一种无人机车载自动机场降落设备及其控制方法技术

本发明专利技术涉及无人机技术领域，具体地说是一种无人机车载自动机场降落设备，包括GPS定位系统，其特征在于，包括水平设置的起降平台、对中模块、夹持模块、主动稳定模块、支撑平台、固定底板、电池更换模块、壳体、降落信标；其控制方法包括位置识别、位置保持、路况判断、主动稳定、精准同步、着陆、对中、固定步骤，本发明专利技术和现有技术相比，提高了无人机降落的稳定性，实现了无人机在车载移动式机场着落以及固定运输等功能。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机车载自动机场降落设备及其控制方法
本专利技术涉及无人机
，具体地说是一种无人机车载自动机场降落设备及其控制方法。
技术介绍
无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，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，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用方面，无人机+行业应用，是无人机真正的刚需；目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。目前，无人机的地勤系统落后于无人机本身的发展，主要由跑道/停机坪和无线电遥控设备构成，自动化程度极低，需要人工值守。此外，目前的无人机自动降落机场，机场本身还是静态放置在地面上的，如果放置在移动的车辆上，如何确保无人机能平稳降落而不发生偏移甚至碰撞坠毁，此前没有好的解决方案和产品。无人机地勤系统其中配置有停机坪这类的机场，无人机往往在降落时定位精度不高，出现降落位置偏差大甚至降落到停机坪之外的情况，间接导致整个停机坪尺寸需要做得很大；另外地勤作业也需要大量的人工参与才能完成，例如手动装卸电池或清洁。因此，现有技术还有待发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种无人机车载自动机场降落设备及其控制方法。旨在解决现有技术安全性能差，自动化程度低下的问题。为了达到上述目的，本专利技术采取了以下技术方案：本专利技术提供一种无人机车载自动机场降落设备，包括GPS定位系统，其特征在于，包括：水平设置的起降平台，用来承载降落的外部无人机；对中模块，包括对中驱动装置和对中工作端，所述对中驱动装置设置在起降平台上，所述对中工作端位于所述起降平台的上方，所述对中驱动装置带动对中工作端在同一水平面上移动，使得降落的外部无人机被对中工作端带动至起降平台的中央的停机区；设在起降平台中央的停机区下方相应位置处的夹持模块，包括间距调节装置、两个垂直设置的夹爪装置，所述夹爪装置的抓持部位于夹爪装置的上端，所述间距调节装置与分别与两个夹爪装置的底部相连，带动两个夹爪装置做水平方向上的相对运动，所述起降平台上设有使得夹爪装置的抓持部通过的贯通的夹持轨道；当夹爪装置处于松脱状态时，其抓持部处于起降平台上表面的下方，当夹爪装置处于抓紧状态时，其抓持部穿过起降平台上设置的夹持轨道抓持住外部无人机的对应位置；主动稳定模块，包括倾角测量装置、垂直设置在所述起降平台下部的设备稳定装置，所述设备稳定装置的工作端分别与起降平台下部的对应位置轴接，所述倾角测量装置接收倾角信号，并将倾角信号传递至设备稳定装置，设备稳定装置的工作端运动，使起降平台保持水平状态；支撑平台，设在主动稳定模块下部，所述设备稳定装置的底端固定在支撑平台上；固定底板，固定在支撑平台下部；电池更换模块，包括水平设置的电池夹爪滑轨、滑轨驱动装置、电池夹爪横移驱动装置，所述电池夹爪滑轨的两端分别通过立柱轨接在所述起降平台上表面的靠近两对称侧边处，所述滑轨驱动装置驱动电池夹爪滑轨在起降平台上方做水平方向上的往复运动，所述电池夹爪滑轨上还轨接有电池夹爪装置，所述电池夹爪装置在所述电池夹爪横移驱动装置的驱动下沿着电池夹爪滑轨往复运动；所述电池夹爪装置包括电池夹爪驱动装置、电池夹爪，所述电池夹爪驱动装置带动电池夹爪在垂直方向上做往复直线运动；壳体，罩设在所述起降平台、对中模块、夹持模块、主动稳定模块、电池更换模块的外部。降落信标，设在所述起降平台下方中部。