可空中实时重构的涵道飞行器、对接分离方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种可空中实时重构的涵道飞行器、对接分离方法及系统。其中，涵道飞行器包括：第一涵道飞行器、第二涵道飞行器和重构控制器。第一涵道飞行器设置有第一连接机构，第二涵道飞行器设置有第二连接机构；重构控制器用于在第一涵道飞行器和第二涵道飞行器处于飞行状态时控制第一连接机构和第二连接机构相对接或分离。本发明专利技术使两架独立的涵道飞行器具有在空中飞行工况下重构为一体模式进行协同作业的能力。此外，重构控制器也可以实时控制处于飞行状态的已对接的第一涵道飞行器和第二涵道飞行器分离成两架独立的涵道飞行器。

【技术实现步骤摘要】
可空中实时重构的涵道飞行器、对接分离方法及系统
本专利技术涉及飞行器
，具体而言，涉及一种可空中实时重构的涵道飞行器、对接分离方法及系统。
技术介绍
在高度复杂的城市环境、山区环境下，无人飞行器作为侦测设备和作业设备的机载平台，往往强调的是低空、低速稳定飞行的性能。相较于传统的开放式旋翼飞行器，涵道式飞行器可以垂直起降和悬停，且起飞空间与安全飞行空间需求小，特别适用于城市楼群、灾后废墟、狭窄小巷等各类复杂环境中的飞行作业；涵道的增升效应在低空、低速飞行时效果显著，使得涵道式飞行器在相同桨盘直径与相同升力下所需功率更小，具有长时间悬停监控目标和定点作业的能力；由于涵道的环扩作用，涵道式飞行器飞行安全边际显著减小，可以抵近建筑物甚至贴壁飞行，适用于完成环境交互式作业任务；此外，涵道式飞行器具有更低的噪音，从而具有更好的隐蔽性。目前已有的可垂直起降无人机平台包括直升机式、多旋翼式、涵道式等，无论采用哪种结构形式，其结构均为单体式。为了满足复杂环境下的机动性，无人机平台往往需要具备较小的结构尺寸，然而这必然带来系统载荷能力的大幅降低，限制其实用性；为了具备更强的作业能力，无人机平台又必须具备更大的结构尺寸，导致其无法在复杂环境下使用。另一方面，单体式飞行器的载荷布置受整机重心约束限制性强，无法满足某些特殊环境下的作业要求。目前，一种较为常规的多体式飞行器拼接思路是地面拼接式，即在地面组合成环形或矩形的飞行平台后，再升空完成作业任务，这种方法的弊端在于必须在地面完成对接与分离，一方面，地面操作效率低下，且必须人为参与；另一方面，对接后的飞行器在空中不再具备良好的通过性。
技术实现思路
本专利技术提出了一种可空中实时重构的涵道飞行器、对接分离方法及系统，克服了传统飞行器领域机动性与载荷能力的矛盾，旨在解决目前的可组合式飞行器必须返回地面对接分离而带来的作业效率低下以及适用环境有限的问题。一个方面，本专利技术提出了一种可空中实时重构的涵道飞行器，该涵道飞行器包括：第一涵道飞行器、第二涵道飞行器和重构控制器；其中，所述第一涵道飞行器设置有第一连接机构，所述第二涵道飞行器设置有第二连接机构，所述第二连接机构用于与所述第一连接机构相连接；重构控制器，用于在所述第一涵道飞行器和所述第二涵道飞行器处于飞行状态时控制所述第一连接机构和所述第二连接机构相对接或分离。进一步地，上述涵道飞行器还包括：第一检测机构，设置于所述第一涵道飞行器，用于检测所述第一涵道飞行器的第一预设参数；第二检测机构，设置于所述第二涵道飞行器，用于检测所述第二涵道飞行器的第二预设参数；所述重构控制器与所述第一检测机构和所述第二检测机构相连接，用于接收所述第一预设参数和所述第二预设参数，并在所述第一预设参数和所述第二预设参数满足预设条件时控制所述第一连接机构和所述第二连接机构相对接或分离。进一步地，上述涵道飞行器中，所述第一连接机构内设置有第一通信连接体；所述第二连接机构内设置有第二通信连接体；所述第一通信连接体和所述第二通信连接体在所述第一连接机构和所述第二连接相连接时导通，以使所述第一涵道飞行器和所述第二涵道飞行器实现能源共享和信号数据的传输。进一步地，上述涵道飞行器，所述第一连接机构为连接轴，所述第二连接机构为连接孔，所述连接轴与所述连接孔相插接并通过锁死机构锁死；或者，所述第一连接机构为连接孔，所述第二连接机构为连接轴，所述连接轴与所述连接孔相插接并通过锁死机构锁死。另一方面，本专利技术还提出了可空中实时重构的涵道飞行器的对接方法，该方法包括如下步骤：获取第一涵道飞行器和第二涵道飞行器在飞行过程中的预设参数；在所述预设参数满足预设条件时，控制所述第一涵道飞行器和所述第二涵道飞行器相对接。进一步地，上述涵道飞行器的对接方法中，所述预设参数包括飞行高度和飞行方位。进一步地，上述涵道飞行器的对接方法中还包括：第一涵道飞行器和第二涵道飞行器对接后，第一涵道飞行器飞行控制器接管对接后的两个涵道飞行器的控制权，第二涵道飞行器的机载飞行控制器进入备用控制状态。又一方面，本专利技术还提出了一种可空中实时重构的涵道飞行器的对接系统，该系统包括：第一获取模块，用于获取第一涵道飞行器和第二涵道飞行器在飞行过程中的预设参数；对接模块，用于在所述预设参数满足预设条件时，控制所述第一涵道飞行器和所述第二涵道飞行器相对接。