水上无人机回收系统的制作方法

专利名称：水上无人机回收系统的制作方法
技术领域：
本发明属于机械电子技术领域，特别涉及一种水上无人机回收系统。
背景技术：
水上无人机是能在水面上起飞、降落和停泊的飞机，简称水机，其中有些同时也能在陆上机场起降的，称为两栖飞机。水上无人机分为船身式(即按水面滑行要求设计的特殊形状的机身)或浮筒式(把陆上飞机的起落架换成浮筒)两种。两栖飞机则在船身或浮筒上装可收放的起落架，在水上起降时收上，在陆上起降时放下。水机在军事上用于侦察， 反潜和救援活动；在民用方面可用于运输，森林消防等。水机的主要优点是可在水域辽阔的河、湖、江、海水面上使用，安全性好，地面辅助设施较经济，飞机吨位不受限制。随着无人机技术的发展，水上无人机也出现了无人机化的趋势，即将有人驾驶的水上无人机发展成为无人机。目前国外水上无人机正在兴起，并在逐步成为舰载无人机的重要机型。水上无人机通过自动驾驶仪和导航系统，保证飞机在水面的姿态控制和速度控制，以及在姿态和速度满足一定条件时，进行起飞和降落操作，从而实现在无人条件下的水面自主起降；也可以在水面航行，通过船身式腹部下的舵机进行水面操纵行进。这种无人机可以在远程飞行后在目的地进行作业，并自动返回。船上的操纵人员也可以对水上无人机进行遥控，使其完成一些规定的动作。水上无人机使用中的一个重要问题是水面降落后的回收问题，即无人机在水面降落后如何将其收回到甲板上。目前许多舰载无人机的水面回收方法是无人机采用全防水设计和泡沫夹心机翼(飞机具有抗沉性，可以飘在水面)，船员驾驶小船或皮划艇将无人机捡回。上述水上无人机回收方式的不足在于1)回收工作效率很低，回收时间很长；幻无法在船舶前进时进行回收；；3)无法回收大中型水上无人机。

发明内容
(一)要解决的技术问题为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种水上无人机回收系统，以提高水上飞机回收的自动化水平。( 二 )技术方案根据本发明的一个方面，提供了一种水上无人机回收系统。该系统包括自动吊装机构、回收雪橇和遥控操控装置；其中遥控操控装置位于舰船，用于通过无线信号操纵水上无人机向回收雪橇运动；回收雪橇，用于捕获水上无人机；自动吊装机构安装舰船船尾的船舷处，通过钢索与回收雪橇连接，用于将捕获了水上无人机的回收雪橇拖回舰船。优选地，本发明水上无人机回收系统中，自动吊装机构包括底座、U型吊臂、铰链与吊装对接装置；底座固定于舰船甲板上；吊装对接装置用于容置回收雪橇；U型吊臂的一端与底座铰接；另一端通过铰链与吊装对接装置连接，U型吊臂进行收起或放下运动，以将吊装对接装置吊离水面或置入水面；钢索沿着U型吊臂、铰链、吊装对接装置至回收雪橇。
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优选地，本发明水上无人机回收系统中，底座内部安装自动吊装控制装置和钢索回绕机构；自动吊装控制装置，由交流伺服驱动器控制交流伺服电机带动U型吊臂运动，实现自动吊装机构收起和放下的运动控制；钢索回绕机构由异步电机控制，异步电机采用变频器控制回绕机构的速度，进而控制钢索的回绕和释放的速度。