CN109552153A - 一种车载无人机夹持装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于无人机配件技术领域，具体涉及一种车载无人机夹持装置。所述的装置包括机械结构部分和电控部分；机械结构部分包括机架、底板、主丝杆、丝杆电机、卡扣电机、卡扣、左推合器和右推合器；机架两侧为钩形，用于钩住汽车车顶；底板为滑板形状，底板固定在机架上方。两根主丝杆与底板的两侧边平行设置于底板内，两个丝杆电机分别与两根主丝杆相连，驱动主丝杆正传或反转，左推合器与左侧主丝杆相连，右推合器与右侧主丝杆相连。本发明提供车载无人机夹持装置，能使汽车成为民用无人机的“母舰”，使汽车和无人机成为整体，车顶能作无人机起降平台，能自动夹持、夹紧无人机起落架。
Description
技术领域
本发明属于无人机配件技术领域，具体涉及一种车载无人机夹持装置。
背景技术
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。
民用无人机的检测、监控、运载等多方功能已经逐渐成熟，在航拍、农业、交通、电力、物流、灾难救援、测绘、城市管理、浪漫等等领域等行业领域应用广泛，并有爆发性增长的趋势。
但是民用无人机受技术和成本性质，其性能的不足表现在电池的容量小、续航时间短。电池供电的无人机因为起飞重量受限，电池容量一般较小，所以不能实现远距离飞行，飞行时间也不超过半小时。在新的电池技术有大的突破之前，人们一般采用汽车+无人机的方案来扩展无人机的“飞行”半径，扩大无人机巡查的范围。在各领域应用无人机时，通常的做法是将无人机放置在汽车里，如后备箱，将汽车行驶到需要无人机作业的地域，再将无人机从汽车里拿出来，起飞、作业。作业完成后，将无人机降落，收好再放置到车厢内。在道路不佳，车厢物品较多的状况下，车厢放置无人机还可能涉及空间、安全等问题，这种作业和使用的方法仅仅是将汽车作为一个简单运输工具，与用汽车运输一箱水果毫无区别，有待大的技术革新。
无人机技术属于新兴技术领域，是科技前沿的朝阳产业。现在，无人机已经潜移默化的成为许多工作不可或缺的工具，而随着技术的发展，无人机必将应用在更加广阔领域，其未来的市场不可估量。
发明内容
本发明提供一种车载无人机夹持装置，该装置安装在小汽车的车顶，能使无人机在车顶快速起降、自动夹持和运输，避免将无人机装箱、装车等等的一系列工序。该无人机夹持装置结构简单可靠，无人机夹持和运输安全可靠，实现无人机的起降、巡视监控等应用快速反应的能力。
本发明的技术方案如下：
一种车载无人机夹持装置，包括机械结构部分和电控部分；机械结构部分包括机架、底板、主丝杆、丝杆电机、卡扣电机、卡扣、左推合器和右推合器；
所述的机架为铝合金扁管金属结构框架，其两侧为钩形，用于钩住汽车车顶；底板为有机塑料铸件，为滑板形状，底板固定在机架上方。主丝杆为直线 T8的行程丝杆，直径为12mm；两根主丝杆与底板的两侧边平行设置于底板内，两个丝杆电机位于主丝杆的内侧，且分别与两根主丝杆相连，驱动主丝杆正传或反转，丝杆电机为42型步进电机；左推合器与左侧主丝杆相连，右推合器与右侧主丝杆相连，左、右推合器与主丝杆垂直，位于主丝杆上方；在无人机降落后，左推合器和右推合器分别由丝杆电机驱动向中间合拢，固定和抱夹无人机起落架。合拢的速度在0.5厘米/秒～5厘米/秒间调节，精度在0.5厘米。
卡扣设置在底板内，位于右推合器的尾端，卡扣电机与卡扣相连，驱动卡扣动作，卡扣电机为28型步进电机，卡扣为塑料或碳纤维筘片。当推合器和右推合器分别向中间合拢过程中卡扣旋转呈现打开状态，当无人机已经被抱合状态下，无人机起落架到达卡扣的锁紧区域时卡扣电机旋转让卡扣卡住。当放飞时先由卡扣松开，之后左右推合器向两边退开，解除锁定状态，无人机可以经行释放。
所述的电控部分包括车载适配电源、MCU主板、步进电机驱动器、压力传感器、电流传感器和步进电机。车载适配电源分别与MCU主板、步进电机驱动器、压力传感器、电流传感器和步进电机相连，为整个装置的部件提供合适的电压和电流，电控部分的功率小于20W；MCU主板为整个装置核心控制，采用 STC15f2k60s2嵌入式芯片，分别与步进电机驱动器、压力传感器和电流传感器相连，承担传感器数据检测、运算和控制作用；步进电机驱动器将MCU主板的信号放大驱动步进电机带动主丝杆正传或反转；当合抱动作碰到无人机的起落架时，步进电机的阻力增大，MCU主板接收的电流传感器回传电机电流逐渐增大，说明左推合器和右推合器在慢慢抱紧无人机的起落架，MCU主板的发出信号使主丝杆减慢速度继续转动，同时MCU主板控制卡扣电机让卡扣处于打开状态，当MCU主板接收到压力传感器回传的数据达到设定值时，代表合抱动作已经完成，主丝杆停止转动，这时卡扣电机复位，靠步进电机的自锁性和丝杆的螺纹自锁力将起落架牢牢“锁住”。
