一种系留无人机智能收放线装置及其工作方法与流程

本发明涉及系留无人机，更具体地说是指一种系留无人机智能收放线装置及其工作方法。

背景技术：

无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。机上无驾驶舱，但安装有自动驾驶仪、程序控制装置等设备。系留无人机的发展就很好的解决了无人机具有航时限制的问题，作为系留无人机的核心，系留绳动力系统就极为的重要。

系留无人机目前已经在行业中得到广泛的应用，与之配套的全自动系留收放线装置也随之出现。目前的全自动系留收放线装置根据无人机处于上升还是下降的模式实现利用电机正反转带动绕线筒旋转从而实现收线和放线功能，但是这种方式仅仅是将系留线简单环绕在绕线筒上，并没有进行合理的排线，再次需要放线时，容易由于收线时系留线在绕线筒上的排布混乱，导致放线速率降低，无人机的飞行受到影响。

因此，有必要设计一种新的装置，实现收线时系留线可以均匀的排布在绕线筒上，以保证无人机的飞行。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种系留无人机智能收放线装置及其工作方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种系留无人机智能收放线装置，包括支架、绕线结构、排线结构以及主控制器，所述绕线结构以及所述排线结构位于所述支架上，所述排线结构位于所述绕线结构的上方，且所述绕线结构与所述排线结构分别与所述主控制器连接，系留线从排线结构穿过，排线结构在主控制器的控制下沿着绕线结构的轴线方向做往复移动，主控制器控制绕线结构转动，以使系留线均匀收线。

其进一步技术方案为：所述排线结构包括排线动力源、排线丝杠以及供系留线穿过的导线件，所述导线件与所述排线丝杠连接，所述排线丝杠与所述排线动力源连接，所述排线动力源与所述主控制器连接，所述排线丝杠位于所述绕线结构的上方，所述排线动力源以及所述排线丝杠分别与所述支架连接。

其进一步技术方案为：所述绕线结构包括绕线筒、卷线动力源、连接件以及与外部电源连接的光电滑环，所述卷线动力源与所述光电滑环连接，所述绕线筒与所述连接件连接，所述连接件与所述卷线动力源连接，所述卷线动力源与所述主控制器连接，所述排线丝杠与所述绕线筒的轴线平行，所述绕线筒以及所述卷线动力源分别与所述支架连接。

其进一步技术方案为：所述绕线筒的外周套有罩壳，所述罩壳与所述支架连接。

其进一步技术方案为：所述排线结构还包括连接杆以及辅助轮，所述连接杆的两端分别与所述支架连接，所述辅助轮位于所述连接杆上，且所述连接杆与所述排线丝杠平行布置，所述系留线穿过所述辅助轮以及所述导线件。

其进一步技术方案为：所述装置还包括缓冲结构，所述缓冲结构包括滑轨、定滑轮以及动滑轮，所述动滑轮滑动连接于所述滑轨上，所述滑轨与所述支架连接，所述定滑轮固定连接于所述支架上，所述动滑轮位于所述定滑轮的下方，所述系留线依次穿过所述定滑轮、动滑轮、辅助轮以及所述导线件。

其进一步技术方案为：所述装置还包括送线结构，所述送线结构包括若干个连接于所述支架上的送线轮组，所述系留线穿过所述送线轮组。

其进一步技术方案为：所述送线结构还包括送线输出器、机上拉力传感器以及用于检测无人机对系留线的拉力大小的拉力控制器，所述机上拉力传感器连接于无人机与系留线的连接处，所述送线输出器以及拉力控制器依次连接于所述支架上，所述拉力控制器与所述主控制器连接。

其进一步技术方案为：所述拉力控制器包括安装板、导线软管、前软管限位板、拉力弹性件、拉力传感器、滑动滚柱以及后软管限位板；所述安装板与所述支架连接，所述前软管限位板位于所述安装板靠近机上拉力传感器的一端，所述后软管限位板位于所述安装板靠近所述送线轮组的一端，所述安装板上设有通槽，所述导线软管的一端连接于所述后软管限位板，所述导线软管的另一端连接于所述滑动滚柱上，所述滑动滚柱插设于所述通槽内，所述拉力弹性件靠近滑动滚柱的一端连接有所述拉力传感器，所述拉力弹性件的另一端与所述后软管限位板连接。

