本申请提出了多维智能无人机协同连接系统，至少包括两架无人机，无人机的轮廓至少包括一用以匹配的连接边，连接边的端面上设置连接部和辅助连接模块；以及，无人机的内部设置控制模块和自锁模块，自锁模块配置用于实现不同无人机间连接部的锁定；控制模块配置用于控制无人机飞行姿态。本申请能精准、可靠、方便地实现高空集群无人机连接，是一种未来式的无人机应用场景，适用于未来城市化的快递、外卖配送运输、复杂地势的物资运输以及未来式军队多维无人机协同作战，兼具日常生活和未来军事的应用场景。
【技术实现步骤摘要】
本申请涉及飞行器，尤其是涉及多维智能无人机协同连接系统。
技术介绍
1、随着无人机技术的快速发展，其应用场景不断拓展，从军事领域延伸到日常生活。传统无人机主要实现独立飞行和降落，但随着应用需求的增加，对无人机的要求也越来越高，需要实现多无人机连接后共同飞行的形式。目前，无人机的连接方式主要包括磁吸式、机械结构式以及磁吸机械式连接。
2、其中，磁吸式连接是最普遍的方式，通过在无人机侧面安装磁铁来实现吸附连接。然而，这种方式对磁铁的吸力要求极高，且所需磁铁较大，这显著增加了无人机的重量，从而减少了其续航能力和载重能力。机械结构式连接虽然不依赖高密度磁性材料，但其结构复杂，增加了无人机对接和分离的难度，且容易发生卡顿。磁吸机械式连接相较前两者有所改进，但其自锁性较差，不适宜于承受较大负载的场合。因此，设计一种可精准对接、自锁性好、方便分离地集群无人机连接系统成为了未来无人机研究领域的关键。
技术实现思路
1、为解决传统多无人机连接方式所面临的结构复杂性、过重的连接装置、连接后分离困难等问题，本专利技术提供多维智能无人机协同连接系统及分离、组合方法。
2、在本申请的第一个方面提供了多维智能无人机协同连接系统，多维智能无人机协同连接系统至少包括两架无人机，无人机的轮廓至少包括一用以匹配的连接边，连接边的端面上设置连接部和辅助连接模块；以及，无人机的内部设置控制模块和自锁模块，自锁模块配置用于实现不同无人机间连接部的锁定；控制模块配置用于控制无人机飞行姿态。
>3、通过以上技术方案，多架无人机在空中需要连接的时候，通过辅助连接模块结合定位结构进行连接，然后再通过自锁模块进行自锁，准确稳定地实现多无人机空中连接。此外，该设计充分考虑到无人机质量最小化原则，采用磁吸辅助式的定位结构完成无人机的定位，最大化减少高密度材料磁铁的用量，从而增加集群无人机的续航以及承载能力。4、具体的，无人机的轮廓为正多边形，轮廓每条边的端面上均设置连接部和辅助连接模块，用以实现无人机之间任意边的连接配合。
5、具体的，连接部包括多个定位块和定位槽，定位块为向外凸出的三角形凸块，定位槽为向内凹陷的三角形凹槽，且位于无人机的同一侧边内的定位块和定位槽交错排布于侧边的四角。
6、通过设计异形定位槽及定位块并使定位槽和定位块错位排布，降低无人机侧边错误链接的情况。
7、具体的，定位块前端竖直方向上开设通孔，定位槽内开设伸出孔，伸出孔孔径与通孔相同，且当定位块与定位槽连接时，伸出孔与通孔的中线重合。
8、具体的，自锁模块包括：电推杆、连接线和控制单元；电推杆与连接线和控制单元依次连接，且电推杆响应于控制单元的指令，使电推杆前端伸出或缩回；电推杆前端直径与伸出孔孔径相同。
9、通过以上技术方案，在完成连接后，自锁模块锁止两架无人机之间的连接部，使得处于连接状态的无人机组连接更为稳定，有利于飞行姿态的保持。
10、具体的，辅助连接模块为微型电磁铁，电磁铁由控制模块控制其电磁方向，且设置于无人机各侧边中部，为了节约成本辅助连接模块可以是一块体积很小的电磁铁，它只需提供微小的磁力来辅助两架无人机精准定位与分离。
11、通过以上技术方案，该对角凸起结构可实现两架无人机在空中自旋转定位，避免了单侧凸起的错定位现象；自锁模块是安装在无人机外护罩内部的电推杆，通过将推杆插入另一架无人机定位块的通孔，实现自锁功能。无人机分离时，通过控制模块控制辅助连接模块，使得两架无人机的电磁铁产生分离力，实现无人机分离。
12、在本申请的第二个方面提供了多维智能无人机协同连接系统的组合方法，其中无人机如上述无人机，包括：s1、初始无人机接近待连接无人机时，初始无人机与待连接无人机中调整飞行姿态并检查自锁模块处于收缩状态；s2、控制待连接无人机的连接部与初始无人机的连接部匹配连接，完成初始定位连接；s3、控制模块控制电磁铁磁极方向，待连接无人机与初始无人机中的辅助连接模块将两架无人机吸附在一起，完成精准定位连接；s4、控制单元控制待连接无人机与初始无人机中的电推杆伸出，使得待连接无人机与初始无人机的连接部锁定，从而完成两架无人机的连接。
13、在本申请的第三个方面提供了多维智能无人机协同连接系统的分离方法，其中无人机如上述无人机，包括：s1、控制单元将两架待分离无人机的电推杆收缩，使得两架待分离无人机的连接部解锁；s2、控制模块控制两架无人机电磁铁磁极方向相排斥，产生分离力；s3、调整两架待分离无人机的动力输出及飞行姿态，使得两架待分离无人机分离。
14、本申请的有益效果如下：
15、一、提出了一种新型的连接部，可实现无人机在空中的自旋转初定位，显著减少错误对接情况；
