发明内容
本发明要解决的技术问题是提供多无人机立体机库,该种机库能够在无人机立体机库整体倾斜的状态下为无人机提供用于起飞或降落的水平停机平台,进一步还能够将降落在停机平台上的无人机进行姿态调整后实现对中,并将对中后的无人机置入空位停机板上并固定。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
多无人机立体机库,其特征在于:包括第一框架和第二框架,所述的第一框架内设置有可升降的无人机姿态调整装置,所述的第二框架内由上至下顺次设置有若干层停机板;
所述的无人机姿态调整装置包括调整板,所述的调整板的底部两侧分别固定安装有左支撑总成和右支撑总成,所述的左支撑总成和右支撑总成分别独立与倾角驱动装置传动连接,两组倾角驱动装置用于通过左支撑总成和右支撑总成控制调整板的倾角方向和倾角值,所述的调整板上固定安装有倾角传感器,所述的倾角传感器用于采集调整板的倾斜方向和倾角数据;
所述的调整板上表面设置有对中装置,所述的对中装置包括左夹臂和右夹臂,所述的左夹臂和右夹臂通过对中驱动装置与对中电机传动连接,所述的对中电机用于驱动左夹臂和右夹臂相对或相向运动,所述的左夹臂和右夹臂上均固定安装有前抓手和后抓手,所述的前抓手和后抓手能够在抓手驱动装置的驱动下相对或相向运动;
无人机放置在调整板上表面且位于左夹臂和右夹臂之间,所述的调整板上表面左夹臂和右夹臂相对运动且两组前抓手和后抓手相对运动能够推动无人机在调整板所在平面内的X轴和Y轴两个方向实现对中;
所述的停机板用于停放并固定无人机,所述的对中装置与伸缩传动装置传动连接,所述的伸缩传动装置用于在调整板与任一停机板平齐时,带动对中装置在调整板和停机板上方往复运动。
所述的伸缩传动装置包括设置在调整板两侧的左安装支架和右安装支架,所述的左安装支架和右安装支架内均安装有丝杆,每根丝杆均与一组丝杆螺母螺纹连接,两组丝杆螺母分别与移动框架的两端固定连接,所述的左安装支架和右安装支架内的两根丝杆相互平行,所述的两根丝杆在电机的驱动下同步转动,所述的对中装置与移动框架固定连接。
所述的对中装置中的对中驱动装置包括对中电机,所述的对中电机的输出轴与中心齿轮传动连接,第一齿条和第二齿条分别设置在中心齿轮的上下两侧且相互平行,所述的第一齿条和第二齿条均与中心齿轮啮合传动;所述的第一齿条与第一移动滑块固定连接,所述的第一移动滑块与第一滑轨滑动连接,所述的第二齿条与第二移动滑块固定连接,所述的第二移动滑块与第二滑轨滑动连接,所述的第一滑轨和第二滑轨均与移动框架固定连接;
所述的左夹臂尾端与第二齿条一端固定连接,所述的右夹臂尾端与第一齿条一端固定连接。
所述的左夹臂和右夹臂结构对称,左夹臂和右夹臂上均安装有抓手驱动装置,所述的抓手驱动装置包括两组滚轮,所述的两组滚轮之间采用传送带传动连接,两组滚轮中的任一滚轮与抓手驱动电机传动连接,所述的传送带为环形且被两组滚轮拉紧,所述的传动带被两滚轮转轴轴心所在平面分为上传送段和下传送段,所述的前抓手通过压紧块与下传送段固定连接,所述的后抓手通过连接架与上传送段固定连接,所述的前抓手和后抓手相对设置。
所述的右夹臂包括第一连接杆,所述的第一连接杆的尾端通过固定块与第一齿条一端固定连接,所述的第一传送带两端通过固定架安装在第一连接杆上表面;所述的左夹臂包括第二连接杆,所述的第二传送带两端通过固定架安装在第二连接杆上表面。
所述的倾角驱动装置包括左侧升降装置和右侧升降装置,所述的左支撑总成包括左支撑架,所述的左支撑架顶端通过第一铰轴与连接块连接,所述的连接块顶端与调整板底面固定连接,所述的左支撑架与左侧升降装置传动连接,所述的左侧升降装置用于带动左支撑架在竖直方向上运动;所述的右支撑总成包括右支撑架,所述的右支撑架顶端通过第二铰轴与旋转固定板连接,所述的旋转固定板顶面与右滑块固定连接,所述的右滑块与线性导轨滑动连接,所述的线性导轨与调整板底面固定连接,所述的线性导轨的延伸方向与第二铰轴轴心所在直线垂直,所述的第二铰轴轴心与第一铰轴轴心垂直,所述的右支撑架与右侧升降装置传动连接,所述的右侧升降装置用于带动右支撑架在竖直方向上运动。
