡合部的下部；所述第一导向部和所述第二导向部结构相同。

进一步地，所述第一导向部包括两个呈夹角设置的导向杆，两所述导向杆分别与所述第一转臂相连。

进一步地，所述第一导向部的设置高度大于所述第二导向部的设置高度。

进一步地，所述第一转臂和所述第二转臂均为长方体结构，所述被捕获模块还包括设置在所述捕获杆顶部并用于与所述第一转臂和所述第二转臂抵接夹紧的捕获长方体。

进一步地，所述第一充电接口包括两个分别设置在所述第一转臂和所述第二转臂的相对内侧的电源接触片，所述第二充电接口包括分别设置在所述捕获长方体两侧的充电接触片。

进一步地，所述捕获模块还包括设置在所述基座底部的摄像机，所述被捕获模块还包括两个设置在所述捕获长方体顶部的定位识别灯。

进一步地，所述被捕获模块还包括设置在所述捕获长方体顶部的激光测距传感器。

本发明提供的无人机对接系统，通过设置能够定位、捕获无人机的捕获单元，并在无人机上设置相应的被捕获模块，使捕获单元通过捕获模块和被捕获模块实现对无人机单元进行捕获定位，同时使第一充电接口和第二充电接口进行对接，实现无人机在空中对接充电，避免了降落充电的繁琐步骤，大大提高无人机的使用效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的无人机对接系统的在对接中的示意图之一；

图2为本发明实施例提供的无人机对接系统的在对接中的示意图之二；

图3为图2的左视图；

图4为本发明实施例提供的无人机对接系统的对接完成后的示意图；

图5为图4的左视图。

图中：1-捕获单元；11-基座；12-第一转臂；121-第一卡合部；122-导向杆；13-第二转臂；14-舵机；15-第一充电接口；16-摄像机；2-无人机单元；21-无人机；22-捕捉杆；23-捕捉长方体；24-定位识别灯；25-第二充电接口；26-激光测距传感器。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参见图1至图5，现对本发明提供的无人机对接系统的实施例进行说明。无人机对接系统，包括捕获单元1、能够与捕获单元1进行对接和分离的无人机单元2以及配套的控制单元。控制单元是整个系统的控制中枢，其可以是计算机、plc、单片机等控制器或控制器组合，协调捕获单元1和无人机单元2的对接和分离动作。捕获单元1和无人机单元2分别能够与控制单元进行通信，从而实现控制单元对捕获单元1和无人机单元2进行控制和监测。可选地，控制单元可以独立设置或者设置在捕获单元1中，控制单元、捕获单元1和无人机单元2分别具有无线通信模块，以便于控制单元、捕获单元1和无人机单元2进行通信。

无人机单元2是主要的无人机飞行器，其与捕获单元1进行捕获抓取和对接，从而完成由捕获单元1向无人机单元2的充电、停靠或者数据交换等操作，捕获单元1一般设置在建筑物上或者悬停在空中，以便于使无人机单元2在空中与捕获单元1完成对接充电。

捕获单元1包括基座11、设置于基座11上的捕获模块以及用于与无人机单元2对接的第一充电接口15，第一充电接口15设置在捕获模块上。无人机单元2包括无人机21、设置在无人机21顶部的被捕获模块以及用于与捕获单元对接的第二充电接口，第二充电接口25设置在被捕获模块上，第二充电接口25用于与无人机21的可充电电池电连接，第一充电接口15与设于基座11内或者设置在外部的大容量电池(或者市电)连接，通过第一充电接口15与第二充电接口25的对接(电连接)实现无人机单元2与捕获单元1的对接，实现无人机21的充电操作。

对接过程中，无人机单元2先由人工控制或者由控制单元控制飞到捕获单元1的附近的预设位置，捕获单元1再通过捕获模块和被捕获模块的动作对无人机单元2进行精准捕获定位后，第一充电接口15和第二充电接口25也就完成了对接电连接，捕获单元1和无人机单元2通过第一充电接口15和第二充电接口25进行对接电连接，从而实现对无人机21的充电。

本发明实施例提供的无人机对接系统，通过设置能够定位、捕获无人机的捕获单元，并在无人机上设置相应的被捕获模块，使捕获单元通过捕获模块和被捕获模块实现对无人机单元进行捕获定位，同时使第一充电接口和第二充电接口进行对接，实现无人机在空中对接充电，避免了降落充电的繁琐步骤，大大提高无人机的使用效率。

请参见图1至图5，作为本发明提供的无人机对接系统的一种具体实施方式，被捕获模块包括设置在无人机21顶部的捕获杆22，捕获模块包括分别与基座11铰接的第一转臂12、第二转臂13以及两个分别驱动第一转臂12和第二转臂13分别转动的舵机14。

第一转臂12的自由端设置第一卡合部121，第二转臂13的自由端设置第二卡合部，第一卡合部121和第二卡合部相对设置。对接过程中，舵机14分别驱动第一转臂12和第二转臂13转动，继而使相对设置的第一卡合部121和第二卡合部分别从两侧与捕获杆22抵接，这样利用第一卡合部121和第二卡合部就夹持住了捕获杆22，使捕获单元1和无人机单元2完成捕获和对接。对接结束时，舵机14分别驱动第一转臂12和第二转臂13反向转动，使无人机单元2自由飞行。

