收放线器的制作方法

[0001]
本实用新型涉及无人机技术领域，特别涉及一种收放线器，适用于无人机。


背景技术：

[0002]
目前，无人机在航拍、农业、快递运输、灾难救援、水质监测、测绘等多个领域应用广泛，成为亲和力十足的高科技装备。在无人机上安装收放线器，可使用无人机进行水质取样、投放赈灾物资、快递运输等。
[0003]
现有的收放线器都是利用一个可被用户控制的电机驱动线轮正反向转动，以实现收线或者放线的功能。但是，现有的收放线器存在如下问题，如果在牵引线没有悬挂外物的情况下进行放线操作，线头并不会下降，而放出的线则会不规则的悬在线轮上，当执行收线操作时，这些不规则且松散的牵引线很容易发生缠绕，导致收放线器无法正常工作。常规做法是人为干预，无人机返航后，人工将缠绕的线解开，并重新控制无人机飞往目标地。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型的主要目的是提出一种收放线器，旨在解决现有的收放线器在牵引线没有悬挂外物时进行放线操作，导致牵引线缠绕，致使收放线器不能正常工作的问题。
[0005]
为实现上述目的，本实用新型提出一种收放线器，包括：
[0006]
机壳，用于将所述收放线器安装至无人机，所述机壳上开设有出线孔；
[0007]
绕线装置，安装于所述机壳内，
[0008]
牵引线，绕设于所述绕线装置，且经由所述出线孔穿出，以形成位于所述机壳外部的悬挂端；
[0009]
张力检测装置，设于所述机壳内，用以检测所述牵引线的张力；以及，
[0010]
控制器，与所述张力检测装置和所述绕线装置电性连接，所述控制器用以在检测到所述牵引线受到张力作用时，控制所述绕线装置进行收放线，以调整所述悬挂端与所述机壳之间的距离。
[0011]
可选地，所述张力检测装置包括：
[0012]
滑轮，可转动地安装于所述机壳内，且位于所述绕线装置的出线侧，所述牵引线经由所述滑轮后由所述出线孔穿出；以及，
[0013]
张力检测悬臂，固定安装于所述机壳内，且与所述滑轮的转动轴固定连接，以检测绕设于所述滑轮上的牵引线施加于所述滑轮上的作用力，所述张力检测悬臂与所述控制器电性连接，用以将检测的所述作用力发送给所述控制器。
[0014]
可选地，所述绕线装置包括：
[0015]
绕线轮，所述线轮可绕其中心轴线转动地安装至所述机壳内，所述牵引线绕设于所述线轮上，以通过所述绕线轮的转动实现收放线；以及，
[0016]
电机，与所述线轮驱动连接，所述电机用以驱动所述线轮转动；所述电机与所述控制器电性连接，用以在所述控制器的控制下转动。
[0017]
可选地，所述收放线器还包括限位组件，所述限位组件设于所述滑轮和所述机壳的出线孔之间，所述限位件形成有供所述牵引线穿过的限位通道，所述限位通道用以控制所述滑轮上所述牵引线的出线方向。
[0018]
可选地，所述出线孔位于所述滑轮的下方，所述限位组件包括：
[0019]
两个第一限位柱，设于所述滑轮的下方，且沿水平方向并行设置，所述牵引线竖直穿设于两个所述第一限位柱之间；以及，
[0020]
两个第二限位柱，设于所述第一限位柱的下方，且沿水平向并行设置，所述第二限位柱的中心轴线与所述第一限位柱的中心轴线呈垂直设置，所述牵引线竖直穿设于两个所述第二限位柱之间。
[0021]
可选地，所述滑轮的转动轴和所述绕线轮的转动轴沿水平方向呈平行设置，两个所述第一限位柱的中心轴线和所述绕线轮的转动轴呈垂直设置；
[0022]
所述收放线器还包括第一舵机，所述第一舵机与所述两个第一限位柱驱动连接，以在所述绕线轮转动收线时，驱动所述两个第一限位柱沿水平方向往复运动。
[0023]
可选地，所述收放线器还包括切割组件，所述切割组件与所述控制器电性连接，所述切割组件包括朝向所述牵引线可活动设置且设于所述绕线轮和所述出线孔之间的切割件，所述切割件用以在所述控制器检测到所述牵引线受到的张力大于预设张力阈值时，朝向所述牵引线移动至割断所述牵引线。
[0024]
可选地，所述切割组件还包括第二舵机，所述第二舵机与所述切割件驱动连接，以驱动所述切割件移动。
[0025]
可选地，所述牵引线上设有感应件，所述收放线器还包括极限位置传感器，设于所述线孔处，与所述控制器电性连接，所述极限位置传感器用以在检测到所述感应件时，使所述控制器控制所述绕线装置停止收放线。
[0026]
