本發(fā)明涉及無人機(jī)，更具體的說是涉及一種無人機(jī)空中對接機(jī)構(gòu)及具有其的著艦系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、目前，根據(jù)海洋建設(shè)的發(fā)展需求，空海協(xié)同無人系統(tǒng)也因此不斷發(fā)展起來，利用不同個體的優(yōu)勢形成更強(qiáng)的多維空間信息感知能力，完成更復(fù)雜的工作。空海協(xié)同無人系統(tǒng)最關(guān)鍵的技術(shù)是艇載無人機(jī)的回收布防，在復(fù)雜的海洋環(huán)境中，無人機(jī)的著艦問題面臨著諸多挑戰(zhàn)；海洋環(huán)境多變且難以預(yù)測，海風(fēng)與海浪的影響尤為顯著。船艦在這種的環(huán)境下始終處于動態(tài)的移動中，導(dǎo)致了船艦無法為無人機(jī)提供一個相對穩(wěn)定的著艦平臺。然而，無人機(jī)的著陸過程要求極高的精確性和穩(wěn)定性，稍有偏差就可能導(dǎo)致著陸失敗，甚至損壞無人機(jī)。因此艇載無人機(jī)回收布防將面臨巨大挑戰(zhàn)；因此，一種對接機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)無人機(jī)的空中對接，進(jìn)而完成著艦任務(wù)，是一個重要研究方向。

2、目前，對接機(jī)構(gòu)的設(shè)計大多采用傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，利用其結(jié)構(gòu)特性來完成鎖緊、分離等任務(wù)，也有利用機(jī)械臂和磁耦合的方式進(jìn)行對接機(jī)構(gòu)的設(shè)計，為了實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和可靠性，需要較多結(jié)構(gòu)部件，導(dǎo)致整個對接機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不僅增加了制造成本和維護(hù)難度，而且難以精確控制其附加重量，也增加了控制算法的復(fù)雜性。

3、因此，如何提供一種結(jié)構(gòu)簡單，快速實(shí)現(xiàn)對接、鎖緊和分離任務(wù)的同時，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡化和輕量化的對接機(jī)構(gòu)，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種無人機(jī)空中對接機(jī)構(gòu)及具有其的著艦系統(tǒng)，旨在解決上述技術(shù)問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種無人機(jī)空中對接機(jī)構(gòu)，包括：

4、對接母頭，所述對接母頭為頂端封閉，底端開口的空心圓筒結(jié)構(gòu)，且其內(nèi)頂壁同軸固定有內(nèi)錐座，所述內(nèi)錐座上開設(shè)有錐形孔；

5、對接公頭，所述對接公頭為錐形體結(jié)構(gòu)，并同軸滑動連接在所述對接母頭內(nèi)部，所述對接公頭頂端的外錐面與所述錐形孔的內(nèi)錐面對接，底端的側(cè)壁上開設(shè)有第一通孔；

6、伸縮機(jī)構(gòu)，所述伸縮機(jī)構(gòu)通過安裝架連接在所述對接公頭內(nèi)側(cè)，所述伸縮機(jī)構(gòu)具有朝向所述第一通孔的伸縮端，所述伸縮端能夠穿出所述第一通孔與所述對接母頭的內(nèi)側(cè)壁抵接。

7、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的一種無人機(jī)空中對接機(jī)構(gòu)，對接公頭滑動插入對接母頭內(nèi)部時，通過內(nèi)錐座的結(jié)構(gòu)設(shè)置，能夠?qū)庸^起到導(dǎo)向作用，即使在有些許偏差的情況下，也能夠快速實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)對接，伸縮機(jī)構(gòu)的伸縮端能夠穿出第一通孔與對接母頭的內(nèi)側(cè)壁抵接，通過控制伸縮端的伸縮，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對接母頭和對接公頭的鎖緊與分離，本發(fā)明在能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)對接、鎖緊和分離的基礎(chǔ)上，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的輕量化，并且降低了操作難度，提升了工作效率。