本发明的有益效果：本发明提供车载无人机夹持装置，能使汽车成为民用无人机的“母舰”，使汽车和无人机成为整体：车顶能作无人机起降平台，能自动夹持、夹紧无人机起落架，使无人机的起降、运输、作业一体化，节省人工收放时间，加快工作效率，使用更加便捷。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明的俯视图。
图中，1机架；2底板；3主丝杆；4丝杆电机；5卡扣电机；6卡扣；7左推合器；8右推合器。
图3是本发明装置的工作原理示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
一种车载无人机夹持装置，包括机械结构部分和电控部分；机械结构部分包括机架1、底板2、主丝杆3、丝杆电机4、卡扣电机5、卡扣6、左推合器7 和右推合器8；
所述的机架1为铝合金扁管金属构件，其两侧为钩形，用于钩住汽车车顶；底板2为有机塑料铸件，为滑板形状，底板2固定在机架1上方。主丝杆3为直线T8的行程丝杆，直径为12mm；两根主丝杆3与底板2的两侧边平行设置于底板2内，两个丝杆电机4分别与两根主丝杆3相连，驱动主丝杆3正传或反转，丝杆电机4为42型步进电机；左推合器7与左侧主丝杆3相连，右推合器8与右侧主丝杆3相连；在无人机降落后，左推合器7和右推合器8分别由丝杆电机4驱动向中间合拢，固定和抱夹无人机起落架。合拢的速度在0.5厘米 /秒～5厘米/秒间调节，精度在0.5厘米。
卡扣6设置在底板2内，位于右推合器8的尾端，卡扣电机5与卡扣6相连，驱动卡扣6动作，卡扣电机5为28型步进电机，卡扣6为塑料或碳纤维筘片。当推合器7和右推合器8分别向中间合拢过程中卡扣6旋转呈现打开状态，当无人机已经被抱合状态下，无人机起落架到达卡扣6的锁紧区域时卡扣电机5 旋转让卡扣6卡住。当放飞时先由卡扣6松开，之后左右推合器向两边退开，解除锁定状态，无人机可以经行释放。
所述的电控部分包括车载适配电源、MCU主板、步进电机驱动器、压力传感器、电流传感器和步进电机。车载适配电源分别与MCU主板、步进电机驱动器、压力传感器、电流传感器和步进电机相连，为整个装置的部件提供合适的电压和电流，电控部分的功率小于20W；MCU主板为整个装置核心控制，采用 STC15f2k60s2嵌入式芯片，分别与步进电机驱动器、压力传感器和电流传感器相连，承担传感器数据检测、运算和控制作用；步进电机驱动器将MCU主板的信号放大驱动步进电机带动主丝杆3正传或反转；当合抱动作碰到无人机的起落架时，步进电机的阻力增大，MCU主板接收的电流传感器回传电机电流逐渐增大，说明左推合器7和右推合器8在慢慢抱紧无人机的起落架，MCU主板的发出信号使主丝杆3减慢速度继续转动，同时MCU主板控制卡扣电机5让卡扣 6处于打开状态，当MCU主板接收到压力传感器回传的数据达到设定值时，代表合抱动作已经完成，主丝杆3停止转动，这时卡扣电机5复位，靠步进电机的自锁性和丝杆的螺纹自锁力将起落架牢牢“锁住”。
Claims (5)
1.一种车载无人机夹持装置，其特征在于，包括机械结构部分和电控部分；机械结构部分包括机架(1)、底板(2)、主丝杆(3)、丝杆电机(4)、卡扣电机(5)、卡扣(6)、左推合器(7)和右推合器(8)；
所述的机架(1)为铝合金扁管金属结构框架，其两侧为钩形，用于钩住汽车车顶；底板(2)为滑板形状，底板(2)固定在机架(1)上方；两根主丝杆(3)与底板(2)的两侧边平行设置于底板(2)内，两个丝杆电机(4)位于主丝杆(3)的内侧，且分别与两根主丝杆(3)相连，驱动主丝杆(3)正传或反转；左推合器(7)与左侧主丝杆(3)相连，右推合器(8)与右侧主丝杆(3)相连；左、右推合器与主丝杆(3)垂直，位于主丝杆(3)上方，无人机降落后，左推合器(7)和右推合器(8)分别由丝杆电机(4)驱动向中间合拢，固定和抱夹无人机起落架；卡扣(6)设置在底板(2)内，位于右推合器(8)的尾端，卡扣电机(5)与卡扣(6)相连，驱动卡扣(6)动作；
所述的电控部分包括车载适配电源、MCU主板、步进电机驱动器、压力传感器、电流传感器和步进电机；车载适配电源分别与MCU主板、步进电机驱动器、压力传感器、电流传感器和步进电机相连，为整个装置的部件提供电压；MCU主板分别与步进电机驱动器、压力传感器和电流传感器相连，承担传感器数据检测、运算和控制作用；步进电机驱动器将MCU主板的信号放大驱动步进电机带动主丝杆(3)正传或反转。
2.如权利要求1所述的一种车载无人机夹持装置，其特征在于，所述的主丝杆(3)为直线T8的行程丝杆，直径为12mm；卡扣电机(5)为28型步进电机，丝杆电机(4)为42型步进电机。
3.如权利要求1或2所述的一种车载无人机夹持装置，其特征在于，所述的底板(2)为有机塑料铸件，卡扣(6)为塑料或碳纤维筘片。
4.如权利要求1或2所述的一种车载无人机夹持装置，其特征在于，MCU主板采用STC15f2k60s2嵌入式芯片。
5.如权利要求3所述的一种车载无人机夹持装置，其特征在于，MCU主板采用STC15f2k60s2嵌入式芯片。
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