一种无人空投装置
阅读说明：本技术 一种无人空投装置 (Unmanned aerial delivery device ) 是由 刘泽峰 李莹莹 徐锋 王海明 田浩然 于 2021-08-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种无人空投装置,位于无人机舱内,包括固定底板,固定底板上具有依次设置的第一工位、第二工位和第三工位,固定底板上的外围固定有围挡；第一工位内具有第一电动辊筒线,第二工位内具有第二电动辊筒线,第一工位和第二工位之间具有传送线阻断机构；第三工位内具有驱动轮机构、弹射机构和弹射止挡导向机构,驱动轮机构位于第二工位和弹射机构之间,弹射止挡导向机构位于弹射机构处。本发明应用在无人机空投上,可以由无人机在飞行过程中自主完成托盘机舱内的输送,及空投任务。解决了由于人员无法到达的环境下,物资输送的问题。便于在特殊环境下物资投放更加及时、准确、便捷,而且提高物资输送准确率,节约人工成本。(The invention discloses an unmanned aerial delivery device which is positioned in an unmanned aerial vehicle cabin and comprises a fixed bottom plate, wherein the fixed bottom plate is provided with a first station, a second station and a third station which are sequentially arranged, and a fence is fixed on the periphery of the fixed bottom plate; a first electric roller line is arranged in the first station, a second electric roller line is arranged in the second station, and a conveying line blocking mechanism is arranged between the first station and the second station; the third station is internally provided with a driving wheel mechanism, an ejection mechanism and an ejection stopping guide mechanism, the driving wheel mechanism is positioned between the second station and the ejection mechanism, and the ejection stopping guide mechanism is positioned at the ejection mechanism. The invention is applied to the air drop of the unmanned aerial vehicle, and the unmanned aerial vehicle can independently complete the conveying in the tray cabin and the air drop task in the flight process. The problem of because under the environment that personnel can't reach, the goods and materials are carried is solved. The material is convenient to put in under special environment more timely, accurate, convenient, improves the material and carries the rate of accuracy moreover, practices thrift the cost of labor.)
