一种用于回收固定翼无人机的臂式回收系统

本使用新型涉及固定翼无人机回收领域，具体地说是一种用于回收固定翼无人机的臂式回收系统。

背景技术：

1、固定翼无人机在海洋或陆地的环境监测、测绘、巡逻救援等领域中有着极其重要的作用，在环境监测等应用场景中，由于其他工具受运动速度和机动能力等限制，其很难在短时间内进行大范围的环境覆盖式监测,而固定翼无人机具有速度快、机动性强、活动范围大、续航时间长等优点，其可以快速进行大范围覆盖式环境监控，特别是当多架无人机同时协同作业时，可极大地提高作业效率,并且固定翼无人机技术相对成熟，研制成本低。

2、目前常见的固定翼无人机回收方式包括撞网回收、伞降回收等方式，其中撞网回收是指无人机利用特定引导方式减速并降低高度，最后撞入拦阻网的一种回收方式，撞网回收系统一般由拦阻网、吸能缓冲装置以及末端引导装置组成，该方式回收的关键是准确引导无人机飞入拦阻网并柔和地吸收无人机的动能，从而实现安全回收，但对于海上等特殊环境而言，由于海上恶劣环境(风、浪、甲板摇摆等影响)影响，加上拦阻网面积较小，其末端导引精度往往难以保证。伞降回收就是采用降落伞来回收无人机，这种回收方式操作简单，无人机从飞行状态到安全回收，整个过程自动完成，对操作人员要求比较低，但伞降回收也有不少缺点，比如自带的降落伞会占用机身内的空间和载荷，着陆时无人机下降速度较快，着陆瞬间机体会受到较强烈的冲击，容易造成不同程度的损伤，另外对于海上等特殊环境而言，同样由于环境影响，无人机落点难以精确控制。现有技术中也出现了采用拦阻索和无人机挂钩钩挂的方式使无人机在有限空间的甲板上减速直至停止的回收方式，但由于拦阻索相比于现有的拦阻网等方式，其体积更小，因此导引更加困难。

技术实现思路

1、本使用新型的目的在于提供一种用于回收固定翼无人机的臂式回收系统，其能够实现精确控制以使拦阻索与无人机挂钩准确挂接。

2、本使用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、一种用于回收固定翼无人机的臂式回收系统，包括两个机械臂单元，并且所述机械臂单元包括大臂、小臂、底座和卷盘组件，其中底座上设有支座，并且大臂下端转动安装于支座上，支座上设有大臂驱动装置，并且所述大臂通过所述大臂驱动装置驱动转动，大臂上端通过连接关节与小臂连接，并且所述连接关节包括连接座和小臂驱动装置，其中连接座包括上侧的凹型部和下侧的轴套，并且所述轴套与小臂驱动装置连接，所述小臂上端转动安装于所述凹型部中，所述大臂上端设有大臂上连接座，且所述连接座和小臂驱动装置均安装于所述大臂上连接座上，所述底座内设有卷盘组件，并且拦阻索两端分别依次穿过对应侧机械臂单元的小臂和大臂后伸入至对应侧的底座中并缠绕在对应的卷盘组件上。

4、所述大臂的大臂臂体包括两侧的臂体侧板，并且拦阻索由两侧臂体侧板之间通过，所述大臂臂体下端设有大臂下连接座，并且所述大臂下连接座两端端部分别转动安装于对应侧的支座上，所述大臂下连接座一端与所述大臂驱动装置固连。

5、所述大臂的大臂臂体下端设有第一大臂通线孔，所述底座上设有底座通线口，并且靠近所述底座通线口一侧的支座上设有支座导线环，拦阻索由所述第一大臂通线孔输出后先穿过所述支座导线环后再经由所述底座通线口进入底座内并缠绕于卷盘组件上。

6、所述小臂的小臂臂体上端设有小臂转轴，所述凹型部两侧侧壁上端均设有下盖，并且所述下盖上方固设有上盖，所述小臂转轴转动设于对应侧上盖和下盖之间形成的圆孔中。

7、所述小臂的小臂臂体为一圆管结构，并且所述小臂臂体下端设有带第一小臂通线孔的下端帽，所述拦阻索经由所述下端帽的第一小臂通线孔进入所述小臂臂体中，所述小臂臂体上端设有第二小臂通线孔，所述大臂的大臂上连接座上设有第一导线环、第二导线环和第二大臂通线孔，拦阻索由所述第二小臂通线孔输出后依次穿过第二导线环和第一导线环后再经由所述第二大臂通线孔进入所述大臂的大臂臂体中。

