一种无人机空中对接机构

本发明属于无人机，更具体地说，涉及一种无人机空中对接机构。

背景技术：

1、到目前为止，两个飞行器在空中对接的方法已经研究了很多方面。载人侦察机或战斗机已经使用了通过对接的空中加油技术，宇宙飞船和宇宙空间站等也使用了对接技术。

2、当一个飞行器接近另一个飞行器时，前者处于活动状态，对接装置以“针”和导杆为中心进行对接，后者正在对接中。在停靠过程中,导杆将两艘宇宙飞船的停靠机构正确对齐，销插入控制孔，锁定机构自动锁定，完成停靠。

3、初期无人机是为了减少飞行员牺牲的军事目的，但是现在用于灾难救助、气象观测、警备、山林监视、无人机配送等民间领域的应用范围正在逐渐扩大。固定翼无人飞机以空气的升力飞行，升阻比高，飞行速度快，有效载荷大，巡航状态下经济高效，大部分用于漫长而遥远的巡航任务。旋翼无人飞机虽然存在能源效率相对较低、飞行时间短的缺点，但具有在困难的环境中也能垂直起降的优势。所以，通过一种对接机构能够将两种类型的无人机在空中结合和分离，使它们能够发挥各自的优势，是一个重要研究方向。

4、两个无人机对接要从数米远的地方开始紧挨在一起，因为小小的失误也会出事故，所以无人机对接机构的分离和结合必须足够可靠。大部分无人机之间的空中对接都是以宇宙对接技术为基础进行研究，为了研究无人机的空中对接设计，参考了宇宙对接结构，对接装置通常使用“针-锥孔”结构。但是，现有无人机对接技术需要使用线性制动器，操作难度会提高，为了启动装置，需要借助自动电路、通信设备和外部力量，导致无人机对接装置结构复杂、维护难度大、可靠性差。特别是，如果自动电路发生故障或通信障碍，无人机将无法对接而发生坠毁。

5、因此，目前迫切需要提供出一种无人机空中对接机构，以解决上述背景技术中存在的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出了一种无人机空中对接机构，其具体技术方案如下：

2、一种无人机空中对接机构，包括：

3、对接机构，包括对接杆，所述对接杆的上部呈圆柱形，下部呈圆球形，并且上部与下部的连接处形成有楔形卡槽；

4、收放机构，包括收放箱体、弹簧扭力板、扭曲弹簧、转动装配体，所述弹簧扭力板共有两块，且对称并水平安装在所述收放箱体内，两块所述弹簧扭力板之间形成有中央槽；两块所述弹簧扭力板相靠近一端的两外侧壁分别通过所述扭曲弹簧与所述收放箱体的内侧壁相连接；两块所述弹簧扭力板相远离的一端分别通过所述转动装配体与所述收放箱体转动连接。

5、通过采用上述技术方案，本发明可实现两架无人机在空中完成对接，通过弹簧扭力板配合对接杆的楔形卡槽完成对接，安装对接杆的无人机也可以克服弹簧扭力板的力量而分离，从而解决了无人机在空中进行对接的问题。

6、本发明无人机空中对接机构结构简单，无需电路人工设备和通信设备的帮助，可以全部机械式控制释放和回收，维护简单，可靠性高。

7、优选地，所述对接杆的上部安装固定在一台无人机的腹部，所述收放机构安装固定在另外一台无人机的背部。

8、优选地，所述对接机构由两根所述对接杆组成。

9、优选地，所述中央槽为长矩形形状。

10、优选地，所述扭曲弹簧的两端各延伸出一个弯钩，所述弹簧扭力板的外侧壁上固定有圆柱凸台一，所述收放箱体的内侧壁上固定有圆柱凸台二；所述弹簧扭力板处于水平时，位于所述弹簧扭力板同侧的所述圆柱凸台一与所述圆柱凸台二同心设置；所述扭曲弹簧环套在所述圆柱凸台一与所述圆柱凸台二上，并且所述圆柱凸台一与所述圆柱凸台二上均开设有弹簧钩挂孔。

11、优选地，两块所述弹簧扭力板相远离一端的两侧各设有一扭力板转动部，所述扭力板转动部上开设有轴孔一，所述收放箱体内对应所述扭力板转动部的位置设有收放箱体侧面支撑部，所述收放箱体侧面支撑部上开设有轴孔二；所述转动装配体穿过对应同轴心的所述轴孔二、所述轴孔一，将所述弹簧扭力板转动连接于对应的所述收放箱体上。

12、优选地，所述转动装配体包括一根阶梯轴和两个深沟球轴承，所述阶梯轴穿过对应的所述轴孔二、所述轴孔一，两个所述深沟球轴承均安装在所述阶梯轴中的小直径轴段上，并且轴承与轴承之间用套筒隔开；所述弹簧扭力板的所述轴孔一套装于所述阶梯轴中的小直径轴段外部，并通过两个所述深沟球轴承与所述阶梯轴配合；所述深沟球轴承由所述套筒以及所述阶梯轴上的阶梯顶住进行轴向固定；所述阶梯轴的两端使用螺纹与螺帽配合的方式与所述收放箱体侧面支撑部固定。