优选地，本发明水上无人机回收系统中，吊装对接装置包括三角形钢架、吊装对接装置本体；吊装对接装置本体包括第一腔体、敞口型开口、活塞、至少一个压缩弹簧、至少一个导线轮；三角形钢架一端通过铰链与U型吊臂相连接，其另一端与吊装对接装置本体相连接；第一腔体呈圆筒形，用于存放回收雪橇；敞口型开口为弧形敞口型；活塞的形状与腔体的内截面的形状相同，并可在第一腔体内前后运动；至少一个压缩弹簧中的每根弹簧一端连接着第一腔体的后端板，另一端连接着活塞；至少一个导线轮位于第一腔体的外侧，用于传送钢索至回收雪橇。优选地，本发明水上无人机回收系统中，压缩弹簧有4根，分别安装在腔体的上下左右位置；导线轮有2个，分别安装于正对回收雪橇的位置及该位置的正上方。优选地，本发明水上无人机回收系统中，回收雪橇包括第二腔体、锥形套筒、飞机卡压夹具、捕获夹具、卡板和弹簧；锥形套筒可滑动地位于第二腔体的内侧，用于固定水上无人机的头部；卡板位于第二腔体内，抵接于锥形套筒的内侧，弹簧的一端与卡板连接，其另一端与腔体的后端盖连接，卡板和弹簧用于将锥形套筒推向回收雪橇的端口部位；飞机卡压夹具位于锥形套筒的外侧，用于在水上无人机进入回收雪橇时，将水上飞机固定；捕获夹具位于锥形套筒的锥形头部，用于与飞机机头锁头进行锁定连接。优选地，本发明水上无人机回收系统中，飞机卡压夹具包括卡压板、可压弹簧、铰链、橡胶头；卡压板，位于回收雪橇腔体内部，通过铰链与回收雪橇的端口部位相连接，橡胶头位于卡压板的端部；铰链安装于回收雪橇的端口部位，其支撑卡压板沿其轴向转动；可压弹簧一端连接着回收雪橇的内表面，另一端连接着卡压夹具。优选地，本发明水上无人机回收系统中，捕获夹具整体呈矩形方盒形，包括任务舵机、铰链、作动杆、杆头滚珠、底座、光电管；其中作动杆呈N形；任务舵机与作动杆的一端连接；铰链一端连接底座，一端连接作动杆的转动轴；作动杆的另一端通过杆头滚珠连接至飞机机头锁头；光电管位于矩形方盒内壁，用于检测机头锁头是否运动到位；任务舵机位于矩形方盒内壁，一端与信号控制端连接，另一端与作动杆连接，任务舵机的运动进而带动作动杆运动，从而对飞机机头锁头进行锁定和释放。优选地，本发明水上无人机回收系统中，水上无人机包括机头锁杆、机头锁头；其中，机头锁杆位于无人机机头前部，用于支撑前置的机头锁头；机头锁头位于机头锁杆的端部，用于插入捕获夹具中将水上无人机锁定。优选地，本发明水上无人机回收系统中，回收雪橇还包括摄像机、图传电台、GPS 和姿态传感器、数传电台和/或遥控接收机，其中摄像机位于锥形套筒的锥形头部，用于将回收雪橇处与水上无人机对接过程的图像，通过图传电台发送到舰船上的遥控操控装置；GPS和姿态传感器安装于回收雪橇的上表面，用于测量回收雪橇的位置和姿态，并通过数传电台将位置和姿态数据发送到舰船上的遥控操控装置；遥控接收机安装于回收雪橇的上表面，可以接收舰船上的遥控操控装置的控制指令，打开或解锁捕获夹具与飞机机头锁头的锁定连接。
优选地，本发明水上无人机回收系统中，遥控操控装置包括视频显示器；视频显示器与数传电台、图传电台、自动吊装和钢索控制器相连接，用于显示捕获对接过程的图像数据、回收雪橇和水上无人机的GPS位置和姿态信息以及自动吊装U型吊臂位置和钢索牵引距离的信息。(三)有益效果本发明的水上无人机回收系统具有以下有益效果(1)本发明回收系统，可以在较远距离进行回收对接，以很快的速度进行回收牵引，自动化的提升作业，减少了回收时间，提高了回收效率。(2)本发明回收系统可以在船舶行进中，对水上无人机进行回收，减少了无人机操作对船舶运动的耦合关系，提高了水上无人机回收过程的灵活性。(3)本发明回收系统，只需要一名操纵手就可以完成飞机的回收任务，减少了无人机操纵的人员配置。


