阅读说明：本技术 精准回收值守无人机机库 (Accurate recovery unmanned aerial vehicle hangar that guards on ) 是由 龚鹏 姬书得 胡为 宋崎 熊需海 吕赞 白巍 王海瑞 于 2019-09-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及了一种精准回收值守无人机机库,由顶部太阳能电池板盖、机库外侧门柱、左右侧滑动门、多个停机室、底层控制室组成,顶部太阳能电池板盖上安装有气象数据采集装置,所述无人机机库包括多个停机室,由固定停机坪、移动停机坪及停机室门组成,固定停机坪上安装的多功能限位器一、移动停机坪上安装的多功能限位器二用于无人机降落后的自动归正操作,移动停机坪上安装的图像识别相机和激光定位器为无人机提供精准的降落位置,底层控制室内置综合控制器、通讯器、环境控制器、机库电源装置。该无人机机库能够为多架无人机降落提供精准的定位,实现精准回收；在无人机降落后为其进行自动充电,并实现无人机自动起降。(The invention relates to an accurate recovery on-duty unmanned aerial vehicle hangar, which consists of a top solar panel cover, an outer side door post of the hangar, a left side sliding door, a right side sliding door, a plurality of parking rooms and a bottom control room, wherein a meteorological data acquisition device is installed on the top solar panel cover, the unmanned aerial vehicle hangar comprises a plurality of parking rooms, and consists of a fixed parking apron, a movable parking apron and a parking room door, a first multifunctional limiter installed on the fixed parking apron and a second multifunctional limiter installed on the movable parking apron are used for automatic righting operation after the unmanned aerial vehicle falls, an image recognition camera and a laser locator installed on the movable parking apron provide accurate landing positions for the unmanned aerial vehicle, and a comprehensive controller, a communicator, an environmental controller and a hangar power supply device are arranged in the bottom control room. The unmanned aerial vehicle hangar can provide accurate positioning for landing of multiple unmanned aerial vehicles, and accurate recovery is realized; the unmanned aerial vehicle is automatically charged after landing and the automatic take-off and landing of the unmanned aerial vehicle are realized.)

精准回收值守无人机机库

技术领域

本发明属于无人机技术领域，尤其涉及一种精准回收值守无人机机库。

背景技术

近年来，随着我国无人机行业的迅猛发展，消费级和工业级无人机的数量与日俱增，其应用已经渗透到各个领域，由于无人机发展的速度过于迅速，无人机配套的基础设施发展的速度过于缓慢。目前市场上消费机无人机和工业级无人机执行任务时大部分是在操作人员的参与下完成的任务，全自主的起降飞行以及储存任务不够完善，尤其是无人机回收后的自动充电任务。同时，无人机野外执行任务时，外界环境恶劣、远距离执行任务时的续航问题和起降问题也在逐渐凸显出来。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种精准回收值守无人机机库，能够为多架无人机降落提供精准的定位，在无人机降落后为其进行自动充电，并实现无人机自动起降。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种精准回收值守无人机机库，由顶部太阳能电池板盖、机库外侧门柱、左右侧滑动门、多个停机室、底层控制室组成，顶部太阳能电池板盖上安装有气象数据采集装置；所述无人机机库包括多个停机室，停机室由固定停机坪、移动停机坪及停机室门组成，停机室门构成了无人机机库的前后侧门，通过机库外侧门柱上的高强度合页连接在无人机机库上，固定停机坪通过螺栓连接在停机室门底部，固定停机坪上安装有多功能限位器一，移动停机坪上安装有多功能限位器二，所述多功能限位器一上安装有自动充电器，能够为无人机自动充电，该充电方式为接触式充电；无人机机库另外两侧为左右侧滑动门，门下安装有滑动电机；底层控制室内置综合控制器、通讯器、环境控制器、机库电源装置，机库电源装置为综合控制器、通讯器、环境控制器提供电源，综合控制器通过信号线控制环境控制器、通讯器、机库电源装置及自动充电器。

所述停机室可根据实际需求布置成单层或者多层，每两层停机室间采用机库中间隔板分隔开，每层可以放置四个独立的停机室，每个停机室独立工作且可以根据实际需求调整停机室的数量；每层停机室每次最多可同时起降2架无人机，即无人机机库每次同时起降的无人机架数是停机室总数的二分之一。

