本发明涉及多旋翼无人机领域，具体涉及一种子母无人机间绕线装置。
背景技术：
无人机是一种处于迅速发展中的飞行器。多旋翼无人机作为无人机中的一种，被广泛应用于航空拍摄、电力巡检、地理测绘、农药喷洒等。无人机航母是无人机集群的一种形态，类似于海上航母的基本作用，无人机航母系统中的母机作为能源的中继站，为无人机航母系统中的子无人机提供可持续供给的充足的能量；子无人机作为任务机主要负责各项任务的执行，在无任务的时候停附在母机平台上。本专利提出的无人机航母中子母无人机间间距式悬挂绕线装置，实为一种解决无人机航母与其子无人机间供电线路悬挂过长或绕线体积及绕线扭矩过大问题的装置。无人机航母依靠输电线路为子无人机提供电能使得子无人机持续有效的工作，但是现有技术尚还不能较好解决子母无人机间的绕线问题。子母无人机间输电线路过短会影响无人机集群的运动范围；子母无人机之间的输电线路在合适范围内则会因无绕线装置而变得混乱，一旦输电线路与航母无人机旋翼发生碰撞，可能会使无人机失去动力而坠毁，极易造成人员伤亡和财产损失。
技术实现要素：
本发明针对现有技术所存在的不足，提供一种无人机航母中子母无人机间间距式悬挂绕线装置。一种无人机航母中子母无人机间间距式悬挂绕线装置，实为一种比较优化的解决无人机航母与其子无人机间供电线路悬挂过长或绕线体积及绕线扭矩过大问题的装置。本发明可以有效避免输电线路与航母无人机旋翼发生碰撞及绕线装置体积及绕线扭矩过大的问题。
本发明的技术方案是：一种无人机航母中子母无人机间间距式悬挂绕线装置，由绕线系统、导向系统及悬挂系统组成。所述绕线系统包括伺服电机、绕线器、扭矩传感器、绕线筒、绕线系统支架；所述导向系统包括水平导向悬挂一体架、涡卷弹簧；所述悬挂系统由悬挂线、套扣、输电线、固定支架、导向轮、子无人机组成。
本发明一种无人机航母中子母无人机间间距式悬挂绕线装置的绕线系统是由控制电路控制伺服电机的转动带动绕线筒及扭矩传感器的轴转动，其中扭矩传感器的轴与绕线筒的轴固接以方便测量绕线筒轴上的扭矩。绕线筒与绕线筒轴采用间隙配合，方便绕线筒在绕线筒轴上延轴线方向移动来平均高密度聚乙烯线在绕线筒上的缠绕厚度。
本发明一种无人机航母中子母无人机间间距式悬挂绕线装置的导向系统包括涡卷弹簧和水平导向悬挂一体架，其中由高密度聚乙烯或尼龙制作的悬挂线缠绕在涡卷弹簧上，涡卷弹簧可以在速度突变的时候减小刚性冲击，以保护各结构，增加各结构的使用寿命。水平导向悬挂一体架由刚性的悬挂杆、支撑杆及悬挂杆中的圆柱滚子组成。悬挂导向一体架安装在航母无人机上，一端与涡卷弹簧相连，另一端与悬挂系统相连。其中圆柱滚子可以减少摩擦，悬挂杆可以引导高密度聚乙烯线的方向，防止缠绕；而且悬挂杆可以悬挂多余的电线来减轻悬挂线上的悬挂重量，在一定意义上减少多余电线产生的扭矩对收放线速度的影响。
本发明一种无人机航母中子母无人机间间距式悬挂绕线装置的悬挂系统中的悬挂线为高密度聚乙烯线，高密度聚乙烯线重量较轻，线径较小，抗拉强度较大，不易变形；抗老化和抗腐蚀性较好，且具有较好的抗缠绕性，方便引导；其表面光滑，可减小与套扣及导向系统的摩擦。悬挂系统中使用多个套扣，其中每个套扣间以一定的距离与输电线固连；套扣的大圆套在悬挂线上。悬挂系统与子无人机搭接是利用一外伸固接接头固定输电线与子无人机，防止子无人机电线接头处受力不断变化造成接头损坏导致突然断电，固接接头应安装于子无人机的下面中心处，以避免子无人机不均匀受力而失去平衡。
本发明一种无人机航母中子母无人机间间距式悬挂绕线装置的控制方法是由控制系统感知子无人机是否开始运动以控制电机转动，扭矩传感器测量绕线轴上的扭矩并传输给控制系统处理，来控制电机转速。具体的扭矩传感器和收放线关系为：当放线时，先按预先设定好的单位速度不断增大放线速度即轴的转速，当扭矩由逐渐减小变为逐渐增大时，减小一指定速度后匀速放线，如果扭矩又增大，则继续重复此步骤；当收线时，先按照预先设定好的指定速度不断增大收线速度即轴的转速，总会在到达某一速度后扭矩开始减小，在该速度后(继续增加速度，直至扭矩开始增加，减小一指定速度匀速收线，若扭矩减小则继续减小速度否则重复括号中的步骤)；若遇到中途收放线交替的时候，则先使速度方向维持原状直至扭矩到余量范围内再改变速度方向。输电线每隔一段固接一个套扣，当输电线处于导向悬挂一体架的范围内时，套扣可以依据悬挂线的引导悬挂在导向悬挂一体架上，当超出导向悬挂一体架的范围时，套扣直接悬挂在悬挂线上。悬挂线直接绕在绕线筒上，输电线悬挂在导向悬挂一体架上，绕线筒可以在绕线筒轴上沿轴线运动来均匀绕线厚度。悬挂线绕过涡卷弹簧来避免速度突变带来的刚性冲击，悬挂线与子无人机下的固接支架固接。本发明可优化无人机之间的绕线方式。