图1是本发明水上无人机回收系统进行飞机回收的整体效果示意图；图2是本发明水上无人机回收系统自动吊装机构的结构示意图；图3A是本发明水上无人机回收系统中回收雪橇与自动吊装机构的捕获第一状态的示意图；图IBB是本发明水上无人机回收系统中回收雪橇与自动吊装机构的捕获第二状态的示意图；图4是本发明水上无人机回收系统回收雪橇的结构示意图；图5是本发明水上无人机回收系统中回收雪橇与水上无人机的自动捕获锁定装置原理与结构的示意图；图6是本发明水上无人机回收系统中探测信号与控制信号传输的示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。为了更清楚的对本发明进行说明，首先对附图中的各元件进行编号1-舰船；2-自动吊装机构；3-回收雪橇；4-水上无人机；21-钢索；22-底座；24-铰链；25-吊装对接装置；31-飞机卡压夹具；32-锥形套筒；33-捕获夹具；34-摄像机；35-数传电台； 36-图传电台；37-GPS和姿态传感器；38-遥控接收机；底板39 ；41-机头锁杆；42-机头锁头；43-数传电台；44-遥控接收机；45-GPS和姿态传感器；51-遥控操控装置；221-自动吊装控制装置；222-钢索回绕机构；23-U型吊臂；251-压缩弹簧； 252-活塞；253-导线轮；2M-敞口型开口 ；255-腔体；三角形钢架256 ；311-可压弹簧；312-铰链；313-橡胶头；卡压板314 ；331-任务舵机；332-铰链；333-作动杆；334-杆头滚珠；335-底座；336-光电管。图1是本发明水上无人机回收系统进行飞机回收的整体效果示意图。如图1所示， 本发明水上无人机回收系统包括自动吊装机构2、回收雪橇3和遥控操控装置51。遥控操控装置51位于舰船1，用于通过无线信号操纵水上无人机4向回收雪橇3运动。回收雪橇 3，用于捕获水上无人机4。自动吊装机构2安装舰船船尾1的船舷处，通过钢索21与回收雪橇3连接，用于将捕获了水上无人机4的回收雪橇3拖回舰船1。本发明涉及的连接关系包括自动吊装机构2通过底座22与舰船1连接，自动吊装机构2通过钢索21与回收雪橇 3连接；钢索21 —端与自动吊装机构2连接，一端与回收雪橇3连接；回收雪橇3 —端与钢索21连接，一端通过捕获夹具33与水上飞机4连接。水上飞机4可以通过遥控信号被操纵手5控制。图2是本发明水上无人机回收系统自动吊装机构的结构示意图。如图2所示，自动吊装机构2包括钢索21、底座22、U型吊臂23、铰链M与吊装对接装置25。底座22安装在舰船1的甲板上，用于支撑自动吊装机构。底座22与舰船1通过法兰盘连接，底座22采用三角顶的矩形盒结构。底座里边安装自动吊装控制装置221和钢索回绕机构222。自动吊装控制装置221由交流伺服驱动器控制交流伺服电机，带动U型吊臂23运动，实现自动吊装机构收起和放下的运动；交流伺服驱动器采用位置控制的方式， 可以控制自动吊装机构的位置和运动速度，在到达收起位置和放下位置时停止运动，并保持锁定。钢索回绕机构222由异步电机控制，通过变频器控制回绕机构的速度，进而控制钢索21的回绕和释放的速度。U型吊臂23 —端与底座22连接，位于底座22的活动轴承上，一端与铰链M连接； 铰链M位于U型吊臂的末端；吊装对接装置25通过铰链M与U型吊臂23连接，可以在U 型吊臂23的驱动下绕铰链M运动，吊装对接装置25通过重力作用自动保持垂直向上的状态。