系留无人机系留缆牵引拉力矢量测量机构制造技术

本发明专利技术提供一种系留无人机系留缆牵引拉力矢量测量机构，能够实时测量和反馈系留缆牵引拉力矢量信息，以便飞控系统对无人机实施有效调控，随时保持正常飞行姿态，保证系留无人机飞行安全。该量测量机构包括：自适应随动式系留缆连接机构和传感器组；自适应随动式系留缆连接机构包括：两个半圆形拉环和滑扣连接组件；传感器组包括：分别用于测量两个所述半圆形拉环转角的角度传感器以及设置在系留缆与系留无人机连接点之间的拉力传感器；两个所述半圆形拉环转角合成所指示的方向即为牵引拉力矢量方向，所述拉力传感器所测量的拉力即为牵引拉力矢量的大小。本发明专利技术为系留无人机飞控系统实施有效调控提供了可靠依据和效果反馈，保证了飞行安全。

【技术实现步骤摘要】
系留无人机系留缆牵引拉力矢量测量机构
本专利技术涉及一种拉力测量机构，具体涉及一种系留无人机系留缆牵引拉力矢量测量机构，属于系留无人机飞行控制领域。
技术介绍
目前，在系留无人机飞行控制领域，由于系留牵引的作用，有一个重要飞行参数尚没有有效的监测手段，即：牵引拉力矢量的测量(包括牵引拉力的大小和方向)，该参数随着风力、风向、系留缆长度(重量)、飞行高度等飞行状态变化，特别是当风力、风向突然变化时，由于没有有效的监测和调控手段，常使无人机处于失控状态，这严重影响了挂载的使用功能和无人机的抗风能力，甚至导致坠机事故的发生。
技术实现思路
有鉴于此：本专利技术提供一种系留无人机系留缆牵引拉力矢量测量机构，能够实时测量和反馈系留缆牵引拉力矢量信息，以便飞控系统对无人机实施有效调控，随时保持正常飞行姿态，保证系留无人机飞行安全。系留缆通过系留缆牵引机构与系留无人机相连，过系留缆与系留缆牵引机构连接点的系留缆延长线始终通过所述系留无人机的重心，所述系留缆延长线所指方向即为牵拉拉力矢量方向；所述系留无人机系留缆牵引拉力矢量测量机构包括：用于测量所述系留缆延长线所指方向的方向测量组件以及设置在系留缆与系留缆牵引机构之间的拉力传感器，所述方向测量组件测量的角度即为牵引拉力矢量的方向角、所述拉力传感器所测量的拉力即为牵引拉力矢量的大小。所述系留缆牵引机构包括：两个半圆形拉环、滑扣连接组件；两个所述半圆形拉环交叉后连接在无人机主体上，且两个所述半圆形拉环的圆心均与系留无人机重心重合；所述半圆形拉环能够在以无人机重心为圆心、由两个所述半圆形拉环形成的半球面上绕其两端点之间的连线转动；所述滑扣连接组件安装在两个所述半圆形拉环交叉处，所述滑扣连接组件能够沿两个所述半圆形拉环滑动，使所述滑扣连接组件能够在以无人机重心为圆心、由两个所述半圆形拉环形成的半球面上的任一点停留；系留缆与系留无人机的连接点设置在所述滑扣连接组件上；所述方向测量组件包括两个分别用于测量两个所述半圆形拉环转角的角度传感器，两个所述半圆形拉环转角合成所指示的方向即为牵引拉力矢量方向。所述半圆形拉环的两端各通过一个拉环铰接座连接在无人机主体的底面上；所述拉环铰接座包括：安装座和通过轴承支撑在安装座内的拉环转轴，所述拉环转轴能够绕其轴线转动；所述拉环转轴一端伸出所述安装座与对应的所述半圆形拉环端部相连；所述半圆形拉环转动时绕与之相连的拉环铰接座中拉环转轴的轴线转动；在所述安装座上设置有传感器安装孔；与同一个所述半圆形拉环相连的两个拉环铰接座中，至少在一个所述拉环铰接座的传感器安装孔中安装角度传感器，通过所述角度传感器测量拉环转轴的转角来获得与之相连的半圆形拉环的转角。所述滑扣连接组件包括：滑扣座和连接杆；两个所述半圆形拉环分别为上导向拉环和下导向拉环；所述滑扣座一端加工有用于使下导向拉环穿过的开口槽，开口槽开口端的端部设置有一个以上导向拉环滚轮；同时在所述滑扣座开口槽所在端的端面上设置有导向拉环滑座，导向拉环滑座上设置有用于使上导向拉环嵌入的上导向拉环滑槽，所述上导向拉环与所述上导向拉环滑槽滑动配合；所述滑扣座的另一端与连接杆相连，所述连接杆上设置有用于和系留缆相连的连接点，所述拉力传感器串联在所述系留缆与连接杆上系留缆连接点之间，用于测量系留无人机系留缆牵引拉力矢量的大小。