一种共轴双旋翼无人机顶升箱及无人机自动起飞控制方法与流程

本发明涉及共轴双旋翼无人机，特别是涉及一种共轴双旋翼无人机顶升箱及无人机自动起飞控制方法。

背景技术：

1、共轴双旋翼无人机是一种共轴式直升机，其具备体积小、无尾桨、悬停效率高等优点，是最适合小型、轻型和微型化发展的无人直升机布局形式。

2、传统的共轴双旋翼直升机需要单兵携带或是车辆储运，在运输过程中无法对无人机进行收纳和保护。因而，部分共轴双旋翼无人机设计了机场或机巢，但是这种机巢或机场的尺寸体积大，执行任务时需要将共轴双旋翼直升机取出进行起飞前的准备工作，启动飞机进行状态检查后起飞，准备时间太长。

3、在公开号为cn117184485a的专利文件中，公开了一种无人机自动储运起飞装置及方法，并公开了无人机自动储运起飞装置包括储运箱和减震安装座，每个所述减震安装座能够容纳2～4个所述储运箱，无人机设于所述储运箱内，无人机能够从储运箱内飞出并落回储运箱中。但是无人机的旋翼尺寸是比较大的，如果无人机的旋翼不能折叠起来，而是直接装入储运箱中，那么储运箱的体积会很大，不便于携带和运输；而且这种储运箱，无人机的旋翼在储运箱中没有相应的定位保护机构，在运输的过程中，无人机及旋翼很容易发生损坏，同时，这种储运箱没有相应的位置传感器进行某种状态的检测与反馈，仍需要对现有的无人机储运起飞装置进行改进。

技术实现思路

1、本发明的第一个发明目的在于针对背景技术中所述的现有的共轴双旋翼无人机的储运装置存在的问题，提供一种共轴双旋翼无人机顶升箱。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、一种共轴双旋翼无人机顶升箱，其包括箱体、定位筒和升降机构，在箱体中设有用于收纳无人机的容纳舱，定位筒和升降机构设置在箱体内的容纳舱中，定位筒与升降机构的升降座固定连接，在定位筒上设有用于对共轴双旋翼无人机的桨叶进行锁定的锁定组件以及用于对共轴双旋翼无人机的起落架进行锁定的起落架锁定部，所述箱体的顶盖上还设有开关驱动装置；所述定位筒上还设有触板座，触板座上设有充电触板和通信触板，触板座与箱体内的电源及通信系统电连接，充电触板和通信触板与无人机上的触板对应接触电连接后，能对无人机进行充电和数据传输操作。

4、在上述方案中，所述升降机构包括电机、传动带轮、传动带、丝杠、升降座和导轨，电机的输出轴通过传动带轮和传动带与丝杠连接，丝杠和导轨分别竖直设置在箱体内，在升降座上固定安装有螺母块，螺母块与丝杠螺纹配合，在升降座上设有与导轨配合的导向部，导向部与导轨滑动配合，在箱体中设有上轴承座和下轴承座，丝杠的上部和下部分别穿过上轴承座和下轴承座上的轴承，通过轴承对丝杠的轴向和径向进行定位。通过这种设置，电机通过传动带轮能带动丝杠转动，带动升降座升降活动，在升降座升降的过程中，导轨能对升降座进行导向，使升降座的升降更平稳。

5、在上述方案中，在所述定位筒的底部设有与无人机的底部对应的定位支撑孔，通过定位支撑孔使共轴双旋翼无人机能定位安放在定位筒中；在定位筒的侧壁上设有与无人机的各个起落架对应的固定槽，通过固定槽使起落架固定折叠起来；在定位筒上还设有桨叶固定筒，桨叶固定筒套接在定位筒的外壁上，在定位筒上还设有与无人机的上桨叶对应的上定位槽和与下桨叶对应的下定位槽，在桨叶固定筒上还设有与上定位槽和下定位槽对应的挡板部，在所述升降座和桨叶固定筒之间设有驱动件，通过驱动件能带动桨叶固定筒上下升降活动，进一步的桨叶固定筒的挡板部能约束桨叶和释放桨叶。