U型吊臂23 —端通过减速机与底座22上的交流伺服电机连接，与一端通过铰链M与吊装对接装置25连接，是自动吊装机构的主要执行机构，实现对回收雪橇3的收起和放下。铰链M用于连接U型吊臂23和吊装对接装置25，并传到钢索21，实现U型吊臂 23和吊装对接装置25的铰链副连接。钢索21用于牵引回收雪橇3，通过钢索回绕机构222 进行回绕和释放的操纵，钢索21沿着U型吊臂23、铰链M，通到吊装对接装置25，在穿过吊装对接装置25后与回收雪橇3连接。吊装对接装置25通过铰链M与U型吊臂23连接， 用于捕获回收雪橇3。自动吊装机构2在操控手5的控制下，通过自动吊装控制装置221和钢索回绕机构222控制吊装对接装置25的收起和放下，以及钢索21的回绕和释放，进而控制回收雪橇 3的运动。在舰船1运动时，可以将吊装对接装置25放在水面上方一定距离并锁定，避免吊装对接装置25产生较大阻力，对U型吊臂23产生不期望的弯矩。图3是本发明水上无人机回收系统中回收雪橇与自动吊装机构的捕获原理的示意图。如图3所示，吊装对接装置25由压缩弹簧251、活塞252、导线轮253、敞口型开口 254、 腔体255、三角形钢架256组成。吊装对接装置25采用三角形钢架256和圆筒形腔体255 的主结构，三角形钢架256 —端与铰链M连接，另一端与腔体255连接；钢索21沿着U型吊臂23和铰链M以及导线轮253，穿过活塞252与回收雪橇3连接；导线轮253有2个，一个位于腔体255的后段板2551中心部偏上，另一个位于后端板255的上部边缘；腔体255内部包含压缩弹簧251、活塞252、敞口型开口 2M ；压缩弹簧251，共有四根，分别安装在腔体255后的上下左右位置；每根弹簧一端连接着腔体255的后段板2551，一端连接着活塞 252。活塞252位于腔体255内部，形状与腔体255内截面的形状相同，可以腔体255内前后运动，活塞中部开孔，可以使钢索21通过。导线轮253用于传送钢索21以减小摩擦。敞口型开口 2M采用弧形敞口型设计，便于自动吊装机构对回收雪橇的捕获。腔体255用于存放回收雪橇3，腔体呈圆筒形。图3A是本发明水上无人机回收系统中回收雪橇与自动吊装机构的捕获第一状态的示意图。图3A为钢索回收，弹簧压缩，回收雪橇3 (包含机翼折叠后的水上无人机4)存放于腔体255中的情形。图:3B是本发明水上无人机回收系统中回收雪橇与自动吊装机构的捕获第二状态的示意图。图3B为钢索释放，弹簧伸开，回收雪橇3退出与腔体255中的情形。回收雪橇与自动吊装机构回收捕获的过程是(如无填充箭头)捕获前回收雪橇 3与吊装对接装置25的状态，如图;3B所示，回收雪橇3位于吊装对接装置25的外部，吊装对接装置25内的弹簧251和活塞252处于伸开的状态；随着钢索21的回收，回收雪橇3通过敞口型开口 2M进入腔体255;随着钢索21的继续回收，回收雪橇3完全进入腔体255， 弹簧251压缩，当到达指定位置时触发光电信号，完成对于雪橇3的捕获。回收雪橇3的释放过程与回收捕获过程相反(如填充斜线的箭头所示)。图4是本发明水上无人机回收系统回收雪橇3的结构示意图。如图4所示，回收雪橇3包括飞机卡压夹具31、锥形套筒32、捕获夹具33、摄像机34、数传电台35、图传电台 36、GPS和姿态传感器37、遥控接收机38和底板39。