8、優(yōu)選的，在上述一種無人機(jī)空中對接機(jī)構(gòu)中，所述對接公頭底端固定有擋環(huán)，所述擋環(huán)的外端面與所述對接母頭的底端抵接。擋環(huán)的設(shè)置一方面便于與無人機(jī)的連接，另一方面可起到有效的限位作用，在對接公頭和對接母頭對接時，通過擋環(huán)的外端面與對接母頭底端抵接，可有效防止對接公頭的頂端與錐形孔的過渡對接，而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)損壞。

9、優(yōu)選的，在上述一種無人機(jī)空中對接機(jī)構(gòu)中，所述對接公頭包括錐形筒體和套環(huán)，所述錐形筒體的頂端尖頭與所述錐形孔對接，所述錐形筒體的底端口沿具有環(huán)形凸臺，所述環(huán)形凸臺的外側(cè)壁與所述錐形筒體的底部圓周面形成安裝面，所述套環(huán)的側(cè)壁上開設(shè)有所述第一通孔，且其一端與所述安裝面粘接固定，另一端與所述擋環(huán)粘接固定；所述環(huán)形凸臺的端面上具有向其中心軸線方向延伸的定位安裝臺，所述定位安裝臺通過緊固件與所述安裝架緊固。錐形的結(jié)構(gòu)設(shè)置，能夠起到很好的導(dǎo)向作用，即使在對接時，存在偏差，也可快速導(dǎo)向調(diào)整并完成對接。

10、優(yōu)選的，在上述一種無人機(jī)空中對接機(jī)構(gòu)中，所述安裝架包括環(huán)形板和定位塊，所述環(huán)形板的邊緣開設(shè)有第二通孔，所述定位安裝臺上開設(shè)有螺紋孔，所述緊固件穿過所述第二通孔與所述螺紋孔螺紋連接；所述定位塊固定在所述環(huán)形板的中心，所述伸縮機(jī)構(gòu)的外殼的一端與所述定位塊的側(cè)壁固定連接，另一端通過支架固定在所述環(huán)形板上。結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定。

11、優(yōu)選的，在上述一種無人機(jī)空中對接機(jī)構(gòu)中，所述擋環(huán)包括內(nèi)徑相同且外徑不同的第一圓環(huán)和第二圓環(huán)，所述第一圓環(huán)與所述套環(huán)粘接固定，所述第二圓環(huán)的內(nèi)側(cè)具有與其同心布置的第三圓環(huán)，所述第三圓環(huán)和所述第二圓環(huán)之間固定有多根環(huán)布的支撐桿。結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定。

12、優(yōu)選的，在上述一種無人機(jī)空中對接機(jī)構(gòu)中，所述伸縮機(jī)構(gòu)的伸縮端端頭固定有摩擦頭。通過摩擦頭的設(shè)置，能夠增加摩擦力，進(jìn)一步增強(qiáng)對接公頭和對接母頭之間的鎖緊，保證對接過程中的穩(wěn)定性。

13、優(yōu)選的，在上述一種無人機(jī)空中對接機(jī)構(gòu)中，所述摩擦頭為硅膠貼片。

14、優(yōu)選的，在上述一種無人機(jī)空中對接機(jī)構(gòu)中，所述內(nèi)錐座包括底板和內(nèi)錐筒，所述底板與所述對接母頭的內(nèi)頂壁固定連接，所述內(nèi)錐筒包括一體成型的圓柱段和圓錐段，所述圓柱段與所述底板固定連接。結(jié)構(gòu)簡單穩(wěn)定。

15、優(yōu)選的，在上述一種無人機(jī)空中對接機(jī)構(gòu)中，所述伸縮機(jī)構(gòu)為電動推桿。

16、本發(fā)明還公開了一種著艦系統(tǒng)，包括船艦、子無人機(jī)、母無人機(jī)、牽引機(jī)構(gòu)及上述的無人機(jī)空中對接機(jī)構(gòu)；

