一种固定翼无人机回收系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种固定翼无人机回收系统及方法，在承载车上设置无人机支撑系统，通过承载车的自身运动为无人机提供可变速移动的回收平台。承载车具有很好地刹车性能，从而提升普通固定翼无人机的减速速度，缩短降落距离。设置柔性回收网，可以以减少无人机回收过程中对无人机的冲击损伤，降低了无人机自身的结构要求。设置通信设备、GPS模块和摄像模块，实现无人机和承载车的信息交互，便于实时保持同步运动，增强回收的可靠性。增强回收的可靠性。增强回收的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种固定翼无人机回收系统及方法


[0001]本专利技术涉及固定翼无人机回收
，具体涉及一种固定翼无人机回收系统及方法。

技术介绍

[0002]无人机在众多领域具有重要应用，无人机可以主要分为固定翼式无人机和旋翼式无人机两大类，固定翼具有速度快、航程远等优点，但是需要起飞和降落过程需要跑道；旋翼式具有起降灵活、可悬停等优点。本专利技术主要涉及固定翼回收

[0003]固定翼无人机通过与空气的相对运动产生升力，需要非常高的飞行速度才能完成飞行。在普通的滑跑降落过程中，在降落接地之后无人机仍然具有很高的滑行速度，一般大型飞机具有阻力扰流板、轮胎刹车等机构来增大行驶阻力，尽快降低滑行速度，以防止飞机滑跑距离过长，冲出跑道。对于小型固定翼无人机来说，通常尽量简化其机械结构，一般不具备刹车机构或者扰流机构。围绕“如何通过其他辅助机构(非固定翼飞机自身携带机构)帮助固定翼无人机耗散动能，最终静止下来”这一问题，诞生了很多方法，例如，航母舰载机通过拦阻索辅助减速，防止舰载机冲出甲板；还有降落伞回收(空中开伞然后慢慢飘落)、撞网回收(无人机直接撞向回收网实现减速)、撞线回收(无人机撞向一根悬在空中的线，无人机通过自身的机械结构锁住回收线实现减速回收)。总之，固定翼无人机的回收核心问题是“如何从高速运动状态尽快减速到静止状态。”[0004]总体而言，固定翼的回收过程就是“由动到静”，固定翼无人机回收可以分为两大类：跑道滑跑回收和拦阻机构拦阻回收。
[0005]跑道滑跑的主要问题：需要较长的跑道，而且对跑道平整度要求很高，否则容易冲出跑道或者损坏无人机起落架；
[0006]拦阻回收主要问题：伞降回收只适用于20kg以内的微小型无人机，风速不能过大，否则容易发生落点极度不可控、无人机降落后降落伞拖拽损坏无人机，此外还存在开伞失败等问题；撞网或者撞绳回收是一个非常短暂的过程，对无人机来说是一次非常强的“冲击力”，因此对无人机的机械结构强度要求非常高，因此会增加结构重量，降低无人机飞行性能。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术提供了一种固定翼无人机回收系统及方法，能够为无人机的降落回收提供一个稳定的降落平台，同时降低了无人机降落时的冲击损伤，提高了无人机降落回收对不同路面环境的适应性。
[0008]本专利技术的具体技术方案如下：
[0009]一种固定翼无人机回收系统，包括：无人机的机腹固定件、无人机支撑系统、用于装载无人机支撑系统的承载车、通信设备以及装载于承载车上的GPS模块、摄像模块和处理模块；
[0010]所述无人机支撑系统包括支撑装置和回收装置；所述回收装置固定连接于所述支撑装置的顶部；所述支撑装置的底部与所述承载车的顶部固定连接；
[0011]所述回收装置包括刚性支架和柔性回收网；所述刚性支架为金属框架，所述柔性回收网铺设于所述刚性支架上，用于与无人机的机腹固定件配合对接；
[0012]所述通信设备用于无人机与所述承载车之间的信息传递，所述GPS模块用于采集所述承载车的速度并通过所述通信设备传递给无人机，所述摄像模块用于采集无人机的位置信息和姿态信息；
[0013]所述处理模块对所述承载车的速度、所述位置信息和所述姿态信息进行处理。
[0014]进一步地，所述支撑装置包括上台面、下台面和固定连接于所述上台面和所述下台面之间的多个支撑杆；
[0015]所述支撑杆用于实现所述上台面的姿态调整。
[0016]进一步地，多个所述支撑杆为长度可以伸缩变化的伺服电动缸；所述伺服电动缸中的伺服电机分别控制所述支撑杆伸缩至指定长度；
[0017]所述支撑杆通过虎克铰与所述上台面和所述下台面固定连接。
[0018]进一步地，所述上台面和所述下台面均设置有姿态传感器，所述上台面的姿态传感器采集到的上台面的姿态信息与所述下台面的姿态传感器采集到的车辆颠簸信息一起发送至处理模块，所述处理模块根据所述姿态信息和所述车辆颠簸信息确定每个所述支撑杆的期望伸缩长度并发送至所述伺服电机，用于控制上台面的姿态调整。
[0019]进一步地，所述支撑装置为六自由度stewart并联机构。