回收雪橇3呈圆筒状，飞机卡压具31位于回收雪橇3内腔的前部，包括可压弹簧 311、铰链312、橡胶头313、卡压板314。可压弹簧311—端连接着回收雪橇3的内表面，另一端连接着卡压板314。铰链 312安装于回收雪橇的端口部位；卡压板314位于回收雪橇3的内腔，一端与铰链312连接， 一端与橡胶头连接。橡胶头313位于卡压板314的端部，用于增加对水上飞机4卡压接触面面积和减少对水上飞机4表面的划伤；锥形套筒32位于回收雪橇3内腔的中部，可以在回收雪橇3内腔内沿轴线移动，与捕获夹具33相连，由卡板321和弹簧322组成；卡板321 位于锥形套筒32的锥面和回收雪橇3内腔表面之间，一端与锥形套筒32的锥面连接，一端与弹簧322连接；弹簧322位于回收雪橇3内腔底部，一端与卡板321连接，一端与回收雪橇内腔底板39连接；捕获夹具33采用矩形方盒结构，位于锥形套筒32的圆锥顶部，一端与锥形套筒32连接，另一端与钢索21连接；摄像机34位于捕获夹具33内部，位于靠近锥形套筒32的一侧壁板上；数传电台35、图传电台36、GPS和姿态传感器37、遥控接收机38位于回收雪橇3内腔的上表面，沿平行于回收雪橇圆筒轴线并排安装。飞机卡压具31用于在水上无人机4进入回收雪橇时，利用可压弹簧311的弹力将飞机固定。锥形套筒32用于固定水上无人机4的头部，其采用锥形剖面以利于与飞机头部的曲面充分接触；卡板321和弹簧322用于将锥形套筒推向回收雪橇的端口部位。捕获夹具33用于与飞机机头锁头42进行锁定连接。摄像机34可以将回收雪橇处3与水上无人机4对接过程的图像，通过图传电台36发送到舰船上的遥控操控装置51，供操纵手5参考。 GPS和姿态传感器37安装于回收雪橇3的上表面，测量回收雪橇3的位置和姿态，并通过数传电台35将位置和姿态数据发送到舰船上的遥控操控装置51，供操纵手5参考。遥控接收机38安装于回收雪橇3的上表面，可以接收舰船上的遥控操控装置51的控制指令，打开或解锁捕获夹具33的锁定连接。在水上无人机回收之前，回收雪橇3经过吊装对接装置25的释放后，就处于图4 的状态。当水上无人机4经过遥控(舰船上的操纵手参考数传电台35发回的回收雪橇3 的GPS位置和姿态，以及图传电台36传回的回收雪橇3与水上无人机4对接过程的图像) 向回收雪橇4运动过来后，飞机机头的锁头42与捕获夹具33锁定，在钢索21的牵引下，水上无人机4被拖入回收雪橇3，同时飞机卡压夹具31将飞机固定在回收雪橇3内。图5是本发明水上无人机回收系统中回收雪橇与水上无人机的自动捕获锁定装置原理与结构的示意图。如图5所示，捕获夹具33采用矩形方盒结构，包括任务舵机331、 铰链332、作动杆333、杆头滚珠334、底座335、光电管336。任务舵机331位于捕获夹具33 方盒内壁，一端通过控制信号线与遥控接收机38连接，一端与作动杆333连接，遥控接收机 38发出控制信号，可以控制任务舵机331，进而带动作动杆333运动，对机头锁头42进行锁定和释放。铰链332 —端连接底座335，一端连接作动杆333，是作动杆333转动的轴线。作动杆333呈N形，在其中部通过铰链332与底座连接，一端与杆头滚珠334连接，一端与任务舵机331连接；杆头滚珠334位于作动杆333端部，用于减少作动杆333与飞机机头锁头 42的摩擦力。光电管336位于捕获夹具33内壁中部位置，用于检测机头锁头42是否运动到位，当光电管收到机头锁头42反射会的光线，表示水上无人机已经锁定到位。