本发明采用的绕线方式和悬挂方式作为本发明的核心理论被应用。当无人机航母集群工作时，若子无人机需增加工作范围，电机在扭矩传感器的配合下稳定释放悬挂线以提供适合的输电线长度；若子无人机收缩工作范围，则绕线系统按要求回收输电线以保持无人机的工作平稳性。在无人机集群工作过程中，各个扭矩传感器实时监测扭矩变化并向伺服电机反馈，通过闭环精确控制绕线装置对输电线的收放，稳定无人机集群的运行。电机与扭矩传感器的函数配合及本发明的悬挂单元的利用可使无人机集群的输电线按照预想稳定精确运行，提高效率及安全度。
与传统的绕线装置相比，本发明通过间距式悬挂绕线装置解决了绕线筒在绕线过程中体积迅速变大或者迅速减小的问题，有利于稳定绕线装置的输出功率及扭矩，减小了绕线控制系统的体积，而且可以提升绕线装置的控制精确性，是适合无人机航母集群的一个较为优化的绕线方式。
附图说明
图1是本发明一种无人机航母中子母无人机间间距式悬挂绕线装置的整体及与子无人机相连的示意图。
图2是本发明一种无人机航母中子母无人机间间距式悬挂绕线装置的导向系统和悬挂系统示意图。
图3是本发明一种无人机航母中子母无人机间间距式悬挂绕线装置的导向系统涡卷弹簧处的局部示意图。
图4是本发明一种无人机航母中子母无人机间间距式悬挂绕线装置的导向悬挂架上悬挂输电线的示意图。
图5是本发明一种无人机航母中子母无人机间间距式悬挂绕线装置的套扣示意图。
图6是本发明一种无人机航母中子母无人机间间距式悬挂绕线装置的绕线筒及绕线筒轴装配示意图。
图7是本发明一种无人机航母中子母无人机间间距式悬挂绕线装置的绕线系统示意图。
图8是本发明一种无人机航母中子母无人机间间距式悬挂绕线装置的悬挂系统局部绕线图。
图中：1-伺服电机；2-扭矩传感器；3-绕线筒；4-绕线系统支架；5-绕线筒轴；6-导向悬挂一体架；7-涡卷弹簧；8-输电线；9-套扣；9-1-套扣滑动孔；9-2-套扣固定孔；10-悬挂线；11-子无人机与输电线固接支架；12-导向轮；13-子无人机。
具体实施方式
本发明一种无人机航母中子母无人机间间距式悬挂绕线装置，由绕线系统、导向系统及悬挂系统组成；其与与子无人机相连的示意图如图1所示。所述绕线系统包括伺服电机1、扭矩传感器2、绕线筒3、绕线系统支架4、绕线器5；所述导向系统包括水平导向悬挂一体架6、涡卷弹簧7；所述悬挂系统由悬挂线10、套扣9、输电线8、固定支架11、导向轮12、子无人机13组成。
本发明一种无人机航母中子母无人机间间距式悬挂绕线装置的绕线系统是由控制电路控制伺服电机1的转动带动绕线筒3及扭矩传感器2的轴转动，如图7所示，其中扭矩传感器2的轴与绕线筒的轴5固接以方便测量绕线筒轴上的扭矩。绕线筒3与绕线筒轴5采用间隙配合(图6)，方便绕线筒3在绕线筒轴5上延轴线方向移动来平均高密度聚乙烯线在绕线筒上的缠绕厚度。伺服电机1、扭矩传感器2均固接在绕线系统支架4上。
如图2一种无人机航母中子母无人机间间距式悬挂绕线装置的导向系统和悬挂系统示意图所示：悬挂线10旋绕过涡卷弹簧7(图3)后通过导向悬挂一体架6来引导和直接作用于输电线8的收放，悬挂线10在导向悬挂一体架6内有导向轮12的引导避免方向偏差和摩擦过大的问题，悬挂线10的另一端与子无人机13下的固接支架11固接(图1)，悬挂线10绕过涡卷弹簧7用于避免速度突变带来的刚性冲击(图3)；输电线8每隔一段距离固接一个套扣9，套扣9的结构如图5所示，输电线穿过套扣9的套扣固定孔9-2以保证在工作过程中输电线与套扣不会发生相对运动，聚乙烯线则穿过套扣滑动孔9-1保证正常滑动和使套扣顺利滑向导向悬挂一体架6，如图4和图8所示；当输电线处于导向悬挂一体架6的悬挂范围内时，套扣9可以依据悬挂线10的引导悬挂在导向悬挂一体架6上，当超出导向悬挂一体架6的范围时，套扣9直接悬挂在悬挂线10上。
本发明一种无人机航母中子母无人机间间距式悬挂绕线装置的控制方法是由控制系统感知子无人机13是否开始运动来控制电机1转动，由扭矩传感器2测量绕线轴上的扭矩并传输给控制系统处理，处理后控制电机1转速与方向。具体的扭矩传感器2和收放线关系为：当放线时，先按照预先设定好的单位速度不断增大放线速度即轴的转速，当扭矩由逐渐减小变为逐渐增大时，减小一个单位速度后匀速放线，如果扭矩又增大，则继续重复此步骤；当收线时，先按照预先设定好的单位速度不断增大收线速度即轴的转速，总会在一个速度之后扭矩开始减小，在这个速度之后(继续增加速度，直至扭矩开始增加，减小一个单位速度匀速收线，若扭矩减小则继续减小速度否则重复括号中的步骤)；若遇到中途收放线交替的时候，则先使速度方向维持原状直至扭矩到余量范围内再改变速度方向。