一种弹射网捕捉式空中低速无人机回收装置制造方法及图纸

一种弹射网捕捉式空中低速无人机回收装置，本发明专利技术涉及空中低速无人机的回收装置。它解决了现有的无人机回收装置机械结构复杂、回收过程控制难度大的问题，它包括空中回收载机、弹射网式捕捉器、视觉导航子系统和回收控制子系统；空中回收载机承载弹射网式捕捉器、视觉导航子系统和回收控制子系统，与欲回收的无人机伴随飞行，并用于装载被捕捉到的无人机；弹射网式捕捉器运动到空中回收载机的机舱下开口处，向下弹射出捕捉网，包覆与空中回收与载机伴随飞行的无人机，并拖拽会机舱；视觉导航子系统实时采集无人机的视频信号，无人机的位置和姿态；回收控制子系统控制弹射网式捕捉器的工作，抵消空中气流的影响，顺利完成捕捉回收工作。

A recovery device of air low speed UAV with ejection net capture

【技术实现步骤摘要】
一种弹射网捕捉式空中低速无人机回收装置
本专利技术涉及空中低速无人机的回收装置。属于无人机

技术介绍
随着航空科技的发展，无人机领域的应用研究也如火如荼。无人机是一种由自身程序控制或由无线电遥控的，用来执行特定任务的无人驾驶飞行器。其具有应用范围广泛，成本低，无人员伤亡风险，生存能力强,机动性能好,隐蔽能力高等特点，在军用、民用等诸多领域均受到了广泛的应用。但相比于无人直升机和多旋翼无人机，其发射和回收具有一定难度。同时，无人机回收时间的长短也将直接影响无人机工作效率，进而影响作战效果。空基回收是众多回收方法中的一种，美国和俄罗斯最早开始空基回收的研究，这种发射与回收方式通过航程较远、载重较大的母机将子机运输到任务区域，可以极大的增加子机的巡航半径，摆脱了地面机场限制，增大了子机起降的灵活性。然而受技术、风险和成本限制，飞机空基发射与回收技术并没有得到很好的发展。目前，国际上中小型固定翼无人机的空中回收方式主要包括刚性回收和柔性回收。刚性回收主要包括：机械臂抓取回收、空中钩取回收和空中托盘回收等，但刚性回收机械结构复杂、回收过程控制难度大，且大多处于方案阶段；柔性回收主要是缆绳浮标回收和空中网回收，但柔性回收效率低，同样具有收过程控制难度大的问题，很难实现无人机的批量快速回收。
技术实现思路
本专利技术提供一种弹射网捕捉式空中低速无人机回收装置，为了解决现有的无人机回收装置机械结构复杂、回收过程控制难度大的问题，实现精准、可靠及高效回收。它包括空中回收载机、弹射网式捕捉器b、视觉导航子系统和回收控制子系统d；所述空中回收载机：用于承载弹射网式捕捉器b、视觉导航子系统和回收控制子系统d，与欲回收的无人机伴随飞行，并用于装载被捕捉到的无人机；弹射网式捕捉器b：运动到空中回收载机的机舱下开口处，向下弹射出捕捉网，包覆与空中回收与载机伴随飞行的无人机，并拖拽会机舱；视觉导航子系统：实时采集无人机的视频信号，从而监控欲回收的无人机的位置和姿态；回收控制子系统d：根据采集到的空中回收载机和欲回收的无人机的相对位置和相对姿态信息，控制弹射网式捕捉器b的工作，从而抵消空中气流的影响，顺利完成捕捉回收工作。本专利技术解决了无人机空中精准、可靠及高效回收的问题和提高载机安全性的问题，将弹射网式捕捉系统应用在无人机的空基回收过程中，提出了一种全新、高效和精准的空基回收装置。附图说明图1是弹射网式捕捉器的结构示意图。图2是弹射网式捕捉器工作过程的一个示意图。图3是弹射网式捕捉器工作过程的另一个示意图。图4是双立柱桁架机器人子系统和循环料库子系统的结构示意图。图5是双立柱桁架机器人子系统中，可控伸缩带50-3处于收缩状态的结构示意图。图6是回收控制子系统d的结构示意图。图7是无人机与载机的相对位置示意图。图8是无人机回收的四个阶段的示意图。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式包括空中回收载机、弹射网式捕捉器b、视觉导航子系统和回收控制子系统d；所述空中回收载机：用于承载弹射网式捕捉器b、视觉导航子系统和回收控制子系统d，与欲回收的无人机伴随飞行，并用于装载被捕捉到的无人机；弹射网式捕捉器b：运动到空中回收载机的机舱下开口处，向下弹射出捕捉网，包覆与空中回收载机伴随飞行的无人机，并拖拽会机舱；视觉导航子系统：实时采集无人机的视频信号，从而监控欲回收的无人机的位置和姿态；回收控制子系统d：根据采集到的空中回收载机和欲回收的无人机的相对位置和相对姿态信息，控制弹射网式捕捉器b的工作，从而抵消空中气流的影响，顺利完成捕捉回收工作。