[0020]进一步地，所述机腹固定件为设置于无人机腹部的四爪锚钩；所述四爪锚钩为可转动结构，无人机降落过程中向下打开，非降落过程贴附于无人机的机腹部位。
[0021]一种固定翼无人机回收方法，其特征在于，包括：
[0022]步骤一、降落对准：无人机通过通信设备向承载车发送准备降落指令，承载车由静止加速至指定的降落对接速度，无人机飞到承载车上方并与承载车做同步运动，使得无人机与承载车的地面投影位置重合；此时，无人机的处于四爪锚钩贴附于无人机的机腹部位；
[0023]步骤二、降落回收：无人机与承载车继续保持同步运动；无人机打开所述四爪锚钩，无人机在保持与承载车同步运动的同时逐渐降落至所述四爪锚钩勾住所述柔性回收网，无人机关闭发动机，承载车减速停止，完成无人机回收。
[0024]进一步地，在所述降落对准与所述降落回收的过程中，所述支撑装置的上台面的姿态信息与车辆颠簸信息确定所述支撑装置的每个支撑杆的期望伸缩长度，并将所述期望伸缩长度实时发送至伺服电机，控制所述支撑杆的伸缩，保持所述上台面的姿态稳定。
[0025]进一步地，当无人机与所述承载车处于同步运动时，所述摄像模块实时采集无人机的位置信息和姿态信息，所述承载车根据所述位置信息和所述姿态信息对自身做机动调整，与无人机保持同步。
[0026]有益效果：
[0027](1)一种固定翼无人机回收系统，在承载车上设置无人机支撑系统，通过承载车的自身运动为无人机提供可变速移动的回收平台。承载车具有很好地刹车性能，从而提升普通固定翼无人机的减速速度，缩短降落距离。同时承载车对地面的适应性，可以降低无人机对跑道的要求，无需单独的起落架，降低了结构复杂程度。设置柔性回收网，可以以减少无
人机回收过程中对无人机的冲击损伤，降低了无人机自身的结构要求，可以携带更多的燃料和载荷。设置通信设备、GPS模块和摄像模块，实现无人机和承载车的信息交互，便于实时保持同步运动，增强回收的可靠性。
[0028](2)在一优选实施例中，支撑装置包括上台面、下台面和固定连接于上台面和下台面之间的多个支撑杆，且支撑杆为长度可以伸缩变化的伺服电动缸，可以在保证上台面和无人机姿态平稳，减少路面颠簸等对无人机状态影响，同时可以通过姿态传感器实时采集的上台面姿态信息和车辆颠簸信息，实时调整支撑杆的伸缩长度，实现隔振效果，提高本专利技术回收系统的功能和通用性。
[0029](3)无人机与承载车处于同步运动时，摄像模块实时采集无人机的位置信息和姿态信息，承载车根据位置信息和姿态信息对自身做机动调整，与无人机保持同步，防止因为无人机受到侧风影响有侧向位置偏差导致的回收安全性的问题。
附图说明
[0030]图1为本专利技术的一种固定翼无人机回收系统结构示意图。
[0031]图2为图1中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固定翼无人机回收系统，其特征在于，包括：无人机的机腹固定件、无人机支撑系统、用于装载无人机支撑系统的承载车、通信设备以及装载于承载车上的GPS模块(6)、摄像模块(5)和处理模块；所述无人机支撑系统包括支撑装置(2)和回收装置；所述回收装置固定连接于所述支撑装置(2)的顶部；所述支撑装置(2)的底部与所述承载车的顶部固定连接；所述回收装置包括刚性支架(1)和柔性回收网(3)；所述刚性支架(1)为金属框架，所述柔性回收网(3)铺设于所述刚性支架(1)上，用于与无人机的机腹固定件配合对接；所述通信设备用于无人机与所述承载车之间的信息传递，所述GPS模块(6)用于采集所述承载车的速度并通过所述通信设备传递给无人机，所述摄像模块(5)用于采集无人机的位置信息和姿态信息；所述处理模块对所述承载车的速度、所述位置信息和所述姿态信息进行处理。2.如权利要求1所述的固定翼无人机回收系统，其特征在于，所述支撑装置(2)包括上台面、下台面和固定连接于所述上台面和所述下台面之间的多个支撑杆；所述支撑杆用于实现所述上台面的姿态调整。3.如权利要求2所述的固定翼无人机回收系统，其特征在于，多个所述支撑杆为长度可以伸缩变化的伺服电动缸；所述伺服电动缸中的伺服电机分别控制所述支撑杆伸缩至指定长度；所述支撑杆通过虎克铰与所述上台面和所述下台面固定连接。4.如权利要求3所述的固定翼无人机回收系统，其特征在于，所述上台面和所述下台面均设置有姿态传感器(4)，所述上台面的姿态传感器(4)采集到的上台面的姿态信息与所述下台面的姿态传感器(4)采集到的车辆颠簸信息一起发送至处理模块，所述处理模块根据所述姿态信息和所述车辆颠簸信息确定每个所述支撑杆的期望伸...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁建建，汪首坤，李彦辉，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：