所述每两层停机室间由一个机库中心门柱和两个机库外侧门柱连接，每个门柱通过连接器固定每层停机室，每个机库外侧门柱内部嵌入有两个门柱旋转电机，其电源线和信号线也内置在机库外侧门柱内，与所述综合控制器电连接；所述机库中间隔板和顶部太阳能电池板盖底面安装有弹簧继电器和备用充电器，备用充电器上安装有正负电极片连接下一层无人机顶部的备用充电器受电片为无人机充电，该充电方式为接触式充电，为本机库的备用充电方式。

所述机库中心柱外壁安装有恒温模块。

所述固定停机坪是由固定停机坪上盖板和固定停机坪底板组成的中空结构，其中固定停机坪上盖板远离停机室门一侧上部被圆化处理得到一个倾斜的圆角，方便无人机回收时不受阻挡，两个侧面分别安装有丝杠导槽，用于安装小型丝杠电机和丝杠，驱动多功能限位器一的前后移动，多功能限位器一表面布置有压力传感器，与综合控制器电连接；固定停机坪底板是一个“L”型板，竖直部分的中心和两侧边缘处安装有丝杠电机和丝杠，用于伸缩移动停机坪；所述丝杠电机与综合控制器电连接。

所述移动停机坪为移动停机坪底板和移动停机坪上盖板组成的中空结构，内部用于安置激光***、图像识别相机、电源线和信号线，移动停机坪上盖板开设与之相对应的开口；移动停机坪底板中间沿前后方向设置密封丝杠导槽，与固定停机坪中心处的丝杠相配合；移动停机坪上盖两侧留有齿轮导槽，齿轮导槽内设置有齿条组成移动通道，多功能限位器二底部两侧分别设置齿轮电机和齿轮电机驱动的齿轮，与齿条配合，用于驱动多功能限位器二的移动，所述齿轮电机与综合控制器电连接。

如上述的精准回收值守无人机机库的使用方法如下：

(1)无人机精准回收及自动充电过程

当无人机要降落时，飞控启动自动降落程序，筛选最近距离的机库并建立二者之间的实时通讯局域网，机库停机室与无人机间互相确定位置，左右侧滑动门开启，停机室开始动作，将移动停机坪暴露在外面，当无人机的4个图像识别标识点均匀分布在移动停机坪的中心位置四周时，通讯器将指令传输给无人机，无人机精准降落到中心位置，随后移动停机坪收回并通过多功能限位器一和多功能限位器二对无人机进行归正并充电，停机室及左右侧滑动门归至原位，完成无人机的精准回收；

(2)无人机起飞过程

当无人机要起飞时，综合控制器将指令传输给能够起飞的无人机所在的停机室，左右侧滑动门开启，停机室启动，当无人机移动到机库的外面，综合控制器将允许起飞的命令通过通讯器传输给无人机，无人机飞控接受到命令后启动无人机，无人机起飞后停机室及左右侧滑动门归至原位，机库进入待机状态。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过无人机定位停机室和停机室定位无人机的双向定位模式，解决了现阶段无人机降落精度不高、机库回收困难的问题，实现了无人机降落到停机坪的中心位置，保证了机库自动回收无人机并为其充电。

2、本发明可以根据实际需求提供单层或多层机库，机库能够同时起降自身停机室数一半的无人机，充分利用了有限的空间，为无人机集群活动提供了一种平台。

3、本发明中每两层停机室间采用一个机库中心门柱和两个机库外侧门柱通过机库连接器连接，实现了每层机库之间的快速连接和拆卸，为布置多层机库提供了有利的条件。

4、本发明将每层机库分割成4个停机室，四周都为可移动结构，门柱旋转电机带动停机室旋转，为无人机起降提供了一个宽阔的空间。

5、本发明每个停机室都设置有固定停机坪和移动停机坪，移动停机坪能够在固定停机坪的限制范围内自由伸缩，为无人机起降提供了一个可选择的宽阔平台；结合门柱旋转电机带动停机室旋转，实现了机库以机库外侧门柱为中心的宽阔的起降空间。