在本实施方式中，以运输机为空中回收载机，以中小型低速固定翼无人机为待回收无人机。无人机的翼展尺寸或机身长度不超过载机机舱口60最大截面尺寸。无人机的飞行速度应大于载机巡航飞行速度。本方案中的弹射网式回收装置是一种快速、高效回收方案，设定回收速率为每分钟不少于一架无人机。为了便于实现无人机的空中回收，将无人机的回收过程分为四个阶段，分别为大范围初始对准阶段、密集编队飞行阶段、预回收阶段与空中回收阶段，如图8所示。在大范围初始对准阶段，载机和无人机通过一定的预先约定方式各自进入指定空域，并完成初始对准。在密集编队飞行阶段，根据任务规划要求，确定好无人机的回收次序，并以密集编队飞行方式进入等待状态。无人机集群保持密集编队飞行，有利于快速、有序地转换为回收状态。该阶段使用GPS导航，保持与载机通讯链路的畅通。具体实施方式二：下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式是对具体实施方式一作进一步说明，本实施方式中，弹射网式捕捉器b包括铺装仓b1、高压空气仓b2、捕捉网b3,、多个铅坠b4、外壳b5和收网机构b7，具有圆锥形内表面的铺装仓b1设置在外壳b5的前端，捕捉网b3均匀铺在铺装仓b1的圆锥形内表面上，捕捉网b3的后端与收网机构b7固定，铺装仓b1的椎体圆周外侧环绕着高压空气仓b2且封闭的高压空气仓b2向前端开有多个喷口b6，所述多个喷口b6沿着铺装仓b1的圆周方向均匀分布，每个喷口b6中都由一个铅坠b4填充封闭，每个铅坠b4通过连接绳与捕捉网b3的边缘相固定。使用时，随着捕捉命令发出，高压空气仓b2突然施加高压气体，高压气体作用于铅坠b4，使铅坠b4向前飞出，带动捕捉网b3向前飞出。当捕捉网b3与无人机接触后无人机的发动机立即关闭，铅坠b6在惯性作用下会迅速向中心部位汇集，并通过连接绳缠绕在一起，此时拉动收网机构b7从而将无人机拉上来，为了有效降减小关闭发动机后无人机的摆动，以及降低无人机冲量对桁架机器人的影响，在回收网末端安装了旋转阻尼器。无人机的机体上安装背钩使捕捉更可靠。此过程与撒网捕鱼的原理具有异曲同工之处，弹射网式捕捉器工作过程如图2和图3所示。收网机构b7可以由一段长绳和卷弹簧机构组成，类似于钢卷尺的结构。具体实施方式三：下面结合图4和图5具体说明本实施方式。本实施方式与实施方式二的不同点是它还包括双立柱桁架机器人子系统和循环料库子系统，双立柱桁架机器人子系统由两个立柱、横梁50-1、行走机器人50-2、可控伸缩带50-3和真空吸盘50-4组成，两个立柱位于空中回收载机的机舱口60的两侧，横梁50-1固定在两个立柱的顶部，行走机器人50-2沿横梁50-1运动，可控伸缩带50-3的上端固定在行走机器人50-2上，真空吸盘50-4连接在可控伸缩带50-3的下端上；循环料库子系统包括内圈滑道51-1、外圈滑道51-2和多个滑车51-3，内圈滑道51-1与外圈滑道51-2形成同心环形并围绕机舱口60，滑车51-3沿着内圈滑道51-1与外圈滑道51-2组成的双条导轨行走，每个滑车51-3的上表面承载一个弹射网式捕捉器b。工作时，可控伸缩带50-3初始状态是收缩，并由行走机器人50-2悬吊着真空吸盘50-4到达某个滑车51-3的上方，并实现真空吸盘50-4吸住弹射网式捕捉器b后顶部，弹射网式捕捉器b前端始终朝向下方。然后，行走机器人50-2悬吊着弹射网式捕捉器b先横向运动到达机舱口60的上方，可控伸缩带50-3接到指令，伸长，把弹射网式捕捉器b送出机舱口60，去捕捉无人机。行走机器人50-2采用齿轮齿条驱动横向移动，运输速度快；可控伸缩带50-3采用多层叉臂铰接结构，伸缩比可达10以上，及其适合在狭小的空本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种弹射网捕捉式空中低速无人机回收装置，其特征在于，它包括空中回收载机、弹射网式捕捉器(b)、视觉导航子系统和回收控制子系统(d)；所述空中回收载机：用于承载弹射网式捕捉器(b)、视觉导航子系统和回收控制子系统(d)，与欲回收的无人机伴随飞行，并用于装载被捕捉到的无人机；弹射网式捕捉器(b)：运动到空中回收载机的机舱下开口处，向下弹射出捕捉网，包覆与空中回收与载机伴随飞行的无人机，并拖拽会机舱；视觉导航子系统：实时采集无人机的视频信号，从而监控欲回收的无人机的位置和姿态；回收控制子系统(d)：根据采集到的空中回收载机和欲回收的无人机的相对位置和相对姿态信息，控制弹射网式捕捉器(b)的工作，从而抵消空中气流的影响，顺利完成捕捉回收工作。