本实用新型的技术方案公开了一种收放线器，包括机壳，绕线装置，牵引线，张力检测装置和控制器。绕线装置上缠绕有牵引线，张力检测装置可检测牵引线上的张力，控制器与张力检测装置和绕线装置电性连接，控制器用于控制绕线装置进行收放线。若是牵引绳上的张力处于无人机的正常重量承载范围内时，控制器控制绕线装置正常进行收放线操作。然而，若牵引绳上的张力不在无人机的正常重量承载范围内时，此时无人机可能并未悬挂外物，此时控制器可控制绕线装置停止收放线操作，防止松散的牵引线缠绕在一起，保证无人机的安全工作。较之以往人工干预，在无人机返航后，将缠绕的线解开的操作，本技术方案无疑更为节省人力成本与时间成本，能够提升工作效率。
附图说明
[0027]
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
[0028]
图1为本实用新型一实施例所述的收放线器一角度的立体结构示意简图；
[0029]
图2为本实用新型一实施例所述的收放线器另一角度的立体结构示意简图。
[0030]
附图标号说明
[0031][0032][0033]
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0034]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0035]
需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0036]
另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
[0037]
收放线器一般安装在无人机中心仓的正下方，当无人机飞到指定地点后，收放线器放线或收线以完成预期的动作。现有无人机上的收放线器分为手动控制和自动控制两大类，其基本结构都是由一个可被用户控制的驱动电机带动绞盘正反转转动，实现收线或者放线的功能。手动控制的控制器可被无线遥控设备操控，用户实时观察牵引线的状态和环境，通过无线遥控设备操控收放线器中的控制器，准确控制收放线使收放线器完成预期的动作。自动控制的控制器中预设程序，通过程序计圈数实现定长收线或定长放线功能。
[0038]
然而，现有的无人机用收放线器存在如下问题，如果在牵引线没有悬挂外物的情况下进行放线操作，线头并不会下降，而放出的线则会不规则的悬在线轮上，当执行收线操作时，这些不规则且松散的牵引线很容易发生缠绕，导致收放线器无法正常工作。
[0039]
鉴于此，本实用新型提出一种收放线器，以在牵引绳上没有悬挂外物时，不进行收放线操作。图1为本实用新型一实施例所述的收放线器一角度的立体结构示意简图，图2为本实用新型一实施例所述的收放线器另一角度的立体结构示意简图。
[0040]
请参阅图1和图2，本实用新型实施例提供的收放线器100用于无人机，包括机壳1、绕线装置2、牵引线3和张力检测装置4。其中，机壳1将收放线器100安装至无人机，机壳1上开设有出线孔，绕线装置2安装于机壳1内，牵引线3绕设于绕线装置2，且经由出线孔穿出，以形成位于机壳1外部的悬挂端。张力检测装置4设于机壳1内，用以检测牵引线3的张力，以在检测到牵引线3受到张力作用时，控制绕线装置2进行收放线，以调整悬挂端与机壳1之间的距离。本实用新型技术方案中，在收放线器100中集成张力检测装置4，采用张力检测装置4检测牵引线3上的张力，当检测到牵引线3上收到并将检测结果发送给控制器52，控制器52根据牵引线3上的张力，控制绕线装置2进行收放线操作。当张力检测装置4检测到牵引线3上的张力过小时，说明牵引线3上可能没有悬挂重物，此时不进行放线操作，以解决不规则且松散的牵引线3缠绕，造成收放线器100不能正常工作的问题。
[0041]
此外，可参见图1，本实用新型的收放线器100中集成张力检测装置4，不需要用户实时观察牵引线3状态和环境，并通过无线遥控设备操控收放线器100进行收放线的动作，本实用新型中可在控制器52中预设程序，使控制器52根据牵引线3的张力，自动控制收放线，使无人机能够在用户视线不可及范围内工作，扩大了无人机的工作范围。同时，通过牵引线3上的张力能够使收放线器100感知到挂载的重物是否发生异常，如被树枝、彩旗等缠绕，使收放线器100能够采取自救措施，提高无人机的使用安全性。
[0042]
判断牵引线3上的张力是否在预设张力范围内，可参见图1和图2，当牵引线3上的张力在预设张力范围内时，控制器52控制绕线装置2进行收放线。当牵引线3上的张力小于预设张力时，说明牵引线3可能没有挂载重物，此时不进行放线操作，以避免松散的牵引线3缠绕，造成收放线器100不能正常工作。同时收放线器100能够通过检测牵引线3的张力判断是否进行收放线，防止牵引线3缠绕，或挂载过重的重物，导致无人机坠毁，使收放线器100更智能化，提高了无人机工作的安全性。