本发明还提供了一种系留无人机智能收放线装置的工作方法，所述方法包括：

当系留无人机处于收线状态时，系留线从排线结构穿过，排线结构在主控制器的控制下沿着绕线结构的轴线方向做往复移动，主控制器控制绕线结构转动，以使系留线均匀收线。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明通过设置绕线结构、排线结构以及主控制器，借助排线结构的排线丝杠的转动，带动排线丝杠上的导线件转动，将导线件上的线缆沿着绕线筒的轴线方向移动，加上主控制器控制绕线结构的绕线筒转动，以进行系留线均匀地收揽在绕线筒上，实现收线时系留线可以均匀的排布在绕线筒上，在下次需要进行系留线的放线操作时，可以快速地进行放线，以保证无人机的飞行。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例提供的一种系留无人机智能收放线装置的立体结构示意图一；

图2为本发明具体实施例提供的一种系留无人机智能收放线装置的立体结构示意图二(不包括外壳)；

图3为本发明具体实施例提供的一种系留无人机智能收放线装置的立体结构示意图三(不包括外壳)；

图4为本发明具体实施例提供的一种系留无人机智能收放线装置的立体结构示意图四(不包括外壳)；

图5为本发明具体实施例提供的一种系留无人机智能收放线装置的立体结构示意图五(不包括外壳)；

图6为本发明具体实施例提供的绕线结构的立体结构示意图一；

图7为本发明具体实施例提供的绕线结构的立体结构示意图二(不包括绕线筒和罩壳)；

图8为本发明具体实施例提供的绕线结构的立体结构示意图二(不包括绕线筒和罩壳)；

图9为本发明具体实施例提供的拉力控制器的立体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如图1～9所示的具体实施例，本实施例提供的一种系留无人机智能收放线装置，可以运用在系留无人机的收线和放线过程中，实现收线时系留线70可以均匀的排布在绕线筒20上，以保证无人机的飞行。

请参阅图1至图5，该系留无人机智能收放线装置，包括支架、绕线结构、排线结构以及主控制器，绕线结构以及排线结构位于支架上，排线结构位于绕线结构的上方，且绕线结构与排线结构分别与主控制器连接，系留线70从排线结构穿过，排线结构在主控制器的控制下沿着绕线结构的轴线方向做往复移动，主控制器控制绕线结构转动，以使系留线70均匀收线。

借助排线结构将系留线70沿着绕线结构的轴线方向往复移动，以使得系留线70可以均匀地绕着绕线结构进行收线，下次放线时，可以有序地进行放线，避免绕线结构上的系留线70混乱无序，导致放线效率低下或无法顺畅放线的现象发生。

请参阅图4，在一实施例中，上述的排线结构包括排线动力源83、排线丝杠80以及供系留线70穿过的导线件81，导线件81与排线丝杠80连接，排线丝杠80与排线动力源83连接，排线动力源83与主控制器连接，排线丝杠80位于绕线结构的上方，排线动力源83以及排线丝杠80分别与支架连接。

在收线或者放线时，主控制器驱动排线动力源83正转或者反转，在排线动力源83的工作带动下，排线丝杠80转动，以使导线件81沿着绕线结构的轴线方向做往复运动，使得导线件81上的系留线70可以沿着绕线结构的轴线方向一层一层的环绕在绕线结构上。

具体地，上述的排线结构还包括限位件84，该限位件84平行于排线丝杠80，且限位件84位于排线丝杠80的外侧，另外，限位件84的两端连接于支架，导线件81靠近限位件84的一端设有限位段，该限位段滑动连接于限位件84上，且导线件81上设有供系留线70穿过的导线槽，利用限位件84对导线件81在移动过程中的晃动情况进行限位，且限位段、导线件81以及限位件84围合形成一个限位槽，系留线70嵌入在限位槽内，可以避免导线件81在移动过程中系留线70脱离导线件81的现象发生，结构简单。

在本实施例中，上述的限位件84可以为限位板或者限位杆。

在一实施例中，上述的排线结构还包括连接杆以及辅助轮82，连接杆的两端分别与支架连接，辅助轮82位于连接杆上，且连接杆与排线丝杠80平行布置，系留线70穿过辅助轮82以及导线件81。

设置辅助轮82与连接杆，可以使得系留线70在进入导线件81的那段属于水平进入，以降低系留线70对导线件81的作用力，避免导线件81的压力过大而出现收线或者放线效率低下的现象发生。

请参阅图6至图8，在一实施例中，上述的绕线结构包括绕线筒20、卷线动力源25、连接件以及与外部电源连接的光电滑环23，卷线动力源25与光电滑环23连接，绕线筒20与连接件连接，连接件与卷线动力源25连接，卷线动力源25与主控制器连接，排线丝杠80与绕线筒20的轴线平行，绕线筒20以及卷线动力源25分别与支架连接。

具体地，绕线结构包括安装基座22，该安装基座22与支架连接，上述的卷线动力源25、光电滑环23连接于安装基座22上。上述的绕线筒20通过滚珠轴承(图中未示)与连接件连接。卷线动力源25工作时带动连接件转动，连接件带动绕线筒20转动，配合着排线结构的工作，使得系留线70一层一层有序地绕在绕线筒20上。