所述的左侧升降装置和右侧升降装置均包括垂向丝杆、升降同步带和升降电机,两组垂向丝杆分别竖直设置在第一框架两侧,每组垂向丝杆的一端均通过升降同步带与升降电机传动连接,每组垂向丝杆均与一组传动螺母螺纹连接,所述的左支撑架与左侧升降装置的垂向丝杆通过传动螺母传动连接,所述的右支撑架与右侧升降装置的垂向丝杆通过传动螺母传动连接。
所述的停机板数量不少于1,相邻停机板之间相互平行,每层停机板表面均设置有固定抓手和旋转抓手,所述的固定抓手和旋转抓手位于同一轴线上,所述的固定抓手位于远离第一框架一侧,所述的旋转抓手位于靠近第一框架一侧,所述的固定抓手用于对无人机一侧进行限位并用于确定无人机行程终点,所述的旋转抓手与翻转电机传动连接,用于对无人机另一侧进行限位。
该种多无人机立体机库能够产生的有益效果为:
第一,通过左侧升降装置和右侧升降装置分别独立对左支撑总成和右支撑总成进行升降控制,进而控制调整板两侧同步升降或在左右方向上发生倾斜,进而能够在无人机在进行放飞或回收时能够提供水平的停机平面;
第二,通过姿态调整装置能够将回收的无人机姿态进行对中调整,姿态对中调整后的无人机处于被两组机械臂以及两组机械抓手固定的状态,既能够保证无人机能够被机械臂抓取移动,有能够保证无人机后续移动的方向基础已经完成。
第三,固定有回收无人机的调整板在左侧升降装置和右侧升降装置的控制下能够调整到与停机板平行且高度相同的对齐位置,此时可以通过伸缩传动装置带动姿态调整装置将夹取固定的无人机送至停机板上方,并通过旋转抓手和固定抓手对无人机进行固定,防止其在晃动中脱落受损。
第四,旋转抓手靠近第一框架一侧,在正常工况下,旋转抓手处于水平位置,位于停机板的凹槽内,从而不会对无人机的行程造成影响。无人机置入停机板行程到达终点时,即无人机外框架一侧卡入固定抓手内时,旋转抓手在电机的带动下向上翻起,能够对无人机外框架的另外一侧进行固定。
具体实施方式
由于无人机的重复使用属性,无人机在工作结束后需要会收入无人机库中,,在无人机的使用过程中,无人机回收姿态由于断电瞬间的受力不同,落入停机坪时的姿态也均不相同,无人机不同的回收姿态加大了无人机回收至无人机机库中的难度。以下结合说明书附图和具体优选的实施例对多无人机立体机库作进一步描述。
如图1所示,多无人机立体机库,包括第一框架36和第二框架37,所述的第一框架36内设置有可升降的无人机姿态调整装置,所述的第二框架37内由上至下顺次设置有若干层停机板29;
所述的无人机姿态调整装置包括调整板13,所述的调整板13的底部两侧分别固定安装有左支撑总成12和右支撑总成28,所述的左支撑总成12和右支撑总成28分别独立与倾角驱动装置传动连接,两组倾角驱动装置用于通过左支撑总成12和右支撑总成28控制调整板13的倾角方向和倾角值,所述的调整板13上固定安装有倾角传感器,所述的倾角传感器用于采集调整板13的倾斜方向和倾角数据;
所述的调整板13上表面设置有对中装置,所述的对中装置包括左夹臂和右夹臂,所述的左夹臂和右夹臂通过对中驱动装置与对中电机传动连接,所述的对中电机用于驱动左夹臂和右夹臂相对或相向运动,所述的左夹臂和右夹臂上均固定安装有前抓手22和后抓手17,所述的前抓手22和后抓手17能够在抓手驱动装置的驱动下相对或相向运动;
无人机放置在调整板13上表面且位于左夹臂和右夹臂之间,所述的调整板13上表面左夹臂和右夹臂相对运动且两组前抓手22和后抓手17相对运动能够推动无人机在调整板13所在平面内的X轴和Y轴两个方向实现对中;
所述的停机板29用于停放并固定无人机,所述的对中装置与伸缩传动装置传动连接,所述的伸缩传动装置用于在调整板13与任一停机板29平齐时,带动对中装置在调整板13和停机板29上方往复运动。
本实施例中,如图2所示,伸缩传动装置包括设置在调整板13两侧的左安装支架和右安装支架,所述的左安装支架和右安装支架内均安装有丝杆9,每根丝杆9均与一组丝杆螺母8螺纹连接,两组丝杆螺母8分别与移动框架的两端固定连接,所述的左安装支架和右安装支架内的两根丝杆9相互平行,所述的两根丝杆9在电机的驱动下同步转动,所述的对中装置与移动框架固定连接。
