一种无人艇收放无人机装置的制作方法

本发明属于机械与电子集成技术领域，具体涉及一种无人艇收放无人机装置。

背景技术：

近年来，随着无人装备协同控制技术的发展，国内外研究机构已经展开了无人艇与无人机之间的协同控制。无人艇和无人机之间的协同控制离不开机体对接和分离。但是由于无人机位姿稳定性差和水上风浪涌流等环境复杂，无人艇和无人机在对接分离时很容易造成无人艇无人机的损坏，甚至会造成无人机的毁坏。因此，面对复杂的水上环境，需要一套装置来辅助完成无人艇收放无人机。

技术实现要素：

本发明针对现有无人艇收放无人机的需求，提供了一种无人艇收放无人机装置，该装置不仅能在实际的环境中实现无人艇对无人机的布放回收，还能在仿真环境中还能起到优化布放与回收操作参数的功能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种无人艇收放无人机装置，由无人机收放机构和无人艇收放机构组成；所述无人机收放机构由上基板、电磁铁减震环、左支撑脚、图像传感器、支撑脚减震环、右支撑脚、吸附铁环、图像传感器镜头组成；所述上基板与无人机底部固定，基板中部开孔，所述电磁铁减震环固定在基板的开孔内，所述吸附铁环固定在电磁铁减震环底部，所述图像传感器固定在电磁铁减震环上，图像传感器的图像传感器镜头伸出吸附铁环，所述左支撑脚和右支撑脚分别通过支撑脚减震环连接在基板的两侧；所述无人艇收放机构由两套子机构组成，分别是捕捉机构和锁定机构，前者用来捕捉空中相对悬停的无人机，后者用来锁定捕捉到的无人机；其中，下基板与无人艇的夹板固定，所述捕捉机构包括气缸套、气缸杆、减震弹簧、电磁铁、指引灯，所述气缸套的一端固定在下基板上，另一端连接气缸杆，所述气缸杆的另一端与减震弹簧固定，所述减震弹簧上端与电磁铁固定，指引灯嵌套在电磁铁内，气缸套和气缸杆形成一个一维气动系统，推动减震弹簧、电磁铁、指引灯上下运动；所述锁定机构包括定位灯、固定板、回收支架、自锁扣，两块固定板一端固定在下基板上，位于捕捉机构两侧，四个定位灯分别固定在固定板上，形成长方形形状；两个v型的回收支架分别固定在固定板中部，电控解锁的自锁扣固定在回收支架侧边。

本发明的有益效果是：能实现无人艇布放回收无人机的操作，在回收和布放无人机时，能够保持无人艇与无人机之间的位置和姿态，保证无人艇与无人机的安全。能精确实现给定速度布放与回收，在仿真水上的环境中具有优化无人艇布放回收无人机操作参数的功能。

附图说明

图1为本发明整体示意图。

图2为本发明装置无人机部分上示意图。

图3为本发明装置无人机部分下示意图。

图4为本发明装置无人艇部分示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，一种无人艇收放无人机装置，由无人机收放机构1和无人艇收放机构2组成；如图2和图3所示，所述无人机收放机构1由上基板11、电磁铁减震环12、左支撑脚13、图像传感器14、支撑脚减震环15、右支撑脚16、吸附铁环17、图像传感器镜头18组成；所述上基板11与无人机底部固定，基板11中部开孔，所述电磁铁减震环12固定在基板11的开孔内，所述吸附铁环17固定在电磁铁减震环12底部，所述图像传感器14固定在电磁铁减震环12上，图像传感器14的图像传感器镜头18伸出吸附铁环17，所述左支撑脚13和右支撑脚16分别通过支撑脚减震环15连接在基板11的两侧；如图4所示，所述无人艇收放机构2由两套子机构组成，分别是捕捉机构和锁定机构，前者用来捕捉空中相对悬停的无人机，后者用来锁定捕捉到的无人机；其中，下基板21与无人艇的夹板固定，所述捕捉机构包括气缸套24、气缸杆25、减震弹簧26、电磁铁27、指引灯28，所述气缸套24的一端固定在下基板21上，另一端连接气缸杆25，所述气缸杆25的另一端与减震弹簧26固定，所述减震弹簧26上端与电磁铁27固定，指引灯28嵌套在电磁铁27内，气缸套24和气缸杆25形成一个一维气动系统，推动减震弹簧26、电磁铁27、指引灯28上下运动；所述锁定机构包括定位灯22、固定板23、回收支架29、自锁扣30，两块固定板23一端固定在下基板21上，位于捕捉机构两侧，四个定位灯22分别固定在固定板23上，形成长方形形状；两个v型的回收支架29分别固定在固定板23中部，电控解锁的自锁扣30固定在回收支架29侧边。