进一步的，所述对中模块包括水平的两个呈十字形上下交错设置的对中机构；每个所述对中机构包括：分别设置在起降平台下表面的两对称侧处的两个对中板，每个对中板的下表面处均轨接有一个对中条，所述对中条呈开口向上的U形，其底边上表面与相应的对中板的下表面轨接，其两侧臂从相应对中板的两对称边的外侧向上延伸，穿过起降平台上对应位置处呈井字形设置的对中轨道，从而使得对中条两侧臂的端部位于起降平台上方；对中条驱动装置，包括齿条驱动器、轴接在一块对中板下表面上的传动齿轮、嵌合在齿轮两侧的两个平行设置的传动齿条，其中一个所述传动齿条的底部与一个对中条固定连接，另一个所述传动齿条的底部通过连接杆与另一个对中条固定连接，所述齿条驱动装置驱动两个传动齿条相向运动，从而带动两个对中条沿着对中轨道做水平同步的相向运动。进一步的，所述对中模块包括水平的呈十字形设置的对中机构；每个所述对中机构包括：设置在起降平台下表面的对中长板，每个对中长板的上表面靠近两端处分别轨接有一个对中块，所述对中块贯穿起降平台上对应位置处设置的呈十字形的对中轨道，使对中块的上端位于起降平台上方；对中块驱动装置，包括固定在对中长板上的支架驱动器、Z形支架，所述Z形支架包括两个连杆、轴接两个连杆之间的摆杆，所述两个连杆的外端部分别与两个对中块轴接，所述支架推动器带动Z形支架进行往复的折叠拉伸运动，进而使带动两个对中块沿着对中轨道做水平同步的相向运动。进一步的，所述齿条驱动器采用齿条驱动气缸，所述齿条驱动气缸的侧壁固定在一块对中板下表面处，其工作端与一个传动齿条的端部平面固定连接。进一步的，所述齿条驱动器采用齿条驱动电机，所述齿条驱动电机的底部固定在一块对中板上表面处其转轴部贯穿对中板后与传动齿轮的内侧轴接。进一步的，所述支架驱动器采用支架驱动气缸，所述支架驱动气缸水平固定在对中长板上表面上，其伸缩杆端部与摆杆和一连杆轴接处轴接。进一步的，所述支架驱动器采用支架驱动电机2-35，所述支架驱动电机2-35的底部垂直固定在对中长板下表面上，其转轴部垂直穿过对中长板后与摆杆和一连杆轴接处轴接。进一步的，所述起降平台上方固定有支撑方框，所述支撑方框的每条侧边处均设有一个与相应侧边平行的同步带，所述同步带在所述支撑方框的上下侧交错设置，从而分成两个对称的上层同步带和两个对称的下层同步带，同步带的传动辊水平设置在支撑方框的四角处的对应位置，两个对称的同层同步带之间均垂直固定有两根平行设置的对中杆，其中一根对中杆的两端分别固定在相应同步带的上部带上，另一根对中杆的两端分别固定在相应同步带的下部带上，每层同步带中的一个同步带的一个传动辊上轴接有一个同步带驱动电机，每层同步带中的一个同步带的另一个传动辊与另一个传动带相应位置的传动辊之间连接有同步传动轴。进一步的，所述间距调节装置包括T形板、侧壁固定在T形板的竖直板上表面的间距调节驱动电缸、水平设置的呈等腰梯形的主动锲块、分别轨接在主动锲块两侧边处的两个从动锲块，两个夹爪装置的底部分别固定在两个从动锲块的上表面上，两个从动锲块的下表面分别轨接在T形板的水平板上表面处相应位置，所述主动锲块的下表面轨接在在T形板垂直板上表面处，所述间距调节驱动电缸的伸缩杆的端部与主动锲块的底边固定连接，推动主动锲块沿着T形板垂直板的长度方向往复运动，从而带动两个从动锲块沿着T形板水平板的长度方向做相对的往复运动。进一步的，所述倾角测量装置包括三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计、扩展卡尔曼滤波器，所述扩展卡尔曼滤波器将三轴加速度计、三轴陀螺仪、三轴磁力计接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人机车载自动机场降落设备，包括GPS定位系统，其特征在于，包括：水平设置的起降平台(1)，用来承载降落的外部无人机；对中模块，包括对中驱动装置和对中工作端，所述对中驱动装置设置在起降平台(1)上，所述对中工作端位于所述起降平台(1)的上方，所述对中驱动装置带动对中工作端在同一水平面上移动，使得降落的外部无人机被对中工作端带动至起降平台(1)的中央的停机区；设在起降平台(1)中央的停机区下方相应位置处的夹持模块，包括间距调节装置、两个垂直设置的夹爪装置(4‑3)，所述夹爪装置(4‑3)的抓持部位于夹爪装置(4‑