有益效果：分别在系留无人机自适应随动式系留缆连接机构的拉环根部转轴上对接角度传感器、在系留缆与滑扣连接组件连接点之间安装拉力传感器，该传感器组可感知和反馈系留缆牵引拉力矢量信息，为无人机飞控系统实施有效调控提供了可靠依据和效果反馈，保证了飞行安全，攻克了长期制约该机种进一步提高飞行高度和延长滞空时间的技术难点，大幅提高了无人机的抗风性能和工作可靠性。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为拉环铰接座的结构示意图；图3为系留缆滑扣连接组件的结构示意图。其中：1-无人机主体、2-无人机重心、3-上导向拉环、4-拉环铰接座、5-下导向拉环、6-滑扣连接组件、4-1拉环转轴、4-2轴承、4-3安装座、4-4角度传感器安装孔、6-1上导向拉环滑槽、6-2下导向拉环滚轮、6-3滑扣座、6-4连接杆、6-5快装连接件、6-6系留缆固定桩具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。本实施例提供一种系留无人机系留缆牵引拉力矢量测量机构，通过该测量机构能够实时测量和反馈系留缆牵引拉力矢量信息，以便飞控系统对无人机实施有效调控。该测量机构的基本原理为：系留缆通过系留缆牵拉机构与系留无人机相连，首先设置系留缆牵拉机构，保证过系留缆与系留缆牵拉机构连接点的系留缆延长线始终通过无人机重心，该延长线所指的方向即为牵引拉力矢量方向；在此基础上，布置多个传感器对牵引拉力的方向和大小进行测量。本例中构建的自适应随动式系留缆牵拉机构为：如图1所示，自适应随动式系留缆牵引机构包括：上导向拉环3、下导向拉环5、四个拉环铰接座4和滑扣连接组件6；其中上导向拉环3和下导向拉环5均为半圆拉环，上导向拉环3和下导向拉环5交叉设置在无人机主体1上(使导向拉环3两端点之间的连线与下导向拉环5两端点之间的连线相互垂直)，组成随动机构。具体为：在无人机主体1底面边缘或侧面上设置有四个呈十字型分布的拉环铰接座4，每个拉环对应两个拉环铰接座4(即每个拉环的两个端部各对应一个拉环铰接座4)；上导向拉环3和下导向拉环5交叉后，拉环的端部连接在与之对应的拉环铰接座上，即每个拉环的两端分别通过拉环铰接座连接在无人机主体1上。且上导向拉环3和下导向拉环5的圆心均与无人机重心2重合，每个拉环均能够在以无人机重心为圆心、由两个拉环形成的半球面上绕其两端点之间的连线转动。上导向拉环3和下导向拉环5的交叉处通过滑扣连接组件6相连，将系留缆连接点设计在连接两个拉环交点的滑扣连接组件6上，并且在滑扣连接组件6的约束下可以沿拉环运动，从而使该连接点能够根据飞行状态在以无人机重心为圆心、由拉环形成的半球面上的任一点停留。至此，无论系留无人机飞行状态如何变化，变化导致的系留缆连接点与重心之间的力矩将驱使该连接点自动到达球面上适当位置，从而使连接于该连接点的系留缆延长线始终通过无人机的重心，同时，系留缆延长线所指的方向即为牵引拉力矢量方向。两个拉环的导向作用保证了滑扣连接组件6在球面上的随动位置。具体的：拉环铰接座4的结构如图2所示，包括：安装座4-3和通过轴承4-2支撑在安装座4-3内的拉环转轴4-1；拉环转轴4-1能够绕其轴线转动；拉环转轴4-1一端支撑在轴承4-2内部，另一端伸出安装座4-3后设置有用于使拉环嵌入安装的U形槽，拉环端部嵌入该U形槽内后，与拉环转轴4-1固接。在安装座4-3上设置有角度传感器安装孔4-4。滑扣连接组件6的结构如图3所示，包括：滑扣座6-3、连接杆6-4和快装连接件6-5。其中滑扣座6-3一端加工有用于使下导向拉环5穿过的开口槽，开口槽开口端的端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.系留无人机系留缆牵引拉力矢量测量机构，其特征在于：系留缆通过系留缆牵引机构与系留无人机相连，过系留缆与系留缆牵引机构连接点的系留缆延长线始终通过所述系留无人机的重心，所述系留缆延长线所指方向即为牵引拉力矢量方向；/n所述牵引拉力矢量测量机构包括：用于测量所述系留缆延长线所指方向的方向测量组件以及设置在系留缆与系留缆牵引机构之间的拉力传感器，所述方向测量组件测量的角度即为牵引拉力矢量的方向角、所述拉力传感器所测量的拉力即为牵引拉力矢量的大小。/n