两组丝杆9的驱动端通过一根传动带传动连接,所述的传动带通过电机驱动,该种传动方式保证了两根丝杆9能够在电机的带动下同步转动,进而能够驱动对中装置精准的实现伸缩运动。
本实施例中,如图2所示,对中装置中的对中驱动装置包括对中电机,所述的对中电机的输出轴与中心齿轮1传动连接,第一齿条3和第二齿条4分别设置在中心齿轮1的上下两侧且相互平行,所述的第一齿条3和第二齿条4均与中心齿轮1啮合传动;所述的第一齿条3与第一移动滑块14固定连接,所述的第一移动滑块14与第一滑轨5滑动连接,所述的第二齿条4与第二移动滑块18固定连接,所述的第二移动滑块18与第二滑轨7滑动连接,所述的第一滑轨5和第二滑轨7均与移动框架固定连接;所述的左夹臂尾端与第二齿条4一端固定连接,所述的右夹臂尾端与第一齿条3一端固定连接。
第一齿条3和第二齿条4均与调整板13平行,同理,第一滑轨5和第二滑轨7也均与调整板13平行,所述的第一滑轨5和第二滑轨7分别用于为第一齿条3和第二齿条4限位和导向,第一齿条3位于中心齿轮1的下方,第一齿条3的下表面通过两块第一移动滑块14与第一滑轨5滑动连接,两块第一移动滑块14分别固定在第一齿条3的下表面两端,同理,第二齿条4位于中心齿轮1的上方,第二齿条4的上表面通过两块第二移动滑块18与第二滑轨7滑动连接,两块第二移动滑块18分别固定在第二齿条4的上表面两端。当中心齿轮1在对中电机的带动下正转时,第一齿条3和第二齿条4相对运动,此时左夹臂和右夹臂相对运动,进行夹紧的动作,用于实现无人机X轴方向的对中;当中心齿轮1在对中电机的带动下反转时,第一齿条3和第二齿条4相向运动,此时左夹臂和右夹臂相向运动,进行复位的动作,用于实现左夹臂和右夹臂复位。
本实施例中,如图5所示,左夹臂和右夹臂结构对称,左夹臂和右夹臂上均安装有抓手驱动装置,所述的抓手驱动装置包括两组滚轮,所述的两组滚轮之间采用传送带传动连接,两组滚轮中的任一滚轮与抓手驱动电机传动连接,所述的传送带为环形且被两组滚轮拉紧,所述的传动带被两滚轮转轴轴心所在平面分为上传送段和下传送段,所述的前抓手22通过压紧块23与下传送段固定连接,所述的后抓手17通过连接架19与上传送段固定连接,所述的前抓手22和后抓手17相对设置。所述的右夹臂包括第一连接杆15,所述的第一连接杆15的尾端通过固定块6与第一齿条3一端固定连接,所述的第一传送带20两端通过固定架安装在第一连接杆15上表面;所述的左夹臂包括第二连接杆16,所述的第二传送带21两端通过固定架安装在第二连接杆16上表面。
第一连接杆15和第二连接杆16的下表面均与调整板13接触连接或设置有较小间隙,因此,第一连接杆15和第二连接杆16分别通过适应长度的固定块6与对应的齿条连接。第一连接杆15和第二连接杆16均设置有前抓手22和后抓手17,前抓手22和后抓手17均为L型折板结构,且开口相对设置,由于前抓手22和后抓手17的底部端面均调整板13接触连接或设置有较小间隙,因此,前抓手22和后抓手17需要采用不同高度的压紧块23和连接架19分别与不同高度的上传送段和下传送段固定连接。
本实施例中,如图4、6、7所示,倾角驱动装置包括左侧升降装置和右侧升降装置,所述的左支撑总成12包括左支撑架,所述的左支撑架顶端通过第一铰轴10与连接块11连接,所述的连接块11顶端与调整板13底面固定连接,所述的左支撑架与左侧升降装置传动连接,所述的左侧升降装置用于带动左支撑架在竖直方向上运动;所述的右支撑总成28包括右支撑架,所述的右支撑架顶端通过第二铰轴27与旋转固定板26连接,所述的旋转固定板26顶面与右滑块25固定连接,所述的右滑块25与线性导轨24滑动连接,所述的线性导轨24与调整板13底面固定连接,所述的线性导轨24的延伸方向与第二铰轴27轴心所在直线垂直,所述的第二铰轴27轴心与第一铰轴10轴心垂直,所述的右支撑架与右侧升降装置传动连接,所述的右侧升降装置用于带动右支撑架在竖直方向上运动。
