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原文传递一种应用于固定翼无人机快速回收系统及其回收控制方法

专利名称：	一种应用于固定翼无人机快速回收系统及其回收控制方法
摘要：	本发明公开了一种应用于固定翼无人机快速回收系统及其回收控制方法。本发明采用三方向位移装置、电机驱动器、回收对接装置、压力传感器、锁定装置、锁定装置驱动电路、摄像头、无人机对接装置、标识、模数转换电路、处理单元和电源；处理单元通过摄像头的图像调整位移装置，使得无人机对接装置与回收对接装置对准；通过压力传感器得到压力信号判定对接完成，处理单元控制锁定装置将无人机对接装置与回收对接装置锁紧；本发明实现降落中无人机的方位感知和测算，进而调整对接装置位置进行对准，实现准确对接并回收；本发明体积小，可实验无人机的自主回收，回收速度更快、对无人机结构损伤小、多台系统同时工作可实现无人机集群的批量化回收。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京理工大学
发明人：	娄文忠;汪金奎;刘伟桐;赵悦岑
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-13T00:00:00+0800
申请号：	CN201910521765.2
公开号：	CN110228598A
代理机构：	北京万象新悦知识产权代理有限公司
代理人：	王岩
分类号：	B64F1/02(2006.01);B;B64;B64F;B64F1
申请人地址：	100081 北京市海淀区中关村南大街5号
主权项：	1.一种应用于固定翼无人机快速回收系统，其特征在于，所述应用于固定翼无人机快速回收系统包括：X方向位移装置、缓冲装置、Y方向位移装置、Z方向位移装置、电机驱动器、回收对接装置、压力传感器、锁定装置、锁定装置驱动电路、摄像头、无人机对接装置、标识、模数转换电路、处理单元和电源；其中，X方向位移装置安装在载体上；在X方向位移装置上设置缓冲装置；在缓冲装置上设置Y方向位移装置；在Y方向位移装置上设置Z方向位移装置；X方向位移装置、Y方向位移装置和Z方向位移装置均通过导线连接至电机驱动器；在Z方向位移装置上设置回收对接装置；在回收对接装置上设置压力传感器、锁定装置和摄像头；压力传感器连接至模数转换电路，锁定装置连接至锁定装置驱动电路；摄像头、模数转换电路、电机驱动器和锁定装置驱动电路分别连接至处理单元；电源分别连接至电机驱动器、压力传感器、锁定装置驱动电路、摄像头、模数转换电路和处理单元，提供工作电压；在无人机的底端安装无人机对接装置；在无人机对接装置上设置标识；设定无人机的返回路线沿着X方向，无人机沿X方向返回；摄像头的拍摄方向朝向无人机的返回方向，摄像头拍摄图像，传输至处理单元，通过图像判断是否有无人机要降落；当在图像中判断有无人机要降落时，处理单元通过摄像头拍摄的图像，计算无人机上的标识位置，得到标识在像素坐标系下的坐标值y和z；处理单元通过电机驱动器分别移动Y方向位移装置和Z方向位移装置，使得标识位于像素坐标系的中心，实现无人机对接装置与回收对接装置沿X方向对准；无人机对接装置对接至回收对接装置中，压力传感器采集压力信号至模数转换电路，模数转换电路将模拟信号转化为数字信号后传输至处理单元；处理单元接收到压力信号后判定完成对接；处理单元根据压力信号计算得到无人机相对于回收对接装置的相对速度，分别控制X方向位移装置、Y方向位移装置和Z方向位移装置做相应移动，以缓冲撞击力；处理单元发送锁定信号至锁定装置驱动电路，锁定装置驱动电路驱动锁定装置将回收对接装置和无人机对接装置锁紧，完成无人机回收。 2.