【技术特征摘要】
1.系留无人机系留缆牵引拉力矢量测量机构，其特征在于：系留缆通过系留缆牵引机构与系留无人机相连，过系留缆与系留缆牵引机构连接点的系留缆延长线始终通过所述系留无人机的重心，所述系留缆延长线所指方向即为牵引拉力矢量方向；
所述牵引拉力矢量测量机构包括：用于测量所述系留缆延长线所指方向的方向测量组件以及设置在系留缆与系留缆牵引机构之间的拉力传感器，所述方向测量组件测量的角度即为牵引拉力矢量的方向角、所述拉力传感器所测量的拉力即为牵引拉力矢量的大小。


2.如权利要求1所述的系留无人机系留缆牵引拉力矢量测量机构，其特征在于，所述系留缆牵引机构包括：两个半圆形拉环、滑扣连接组件(6)；两个所述半圆形拉环交叉后连接在无人机主体(1)上，且两个所述半圆形拉环的圆心均与系留无人机重心重合；所述半圆形拉环能够在以无人机重心为圆心、由两个所述半圆形拉环形成的半球面上绕其两端点之间的连线转动；
所述滑扣连接组件(6)安装在两个所述半圆形拉环交叉处，所述滑扣连接组件(6)能够沿两个所述半圆形拉环滑动，使所述滑扣连接组件(6)能够在以无人机重心为圆心、由两个所述半圆形拉环形成的半球面上的任一点停留；系留缆与系留无人机的连接点设置在所述滑扣连接组件(6)上；
所述方向测量组件包括两个分别用于测量两个所述半圆形拉环转角的角度传感器，两个所述半圆形拉环转角合成所指示的方向即为牵引拉力矢量方向。


3.如权利要求2所述的系留无人机系留缆牵引拉力矢量测量机构，其特征在于，所述半圆形拉环的两端各通过一个拉环铰接座(4)连接在无人机主体(...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝忠虎，王强，岳松辰，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11