17、所述對接母頭的頂端固定在所述子無人機(jī)的底部；所述對接公頭遠(yuǎn)離所述內(nèi)錐座的一端與所述母無人機(jī)的頂端固定連接，通過控制所述伸縮端與所述對接母頭的內(nèi)側(cè)壁抵接，實(shí)現(xiàn)所述子無人機(jī)和所述母無人機(jī)的合體或分離；所述牽引機(jī)構(gòu)的一端與所述母無人機(jī)連接，另一端與所述船艦連接。

18、優(yōu)選的，在上述一種著艦系統(tǒng)中，所述牽引機(jī)構(gòu)為線纜。

19、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的一種著艦系統(tǒng)，包括船艦、子無人機(jī)、母無人機(jī)、牽引機(jī)構(gòu)及無人機(jī)空中對接機(jī)構(gòu)，由于海風(fēng)海浪的影響，船艦處于顛簸狀態(tài)，其姿態(tài)始終處于變化中；船艦通過線纜與母無人機(jī)連接；母無人機(jī)為著艦無人機(jī)，由于線纜隔離了船艦與母無人機(jī)之間的姿態(tài)，母無人機(jī)的姿態(tài)在艦船顛簸時不受船艦影響，始終保持穩(wěn)定；對接母頭和對接公頭分別安裝在子無人機(jī)和母無人機(jī)上；子無人機(jī)進(jìn)行著艦時，通過對接機(jī)構(gòu)與母無人機(jī)進(jìn)行對接鎖緊形成著艦系統(tǒng)，通過柔順控制的方法控制船艦上的線纜進(jìn)行收回，進(jìn)而著艦系統(tǒng)通過線纜牽引拉回到船艦的甲板上，完成著艦，其過程保持一定的穩(wěn)定性和柔順性；當(dāng)子無人機(jī)起飛分離時，著艦系統(tǒng)起飛上升，船艦有序釋放線纜，到達(dá)一定高度后，控制伸縮機(jī)構(gòu)的伸縮端收回，對接母頭和對接公頭分離，子無人機(jī)快速提高轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)分離。

20、經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明公開提供了一種無人機(jī)空中對接機(jī)構(gòu)及具有其的著艦系統(tǒng)，具有以下有益效果：

21、1、本發(fā)明能夠迅速地在高精度中實(shí)現(xiàn)鎖緊和分離，控制伸縮機(jī)構(gòu)的伸縮端伸出和回收，實(shí)現(xiàn)對接母頭和對接公頭的對接或分離，結(jié)構(gòu)簡單，操作便捷。

22、2、本發(fā)明通過錐形筒體和內(nèi)錐筒的錐形結(jié)構(gòu)設(shè)置，起到了良好的導(dǎo)向作用，提高對接作業(yè)的容差性能和對接成功率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)及快速對接。

23、3、本發(fā)明通過擋環(huán)的結(jié)構(gòu)設(shè)置，便于擋環(huán)與無人機(jī)連接，并對對接公頭起到了限位的作用，有效防止結(jié)構(gòu)損壞。

24、4、本發(fā)明通過伸縮機(jī)構(gòu)做直線運(yùn)動，帶動伸縮端伸出頂住對接母頭的內(nèi)側(cè)壁，同時伸縮端具有摩擦頭，增加了對接母頭和對接公頭對接時的摩擦力，使得對接更加穩(wěn)定，代替了傳統(tǒng)復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)輕量化，同時整體結(jié)構(gòu)的重量和體積大大減小。

25、5、本發(fā)明的定位塊為正多邊形的結(jié)構(gòu)設(shè)置，能夠使得伸縮機(jī)構(gòu)在對接公頭內(nèi)部保持精確的對稱分布位置，還能防止伸縮機(jī)構(gòu)在運(yùn)行時發(fā)生偏移或晃動，進(jìn)一步提高了對接的精準(zhǔn)度。