当左侧升降装置和右侧升降装置同步升降时,能够带动调整板13保持原始状态,仅仅在Z轴的竖直方向上做往复运动,而当调整板13需要进行倾斜时,通过调整一侧的升降装置,使调整板13两侧的高度差发生改变,此时,调整板13相对左支撑架围绕第一铰轴10发生转动,调整板13相对右支撑架围绕第二铰轴27发生转动。调整板13的倾斜角度能够在倾角传感器的监控下实现精准控制,所述的倾角传感器与一侧的升降装置控制器形成闭环控制。由于在调整板13发生倾斜运动时,左支撑总成12以及右支撑总成28与调整板13的接触点之间位置会发生变化,因此,在在调整板13发生倾斜时,右滑块25与线性导轨24会发生滑动,保证了结构的稳定性。
本实施例中,图1中还公开了左侧升降装置和右侧升降装置的具体结构,左侧升降装置和右侧升降装置均包括垂向丝杆33、升降同步带34和升降电机35,两组垂向丝杆33分别竖直设置在第一框架36两侧,每组垂向丝杆33的一端均通过升降同步带34与升降电机35传动连接,每组垂向丝杆33均与一组传动螺母螺纹连接,所述的左支撑架与左侧升降装置的垂向丝杆33通过传动螺母传动连接,所述的右支撑架与右侧升降装置的垂向丝杆33通过传动螺母传动连接。
进一步的,左侧升降装置和右侧升降装置分别独立运动,能够带动左侧升降装置和右侧升降装置独立升降,当两侧的左侧升降装置和右侧升降装置同步升降时,用于调整调整板13在第一框架36内的高度位置,当左侧升降装置停止不动右侧升降装置上下运动时,用于调整调整板13的倾斜角度和倾斜方向。
本实施例中,如图3所示,停机板29数量不少于1,相邻停机板29之间相互平行,每层停机板29表面均设置有固定抓手31和旋转抓手30,所述的固定抓手31和旋转抓手30位于同一轴线上,所述的固定抓手31和旋转抓手30所在轴线与伸缩传动装置伸缩方向相同所述的固定抓手31位于远离第一框架36一侧,所述的旋转抓手30位于靠近第一框架36一侧,所述的固定抓手31用于对无人机一侧进行限位并用于确定无人机行程终点,所述的旋转抓手30与翻转电机传动连接,用于对无人机另一侧进行限位。
第二框架37内由上至下设置有若干层停机板29,每层停机板29边缘还设置有限位传感器32,每个限位传感器32用于为调整板13和该限位传感器32对齐提供对齐信号,第二框架37内的多个停机板29能够为多无人机停机提供场地。
再回收无人机时该种多无人机立体机库的工作方式为:
步骤1,无人机姿态调整装置处于静止状态并接收到回收无人机指令,左侧升降装置和右侧升降装置同步升降带动调整板13运动至预设高度;
步骤2,调整板13上固定安装的倾角传感器采集获取调整板13与水平面的倾角,并通过右侧升降装置带动右支撑总成28向上或向下运动,将调整板13调整至与水平面平行的状态;
步骤3,无人机以对中标识为目标点,降落在调整板13的上表面;
步骤4,无人机落入调整板13上表面后位于左夹臂和右夹臂之间,中心齿轮1在对中电机的驱动下转动,驱动第一齿条3和第二齿条4分别带动左夹臂和右夹臂相向运动;
步骤5,左夹臂和右夹臂均与无人机框架接触后,完成无人机在X轴方向上的对中,对中电机停机;
步骤6,左夹臂的前抓手22和后抓手17在第二传送带21的带动下相对运动,左夹臂的前抓手22和后抓手17在第一传送带20的带动下相对运动,两组前抓手22和后抓手17在电机的带动下同步运动,当安装在两组前抓手22和后抓手17接触面的上的压力传感器均采集到压力信号时,完成无人机在Y轴方向上的对中;
步骤7,用于驱动第一传送带20和第二传送带21的抓手驱动电机停机,完成无人机在调整板13的上表面的对中,同时将无人机锁定;
步骤8,无人机锁定后,无人机姿态调整装置在左侧升降装置和右侧升降装置的控制下实现调整板13与停机板29平行;
步骤9,左侧升降装置和右侧升降装置同步带动调整板13升降,带动调整板13与空闲停机板29对齐,并通过空闲停机板29上的限位传感器32对调整板13进行限位;
步骤10,通过伸缩传动装置将固定的无人机推送到停机板29上,此时无人机外框架一侧卡入固定抓手31内时,旋转抓手30在电机的带动下向上翻起,能够对无人机外框架的另外一侧进行固定。
步骤11,左夹臂和右夹臂以及两组前抓手22和后抓手17均松开、复位。
以上仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,应视为本发明的保护范围。