3)的上端，所述间距调节装置与分别与两个夹爪装置(4‑3)的底部相连，带动两个夹爪装置(4‑3)做水平方向上的相对运动，所述起降平台(1)上设有使得夹爪装置(4‑3)的抓持部通过的贯通的夹持轨道(1‑2)；当夹爪装置(4‑3)处于松脱状态时，其抓持部处于起降平台(1)上表面的下方，当夹爪装置(4‑3)处于抓紧状态时，其抓持部穿过起降平台(1)上设置的夹持轨道(1‑2)抓持住外部无人机的对应位置；主动稳定模块，包括倾角测量装置、垂直设置在所述起降平台(1)下部的设备稳定装置，所述设备稳定装置的工作端分别与起降平台(1)下部的对应位置轴接，所述倾角测量装置接收倾角信号，并将倾角信号传递至设备稳定装置，设备稳定装置的工作端运动，使起降平台(1)保持水平状态；支撑平台(6)，设在主动稳定模块下部，所述设备稳定装置的底端固定在支撑平台(6)上；固定底板(7)，固定在支撑平台(6)下部；电池更换模块，包括水平设置的电池夹爪滑轨(5‑1)、滑轨驱动装置(5‑4)、电池夹爪横移驱动装置(5‑2)，所述电池夹爪滑轨(5‑1)的两端分别通过立柱轨接在所述起降平台(1)上表面的靠近两对称侧边处，所述滑轨驱动装置(5‑4)驱动电池夹爪滑轨(5‑1)在起降平台(1)上方做水平方向上的往复运动，所述电池夹爪滑轨(5‑1)上还轨接有电池夹爪装置，所述电池夹爪装置在所述电池夹爪横移驱动装置(5‑2)的驱动下沿着电池夹爪滑轨(5‑1)往复运动；所述电池夹爪装置包括电池夹爪驱动装置(5‑21)、电池夹爪(5‑22)，所述电池夹爪驱动装置(5‑21)带动电池夹爪(5‑22)在垂直方向上做往复直线运动；壳体，罩设在所述起降平台(1)、对中模块、夹持模块、主动稳定模块、电池更换模块的外部；降落信标，设在所述起降平台(1)下方中部。...

【技术特征摘要】
1.一种无人机车载自动机场降落设备，包括GPS定位系统，其特征在于，包括：水平设置的起降平台(1)，用来承载降落的外部无人机；对中模块，包括对中驱动装置和对中工作端，所述对中驱动装置设置在起降平台(1)上，所述对中工作端位于所述起降平台(1)的上方，所述对中驱动装置带动对中工作端在同一水平面上移动，使得降落的外部无人机被对中工作端带动至起降平台(1)的中央的停机区；设在起降平台(1)中央的停机区下方相应位置处的夹持模块，包括间距调节装置、两个垂直设置的夹爪装置(4-3)，所述夹爪装置(4-3)的抓持部位于夹爪装置(4-3)的上端，所述间距调节装置与分别与两个夹爪装置(4-3)的底部相连，带动两个夹爪装置(4-3)做水平方向上的相对运动，所述起降平台(1)上设有使得夹爪装置(4-3)的抓持部通过的贯通的夹持轨道(1-2)；当夹爪装置(4-3)处于松脱状态时，其抓持部处于起降平台(1)上表面的下方，当夹爪装置(4-3)处于抓紧状态时，其抓持部穿过起降平台(1)上设置的夹持轨道(1-2)抓持住外部无人机的对应位置；主动稳定模块，包括倾角测量装置、垂直设置在所述起降平台(1)下部的设备稳定装置，所述设备稳定装置的工作端分别与起降平台(1)下部的对应位置轴接，所述倾角测量装置接收倾角信号，并将倾角信号传递至设备稳定装置，设备稳定装置的工作端运动，使起降平台(1)保持水平状态；支撑平台(6)，设在主动稳定模块下部，所述设备稳定装置的底端固定在支撑平台(6)上；固定底板(7)，固定在支撑平台(6)下部；电池更换模块，包括水平设置的电池夹爪滑轨(5-1)、滑轨驱动装置(5-4)、电池夹爪横移驱动装置(5-2)，所述电池夹爪滑轨(5-1)的两端分别通过立柱轨接在所述起降平台(1)上表面的靠近两对称侧边处，所述滑轨驱动装置(5-4)驱动电池夹爪滑轨(5-1)在起降平台(1)上方做水平方向上的往复运动，所述电池夹爪滑轨(5-1)上还轨接有电池夹爪装置，所述电池夹爪装置在所述电池夹爪横移驱动装置(5-2)的驱动下沿着电池夹爪滑轨(5-1)往复运动；所述电池夹爪装置包括电池夹爪驱动装置(5-21)、电池夹爪(5-22)，所述电池夹爪驱动装置(5-21)带动电池夹爪(5-22)在垂直方向上做往复直线运动；壳体，罩设在所述起降平台(1)、对中模块、夹持模块、主动稳定模块、电池更换模块的外部；降落信标，设在所述起降平台(1)下方中部。2.