【技术特征摘要】
1.一种弹射网捕捉式空中低速无人机回收装置，其特征在于，它包括空中回收载机、弹射网式捕捉器(b)、视觉导航子系统和回收控制子系统(d)；所述空中回收载机：用于承载弹射网式捕捉器(b)、视觉导航子系统和回收控制子系统(d)，与欲回收的无人机伴随飞行，并用于装载被捕捉到的无人机；弹射网式捕捉器(b)：运动到空中回收载机的机舱下开口处，向下弹射出捕捉网，包覆与空中回收与载机伴随飞行的无人机，并拖拽会机舱；视觉导航子系统：实时采集无人机的视频信号，从而监控欲回收的无人机的位置和姿态；回收控制子系统(d)：根据采集到的空中回收载机和欲回收的无人机的相对位置和相对姿态信息，控制弹射网式捕捉器(b)的工作，从而抵消空中气流的影响，顺利完成捕捉回收工作。2.根据权利要求1所述一种弹射网捕捉式空中低速无人机回收装置，其特征在于，无人机的翼展尺寸或机身长度不超过载机机舱口(60)最大截面尺寸。3.根据权利要求1所述一种弹射网捕捉式空中低速无人机回收装置，其特征在于，弹射网式捕捉器(b)包括铺装仓(b1)、高压空气仓(b2)、捕捉网(b3),、多个铅坠(b4)、外壳(b5)和收网机构(b7)，具有圆锥形内表面的铺装仓(b1)设置在外壳(b5)的前端，捕捉网(b3)均匀铺在铺装仓(b1)的圆锥形内表面上，捕捉网(b3)的后端与收网机构(b7)固定，铺装仓(b1)的椎体圆周外侧环绕着高压空气仓(b2)且封闭的高压空气仓(b2)向前端开有多个喷口(b6)，所述多个喷口(b6)沿着铺装仓(b1)的圆周方向均匀分布，每个喷口(b6)中都由一个铅坠(b4)填充封闭，每个铅坠(b4)通过连接绳与捕捉网(b3)的边缘相固定。4.根据权利要求1所述一种弹射网捕捉式空中低速无人机回收装置，其特征在于，回收网末端安装了旋转阻尼器。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：于志刚，宋申民，谭立国，李桂英，
申请(专利权)人：黑龙江大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23