无人机归中平台及归中方法与流程

1.本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种无人机归中平台及无人机归中方法。


背景技术：

2.无人机尤其是旋翼无人机的应用越来越广泛，如用于植保、消防、军用侦察以及电网和河道巡检等。有些需要无人机执行长航时作业或者远距离任务，对无人机需要的电量较多，往往自身携带的电量满足不了作业需求，在执行一段时间任务之后，需要降落并补充电能，相应地需要无人机停机平台或无人机机库。
3.区别于传统大型固定翼机场或者直升机停机坪，无人机停机平台的面积较小，由于无人机降落精度的限制，往往需要进行无人机自动归中操作。
4.现有的无人机机库归中机构一般采用同步带或丝杆模组等机构带动四根推杆从无人机脚架外侧推动无人机脚架进行归中，这种方式存在如下问题：
5.(1)归中机构由无人机脚架外侧进行归中所需空间大，无人机停机平台或无人机机库的面积也较大，而且归中设备数量多、结构复杂，导致机库整体体积大、重量较重，制造成本高；
6.(2)现有的归中平台为一个整体，无法完成折叠。


技术实现要素：

7.本发明涉及一种无人机归中平台及无人机归中方法，至少可解决现有技术的部分缺陷。
8.本发明涉及一种无人机归中平台，包括平台本体，于所述平台本体上布置有两条x向导轨和两条y向导轨，各导轨上均滑动设置有用于推动无人机脚架的归中执行件，至少其中一条导轨为内推导轨，所述内推导轨位于无人机脚架的目标归中区域内并且其归中执行件为能够从无人机脚架的内侧执行归中操作的内推执行件。
9.作为实施方式之一，所述内推执行件配置有避障机构，以使该内推执行件能够从无人机脚架的外侧进入无人机脚架的内侧。
10.作为实施方式之一，所述内推执行件包括拨杆以及滑动设置在对应导轨上的安装底座；所述避障机构包括升降导杆和避障弹簧，所述安装底座设有竖向导向槽，所述避障弹簧收容在所述竖向导向槽内，所述升降导杆底部支承在所述避障弹簧上、顶部伸出至安装底座上方，所述拨杆固定在所述升降导杆的顶端，所述升降导杆被所述避障弹簧支承在高位时，所述拨杆适于与平台本体上的无人机脚架进行楔面挤压配合。
11.作为实施方式之一，至少其中一组相邻布置的两条导轨均为内推导轨，并且二者的内推执行件的运行方向为同时靠近或同时远离该两条内推导轨所在直线的交点。
12.作为实施方式之一，相邻两导轨均为内推导轨时，二者的内推执行件通过同一组归中驱动机构驱动；所述归中驱动机构包括归中动力单元和传动齿轮组，所述传动齿轮组包括第一主动齿轮、第二主动齿轮、第一被动齿轮、第二被动齿轮和惰轮，所述第一被动齿
轮与所述第一主动齿轮啮合，所述惰轮分别与所述第二主动齿轮及所述第二被动齿轮啮合，两个主动齿轮通过同一齿轮轴串联，所述归中动力单元用于驱动其中一主动齿轮转动；对应的两个内推执行件分别与两个被动齿轮传动连接，从而能在对应的导轨中滑动。
13.作为实施方式之一，至少其中一组平行布置的两条导轨均为内推导轨，二者的内推执行件通过同步机构连接以使该两个内推执行件同步运行并且运行方向相反。
14.作为实施方式之一，所述同步机构包括同步连杆和两个同步滑块，所述同步连杆铰接安装于所述平台本体上，两个同步滑块分别铰接在两个内推执行件上并且分别滑设在所述同步连杆上。
15.作为实施方式之一，所述内推执行件通过滑块摇杆机构带动从而在对应的导轨上滑动，其中，所述滑块摇杆机构中的摇杆为可伸缩杆。
16.作为实施方式之一，所述平台本体的至少部分边部连接有展开平台，所述展开平台具有展开位和收拢位，在所述展开位，所述展开平台活动至所述平台本体以外；所述展开平台在水平面上的投影位于所述平台本体在水平面上的投影范围内。