[0043]
本实用新型实施例中的控制器52分为手动控制和自动控制两大类。手动控制的控制器52可被无线遥控设备操控，用户实时观察牵引线3状态和环境，通过无线遥控设备操控收放线器100中的控制器52，准确控制收放线使收放线器100完成预期的动作。自动控制的控制器52中预设程序，通过程序计圈数实现定长收线或定长放线功能。自动控制的控制器52应用范围更广，能够在用户视线不可及范围内工作；同时，其自动化程度高、操作简单。
[0044]
进一步参见图1，张力检测装置4包括滑轮41和张力检测悬臂42。滑轮41可转动地安装于机壳1内，且位于绕线装置2的出线侧，牵引线3经由滑轮41后由所述出出线孔穿出。张力检测悬臂42固定安装于机壳1内，且与滑轮41的转动轴固定连接，以检测绕设于滑轮41上的牵引线3施加于滑轮41上的作用力，张力检测装置4与控制器52电性连接，以将检测到的作用力发送给控制器52。
[0045]
当收放线器100工作时，张力检测悬臂42上的滑轮41与牵引线3接触，可使张力检测力臂检测到牵引线3与滑轮41的作用力，进而通过计算获得牵引线3上的张力，利用牵引线3上的张力来判断牵引线3上是否有悬挂外物。当通过牵引线3上的张力判断到牵引线3没有悬挂外物时，不进行放线操作，以避免牵引线3缠绕，造成收放线器100不能正常工作。
[0046]
绕线装置2收容有牵引线3，绕线装置2用于收放牵引线3；测力传感器固定安装于机壳1内，测力传感器具有朝向绕线装置2前侧延伸设置的悬臂，测力传感器用于测量施加在悬臂的外力；滑轮41可绕其中心轴线转动地安装于悬臂靠近绕线装置2的一端，牵引线3从绕线装置2出发经过滑轮41后从出线孔穿出至机壳1外，用以提取目标物。
[0047]
为实现收放线器100自动收放线，本实用新型提供的绕线装置2包括绕线轮21和电机51，绕线轮21可绕其中心轴线转动地安装至机壳1内，牵引线3缠绕于绕线轮21上，以通过线轮的转动实现收放线。电机51与线轮驱动连接，以驱动线轮转动。电机51的输出轴与绕线轮21的转动轴采用联轴器22连接，当电机51转动时带动绕线轮21正、反转动，实现收放或放线功能。此外，电机51与控制器52电性连接，以在控制器52的控制下转动。绕线轮21通过转动以实现收放线，这种绕线装置2结构简单、成本低。
[0048]
本实用新型提供的收放线器100中，张力检测悬臂42上的滑轮41与牵引线3接触，可使张力检测悬臂42检测到牵引线3与滑轮41的作用力，进而在程序中通过力学分解公式计算获得牵引线3上的张力。为简化计算过程，本实用新型实施例对牵引线3在滑轮41上的出线方向进行限制。具体地，收放线器100还包括限位组件6，限位组件6设于滑轮41和机壳1的出线孔之间，即限位件设于牵引线3在滑轮41上的出线侧，限位组件6形成有供牵引线3穿过的限位通道，以控制滑轮41上牵引线3的出线方向。当牵引线3从绕线装置2出发后，进入滑轮41，绕过滑轮41后进入限位通道，最后从出线孔穿出至机壳1外。由于滑轮41相对于绕线装置2的位置的固定的，所以牵引线3进入滑轮41的角度是固定的；同时，限位通道限制了牵引线3离开滑轮41的出线方向，因此，牵引线3与滑轮41的接触角度和范围是固定的。故而可以通过一个力学分解公式计算牵引线3上的张力。
[0049]
进一步参见图1和图2，本实用新型实施例中，出线孔位于滑轮41的下方，限位组件6包括两个第一限位柱61和两个第二限位柱62，两个第一限位柱61设于滑轮41的下方，且沿水平方向并行设置，牵引线3竖直穿设于两个第一限位柱61之间；两个第二限位柱62设于第一限位柱61的下方，且沿水平向并行设置，第二限位柱62的中心轴线与所述第一限位柱61的中心轴线呈垂直设置，牵引线3竖直穿设于两个所述第二限位柱62之间。两个第一限位柱61和两个第二限位柱62形成沿竖直方向设置的限位通道，使牵引线3经滑轮41后竖直向下穿过限位通道，再从出线孔穿出。
[0050]
当牵引线3以θ的角度进入滑轮41，经滑轮41后竖直向下绕出，从图2的力的分解示意图可看出：如果滑轮41的质量和滑轮41转轴的摩擦力忽略不计，则牵引线3上的张力处处相等，滑轮两侧的牵引绳上的张力相等，因此f1＝f2，那么作用在滑轮41上的竖直向下的分力fg＝f1+f2*sinθ＝f*(1+sinθ)。本实用新型实施例中，张力检测悬臂42为称重传感器悬臂，用于测量悬臂收到的沿竖直方向的分力fg，那么可计算得到牵引线3的张力f＝fg/(1+sinθ)，其中，θ可根据滑轮41和绕线轮21的相对位置测量得到，如当滑轮41和绕线轮21的中心轴线呈平行设置，且滑轮41的外周面和绕线轮21的外周面上端位于同一水平面时，θ为0