水上无人机4包括机头锁杆41、机头锁头42、数传电台43、遥控接收机44、GPS和姿态传感器45。机头锁杆41位于无人机机头前部，用于支撑前置的机头锁头42 ；机头锁头 42位于机头锁杆41的端部，用于插入捕获夹具33中将水上无人机4锁定。在水上无人机回收之前，捕获夹具33的任务舵机331处于解锁状态；当水上无人机通过遥控器操控，向捕获夹具33运动过来，当光电管336收到机头锁头42反射的光线， 表示水上无人机已经锁定到位，这个光电信号通过数传电台35发送到舰船上的遥控操控装置51，操控手可以通过遥控接收机38发出控制信号，控制任务舵机锁定，完成水上无人机4与回收雪橇3锁定。可以通过遥控接收机38发出控制信号，控制任务舵机解锁，水上无人机4在可压弹簧332的作用下被锥形套筒33推出回收雪橇3，完成水上无人机4的释放任务。图6是本发明水上无人机回收系统中探测信号与控制信号传输的示意图。为清楚起见，图6中涉及舰船的上半部分A以侧视图表示；图6中涉及回收雪橇的下半部分B以俯视图表示。如图6所示，遥控操控装置51包括数传电台2部511和512、图传电台1部513、 遥控器1个514、视频显示器515、自动吊装和钢索控制器516。遥控操控装置51采用分层隔框机柜，数传电台2部511和512位于遥控操控装置51的上部，图传电台部513、遥控器 514依次位于数传电台511的下部，在遥控操控装置51的左部安装；视频显示器515位于遥控操控装置51的底部左侧，上面与遥控器514和自动吊装和钢索控制器516之间；自动吊装和钢索控制器516位于数传电台512下部、和视频显示器515上部。数传电台511接收回收雪橇3发送的任务雪橇的GPS位置和姿态信息，数传电台512接收水上无人机4的数传电台43发回的飞机GPS位置和姿态信息(由飞机的GPS和姿态传感传感器45获取)； 图传电台513接收回收雪橇3发送的捕获对接过程的图像数据；遥控器514发送飞机运动指令到水上无人机，由水上无人机上的遥控接收机44收到，进而输出到飞机自动驾驶仪控制飞机在水面上运动；遥控器514发送解锁和锁定控制指令到回收雪橇3，被遥控接收机38 接收，并发送给捕获夹具33的任务舵机，完成对水上无人机的解锁和锁定。视频显示器515 与数传电台511和512、图传电台513、自动吊装和钢索控制器516，用于显示捕获对接过程的图像数据、回收雪橇和水上无人机的GPS位置和姿态信息以及自动吊装U型吊臂位置和钢索牵引距离的信息。自动吊装和钢索控制器516分别与自动吊装控制装置221和钢索回绕机构222通过电缆连接，控制自动吊装机构2的收起放下，以及钢索21的回绕和释放。具体来讲，本发明水上无人机回收系统对水上无人机进行回收的过程如下步骤SOl，操纵手5在水上无人机4回收前，通过自动吊装和钢索控制器516，将自动吊装机构2放下，在舰船1行进时将自动吊装机构2放置在水面上方一定距离并锁定，在船舶静止时将自动吊装机构2放置入水中并锁定；步骤S02，释放钢索21，回收雪橇3在活塞252和可压弹簧251的作用下，被推出吊装对接装置25 ；继续释放钢索21，回收雪橇3内的锥形套筒32在可压弹簧322的作用下， 被推到回收雪橇3的端口处；继续释放钢索21，回收雪橇3进入到舰船1后方的波浪线11 之内。