17.本发明还涉及一种无人机归中方法，包括：
18.无人机降落到如上所述的无人机归中平台上之后，通过使无人机产生x向位移和/或y向位移，以驱使无人机归中；
19.其中，无人机的至少部分位移行程是通过归中执行件从无人机脚架内侧推动无人机脚架而实现的。
20.本发明至少具有如下有益效果：
21.有别于传统的从无人机脚架外侧推动无人机脚架运动的方式，本发明中，至少部分归中执行件是从无人机脚架内侧推动无人机脚架的，这样可以减小归中执行件的位移行程，从而可以有效地减小归中平台的面积，利于无人机机库的小型化设计，能减小机库重量、降低机库生产成本。
22.由于可以从无人机脚架内侧进行归中操作，归中平台可以进行折叠设计，在进行归中平台及无人机机库小型化设计的同时，能够获得较大的无人机降落空间，从而提高无人机的使用可靠性和安全性。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
24.图1为本发明实施例提供的无人机归中方法示意图；
25.图2为无人机归中后的示意图；
26.图3和图4为本发明实施例提供的可折叠归中平台的无人机归中方法示意图，其中，图3为归中执行件准备进入无人机脚架内侧，图4为归中执行件已进入无人机脚架内侧；
27.图5为本发明实施例提供的无人机归中平台的结构示意图；
28.图6为本发明实施例提供的同步机构连接两个内推执行件的结构示意图；
29.图7为本发明实施例提供的归中驱动设备的结构示意图；
30.图8为本发明实施例提供的归中执行件的结构示意图；
31.图9为本发明实施例提供的归中执行件与无人机脚架的配合示意图；
32.图10为本发明实施例提供的内推执行件与滑块摇杆机构之间的连接结构示意图。
具体实施方式
33.下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
34.实施例一
35.如图1-图5，本发明实施例提供一种无人机归中平台，包括平台本体1，于所述平台本体1上布置有两条x向导轨和两条y向导轨，各导轨上均滑动设置有用于推动无人机脚架2的归中执行件，至少其中一条导轨为内推导轨3，所述内推导轨3位于无人机脚架2的目标归中区域内并且其归中执行件为能够从无人机脚架2的内侧执行归中操作的内推执行件4。
36.在其中一个实施例中，上述平台本体1为方形平台，进一步优选为呈正方形。
37.可以理解地，x向与y向是相互垂直的；对于方形平台，该方形平台的其中两个边部优选为与x向平行，另外两个边部则与y向平行。
38.两条x向导轨优选为间隔正对设置，两条y向导轨优选为间隔正对设置；其中，优选地，各导轨靠近平台本体1的四个边部分布，这样可以尽量地减小平台本体1的面积。
39.通过使无人机脚架2产生x向位移量和y向位移量，实现无人机的归中，有别于传统的从无人机脚架2外侧推动无人机脚架2运动的方式，本实施例中，至少部分归中执行件是从无人机脚架2内侧推动无人机脚架2的，这样可以减小归中执行件的位移行程，从而可以有效地减小归中平台的面积，利于无人机机库的小型化设计，能减小机库重量、降低机库生产成本。
40.本实施例中，主要适用于具有四个支脚的无人机脚架2，优选为四条导轨均为内推导轨3，这样可以极大地减小归中平台的面积，具体地说，该归中平台的面积仅需略大于无人机脚架2的尺寸即可。对于具有两个支脚的无人机脚架2，可以采用部分归中行程是由内推执行件4执行的、其余归中行程由外推执行件执行的方式。
41.可以理解地，无人机脚架2的内侧指的是该无人机脚架2的各支脚之间的空间区域。
42.优选地，如图2，内推导轨3与无人机脚架2的目标归中区域的内沿相邻，尤其是相接触，这样，在无人机归中后，各内推导轨3上的执行件可以对无人机脚架2起到约束作用，保证无人机脚架2以及无人机的位置稳定性。