6、本发明的每个停机室都安装有多功能限位器一和多功能限位器二，其上安装有自动充电器和压力传感器，具有限制无人机晃动、推拉无人机移动、保证无人机自动充电的功能，多个功能集于一身，节约了机库内部的使用空间。

7、本发明移动停机坪内部安装有图像识别相机和激光***，保证了无人机能够精准降落。

8、本发明机库顶部安装有太阳能电池板，内部安装有恒温模块，实现机库在适宜地储存环境下长时间的野外作业，顶部的气象数据采集装置能够为无人机自动起飞提供气象数据。

9、本发明机库通过定制综合控制器，保证了机库内部的各个装置能够正常运转，同时具有很强的容错性能。

附图说明

图1为本发明外部结构示意图；

图2为本发明内部结构示意图；

图3为本发明中停机室结构示意图；

图4为本发明中停机室的内部结构示意图；

图5为无人机起落架示意图；

图6为无人机起落架仰视图；

其中，

1机库，11顶部太阳能电池板盖，12机库中间隔板，13弹簧继电器，14备用充电器，141备用充电器负极，142备用充电器正极，15气象数据采集装置，16停机室门，161螺栓连接孔；2停机室；3移动停机坪，31齿轮导槽，32多功能限位器二，33移动停机坪底板，34图像识别相机，341图像识别标识点，35激光***，36密封丝杠导槽，37移动停机坪上盖板，371图像识别相机口，372激光***口；4固定停机坪，41固定停机坪上盖板，42固定停机坪底板，421丝杠电机安装盒，43丝杠导槽，44多功能限位器一，441压力传感器，442自动充电器，443丝杠导孔，45丝杠电机，46丝杠，47备用充电器受电片，48充电器受电片，49压力传感器片；5底层控制室，51综合控制器，52通讯器，53机库电源装置，54环境控制器；6左右侧滑动门，61齿轮，62齿轮电机，63齿条；7机库连接器；8机库中心门柱，81恒温模块；9机库外侧门柱，91门柱旋转电机。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明的技术方案和效果作详细描述。

实施例1

如图1-6所示，一种精准回收值守无人机机库，由顶部太阳能电池板盖11、机库外侧门柱9、左右侧滑动门6、多个停机室2、底层控制室5组成，顶部太阳能电池板盖11上安装有气象数据采集装置15；

所述无人机机库1包括多个停机室2，可根据实际需求布置成单层或者多层，每层停机室间采用机库中间隔板12分隔开，每层可以放置四个独立的停机室2，每个停机室2独立工作且可以根据实际需求调整停机室2的数量；每层停机室2每次最多可同时起降无人机两架无人机，即无人机机库1每次同时起降的无人机架数是停机室总数的二分之一；停机室2由固定停机坪4、移动停机坪3及停机室门16组成，停机室门16构成了无人机机库2的前后侧门，通过机库外侧门柱9上的高强度合页连接在无人机机库1上。本实施例中设置两层共八个停机室2，每次最多可同时起飞4架无人机。

机库1的每两层停机室间由一个机库中心门柱8和两个机库外侧门柱9通过机库连接器7连接，每个机库外侧门柱9内部嵌入有两个门柱旋转电机91，其电源线和信号线也内置在机库外侧门柱9内。所述机库中间隔板12和顶部太阳能电池板盖11底面安装有弹簧继电器13和备用充电器14，备用充电器14上安装有正负电极片连接下一层无人机顶部的备用充电器受电片47为无人机充电，该充电方式为接触式充电，为本机库1的备用充电方式。