技术领域
本发明是一种应用在大型无人机上的物资输送、空投装置，可以自动完成多个物资托盘在无人机上输送、空投的实用型发明,主要涉及物资托盘输送、空投等方面。
背景技术
目前在一些类似物流的领域里，要进行物资配送时。一般采用陆运、空运和人工搬运的形式进行物资的配送。然而当特殊环境下人员无法到达的原因导致无法实现上述配送方式，所以提供一种无人空投装置成为了亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种无人空投装置，应用在无人机空投上，可以由无人机在飞行过程中自主完成托盘机舱内的输送，及空投任务。解决了由于人员无法到达的环境下，物资输送的问题。便于在特殊环境下物资投放更加及时、准确、便捷，而且提高物资输送准确率，节约人工成本。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
一种无人空投装置，位于无人机舱内，包括固定底板，固定底板上具有依次设置的第一工位、第二工位和第三工位，固定底板上的外围固定有围挡；第一工位内具有第一电动辊筒线，第二工位内具有第二电动辊筒线，第一工位和第二工位之间具有传送线阻断机构；第三工位内具有驱动轮机构、弹射机构和弹射止挡导向机构，驱动轮机构位于第二工位和弹射机构之间，弹射止挡导向机构位于弹射机构处。
前述的一种无人空投装置中，所述弹射机构包括伸缩电机和支撑架，伸缩电机和支撑架均固定安装在固定底板上；支撑架上具有支撑杆和滑杆，支撑杆和滑杆相互平行，滑杆上设有滑板，滑板通过滑槽设置在滑杆上；所述支撑杆上具有弹簧，弹簧的一端固定在伸缩电机的伸缩杆上，弹簧的另一端和所述滑板相连。
前述的一种无人空投装置中，所述弹射止挡导向机构包括驱动装置、驱动杆和挡块，驱动装置安装在固定底板上，所述驱动杆安装在驱动装置的输出端上，所述挡块位于驱动杆的端部；所述推杆上具有止挡孔，所述挡块位于所述止挡孔处。
前述的一种无人空投装置中，传送线阻断机构包括第一伸缩机构、第二伸缩机构和挡杆，挡杆的一端和第一伸缩机构的伸缩端相连，挡杆的另一端和第二伸缩机构的伸缩端相连，挡杆位于第一工位和第二工位之间。
前述的一种无人空投装置中，采用下述步骤进行空投：
步骤S1，当在地面装载第一个托盘前，第三工位的驱动轮机构的驱动轮下降至与第三工位高度持平，将托盘装入第三工位，托盘到位后，驱动轮机构的驱动轮上升并转动，牵引托盘至第二工位；
步骤S2，第二工位处安装有用于检测第二工位是否有托盘的传感器，当传感器检测到托盘后，第二电动辊筒线启动，牵引托盘继续向第一工位运动；
步骤S3，第一工位处安装有用于检测第一工位是否有托盘的传感器，传感器检测到托盘后，第一电动辊筒线启动，牵引托盘进入第一工位；当检测到托盘到位后，传送线阻断机构的挡杆升起，挡住托盘；
步骤S4，依次装入三个托盘，当第三个托盘到位后，弹射止挡导向机构升起，挡块位于止挡孔内，防止弹射机构误动作；无人机舱门关闭，地面装载完成；
步骤S5，无人机起飞，当到达指定空投区域后，舱门自动打开，准备空投；
步骤S6，第三工位的伸缩电机压缩弹簧进行储能，驱动轮机构的驱动轮下降，弹射止挡导向机构下降，挡块从止挡孔内抽出，弹簧恢复形变，滑板带动托盘弹射出飞机；
步骤S7，驱动轮机构的驱动轮上升至和第一工位以及第二工位高度持平，弹射止挡导向机构的挡块脱离所述止挡孔，伸缩电机压缩弹簧进行储能；
步骤S8，第二工位的止挡器下降，第二电动辊筒线牵引托盘进入第三工位；
步骤S9，第三工位重复弹射动作，完成第二个托盘的弹射；
步骤S10，第一工位的止挡器下降，第一电动辊筒线迁引第三个托盘通过二工位，进入三工位准备弹射；
步骤S11，第三工位重复弹射动作，完成第三个托盘的弹射；
步骤S12，托盘弹射完成后，飞机舱门关闭，无人机返航。
前述的一种无人空投装置中，驱动轮机构的驱动轮驱动力采用下述计算方法：
测量无人机停机时摩擦面的角度θ，因无人机停机时摩擦面角度为θ，推动托盘所需驱动力F＝摩擦力+托盘的重力分力＝正压力*摩擦系数0.1(我们多年做辊筒线的经验值)*cos(θ)+托盘重力*sin(θ)。