16、二、通过优化无人机连接结构，实现了最大化的质量减少，引入辅助连接模块以协助多个无人机的精确定位与分离，显著减少了高密度材料磁铁的消耗；
17、三、借助简化的自锁模块实现多无人机连接后自锁，有效避免了由于复杂机械结构所导致的难以分离问题。自锁状态下的无人机集群能够展现出更为卓越的功能性能。
18、四、通过微型电磁铁产的分离力实现多无人机的快速分离。
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【技术保护点】
1.多维智能无人机协同连接系统，其特征在于，所述多维智能无人机协同连接系统至少包括两架无人机，所述无人机的轮廓至少包括一用以匹配的连接边，所述连接边的端面上设置连接部和辅助连接模块；以及，所述无人机的内部设置控制模块和自锁模块，所述自锁模块配置用于实现不同无人机间所述连接部的锁定；所述控制模块配置用于控制无人机飞行姿态。
2.根据权利要求1所述的多维智能无人机协同连接系统，其特征在于，所述无人机的轮廓为正多边形，轮廓每条边的端面上均设置所述连接部和辅助连接模块，用以实现所述无人机之间任意边的连接配合。
3.根据权利要求1所述的多维智能无人机协同连接系统，其特征在于，所述连接部包括多个定位块和定位槽，定位块为向外凸出的三角形凸块，定位槽为向内凹陷的三角形凹槽，且位于所述无人机的同一侧边内的所述定位块和定位槽交错排布于侧边的四角。
4.根据权利要求3所述的多维智能无人机协同连接系统，其特征在于，所述定位块前端竖直方向上开设通孔，定位槽内开设伸出孔，所述伸出孔孔径与所述通孔相同，且当所述定位块与所述定位槽连接时，伸出孔与通孔的中线重合。
5.根据权利要求4所述的多维智能无人机协同连接系统，其特征在于，所述自锁模块包括：电推杆、连接线和控制单元；所述电推杆与所述连接线和控制单元依次连接，且所述电推杆响应于所述控制单元的指令，使电推杆前端伸出或缩回；所述电推杆前端直径与所述伸出孔孔径相同。
6.根据权利要求1所述的多维智能无人机协同连接系统，其特征在于，所述辅助连接模块为微型电磁铁，电磁铁由控制模块控制其电磁方向，且设置于所述无人机各侧边中部。
7.多维智能无人机协同连接系统的分离方法，所述无人机如权利要求1-6任一项所述的多维智能无人机协同连接系统，其特征在于，包括：S1、初始无人机接近待连接无人机时，初始无人机与待连接无人机中调整飞行姿态并检查自锁模块处于收缩状态；S2、控制待连接无人机的连接部与初始无人机的连接部匹配连接，完成初始定位连接；S3、控制模块控制两架飞机电磁铁磁极方向相吸，为辅助定位最准备；S4、待连接无人机与初始无人机中的辅助连接模块将两架无人机吸附在一起，完成精准定位连接；S5、控制单元控制待连接无人机与初始无人机中的电推杆伸出，使得待连接无人机与初始无人机的连接部锁定，从而完成两架无人机的连接。
8.多维智能无人机协同连接系统的组合方法，所述无人机如权利要求1-6任一项所述的多维智能无人机协同连接系统，其特征在于，包括：S1、控制单元将两架待分离无人机的电推杆收缩，使得两架待分离无人机的连接部解锁；S2、控制模块控制两架无人机电磁铁磁极方向相排斥，产生分离力；S3、调整两架待分离无人机的动力输出及飞行姿态，使得两架待分离无人机分离。
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【技术特征摘要】
1.多维智能无人机协同连接系统，其特征在于，所述多维智能无人机协同连接系统至少包括两架无人机，所述无人机的轮廓至少包括一用以匹配的连接边，所述连接边的端面上设置连接部和辅助连接模块；以及，所述无人机的内部设置控制模块和自锁模块，所述自锁模块配置用于实现不同无人机间所述连接部的锁定；所述控制模块配置用于控制无人机飞行姿态。
2.根据权利要求1所述的多维智能无人机协同连接系统，其特征在于，所述无人机的轮廓为正多边形，轮廓每条边的端面上均设置所述连接部和辅助连接模块，用以实现所述无人机之间任意边的连接配合。
3.根据权利要求1所述的多维智能无人机协同连接系统，其特征在于，所述连接部包括多个定位块和定位槽，定位块为向外凸出的三角形凸块，定位槽为向内凹陷的三角形凹槽，且位于所述无人机的同一侧边内的所述定位块和定位槽交错排布于侧边的四角。
4.根据权利要求3所述的多维智能无人机协同连接系统，其特征在于，所述定位块前端竖直方向上开设通孔，定位槽内开设伸出孔，所述伸出孔孔径与所述通孔相同，且当所述定位块与所述定位槽连接时，伸出孔与通孔的中线重合。
5.根据权利要求4所述的多维智能无人机协同连接系统，其特征在于，所述自锁模块包括：电推杆、连接线和控制单元；所述电推杆与所述连接线和控制单元依次连接，且所述电推杆响应于所述控制单元的指令，使电...
【专利技术属性】
技术研发人员：穆瑞，蔡昌栋，孙望，郭小暄，尤延铖，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：
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