固定停机坪4通过停机室门16底部的螺栓连接孔161与其采用螺栓连接，所述固定停机坪4是由固定停机坪上盖板41和固定停机坪底板42组成的中空结构，其中固定停机坪上盖板41远离停机室门16一侧上部被圆化处理得到一个倾斜的圆角，方便无人机回收时不受阻挡，固定停机坪4上安装有多功能限位器一44，固定停机坪上盖板41两个侧面分别开设有丝杠导槽43，丝杠导槽43用于安装丝杠电机45和丝杠46，驱动多功能限位器一44的前后移动，其表面布置有压力传感器441、自动充电器442，压力传感器441通过无人机起落架上的压力传感器片49测得压力值，自动充电器442与无人机起落架上的充电器受电片48接触可为无人机充电，如图3所示，为便于识别，将停机室门16与多功能限位器一44从固定停机坪4上拆解，分开显示；固定停机坪底板42是一个L型板，竖直部分的中心和两侧边缘处安装有丝杠电机45和丝杠46，用于伸缩移动停机坪3。本实施例中压力传感器采用薄膜压力传感器探头+HX711模块。

移动停机坪3为移动停机坪底板33和移动停机坪上盖板37组成的中空结构，内部用于安置激光***35、图像识别相机34和布置电源线、信号线，移动停机坪上盖板37开设与之相对应的图像识别相机口371和激光***口372，移动停机坪3上安装有多功能限位器二32；移动停机坪底板33中间沿前后方向设置密封丝杠导槽36，与固定停机坪4中心处的丝杠46相配合；移动停机坪上盖板37两侧留有齿轮导槽31，齿轮导槽31内设置有齿条63组成移动通道，多功能限位器二32底部两侧分别设置一个齿轮电机62连接一个齿轮61，与齿条63配合，用于驱动多功能限位器二32的移动；上述丝杠电机45穿过多功能限位器一44上开设的丝杠导孔443安装在丝杠电机安装盒421内。

无人机机库1的另外两侧为左右侧滑动门6，门下安装有滑动电机用于驱动左右侧滑动门6的开启和关闭，每侧的左右侧滑动门6都有两扇门，当开启或关闭时其中一扇滑动至另一扇门一侧。

底层控制室5内置综合控制器51、通讯器52、环境控制器54、机库电源装置53，机库电源装置53引出正负极电源线连接综合控制器51、通讯器52、环境控制器54，综合控制器51引出信号线连接环境控制器54、通讯器52和机库电源装置53；所述综合控制器51还与门柱旋转电机91、丝杠电机45、齿轮电机62、环境控制器54、压力传感器441、自动充电器442电连接。本实施例中综合控制器51采用的施耐德电气公司的以Modicon M251为基础版本的定制版综合控制器，通讯器52采用工业级C20双串口电台，环境控制器54采用捷力温控。

精准回收值守无人机机库的使用方法如下：

(1)无人机精准回收及自动充电过程

无人机需要降落过程，无人机飞控启动自动降落程序，该程序首先在通讯链路网中自动搜索附近闲置的精准回收值守无人机机库，筛选最近距离的机库1，发送通讯指令建立二者之间的实时通讯局域网，此时机库1启动内部的某个停机室2，首先机库1将停机室的坐标实时的传输给无人机飞控，之后停机室2自身开始动作，机库1的左右侧滑动门6的一扇门在滑动电机的带动下移动向另外一侧，门柱旋转电机91带动停机室门16旋转大于九十度小于一百八十度的角度，之后固定停机坪4内的丝杠电机45启动，带动丝杠46将移动停机坪3推出到运动极限，无人机通过自身携带的***定位到机库1传输过来的坐标点，机库1开启图像识别相机34和激光***35的开关，来定位无人机起落架上的图像识别标识点341，通过综合控制器51做出算法判断之间的位置差，将指令传输给门柱旋转电机91和固定停机坪4上的丝杠电机45，门柱旋转电机91和丝杠电机45做出动作使固定停机坪4在45-180度之间做出位置调整，移动停机坪3在自身可移动长度的范围内做出调整，直到确定四个图像识别标识点341均匀分布在移动停机坪3的中心位置四周为止，通讯器52将指令传输给无人机，无人机继续降落，直到降落到中心位置；