步骤S03，当水上无人机在水面降落后，操纵手5通过遥控操控装置51显示的回收雪橇和水上无人机的GPS位置和姿态信息，操纵飞机向回收雪橇运动，同时观察回收雪橇发回的对接过程图像信息，微调飞机，使飞机插入捕获夹具33，当收到光电管336发出的运动到位信息，发送锁定指令，任务舵机331运动，完成回收雪橇3与水上无人机4的锁定；步骤S04，回收钢索，将回收雪橇3与水上无人机4拉回到自动吊装机构附近，继续回收钢索，回收雪橇3进入吊装对接装置25中，被自动吊装机构捕获；步骤S05，操纵自动回收系统收起，达到收起位置后锁定，完成对水上无人机的回收。本发明的水上无人机回收系统具有以下有益效果(1)本发明回收系统，可以在较远距离进行回收对接，以很快的速度进行回收牵引，自动化的提升作业，减少了回收时间，提高了回收效率。(2)本发明回收系统可以在船舶行进中，对水上无人机进行回收，减少了无人机操作对船舶运动的耦合关系，提高了水上无人机回收过程的灵活性。(3)本发明回收系统，只需要一名操纵手就可以完成飞机的回收任务，减少了无人机操纵的人员配置。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种水上无人机回收系统，其特征在于，包括自动吊装机构、回收雪橇和遥控操控装置；其中所述遥控操控装置位于所述舰船，用于通过无线信号操纵水上无人机向所述回收雪橇运动；所述回收雪橇，用于捕获所述水上无人机；所述自动吊装机构安装舰船船尾的船舷处，通过钢索与所述回收雪橇连接，用于将捕获了水上无人机的回收雪橇拖回所述舰船。
2.根据权利要求1所述的水上无人机回收系统，其特征在于，所述自动吊装机构包括 底座、U型吊臂、铰链与吊装对接装置；所述底座固定于所述舰船甲板上； 所述吊装对接装置用于容置所述回收雪橇；所述U型吊臂的一端与所述底座铰接；另一端通过所述铰链与所述吊装对接装置连接，所述U型吊臂进行收起或放下运动，以将所述吊装对接装置吊离水面或置入水面；所述钢索沿着U型吊臂、铰链、吊装对接装置至所述回收雪橇。
3.根据权利要求2所述的水上无人机回收系统，其特征在于，底座内部安装自动吊装控制装置和钢索回绕机构；所述自动吊装控制装置，由交流伺服驱动器控制交流伺服电机带动U型吊臂运动，实现自动吊装机构收起和放下的运动控制；所述钢索回绕机构由异步电机控制，所述异步电机采用变频器控制回绕机构的速度， 进而控制钢索的回绕和释放的速度。
4.根据权利要求2所述的水上无人机回收系统，其特征在于，所述吊装对接装置包括三角形钢架、吊装对接装置本体；所述吊装对接装置本体包括第一腔体、敞口型开口、活塞、 至少一个压缩弹簧、至少一个导线轮；所述三角形钢架一端通过铰链与U型吊臂相连接，其另一端与吊装对接装置本体相连接；所述第一腔体呈圆筒形，用于存放回收雪橇；敞口型开口为弧形敞口型；所述活塞的形状与所述腔体的内截面的形状相同，并可在所述第一腔体内前后运动；所述至少一个压缩弹簧中的每根弹簧一端连接着所述第一腔体的后端板，另一端连接着所述活塞；所述至少一个导线轮位于所述第一腔体的外侧，用于传送所述钢索至回收雪橇。
5.根据权利要求4所述的水上无人机回收系统，其特征在于， 所述压缩弹簧有4根，分别安装在腔体的上下左右位置；所述导线轮有2个，分别安装于正对所述回收雪橇的位置及该位置的正上方。