在本实施例中，光电滑环23远离卷线动力源25的一端连接外部电源，外部电源主要是直流高压电，通过接头连接在光电滑环23上，光电滑环23靠近卷线动力源25的一端连接系留线70的输入端，也是直流高压电的输出端，也就是将系留线70的输入端固定在光电滑环23上。光电滑环23把不转动的高压电转换为跟随卷线动力源25转动的高压电，以满足卷线动力源25工作时所需要的电压。

在本实施例中，连接件包括与卷线动力源25固定连接的第一连接环241以及与光电滑环23固定连接的第二连接环242，该第一连接环241与绕线筒20一端的内侧连接，第二连接环242与绕线筒20的另一端的内侧连接，从而实现卷线动力源25带动第一连接环241转动以及光电滑环23转动，光电滑环23借助第二连接环242带动绕线筒20转动，且第一连接环241也带动绕线筒20转动，从而使得整个绕线筒20转动，达到可进行收线或者放线的效果。

请参阅图6，绕线筒20的外周套有罩壳21，罩壳21与支架连接，具体地，罩壳21的两端通过安装基座22与支架连接，该罩壳21上设有若干个散热小孔211，且罩壳21上设有一供系留线70通过的缺口。绕线筒20上面卷满了系留线70，为了防止由于外部原因导致的系留线70回弹松散的分布，在绕线筒20外布置一个罩壳21，在保证系留线70稳定的卷在绕线筒20上的同时起着增加散热面积的作用，提升装置的散热效果。在本实施例中，上述的罩壳21的材料可以为但不局限于铝合金。

请参阅图3，在一实施例中，上述的装置还包括缓冲结构，缓冲结构包括滑轨31、定滑轮30以及动滑轮32，动滑轮32滑动连接于滑轨31上，滑轨31与支架连接，定滑轮30固定连接于支架上，动滑轮32位于定滑轮30的下方，系留线70依次穿过定滑轮30、动滑轮32、辅助轮82以及导线件81。

排线结构与无人机之间设置缓冲结构，该缓冲结构主要用于保留一段用于缓冲的系留线70，以便于无人机需要进行系留线70补偿时能及时补偿。

在一实施例中，请参阅图2，上述的装置还包括送线结构，送线结构包括若干个连接于支架上的送线轮组，系留线70穿过送线轮组。

系留线70的输出端依次经过导线件81、辅助轮82、动滑轮32、定滑轮30、送线轮组后，与无人机连接。该送线轮组包括两个送线轮40，两个送线轮40位于同一平面上，且两个送线轮40之间形成有供系留线70穿过的送线间隙，在本实施例中，送线轮组的个数至少为两个，送线轮40的边上涂抹有橡胶，通过橡胶的变形和摩擦力来加紧系留线70，上述的送线结构还包括送线动力源41，该送线动力源41分别与送线轮组以及主控制器连接，在送线动力源41的带动下送线轮组转动，可以向外送出线或者收回线。

在一实施例中，上述的送线结构还包括送线输出器、机上拉力传感器(图中未示)以及用于检测无人机对系留线70的拉力大小的拉力控制器，机上拉力传感器连接于无人机与系留线70的连接处，送线输出器以及拉力控制器依次连接于支架上，拉力控制器与主控制器连接。

该送线输出器包括输出外壳(图中未示)以及限位轮组60，该限位轮组60连接于输出外壳内，限位轮组60内设有限位间隙，该系留线70的输出端穿过该限位间隙与无人机连接。利用限位轮组60为系留线70的输出起到限位的作用。

另外，该输出外壳内设有毛刷(图中未示)，用于能够把系留线70上面的多余残渣在收线的过程中刷干净，保证系留线70在绕线筒20上保持干净。

上述的缓冲结构中的滑轨31的作用在于送线轮组和绕线筒20之间保持一个多余的系留线70，以便随时补充由于无人机受到气流的作用而引起的小幅度位移运动；假设无人机在气流的作用下小幅度的瞬时向上运动，机上拉力传感器就会有瞬间的拉力阶跃变化，这个拉力阶跃变化信号会返回给主控制器，主控制器控制送线动力源41快速响应，进行输送系留线70的操作，送出一段系留线70进行补偿；由于绕线筒20尺寸较大，转动惯量较大，转动的加速响应比较慢，而送线轮组的尺寸较小，转动惯量小，加速响应较快，所以在绕线筒20和送线轮40之间有一个滑轨31，上面有一段u形的系留线70，这段系留线70的下端是一个动滑轮32，动滑轮32能够沿着滑轨31上下滑动；采用排线动力源83直接驱动排线丝杠80转动进行排线，能够灵活的根据不同线的粗细直径大小调整排线动力源83的运动速度，而不需要传统的调整皮带轮的操作。