当无人机降落到移动停机坪3上之后，激光***35和图像识别相机34的开关关闭，多功能限位器二32上的齿轮电机62启动，带动多功能限位器二32推着无人机向内侧移动，同时固定停机坪4内部的丝杠电机45启动，带动移动停机坪3向内部移动，此时无人机也跟着向内侧移动，与此同步进行的还有固定停机坪4侧面的丝杠电机45，丝杠电机45带动多功能限位器一44向外侧移动，移动停机坪3运动到自身回缩极限后停止，多功能限位器一44和多功能限位器二32运动到程序设置的值后停止，该值为保证无人机位于移动停机坪收缩后固定停机坪的中心位置，方便备用充电器14为其充电；此时，压力传感器441启动，探测多功能限位器一44和多功能限位器二32与无人机起落架之间的压力，二者根据测得的压力值判断是否在设定的压力范围内，该压力范围值是实验测量的能保证无人机充上电的一个范围值，如果没在设定的压力范围内，综合控制器51继续调整多功能限位器一44和多功能限位器二32的位置直到达到设定的压力范围，达到该压力范围时，说明自动充电器442已经完全贴合到无人机起落架上的自动收电片48上，且电能够导通，综合控制器51启动自动充电器442为无人机充电；当移动停机坪3运动到自身极限后，门柱旋转电机91启动，带动固定停机坪4旋转进机库1的内部，之后左右侧滑动门6滑动至原位置，此时完成无人机的降落过程；

(2)无人机起飞过程

当无人机要起飞时，综合控制器51首先检测停机室的哪个无人机处于待机状态、电池电量充足满足起飞要求，之后将指令传输给该停机室2，停机室2启动，左右侧滑动门6一扇在滑动电机的驱动下开启滑向另外一扇，门柱旋转电机91将固定停机坪4和移动停机坪3旋转90度后停止，移动停机坪3、多功能限位器一44、多功能限位器二32同时启动，将无人机移动到移动停机坪3上，此时无人机已经到达机库1的外面，综合控制器51将准备完成的命令通过通讯器52传输给无人机，无人机飞控接受到命令之后启动无人机，无人机起飞之后，移动停机坪3、多功能限位器一44、多功能限位器二32同时启动，移动停机坪3运动到自身极限后停止运动，多功能限位器一44运动到固定停机坪4的最内侧，多功能限位器二32运动到移动停机坪3的最外侧，之后门柱旋转电机91启动，将停机室2旋转进机库1，左右侧滑动门6从另一侧滑动至原位置将机库1封堵上，此时完成无人机的起飞过程，之后机库1进入待机状态。

实施例2

本实施例与实施例1的精准回收值守无人机机库的结构设置完全相同，不同之处在于为无人机充电的方式不同。当多功能限位器一44上的自动充电器442被综合控制器51检测到出现异常无法正常为无人机充电时，机库1采用备用充电方式为无人机充电，所述机库中间隔板12和顶部太阳能电池板盖底面11上安装有弹簧继电器13和备用充电器14，备用充电器14上安装的备用充电器负极141和备用充电器正极142连接无人机顶部的备用充电器受电片47为无人机充电，该充电方式为接触式充电。当无人机平稳降落、移动停机坪3运动到自身极限后，门柱旋转电机91启动，带动固定停机坪4旋转进机库1的内部，之后左右侧滑动门6滑动至原位置，此时弹簧继电器13启动，弹簧继电器13的伸缩长度大于到无人机顶部受电板的长度，即在接触到无人机顶部充电板后，还会在继续往下运动3厘米的距离，保证备用充电器正极142与无人机顶部的备用充电器受点片47接触并通电，接触良好后综合控制器51启动机库电源装置53为无人机充电。此实施例中，除此充电方式外的其它工作原理均与实施例1相同。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于，在实施例1的基础上，所述机库中心门柱8外壁还安装有恒温模块81，其余结构设置以及使用方法均与实施例1相同。本实施例恒温模块81选用以TCL空调扇制冷器为基础模型改进的机库微型空调。当无人机精准回收至机库1内，机库1完全封闭时，机库1内部的环境控制器54启动，检测机库1内部的环境指数，同时将检测到的数据传输给综合控制器51，综合控制器51将当前数据与无人机内部核心零件适宜地储存温度值进行比对，判断是否需要启动机库恒温模块81。当需要调温时，综合控制器51启动恒温模块81，按照无人机内部核心零件适宜地储存温度值处理机库的内部环境。本实施例中，除恒温模块81设置外的其它工作原理均与实施例1相同。