°
，sin0＝0，f＝fg。如此，称重传感器悬臂检测到的牵引线3施加于滑轮41上的作用力就是牵引线3的张力。
[0051]
此外，收放线器100在收线时，为避免牵引线3都堆积在绕线轮21的同一位置上，请参见图2，可在收放线器100中增加排线装置，以使牵引线3均匀缠绕在绕线轮21上。本实用新型对排线装置的具体形式不做限制，例如，可以是，在绕线轮21上增加移动装置，使绕线
轮21可以往复移动，以使牵引线3均匀缠绕。也可以如本实用新型实施例中，滑轮41的转动轴和绕线轮21的转动轴呈平行设置，两个第一限位柱61的中心轴线和绕线轮21的转动轴呈垂直设置；收放线器100还包括第一舵机63，第一舵机63与两个第一限位柱61驱动连接，以在绕线轮21转动收线时，驱动两个第一限位柱61沿水平方向往复运动。具体地，第一舵机63包括可转动设置的第一摇臂631，第一舵机63与控制器52电性连接，以在控制器52的控制下转动第一摇臂631，两个第一限位柱61安装于第一摇臂631。当收线时，控制器52控制第一舵机63的第一摇臂631往复摆动，以拨动牵引线3来回摆动，使的绕制在绕线轮21上的牵引线3来回摆动而均匀的缠绕在绕线轮21上，避免绕线轮21上牵引线3在局部堆积，易造成缠绕。
[0052]
当无人机悬挂重物飞行时，牵引线3和树枝、彩旗等缠绕，会导致无人机无法正常飞行和返航，最终发生无人机坠毁事故。鉴于此，本实用新型实施例提供的收放线器100还包括切割组件，切割组件包括朝向牵引线3可活动设置且设于绕线轮21和出线孔之间的切割件。当控制器52检测到张力检测装置4测得的牵引线3的张力大于预设张力阈值时，控制器52控制切割件朝向牵引线3移动至割断牵引线3，以保护无人机，并且降低极端情况下的可能发生的损失。
[0053]
本实用新型实施例中，切割组件和控制器52电性连接。切割组件还包括第二舵机，第二舵机和控制器52电性连接，第二舵机包括可转动设置的第二摇臂，切割件安装至第二摇臂，第二舵机可在控制器52的控制下转动第二摇臂以带动切割件转动。当控制器52检测到牵引线3受到的张力大于预设张力阈值时，控制第二舵机转动第二摇臂，以使牵引线3转动至割断牵引线3。需要说明的是，此处，可以是用户手动操控控制器52，控制第二舵机转动第二摇臂，也可以是，在控制器52中预设程序，当张力检测装置4测得的牵引线3的张力大于控制器52中预设的张力阈值时，控制器52自动控制第二舵机转动第二摇臂，以转动切割件将牵引线3割断。
[0054]
需要说明的是，本实用新型对切割组件的具体形式不做限制，在不偏离本实用新型实质性内容的基础上，只要能达到切割牵引线3的技术效果均可。
[0055]
此外，可参见图2，本实用新型提供的收放线器100还包括极限位置传感器7，该极限位置传感器7设于出线孔处，与驱动装置电性连接。具体地，极限位置传感器7呈圆环形设置，安装于出线孔处，牵引线3圆环形极限位置传感器7的中间穿过。牵引线3上设有感应件，该感应件为金属材质。收放线器100在收线过程中，当极限位置传感器7检测到感应件时，发送相关信息给控制器52，控制器52控制电机51停止转动，以停止收线，避免悬挂的重物撞击无人机，或避免收放线器100一直收线至牵引线3全部缠绕在绕线轮21上，无法再次放线。
[0056]
本实用新型实施例的收放线器100，可以只测量牵引力的大致范围。实际使用时，收放线器100悬挂的外物会在收放线器100下方做“圆锥摆”的运动轨迹，因此牵引线3上的张力会发生近似周期性变化。本实用新型的收放线器100，可以检测所挂载的外物重量是否在无人机的正常承载范围内。若是所挂载的外物重量超出无人机的正常承载重量范围，说明无人机挂载了异常重物，如无人机被树枝、彩旗等缠绕，则收放线器100的切割组件可以及时切断牵引线3，防止无人机坠毁。若是所挂载的外物重量低于无人机的正常承载重量范围，说明牵引线3可能没有挂载重物，此时收放线器100不进行放线操作，以避免松散的牵引线3缠绕。若是所挂载的外物重量恰好在无人机的正常承载重量范围内，则此时收放线器100正常工作。
[0057]
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。