前述的一种无人空投装置中，所述弹簧和伸缩电机采用下述方法选择规格：
托盘重量200Kg，到出口时速度设计为2m/s，动能为1/2mv^2＝400J，初速度为0m/s，末速度为2m/s；
推出过程摩擦力消耗能量FS＝200J，滚动摩擦系数取0.1，行程1m；
托盘推出动能由弹簧提供，600J＝1/2KL^2，弹簧压缩0.5m，得K＝4.8N/mm，选用2支标准弹簧SF50×500，串联安装；
弹簧储能需推力400Kg，选用电机+减速机+丝杆，导程5mm，减速比1：10，电机输出0.5Nm。
与现有技术相比，本发明应用在无人机空投上，可以由无人机在飞行过程中自主完成托盘机舱内的输送，及空投任务。解决了由于人员无法到达的环境下，物资输送的问题。便于在特殊环境下物资投放更加及时、准确、便捷，而且提高物资输送准确率，节约人工成本。
附图说明
图1是空投装置位于无人机的位置示意图；
图2是本发明的一种实施例的结构示意图；
图3是图2的局部放大图；
图4是图2的局部放大图；
图5是本发明的俯视图。
附图标记：1-围挡，2-第一电动辊筒线，3-传送线阻断机构，4-驱动轮机构，5-弹射机构，6-弹射止挡导向机构，7-第一伸缩机构，8-挡杆，9-滑杆，10-支撑杆，11-弹簧，12-滑板，13-挡块，14-止挡孔，15-滑槽，16-驱动杆，17-伸缩电机，18-支撑架，19-第一工位，20-第二工位，21-第三工位，22-第二电动辊筒线。
下面结合附图和
具体实施方式
对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
本发明的实施例1：一种无人空投装置，位于无人机舱内，包括固定底板，固定底板上具有依次设置的第一工位19、第二工位20和第三工位21，固定底板上的外围固定有围挡1；第一工位19内具有第一电动辊筒线2，第二工位20内具有第二电动辊筒线22，第一工位19和第二工位20之间具有传送线阻断机构3；第三工位21内具有驱动轮机构4、弹射机构5和弹射止挡导向机构6，驱动轮机构4位于第二工位20和弹射机构5之间，弹射止挡导向机构6位于弹射机构5处。
本发明的实施例2：一种无人空投装置，位于无人机舱内，包括固定底板，固定底板上具有依次设置的第一工位19、第二工位20和第三工位21，固定底板上的外围固定有围挡1；第一工位19内具有第一电动辊筒线2，第二工位20内具有第二电动辊筒线22，第一工位19和第二工位20之间具有传送线阻断机构3；第三工位21内具有驱动轮机构4、弹射机构5和弹射止挡导向机构6，驱动轮机构4位于第二工位20和弹射机构5之间，弹射止挡导向机构6位于弹射机构5处。
所述弹射机构5包括伸缩电机17和支撑架18，伸缩电机17和支撑架18均固定安装在固定底板上；支撑架18上具有支撑杆10和滑杆9，支撑杆10和滑杆9相互平行，滑杆9上设有滑板12，滑板12通过滑槽15设置在滑杆9上；所述支撑杆10上具有弹簧11，弹簧11的一端固定在伸缩电机17的伸缩杆上，弹簧11的另一端和所述滑板12相连。
本发明的实施例3：一种无人空投装置，位于无人机舱内，包括固定底板，固定底板上具有依次设置的第一工位19、第二工位20和第三工位21，固定底板上的外围固定有围挡1；第一工位19内具有第一电动辊筒线2，第二工位20内具有第二电动辊筒线22，第一工位19和第二工位20之间具有传送线阻断机构3；第三工位21内具有驱动轮机构4、弹射机构5和弹射止挡导向机构6，驱动轮机构4位于第二工位20和弹射机构5之间，弹射止挡导向机构6位于弹射机构5处。
所述弹射机构5包括伸缩电机17和支撑架18，伸缩电机17和支撑架18均固定安装在固定底板上；支撑架18上具有支撑杆10和滑杆9，支撑杆10和滑杆9相互平行，滑杆9上设有滑板12，滑板12通过滑槽15设置在滑杆9上；所述支撑杆10上具有弹簧11，弹簧11的一端固定在伸缩电机17的伸缩杆上，弹簧11的另一端和所述滑板12相连。