6.根据权利要求1所述的水上无人机回收系统，其特征在于，所述回收雪橇包括第二腔体、锥形套筒、飞机卡压夹具、捕获夹具、卡板和弹簧；所述锥形套筒可滑动地位于所述第二腔体的内侧，用于固定水上无人机的头部； 所述卡板位于所述第二腔体内，抵接于所述锥形套筒的内侧，所述弹簧的一端与所述卡板连接，其另一端与所述腔体的后端盖连接，卡板和弹簧用于将锥形套筒推向回收雪橇的端口部位；飞机卡压夹具位于所述锥形套筒的外侧，用于在水上无人机进入回收雪橇时，将所述水上飞机固定；捕获夹具位于锥形套筒的锥形头部，用于与飞机机头锁头进行锁定连接。
7.根据权利要求6所述的水上无人机回收系统，其特征在于，飞机卡压夹具包括卡压板、可压弹簧、铰链、橡胶头；所述卡压板，位于回收雪橇腔体内部，通过铰链与回收雪橇的端口部位相连接，所述橡胶头位于所述卡压板的端部；铰链安装于回收雪橇的端口部位，其支撑所述卡压板沿其轴向转动；可压弹簧一端连接着回收雪橇的内表面，另一端连接着卡压夹具。
8.根据权利要求6所述的水上无人机回收系统，其特征在于，捕获夹具整体呈矩形方盒形，包括任务舵机、铰链、作动杆、杆头滚珠、底座、光电管；其中所述作动杆呈N形；所述任务舵机与作动杆的一端连接；所述铰链一端连接底座，一端连接作动杆的转动轴；所述作动杆的另一端通过杆头滚珠连接至飞机机头锁头；光电管位于所述矩形方盒内壁，用于检测机头锁头是否运动到位；任务舵机位于所述矩形方盒内壁，一端与信号控制端连接，另一端与作动杆连接，任务舵机的运动进而带动作动杆运动，从而对飞机机头锁头进行锁定和释放。
9.根据权利要求8所述的水上无人机回收系统，其特征在于，所述水上无人机包括机头锁杆、机头锁头；其中，机头锁杆位于无人机机头前部，用于支撑前置的机头锁头；机头锁头位于机头锁杆的端部，用于插入捕获夹具中将水上无人机锁定。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的水上无人机回收系统，其特征在于，所述回收雪橇还包括摄像机、图传电台、GPS和姿态传感器、数传电台和/或遥控接收机，其中所述摄像机位于锥形套筒的锥形头部，用于将回收雪橇处与水上无人机对接过程的图像，通过图传电台发送到舰船上的遥控操控装置；所述GPS和姿态传感器安装于回收雪橇的上表面，用于测量回收雪橇的位置和姿态， 并通过数传电台将位置和姿态数据发送到舰船上的遥控操控装置；所述遥控接收机安装于回收雪橇的上表面，可以接收舰船上的遥控操控装置的控制指令，打开或解锁捕获夹具与飞机机头锁头的锁定连接。
11.根据权利要求10所述的水上无人机回收系统，其特征在于，所述遥控操控装置包括视频显示器；所述视频显示器与所述数传电台、图传电台、自动吊装和钢索控制器相连接，用于显示捕获对接过程的图像数据、回收雪橇和水上无人机的GPS位置和姿态信息以及自动吊装U 型吊臂位置和钢索牵引距离的信息。
全文摘要
本发明公开了一种水上无人机回收系统。该系统包括自动吊装机构、回收雪橇和遥控操控装置。其中遥控操控装置位于舰船，用于通过无线信号操纵水上无人机向回收雪橇运动；回收雪橇，用于捕获水上无人机；自动吊装机构安装舰船船尾的船舷处，通过钢索与回收雪橇连接，用于将捕获了水上无人机的回收雪橇拖回舰船。本发明回收系统可以在较远距离进行回收对接，以很快的速度进行回收牵引，自动化的提升作业，减少了回收时间，提高了回收效率。
文档编号B64F1/36GK102358434SQ20111027296
公开日2012年2月22日 申请日期2011年9月15日 优先权日2011年9月15日
发明者常红星, 易建强, 朱迎谷, 范国梁, 袁如意, 谭湘敏 申请人:中国科学院自动化研究所