请参见图1，作为本发明提供的无人机对接系统的一种具体实施方式，第一卡合部121为与捕获杆22外形相适配的卡槽结构。

请参见图1至图5，作为本发明提供的无人机对接系统的一种具体实施方式，第一转臂12的自由端还设置有用于诱导捕获杆22与第一卡合部121卡合的第一导向部，第一导向部位于第一卡合部121的下部；第二转臂13的自由端还设置有用于诱导捕获杆22与第二卡合部卡合的第二导向部，第二导向部位于第二卡合部的下部。第一导向部和第二导向部结构完全相同。通过设置第一导向部和第二导向部结构，可以将捕获杆22快速导向至第一卡合部121和第二卡合部处，有利于捕获杆22被捕获单元快速定位捕获。

请参见图1至图5，作为本发明提供的无人机对接系统的一种具体实施方式，第一导向部包括两个呈夹角设置的导向杆122，两导向杆122分别与第一转臂12相连，这样，两导向杆122之间的距离在与第一转臂12相连处最小，在远离第一转臂12相连处最大，从而使两导向杆122对捕获杆22具有导向作用。对接时，捕获杆22悬停到预定位置并位于两导向杆122之间，舵机14驱动第一转臂12转动时，始终保持捕获杆22位于两导向杆122之间，最终驱动第一转臂12转动到使捕获杆22与第一卡合部121卡合的位置。第二导向部与第一导向部结构和使用方法完全相同，第二导向部的两个导向杆122分别与第二转臂13相连，且第一转臂12转动和第二转臂13的转动是同步进行的。

作为本发明提供的无人机对接系统的一种具体实施方式，第一导向部的两导向杆122呈90度夹角设置，第二导向部的两导向杆122呈90度夹角设置，这样在对接前，第一导向部和第二导向部之间就围合形成一个大概类似正方形的区域，对接过程中，捕获杆22进入到类似正方形的区域，这样，无人机21(捕获杆22)前期不需要在类似正方形的区域内太精密的定位，就能够利用第一导向部和第二导向部的导向作用将捕获杆22引导至第一卡合部121和第二卡合部中进行捕获定位。

请参见图1至图5，作为本发明提供的无人机对接系统的一种具体实施方式，为了防止第一导向部的两个导向杆122与第二导向部的两个导向杆122干涉，第一导向部的设置高度大于第二导向部的设置高度。

请参见图1、图4和图5，作为本发明提供的无人机对接系统的一种具体实施方式，第一转臂12和第二转臂13均为长方体结构，被捕获模块还包括设置在捕获杆22顶部并用于与第一转臂12和第二转臂13共同作用(抵接夹紧)的捕获长方体23。在对接过程中及对接完成时，捕获杆22分别与第一卡合部121和第二卡合部卡合的同时，捕获长方体23也与第一转臂12和第二转臂13抵接夹紧，防止无人机21的晃动，这样避免因无人机21晃动带来的影响充电效果的问题。

请参见图1，作为本发明提供的无人机对接系统的一种具体实施方式，第一充电接口15包括两个分别设置在第一转臂12和第二转臂13的相对内侧的电源接触片，第二充电接口25包括分别设置在捕获长方体23两侧的充电接触片。在对接完成后，捕获杆22分别与第一卡合部121和第二卡合部卡合，捕获长方体23也与第一转臂12和第二转臂13抵接夹紧，同时各电源接触片也分别与对应的充电接触片接触电连接，从而非常简便地实现设于基座11内或者设置在外部的大容量电池(或者市电)与无人机21的可充电电池电连接。

请参见图1和图2，作为本发明提供的无人机对接系统的一种具体实施方式，捕获模块还包括设置在基座11底部的摄像机16，被捕获模块还包括两个设置在捕获长方体23顶部的定位识别灯24。摄像机16和定位识别灯24的设置可以使无人机21在对接定位时处于正确的方向，以便于第一充电接口15和第二充电接口25的电连接。

无人机单元2需要捕获单元1充电或停靠时，无人机单元2飞行至捕获单元1下方，此时无人机单元2与捕获单元1建立无线通信连接，捕获单元1通过摄像机16识别定位识别灯24的位置，并将位置信息实时发送至无人机单元2，无人机单元2依靠该信息修正自己的位置以实现精确定位，也可以由操作者根据摄像机16识别定位识别灯24的位置信息，手动控制将无人机单元2精准定位到预设方向，以保证捕获杆22分别与第一卡合部121和第二卡合部卡合后，各电源接触片也分别与对应的充电接触片接触电连接。

作为本发明提供的无人机对接系统的一种具体实施方式，摄像机16为ccd摄像机。

请参见图1和图2，作为本发明提供的无人机对接系统的一种具体实施方式，被捕获模块还包括设置在捕获长方体23顶部的激光测距传感器26。当无人机单元2与捕获单元1完成初步对正后，进入对接捕获状态。无人机单元2向上飞行，并通过激光测距传感器26实时测量与捕获单元1的距离。无人机单元2通过激光测距传感器26识别与捕获单元1的距离，无人机单元2依靠该信息修正自己的位置以实现在竖直方向上的精确定位，也可以由操作者根据摄像机16识别激光测距传感器26的距离信息，手动控制将无人机单元2精准定位到竖直方向上的预设位置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。