13、优选地，所述深沟球轴承为微型双盖式深沟球轴承。

14、相较于现有技术，本发明一种无人机空中对接机构主要解决了如何使无人机在空中进行结合和分离的问题，以及，解决了空气、结构、动力及控制等方面的相互结合问题。本发明通过在一台无人机腹部安装圆筒形对接杆，再通过将对接杆连接到另外一台无人机背部的收放机构的中央槽，以实现两种类型无人机的空中对接。考虑到无人机在平台上着陆时速度比较快，本发明还将中央槽设计成长矩形形状，可以提高无人机的着陆位置的自由性，大幅降低了降落难度。

15、本发明通过在中央槽的两侧安装弹簧扭力板，当弹簧扭力板向上或向下旋转时，扭曲弹簧的作用使弹簧扭力板回到原位。当无人机降落时，它具有固定对接杆楔形卡槽和弹簧扭力板的作用(即将对接杆的楔形卡槽处准确卡于两块弹簧扭力板之间的中央槽内)。

16、本发明采用了杆-锥对接的机械式分离设计用于无人机空中对接，是一种纯粹的机械式设计方法，其在对接杆的楔形卡槽和弹簧扭力板夹住的状态下，通过扭曲弹簧的力量来控制起飞和降落。由于用弹簧的力量控制收放，所以不使用电路或人工外部力量，可以自动锁定和解锁，具有机构简单，分离结合可靠的特点。

技术特征：

1.一种无人机空中对接机构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种无人机空中对接机构，其特征在于，所述对接杆的上部安装固定在一台无人机的腹部，所述收放机构安装固定在另外一台无人机的背部。

3.根据权利要求1或2所述的一种无人机空中对接机构，其特征在于，所述对接机构由两根所述对接杆组成。

4.根据权利要求1所述的一种无人机空中对接机构，其特征在于，所述中央槽为长矩形形状。

5.根据权利要求1所述的一种无人机空中对接机构，其特征在于，所述扭曲弹簧的两端各延伸出一个弯钩，所述弹簧扭力板的外侧壁上固定有圆柱凸台一，所述收放箱体的内侧壁上固定有圆柱凸台二；所述弹簧扭力板处于水平时，位于所述弹簧扭力板同侧的所述圆柱凸台一与所述圆柱凸台二同心设置；所述扭曲弹簧环套在所述圆柱凸台一与所述圆柱凸台二上，并且所述圆柱凸台一与所述圆柱凸台二上均开设有弹簧钩挂孔。

6.根据权利要求1或5所述的一种无人机空中对接机构，其特征在于，两块所述弹簧扭力板相远离一端的两侧各设有一扭力板转动部，所述扭力板转动部上开设有轴孔一，所述收放箱体内对应所述扭力板转动部的位置设有收放箱体侧面支撑部，所述收放箱体侧面支撑部上开设有轴孔二；所述转动装配体穿过对应同轴心的所述轴孔二、所述轴孔一，将所述弹簧扭力板转动连接于对应的所述收放箱体上。

7.根据权利要求6所述的一种无人机空中对接机构，其特征在于，所述转动装配体包括一根阶梯轴和两个深沟球轴承，所述阶梯轴穿过对应的所述轴孔二、所述轴孔一，两个所述深沟球轴承均安装在所述阶梯轴中的小直径轴段上，并且轴承与轴承之间用套筒隔开；所述弹簧扭力板的所述轴孔一套装于所述阶梯轴中的小直径轴段外部，并通过两个所述深沟球轴承与所述阶梯轴配合；所述深沟球轴承由所述套筒以及所述阶梯轴上的阶梯顶住进行轴向固定；所述阶梯轴的两端使用螺纹与螺帽配合的方式与所述收放箱体侧面支撑部固定。

8.根据权利要求7所述的一种无人机空中对接机构，其特征在于，所述深沟球轴承为微型双盖式深沟球轴承。

技术总结本发明属于无人机技术领域，公开了一种无人机空中对接机构，包括：对接机构，包括对接杆，对接杆上部与下部的连接处形成有楔形卡槽；收放机构，包括收放箱体、弹簧扭力板、扭曲弹簧、转动装配体，弹簧扭力板共有两块，且对称并水平安装在收放箱体内，两块弹簧扭力板之间形成有中央槽；两块弹簧扭力板相靠近一端的两外侧壁分别通过扭曲弹簧与收放箱体的内侧壁相连接；两块弹簧扭力板相远离的一端分别通过转动装配体与收放箱体转动连接。本发明可实现两架无人机在空中完成对接，通过弹簧扭力板配合对接杆的楔形卡槽完成对接，安装对接杆的无人机也可以克服弹簧扭力板的力量而分离，解决了无人机在空中进行对接的问题。技术研发人员：徐安安,王放受保护的技术使用者：北京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/4/17