6、在上述方案中，所述触板座上的充电触板和通信触板均为弹性弯触板，无人机上的触板均为直触板。通过弹性弯触板与直触板的配合，能使无人机与箱体内的电源和通信系统连接，可以对无人机进行充电，并能使无人机与通信系统进行数据传输。

7、在上述方案中，所述开关驱动装置包括开关舵机和舵机摇臂，开关舵机固定连接在箱体的侧壁上靠近顶部开口的位置，舵机摇臂设置在开关舵机的一侧，且舵机摇臂与顶盖上的连接耳固定连接。通过控制器能控制开关舵机转动，带动舵机摇臂转动，实现顶盖的自动打开和关闭。

8、在上述方案中，所述顶盖内部设有凹形内衬，凹形内衬的形状与无人机顶部的形状相对应。通过这种设置，当顶盖关闭后，共轴双旋翼无人机的顶部陷入凹形内衬中，可使无人机稳定安放在顶升箱内。

9、在上述方案中，所述箱体设置在固定支架上，固定支架包括底板和侧板，箱体通过钢丝减震器分别与底板及侧板固定连接。

10、在上述方案中，所述箱体中设有两个或多个容纳舱，在每个容纳舱中分别设有定位筒和升降机构，在容纳舱的顶部开口处设有对应的顶盖。通过这种设置，能在箱体中容纳多个无人机，以便于对多个无人机进行集中的运输和起飞控制。

11、在上述方案中，还包括控制器，控制器分别与升降机构、开关驱动装置及锁定组件的驱动件电信号连接。通过控制器能根据用户的操作指令，控制升降机构的升降座的升降活动，控制顶盖的自动打开和关闭，控制锁定组件的活动以实现对桨叶的锁定和解锁。

12、在上述方案中，所述箱体的内侧壁上靠近顶部开口的位置设有顶盖锁，顶盖锁包括驱动电机和锁板，驱动电机固定连接在箱体内侧壁上，锁板固定连接在驱动电机的输出轴上，锁板转动至顶部位置时对顶盖内侧的侧板形成锁定限位，在箱体的外壁上设有锁定状态传感组件，锁定状态传感组件包括转动旋钮、锁定位传感器和解锁位传感器，转动旋钮与驱动电机的输出轴固定连接，在转动旋钮上设有触发板，触发板的长度与锁定位传感器和解锁位传感器的位置相适应，在箱体的内壁上还设有顶盖开启位置传感器和顶盖闭合位置传感器，驱动电机、锁定位传感器、解锁位传感器、顶盖开启位置传感器和顶盖闭合位置传感器分别与所述控制器电信号连接。通过设置顶盖开启位置传感器和顶盖闭合位置传感器，当顶盖需要闭合及锁定时，通过开关驱动装置带动顶盖转动闭合，顶盖闭合到位后，顶盖闭合位置传感器向控制器发送信号，控制开关驱动装置停止转动，然后控制器控制顶盖锁的锁板转动，对顶盖锁定，在顶盖锁定的过程中，转动旋钮随之转动，带动触发板随之转动，转动到锁定位传感器后，锁定位传感器向控制器发送信号，顶盖锁停止转动，完成顶盖的闭合和锁定的过程。当顶盖需要解锁并打开时，控制器向顶盖锁发送信号，控制锁板转动，转动旋钮随之转动，当转动旋钮带动触发板转动至解锁位传感器时，解锁位传感器向控制器发送信号，锁板停止转动，控制器控制开关驱动装置带动顶盖转动打开，当顶盖完全打开时，顶盖开启位置传感器向控制器发送信号，此时控制器进一步控制升降机构动作，进行后续的操作。