在一实施例中，请参阅图9，拉力控制器包括安装板50、导线软管53、前软管限位板54、拉力弹性件55、拉力传感器56、滑动滚柱51以及后软管限位板52；安装板50与支架连接，前软管限位板54位于安装板50靠近机上拉力传感器的一端，后软管限位板52位于安装板50靠近送线轮组的一端，安装板50上设有通槽，导线软管53的一端连接于后软管限位板52，导线软管53的另一端连接于滑动滚柱51上，滑动滚柱51插设于通槽内，拉力弹性件55靠近滑动滚柱51的一端连接有拉力传感器56，拉力弹性件55的另一端与后软管限位板52连接。

在本实施例中，上述的拉力弹性件55为但不局限于拉力弹簧。

导线软管53内部是系留线70的通道，中间采用拉力弹簧连接，拉力弹簧末端接近滑动滚柱51的地方有微型拉力传感器56，前端有前软管限位板54限位。当系留线70被拉伸的情况下，导线软管53被拉直，滑动滚柱51向前运动，拉力弹簧被拉伸，拉力传感器56上的拉力变化，系留线70被拉得越直，导线软管53越直，拉力弹簧被拉伸越大，于是拉力传感器56上的拉力数据越大。当系留线70两端拉力变小时，导线软管53收缩，拉力弹簧收缩，拉力传感器56上的数据变小。可以根据拉力传感器56的拉力大小数值控制送线结构是进行送线还是进行收线工作的模式。

在一实施例中，请参阅图5，支架上连接有散热风扇19，该散热风扇19靠近卷线动力源25，散热风扇19能够在系留线70收到雨水淋湿的情况下在收线的过程中把系留线70吹干。

在一实施例中，上述的支架包括承力框架18、外壳1以及底座15，所述承力框架18位于该底座15上，该外壳1设于承力框架18的外周，上述的散热风扇19、排线结构、绕线结构、送线结构以及缓冲结构位于承力框架18上。

上述的外壳1靠近散热风扇19的一端面上设有若干个散热槽14，以进行散热所用。

具体地，上述的外壳1上连接有把手连接段，该把手连接段上设有把手13，以便于拉动该装置。

具体地，上述的底座15的下端设有若干个车轮16，以便于拉动或者推动该装置。

在本实施例中，上述的卷线动力源25为但不局限于步进电机，送线动力源41为但不局限于电机，排线动力源83为但不局限于电机。

另外，上述的送线结构还包括进线口插头17，该进线口插头17位于输送壳体的外端，该进线口插头17与机上拉力传感器连接。

进线口插头17连接到机上拉力传感器，通过机上拉力传感器反馈无人机受到的来自系留线70的拉力，这个拉力的数值反馈到主控制器，主控制器进行收放线操作，避免无人机受到来自系留线70的拉力过大；主控制器能够根据无人机回传的位置信息控制系留线70的长度和收放速度，保持无人机与地面收放线系统之间的系留线70长度适中。

上述的外壳1上设有按钮12以及显示屏11，该按钮12以及显示屏11分别与主控制器连接。上述的绕线筒20内设有温度传感器，该温度传感器与主控制器连接。

启/停按钮12控制智能收放线系统的开始和停止，显示屏11能够选择和控制整个装置的收放线速度，同时显示系统的温度等信息；将送线出口插头与外部电源的进线口插头17连接，使得地面直流高压经过进线口插头17输送给送线出口插头，由送线出口插头接通到无人机上。

上述的一种系留无人机智能收放线装置，通过设置绕线结构、排线结构以及主控制器，借助排线结构的排线丝杠80的转动，带动排线丝杠80上的导线件81转动，将导线件81上的线缆沿着绕线筒20的轴线方向移动，加上主控制器控制绕线结构的绕线筒20转动，以进行系留线70均匀地收揽在绕线筒20上，实现收线时系留线70可以均匀的排布在绕线筒20上，在下次需要进行系留线70的放线操作时，可以快速地进行放线，以保证无人机的飞行。

在一实施例中，还提供了一种系留无人机智能收放线装置的工作方法，该方法包括：

当系留无人机处于收线状态时，系留线70从排线结构穿过，排线结构在主控制器的控制下沿着绕线结构的轴线方向做往复移动，主控制器控制绕线结构转动，以使系留线70均匀收线。

需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述系留无人机智能收放线装置的工作方法的具体实现过程，可以参考前述系留无人机智能收放线装置实施例中的相应描述，为了描述的方便和简洁，在此不再赘述。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。