如权利要求1所述的应用于固定翼无人机快速回收系统，其特征在于，所述X方向位移装置包括X方向滑动导轨、X方向滑动底座和X方向电机；其中，X方向滑动导轨沿X方向摆放；X方向滑动底座设置在X方向滑动导轨上，X方向滑动底座连接至X方向电机，在X方向电机的驱动下，X方向滑动底座能够沿X方向滑动导轨移动；X方向电机连接至电机驱动器。 3.如权利要求1所述的应用于固定翼无人机快速回收系统，其特征在于，所述缓冲装置包括缓冲底座和缓冲阻尼弹簧；其中，缓冲阻尼弹簧设置在X方向滑动底座上，在缓冲阻尼弹簧上设置缓冲底座。 4.如权利要求3所述的应用于固定翼无人机快速回收系统，其特征在于，所述Y方向位移装置包括Y方向滑动导轨、Y方向滑动底座和Y方向电机；其中，Y方向滑动导轨沿Y方向摆放设置在缓冲底座上；Y方向滑动底座设置在Y方向滑动导轨上，Y方向滑动底座连接至Y方向电机，在Y方向电机的驱动下，Y方向滑动底座能够沿Y方向滑动导轨移动。 5.如权利要求4所述的应用于固定翼无人机快速回收系统，其特征在于，所述Z方向位移装置包括Z方向滑动导轨和Z方向电机；其中，Z方向滑动导轨沿Z方向摆放设置在Y方向滑动底座上；回收对接装置设置在Z方向滑动导轨上，回收对接装置连接至Z方向电机，在Z方向电机的驱动下，回收对接装置能够沿Z方向滑动导轨移动。 6.如权利要求1所述的应用于固定翼无人机快速回收系统，其特征在于，所述在回收基座上设置N个对接接口，对接接口为在回收基座的YZ表面上的圆台形的凹槽；多个对接接口的中心点不全部位于同一条直线上，N为≥3的自然数。 7.如权利要求6所述的应用于固定翼无人机快速回收系统，其特征在于，所述对接接口的圆台形的倾斜角为30°～60°。 8.如权利要求6所述的应用于固定翼无人机快速回收系统，其特征在于，在每一个对接接口的侧壁上设置有一个锁定装置；所述锁定装置包括电磁铁线圈、电磁铁芯和销钉；在回收基座内且位于对接接口的侧壁上设置有与对接接口垂直且连通的安装孔，在安装孔内设置有电磁铁线圈；电磁铁线圈中设置有电磁铁芯，在电磁铁芯的顶端设置有销钉；电磁铁线圈连接至锁定装置驱动电路。 9.如权利要求8所述的应用于固定翼无人机快速回收系统，其特征在于，所述无人机对接装置包括对接基座和对接柱；其中，与N个对接接口相对应，在对接基座上设置有N个对接柱，对接柱的形状为圆柱形；与锁定装置的安装孔位置相对应，在对接柱上设置有垂直的销孔，销孔穿透对接柱的侧壁。 10.一种如权利要求1所述的应用于固定翼无人机快速回收系统的回收控制方法，其特征在于，所述回收控制方法包括以下步骤： 1)设定无人机的返回路线沿着X方向，无人机沿X方向返回； 2)摄像头的拍摄方向朝向无人机的返回方向，摄像头拍摄图像，传输至处理单元，通过图像判断是否有无人机要降落； 3)当在图像中判断有无人机要降落时，处理单元通过摄像头拍摄的图像，计算无人机上的标识位置，得到标识在像素坐标系下的坐标值y和z； 4)处理单元将标识的坐标值y和z发送至处理单元，处理单元通过电机驱动器分别移动Y方向位移装置和Z方向位移装置，使得标识位于像素坐标系的中心，实现无人机对接装置与回收对接装置沿X方向对准； 5)无人机对接装置对接至回收对接装置中，压力传感器采集压力信号至模数转换电路，模数转换电路将模拟信号转化为数字信号后传输至处理单元； 6)处理单元接收到压力信号后判定完成对接； 7)处理单元根据压力信号计算得到无人机相对于回收对接装置的相对速度，分别控制X方向位移装置、Y方向位移装置和Z方向位移装置做相应移动，以缓冲撞击力，并且速度逐渐降低，使无人机逐渐停下来，最终使得无人机的速度为零； 8)处理单元发送锁定信号至锁定装置驱动电路，锁定装置驱动电路驱动锁定装置将回收对接装置和无人机对接装置锁紧，完成无人机回收。
所属类别：	发明专利