13、在上述方案中，所述箱体内壁上还设有上位置传感器和下位置传感器，上位置传感器和下位置传感器分别与控制器电信号连接，上位置传感器设置在靠近箱体顶端开口的位置，下位置传感器设置在靠近箱体底板的位置，在升降座上设有与上位置传感器和下位置传感器对应的感应片。通过设置上位置传感器和下位置传感器能够对升降座的上升位置和下降位置进行定位，当升降座上升时，升降座上的感应片随之上升，当感应片到达上位置传感器的位置时，上位置传感器向控制器发送信号，控制升降座停止上升，进行后续的操作，当升降座下降时，升降座上的感应片随之下降，当感应片到达下位置传感器的位置时，下位置传感器向控制器发送信号，控制升降座停止下降，进行后续的操作。

14、本发明的第二个发明目的是提供一种应用所述的共轴双旋翼无人机顶升箱的无人机自动起飞控制方法，其包括以下步骤：

15、s1、共轴双旋翼无人机装入顶升箱之前，首先通过控制器控制顶盖锁解锁，随动的转动旋钮上的触发板转到解锁位传感器上；解锁位传感器接收到信号后，控制顶盖的开关舵机开启顶盖；顶盖开启位置传感器接收到信号后，控制器控制升降座上升到顶端开口处，升降座上的感应片升到上位置传感器；上位置传感器接收到信号后，操作人员将共轴双旋翼无人机的上桨叶和下桨叶向下收起，使共轴双旋翼无人机的上桨叶和下桨叶分别对准定位筒上的锁定组件，共轴双旋翼无人机的起落架与起落架锁定部相对，共轴双旋翼无人机上的触板与定位筒内的触板座相对，将共轴双旋翼无人机装入定位筒中，通过控制器控制升降座下降到箱底，升降座上的感应片下降到下位置传感器；下位置传感器接收到信号后，控制器控制顶盖的开关舵机关闭顶盖；顶盖闭合位置传感器接收到信号后，控制驱动电机驱动顶盖锁上锁，随动的转动旋钮上的触发板转到锁定位传感器上；控制器接收到锁定位传感器的信号后，完成共轴双旋翼无人机装入顶升箱的工作；

16、s2、当共轴双旋翼无人机需要执行任务起飞时，首先通过控制器控制顶盖锁解锁，随动的转动旋钮上的触发板转到解锁位传感器上；解锁位传感器接收到信号后，控制顶盖的开关舵机开启顶盖；顶盖开启位置传感器接收到信号后，控制器控制升降座、定位筒和共轴双旋翼无人机上升到顶端开口处，升降座上的感应片升到上位置传感器；上位置传感器接收到信号后，定位筒上的锁定组件解除对共轴双旋翼无人机的上桨叶和下桨叶的锁定，上桨叶和下桨叶在扭簧的作用下自动打开，通过控制器控制共轴双旋翼无人机启动，共轴双旋翼无人机自检完成后，上桨叶和下桨叶旋转后共轴双旋翼无人机起飞，在共轴双旋翼无人机离开定位筒后，共轴双旋翼无人机上的起落架自动展开，按指令完成设定的任务；

17、s3、无人机执行完任务后，自动返回到顶升箱旁，操作人员按照步骤s1的方法将无人机重新收纳到容纳舱内，无人机在容纳舱内进行充电和数据的传输。

18、本发明具有积极的效果：1）本发明的共轴双旋翼无人机顶升箱，体积小，结构紧凑，空间利用率高，可储运工作直径大于它自身长度几倍的共轴双旋翼直升机；2）本发明的共轴双旋翼无人机顶升箱，无人机能从箱体中快速自动起飞，提高无人机执行任务的效率；3）本发明的共轴双旋翼无人机顶升箱，能储运多个共轴双旋翼无人机，提高无人机的储运量；4）本发明的共轴双旋翼无人机顶升箱，箱体中的触板能对无人机进行充电和数据传输，使无人机在储运的过程中进行充电，并且能实时监测无人机的状态信息。