8、所述小臂驱动装置包括依次连接的小臂电机和谐波减速器，其中谐波减速器输出端与一个连接轴下端固连，所述连接轴上端插装于所述连接座下侧的轴套中，并且所述连接轴上端与所述轴套之间为键连接。

9、所述底座包括箱体，并且两个支座均设于所述箱体的顶板上，所述顶板上设有底座通线孔，所述卷盘组件设于所述箱体内部，所述箱体下端设有支脚。

10、所述卷盘组件包括卷盘驱动装置和卷盘架，其中所述卷盘架两侧设有挡板，所述卷盘架内部设有卷盘轴，并且所述卷盘轴通过所述卷盘驱动装置驱动转动，拦阻索缠绕在所述卷盘轴上并通过所述卷盘架两侧的挡板限定缠绕位置，所述卷盘架上方两侧沿着切线方向设有导向板。

11、本使用新型的优点与积极效果为：

12、1、本使用新型利用大臂驱动装置驱动大臂旋转，利用小臂驱动小臂旋转，同时卷盘组件配合释放或收缩拦阻索以保证拦阻索拉伸，本使用新型能够通过精确控制大臂旋转角度和小臂旋转角度实现机械臂单元末端位置的精确控制，进而保证拦阻索与无人机挂钩准确挂接，并且本使用新型控制方法考虑到海上各种环境因素影响，将无人机和机械臂单元末端之间的相对运动表示为一组具有不同周期的简谐波的叠加，采用基于快速傅里叶变换的预测算法及自适应模糊-pid控制以获得准确的大臂旋转角度和小臂旋转角度，进而大大降低了海上各种环境因素的影响。

13、2、本使用新型的大臂和小臂通过连接关节连接，并且连接关节中的连接座上侧为凹型部，下侧为轴套，所述小臂端部与所述凹型部转动连接，所述轴套则与小臂驱动装置的输出轴固连并实现旋转驱动，进而实现连接座和小臂的转动，同时小臂可相对于连接座的凹型部实现自适应转动，从而能够支持柔性拦阻和高度补偿，从而可以更好地配合无人机复杂海况下的自主安全回收作业。

14、3、本使用新型设计了独特的拦阻索走线结构，其中拦阻索两端分别依次穿过对应侧的小臂和大臂后延伸至对应侧的底座中并缠绕在对应的卷盘组件上，这样当机械臂单元运动时不会影响拦阻索张力与走线路径，同时所述大臂的大臂上连接座上设有供拦阻索穿过的第一导线环和第二导线环，而所述底座上靠近底座通线口一侧的支座上设有供拦阻索穿过的支座导线环，这样可以保证拦阻索收放时不会出现打结、卡线、断线、磨线等情况。

技术特征：

1.一种用于回收固定翼无人机的臂式回收系统，其特征在于：包括两个机械臂单元，并且所述机械臂单元包括大臂(1)、小臂(2)、底座(4)和卷盘组件(5)，其中底座(4)上设有支座(401)，并且大臂(1)下端转动安装于支座(401)上，支座(401)上设有大臂驱动装置(104)，并且所述大臂(1)通过所述大臂驱动装置(104)驱动转动，大臂(1)上端通过连接关节(203)与小臂(2)连接，并且所述连接关节(203)包括连接座(2033)和小臂驱动装置，其中连接座(2033)包括上侧的凹型部和下侧的轴套(20332)，并且所述轴套(20332)与小臂驱动装置连接，所述小臂(2)上端转动安装于所述凹型部中，所述大臂(1)上端设有大臂上连接座(102)，且所述连接座(2033)和小臂驱动装置均安装于所述大臂上连接座(102)上，所述底座(4)内设有卷盘组件(5)，并且拦阻索(3)两端分别依次穿过对应侧机械臂单元的小臂(2)和大臂(1)后伸入至对应侧的底座(4)中并缠绕在对应的卷盘组件(5)上。

2.根据权利要求1所述的用于回收固定翼无人机的臂式回收系统，其特征在于：所述大臂(1)的大臂臂体(101)包括两侧的臂体侧板(1011)，并且拦阻索(3)由两侧臂体侧板(1011)之间通过，所述大臂臂体(101)下端设有大臂下连接座(103)，并且所述大臂下连接座(103)两端端部分别转动安装于对应侧的支座(401)上，所述大臂下连接座(103)一端与所述大臂驱动装置(104)固连。