又一方面，本专利技术还提出了一种可空中实时重构的涵道飞行器的分离方法，该方法包括如下步骤：获取处于连接状态的第一涵道飞行器和第二涵道飞行器在飞行过程中的预设参数；在所述预设参数满足预设条件时，控制所述第一涵道飞行器和所述第二涵道飞行器相分离。又一方面，本专利技术还提出了一种可空中实时重构的涵道飞行器的分离系统，该系统包括：第二获取模块，获取处于连接状态的第一涵道飞行器和第二涵道飞行器在飞行过程中的预设参数；分离模块，用于在所述预设参数满足预设条件时，控制所述第一涵道飞行器和所述第二涵道飞行器相分离。由上述技术方案可见，本专利技术提供的可空中实时重构的涵道飞行器、对接分离方法及系统中，重构控制器可以实时控制处于飞行状态的第一涵道飞行器和第二涵道飞行器进行对接重构为一体模式。可以看出，可实时空中重构的设计，使两架独立的涵道飞行器具有了在空中飞行工况下，重构为一体模式进行协同作业的能力，通过将携带不同的传感器和作业器械的第一涵道飞行器和第二涵道飞行器在空中的重新组合，可以共同完成更为复杂的工作。此外，重构控制器也可以实时控制处于飞行状态的已对接的第一涵道飞行器和第二涵道飞行器分离成两架独立的涵道飞行器，可空中分离使得飞行器对复杂环境具有更好的适应性，例如，对接后的两个飞行器的结构尺寸会有所增加，对于狭窄的作业空间，可以将两架已对接的涵道飞行器进行分离，分别进入狭窄空间进行作业，适用范围更广。此外，可拆分、重组的特性也更方便飞行器的携带和运输与批量化、模块化生产和装配。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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专利技术实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的可空中实时重构的涵道飞行器的结构示意图；图2为本专利技术实施例中提供的单个的涵道飞行器的结构示意图；图3为本专利技术实施例中提供的单个的涵道飞行器的侧视图；图4为本专利技术实施例中提供的单个的涵道飞行器的运动方向示意图；图5为本专利技术实施例提供的可空中实时重构的涵道飞行器的对接方法的流程图；图6为本专利技术实施例提供的可空中实时重构的涵道飞行器的对接方法的又一流程图；图7为本专利技术实施例提供的一种可空中实时重构的涵道飞行器的对接系统的结构框图；图8为本专利技术实施例提供的一种可空中实时重构的涵道飞行器的分离方法的流程图；图9为本专利技术实施例提供的一种可空中实时重构的涵道飞行器的分离系统的结构框图。具体实施方式当然，实施本专利技术实施例的任一技术方案并不一定需要同时达到以上的所有优点。为了使本领域的人员更好地理解本专利技术实施例中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可空中实时重构的涵道飞行器，其特征在于，包括：第一涵道飞行器、第二涵道飞行器和重构控制器；其中，所述第一涵道飞行器设置有第一连接机构，所述第二涵道飞行器设置有第二连接机构，所述第二连接机构用于与所述第一连接机构相连接；重构控制器，用于在所述第一涵道飞行器和所述第二涵道飞行器处于飞行状态时控制所述第一连接机构和所述第二连接机构相对接或分离。

【技术特征摘要】
1.一种可空中实时重构的涵道飞行器，其特征在于，包括：第一涵道飞行器、第二涵道飞行器和重构控制器；其中，所述第一涵道飞行器设置有第一连接机构，所述第二涵道飞行器设置有第二连接机构，所述第二连接机构用于与所述第一连接机构相连接；重构控制器，用于在所述第一涵道飞行器和所述第二涵道飞行器处于飞行状态时控制所述第一连接机构和所述第二连接机构相对接或分离。2.根据权利要求1所述的可空中实时重构的涵道飞行器，其特征在于，还包括：第一检测机构，设置于所述第一涵道飞行器，用于检测所述第一涵道飞行器的第一预设参数；第二检测机构，设置于所述第二涵道飞行器，用于检测所述第二涵道飞行器的第二预设参数；所述重构控制器与所述第一检测机构和所述第二检测机构相连接，用于接收所述第一预设参数和所述第二预设参数，并在所述第一预设参数和所述第二预设参数满足预设条件时控制所述第一连接机构和所述第二连接机构相对接或分离。3.根据权利要求1或2所述的可空中实时重构的涵道飞行器，其特征在于，所述第一连接机构内设置有第一通信连接体；所述第二连接机构内设置有第二通信连接体；所述第一通信连接体和所述第二通信连接体在所述第一连接机构和所述第二连接相连接时导通，以使所述第一涵道飞行器和所述第二涵道飞行器实现能源共享和信号数据的传输。4.根据权利要求1或2所述的可空中实时重构的涵道飞行器，其特征在于，所述第一连接机构为连接轴，所述第二连接机构为连接孔，所述连接轴与所述连接孔相插接并通过锁死机构锁死；或者，所述第一连接机构为连接孔，所述第二连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐彬，张一博，樊伟，马罡，苏圣，
申请(专利权)人：酷黑科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11