根据权利要求1所述的一种无人机车载自动机场降落设备，其特征在于，所述对中模块包括水平的两个呈十字形上下交错设置的对中机构；每个所述对中机构包括：分别设置在起降平台(1)下表面的两对称侧处的两个对中板(2-1)，每个对中板(2-1)的下表面处均轨接有一个对中条(2-11)，所述对中条(2-11)呈开口向上的u形，其底边上表面与相应的对中板(2-1)的下表面轨接，其两侧臂从相应对中板(2-1)的两对称边的外侧向上延伸，穿过起降平台(1)上对应位置处呈井字形设置的对中轨道(1-1)，从而使得对中条(2-11)两侧臂的端部位于起降平台(1)上方；对中条(2-11)驱动装置，包括齿条驱动器、轴接在一块对中板(2-1)下表面上的传动齿轮(2-13)、嵌合在齿轮两侧的两个平行设置的传动齿条(2-12)，其中一个所述传动齿条(2-12)的底部与一个对中条(2-11)固定连接，另一个所述传动齿条(2-12)的底部通过连接杆(2-15)与另一个对中条(2-11)固定连接，所述齿条驱动装置驱动两个传动齿条(2-12)相向运动，从而带动两个对中条(2-11)沿着对中轨道(1-1)做水平同步的相向运动。3.根据权利要求1所述的一种无人机车载自动机场降落设备，其特征在于，所述对中模块包括水平的呈十字形设置的对中机构；每个所述对中机构包括：设置在起降平台(1)下表面的对中长板(2-3)，每个对中长板(2-3)的上表面靠近两端处分别轨接有一个对中块(2-31)，所述对中块(2-31)贯穿起降平台(1)上对应位置处设置的呈十字形的对中轨道(1-1)，使对中块(2-31)的上端位于起降平台(1)上方；对中块(2-31)驱动装置，包括固定在对中长板(2-3)上的支架驱动器、z形支架，所述Z形支架包括两个连杆(2-32)、轴接两个连杆(2-32)之间的摆杆(2-33)，所述两个连杆(2-32)的外端部分别与两个对中块(2-31)轴接，所述支架推动器带动Z形支架进行往复的折叠拉伸运动，进而使带动两个对中块(2-31)沿着对中轨道(1-1)做水平同步的相向运动。4.根据权利要求2所述的一种无人机车载自动机场降落设备，其特征在于，所述齿条驱动器采用齿条驱动气缸(2-14)，所述齿条驱动气缸(2-14)的侧壁固定在一块对中板(2-1)下表面处，其工作端与一个传动齿条(2-12)的端部平面固定连接。5.根据权利要求2所述的一种无人机车载自动机场降落设备，其特征在于，所述齿条驱动器采用齿条驱动电机，所述齿条驱动电机设在起降平台(1)和对中板之间，其底部固定在一块对中板(2-1)上表面处，其转轴部贯穿对中板(2-1)后与传动齿轮(2-13)的内侧轴接。6.根据权利要求3所述的一种无人机车载自动机场降落设备，其特征在于，所述支架驱动器采用支架驱动气缸(2-34)，所述支架驱动气缸(2-34)水平固定在对中长板(2-3)上表面上，其伸缩杆端部与摆杆(2-33)和一连杆(2-32)轴接处轴接。7.根据权利要求3所述的一种无人机车载自动机场降落设备，其特征在于，所述支架驱动器采用支架驱动电机(2-35)，所述支架驱动电机(2-35)的底部垂直固定在对中长板(2-3)下表面上，其转轴部垂直穿过对中长板(2-3)后与摆杆(2-33)和一连杆(2-32)轴接处轴接。8.根据权利要求1所述的一种无人机车载自动机场降落设备，其特征在于，所述起降平台(1)上方固定有支撑方框(2-22)，所述支撑方框(2-22)的每条侧边处均设有一个与相应侧边平行的同步带(2-23)，所述同步带(2-23)在所述支撑方框(2-22)的上下侧交错设置，从而分成两个对称的上层同步带(2-23)和两个对称的下层同步带(2-23)，同步带(2-23)的传动辊水平设置在支撑方框(2-22)的四角处的对应位置，两个对称的同层同步带(2-23)之间均垂直固定有两根平行设置的对中杆(2-21)，其中一根对中杆(2-21)的两端分别固定在相应同步带(2-23)的上部带上，另一根对中杆(2-21)的两端分别固定在相应同步带(2-23)的下部带上，每层同步带(2-23)中的一个同步带(2-23)的一个传动辊上轴接有一个同步带驱动电机(2-25)...

【专利技术属性】
技术研发人员：卫大为，刘欢，程亮，曹亚兵，
申请(专利权)人：上海复亚智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31