3.根据权利要求1所述的用于回收固定翼无人机的臂式回收系统，其特征在于：所述大臂(1)的大臂臂体(101)下端设有第一大臂通线孔，所述底座(4)上设有底座通线口(4023)，并且靠近所述底座通线口(4023)一侧的支座(401)上设有支座导线环(4011)，拦阻索(3)由所述第一大臂通线孔输出后先穿过所述支座导线环(4011)后再经由所述底座通线口(4023)进入底座(4)内并缠绕于卷盘组件(5)上。

4.根据权利要求1所述的用于回收固定翼无人机的臂式回收系统，其特征在于：所述小臂(2)的小臂臂体(202)上端设有小臂转轴(2021)，所述凹型部两侧侧壁上端均设有下盖(20331)，并且所述下盖(20331)上方固设有上盖(2031)，所述小臂转轴(2021)转动设于对应侧上盖(2031)和下盖(20331)之间形成的圆孔中。

5.根据权利要求1所述的用于回收固定翼无人机的臂式回收系统，其特征在于：所述小臂(2)的小臂臂体(202)为一圆管结构，并且所述小臂臂体(202)下端设有带第一小臂通线孔的下端帽(201)，所述拦阻索(3)经由所述下端帽(201)的第一小臂通线孔进入所述小臂臂体(202)中，所述小臂臂体(202)上端设有第二小臂通线孔，所述大臂(1)的大臂上连接座(102)上设有第一导线环(1021)、第二导线环(1022)和第二大臂通线孔，拦阻索(3)由所述第二小臂通线孔输出后依次穿过第二导线环(1022)和第一导线环(1021)后再经由所述第二大臂通线孔进入所述大臂(1)的大臂臂体(101)中。

6.根据权利要求1所述的用于回收固定翼无人机的臂式回收系统，其特征在于：所述小臂驱动装置包括依次连接的小臂电机(2032)和谐波减速器(2035)，其中谐波减速器(2035)输出端与一个连接轴(2034)下端固连，所述连接轴(2034)上端插装于所述连接座(2033)下侧的轴套(20332)中，并且所述连接轴(2034)上端与所述轴套(20332)之间为键连接。

7.根据权利要求1所述的用于回收固定翼无人机的臂式回收系统，其特征在于：所述底座(4)包括箱体(402)，并且两个支座(401)均设于所述箱体(402)的顶板(4021)上，所述顶板(4021)上设有底座通线孔(4023)，所述卷盘组件(5)设于所述箱体(402)内部，所述箱体(402)下端设有支脚(4022)。

8.根据权利要求1所述的用于回收固定翼无人机的臂式回收系统，其特征在于：所述卷盘组件(5)包括卷盘驱动装置和卷盘架(503)，其中所述卷盘架(503)两侧设有挡板，所述卷盘架(503)内部设有卷盘轴(5032)，并且所述卷盘轴(5032)通过所述卷盘驱动装置驱动转动，拦阻索(3)缠绕在所述卷盘轴(5032)上并通过所述卷盘架(503)两侧的挡板限定缠绕位置，所述卷盘架(503)上方两侧沿着切线方向设有导向板(5031)。

技术总结本技术涉及一种用于回收固定翼无人机的臂式回收系统，包括两个机械臂单元，并且所述机械臂单元包括大臂、小臂、底座和卷盘组件，其中底座上设有支座，大臂下端转动安装于支座上，支座上设有大臂驱动装置，大臂上端通过连接关节与小臂连接，所述连接关节包括连接座和小臂驱动装置，连接座包括上侧的凹型部和下侧的轴套，轴套与小臂驱动装置连接，小臂上端转动安装于凹型部中，大臂上端设有大臂上连接座，连接座和小臂驱动装置均安装于大臂上连接座上，底座内设有卷盘组件，拦阻索两端分别依次穿过对应侧机械臂单元的小臂和大臂后伸入至对应侧的底座中并缠绕在对应的卷盘组件上。本技术能够实现精确控制以使拦阻索与无人机挂钩准确挂接。技术研发人员：何玉庆,谷丰,张洺溪,李鹏,张猛,皮廷建受保护的技术使用者：中国科学院沈阳自动化研究所技术研发日：20231116技术公布日：2024/6/13