本发明通过控制电磁铁27的通断和吸附铁环17形成一组固定副收放无人机，通过无人艇自锁扣30对无人机左支撑脚13和右支撑脚16进行固定。使用图像传感器14利用定位灯22进行粗定位，再利用指引灯28进行精定位。

本发明在实际应用中分为两个阶段：一是回收阶段，无人艇在水面上回收空中飞行的无人机；二是布放阶段，无人艇在水面上布放无人机到空中。

1．回收阶段

当无人艇接收到控制台回收无人机的指令后，无人艇向无人机发送回收指令。无人艇保持定速定向巡航模式，并向无人机不断发送gps坐标，进行回收准备。无人机接收到无人艇的gps坐标后，计算和无人艇的相对位置后进行粗调整。当无人艇和无人机的位置相对重合时，无人机打开图像传感器14，图像传感器14通过图像传感器镜头18对正下方的图像进行捕捉。通过无人机图像处理程序分析后，识别出无人艇上的指示灯28，通过指示灯28在图像中的位置对无人机的位置进行精调整。在调整过程中，无人机缓慢降低高度。同时，无人艇将气缸套24中的气缸杆25向上推动，使得捕捉机构的上部分升出锁定机构一定高度。无人机在下降到一定高度以后，无人机对无人艇上的按长方形布置的4个定位灯22对自身的姿态进行调整，使得无人机的左支撑脚13和右支撑脚15分别落入无人艇上的v型回收支架29中。调整完成后，无人机向无人艇发送位置和姿态调整完成的指令，电磁铁27上电。无人机继续一边精调整，一边下降，直到无人机收放机构1上的吸附铁环17被无人艇收放机构2上的电磁铁27捕捉到。在捕捉机构完成捕捉后，无人艇将气缸套24中的气缸杆25向下推动，无人机随着捕捉机构下降，直到左支撑脚13和右支撑脚15落入v型回收支架29中，电磁铁27断电，断开捕捉机构和无人机的连接，无人机确认落入情况后，关闭动力。无人机随着捕捉机构继续下降，落入到自锁扣30的梯形滑块上。在重力的作用下，滑块侧滑，无人机左支撑脚13和右支撑脚15进入v型回收支架29底部，滑块复位。无人艇回收无人机的过程结束。

2.布放阶段

当无人艇接收到控制台布放无人机的指令后，无人艇向无人机发送布放指令。无人机打开动力系统，为布放过程做准备。无人艇在接收到无人机状态确认指令后，自锁扣30的梯形滑块受到电磁铁的吸附滑进，自锁扣30打开，再将无人艇将气缸套24中的气缸杆25向上推动，使得捕捉机构的上部分升出锁定机构一定高度，直到无人机上的左支撑脚13和右支撑脚15离开v型回收支架29。随后电磁铁27断电，断开捕捉机构和无人机的连接。无人机加大升力，离开无人艇夹板，无人艇布放无人机的过程结束。

技术特征：

技术总结
本发明公布了一种无人艇收放无人机装置。无人艇收放无人机装置是多无人装备协同控制系统中的关键装备，无人艇收放无人机的过程具有需要克服海浪海风干扰等难题。本发明基于图像传感器依靠近距定位技术，确定无人艇的姿态和位置。然后依靠安装在无人艇上的电磁机构来完成无人机和无人艇的对接，最后依靠无人艇上的液压机构和自锁装置完成无人机的固定。无人机和无人艇依靠本发明在对接和分离时对环境干扰进行自动补偿，防止无人艇与无人机之间发生碰撞等事故。

技术研发人员：周欢欢;罗均;彭艳;蒲华燕;王旭
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：2017.04.27
技术公布日：2017.09.08