所述弹射止挡导向机构6包括驱动装置、驱动杆16和挡块13，驱动装置安装在固定底板上，所述驱动杆16安装在驱动装置的输出端上，所述挡块13位于驱动杆16的端部；所述推杆上具有止挡孔14，所述挡块13位于所述止挡孔14处。传送线阻断机构3包括第一伸缩机构7、第二伸缩机构和挡杆8，挡杆8的一端和第一伸缩机构7的伸缩端相连，挡杆8的另一端和第二伸缩机构的伸缩端相连，挡杆8位于第一工位19和第二工位20之间。
以上实施例所述的一种无人空投装置，采用下述步骤进行空投：
步骤S1，当在地面装载第一个托盘前，第三工位21的驱动轮机构4的驱动轮下降至与第三工位21高度持平，将托盘装入第三工位21，托盘到位后，驱动轮机构4的驱动轮上升并转动，牵引托盘至第二工位20；
步骤S2，第二工位20处安装有用于检测第二工位20是否有托盘的传感器，当传感器检测到托盘后，第二电动辊筒线22启动，牵引托盘继续向第一工位19运动；
步骤S3，第一工位19处安装有用于检测第一工位19是否有托盘的传感器，传感器检测到托盘后，第一电动辊筒线2启动，牵引托盘进入第一工位19；当检测到托盘到位后，传送线阻断机构3的挡杆8升起，挡住托盘；
步骤S4，依次装入三个托盘，当第三个托盘到位后，弹射止挡导向机构6升起，挡块13位于止挡孔14内，防止弹射机构5误动作；无人机舱门关闭，地面装载完成；
步骤S5，无人机起飞，当到达指定空投区域后，舱门自动打开，准备空投；
步骤S6，第三工位21的伸缩电机17压缩弹簧11进行储能，驱动轮机构4的驱动轮下降，弹射止挡导向机构6下降，挡块13从止挡孔14内抽出，弹簧11恢复形变，滑板12带动托盘弹射出飞机；
步骤S7，驱动轮机构4的驱动轮上升至和第一工位19以及第二工位20高度持平，弹射止挡导向机构6的挡块13脱离所述止挡孔14，伸缩电机17压缩弹簧11进行储能；
步骤S8，第二工位20的止挡器下降，第二电动辊筒线22牵引托盘进入第三工位21；
步骤S9，第三工位21重复弹射动作，完成第二个托盘的弹射；
步骤S10，第一工位19的止挡器下降，第一电动辊筒线2迁引第三个托盘通过二工位，进入三工位准备弹射；
步骤S11，第三工位21重复弹射动作，完成第三个托盘的弹射；
步骤S12，托盘弹射完成后，飞机舱门关闭，无人机返航。
以上实施例所述的一种无人空投装置，驱动轮机构4的驱动轮驱动力采用下述计算方法：
因无人机停机时角度为12°，推动托盘所需驱动力F＝摩擦力+托盘的重力分力＝正压力*摩擦系数0.1(我们多年做滚筒线的经验值)*cos(12°)+托盘重力*sin(12°)＝600N。
驱动轮直径100mm，需要驱动扭矩为30Nm，考虑1.5倍安全系数后＝45Nm，选用82减速电机，减速比81.11，输出扭矩22Nm，动力单元使用2套，可以满足要求。
设计托盘传输速度为200mm/s，减速电机输出转速为37r/min，可以满足要求。
驱动轮选用橡胶材质，与托盘底面摩擦系数约0.8，无人机倾斜12°时保证不打滑，需要驱动轮与托盘有750N的正压力，按杠杆比例191：116，则顶升轮需要1250N，换算成电机扭矩约25Nm，选用62减速电机减速比301.68，顶起时间约3秒。驱动轮上下行程约8mm。
以上实施例所述的一种无人空投装置，所述弹簧11和伸缩电机17采用下述方法选择规格：托盘重量200Kg，到出口时速度设计为2m/s，动能为1/2mv^2＝400J，初速度为0m/s，末速度为2m/s；推出过程摩擦力消耗能量FS＝200J，滚动摩擦系数取0.1，行程1m；托盘推出动能由弹簧11提供，600J＝1/2KL^2，弹簧11压缩0.5m，得K＝4.8N/mm，选用2支标准弹簧11SF50×500，串联安装；弹簧11储能需推力400Kg，选用电机+减速机+丝杆，导程5mm，减速比1：10，电机输出0.5Nm。
以上实施例所述的一种无人空投装置，
伸缩电机17通过丝杠传动推动、挤压弹簧11，初步选取的丝杠规格：丝杠直径15mm，导程：5mm，伸缩电机17选取ZPN￠62系列的有刷电机，减速比为5.36，额定扭矩为0.92Nm，夹紧过程中可产生500N推力。夹钳工作时处于死点状态。减速电机额定转速560r/min，丝杠所能产生的轴向速度：丝杠导程(mm)x输出轴转速(r/min)/60＝46.6mm/s。夹钳完全打开时间2.9s。
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