43.优选地，所述内推执行件4配置有避障机构，以使该内推执行件4能够从无人机脚架2的外侧进入无人机脚架2的内侧，这样可以满足各种降落位置的无人机归中作业要求，而且，保证在最终完成归中作业时，各执行件均位于无人机脚架2内侧。
44.在其中一个实施例中，如图8，所述内推执行件4包括拨杆41以及滑动设置在对应导轨上的安装底座42；所述避障机构包括升降导杆431和避障弹簧432，所述安装底座42设有竖向导向槽，所述避障弹簧432收容在所述竖向导向槽内，所述升降导杆431底部支承在
所述避障弹簧432上、顶部伸出至安装底座42上方，所述拨杆41固定在所述升降导杆431的顶端，所述升降导杆431被所述避障弹簧432支承在高位时，所述拨杆41适于与平台本体1上的无人机脚架2进行楔面21挤压配合。
45.其中，优选地，避障弹簧432的直径与竖向导向槽的直径相同或相近，以使避障弹簧432与竖向导向槽的槽壁之间呈间隙配合，竖向导向槽可以对避障弹簧432起到约束作用，保证避障弹簧432仅产生伸缩动作。升降导杆431的底端可以直接承托在避障弹簧432的顶端，也可以将升降导杆431的底部加工成上宽下窄的阶梯轴，其下部小直径段同轴插入至避障弹簧432内。升降导杆431的上部优选为采用上窄下宽的阶梯轴结构，相应地在竖向导向槽的槽口处形成有限位环，升降导杆431的上部小直径段自该限位环的内环伸出从而与拨杆41连接，该限位环与升降导杆431的上部台阶配合，可以对升降导杆431进行约束，避免升降导杆431从安装底座42上脱离出去。
46.进一步地，在安装底座42的底部设有弹簧盖，该弹簧盖其可拆卸安装在安装底座42上，并封堵竖向导向槽的底部，通过拆装该弹簧盖，可便于避障弹簧432及升降导杆431的安装和维护。其中，在该弹簧盖上设有透气孔，保证升降导杆431升降运动的顺畅性。如图8，拨杆41优选为可拆卸连接在升降导杆431的顶端，可便于相关零部件的安装和维护。
47.在其中一个实施例中，如图8，安装底座42上优选为设有两个拨杆41，两个拨杆41分别沿安装底座42的滑动方向向安装底座42外延伸凸出，可以便于与无人机脚架2的导向斜面接触，这种结构也能保证对升降导杆431施与较大的下压力矩，从而保证拨杆41能快速绕过无人机脚架2。
48.显然，两个拨杆41延伸连为一体形成一个连续的长杆也为可行方案。
49.上述拨杆41适于与平台本体1上的无人机脚架2进行楔面21挤压配合，如图9，可选地，在无人机脚架2的支脚上加工形成有楔面21，在安装底座42带动拨杆41活动时，拨杆41先与无人机脚架2上的楔面21接触，并且在进行楔面21挤压配合时，拨杆41所受到的挤压力传递给升降导杆431，拨杆41进而随之下降，从而绕过无人机脚架2，对于这种情况，该楔面21是面向脚架外侧的。显然，在拨杆41上加工形成楔面21也是可行的，具体结构此处不作赘述。
50.另外，上述内推执行件4还优选为满足：内推执行件4不会从无人机脚架2内侧运动至无人机脚架2外侧；要达到这种要求，包括但不限于将上述支脚的内侧设计为竖向平面。
51.进一步优选地，如图8和图10，在安装底座42上设有导向凸台44，该导向凸台44优选为有多个并且沿安装底座42的滑动方向成直线排列，可以对安装底座42的滑动运动进行可靠导向，使安装底座42在对应导轨上作直线运动；上述导向凸台44优选为呈圆柱形，可减小与导轨之间的摩擦力。
52.进一步对上述归中平台进行优化，如图1-图4，至少其中一组相邻布置的两条导轨均为内推导轨3，并且二者的内推执行件4的运行方向为同时靠近或同时远离该两条内推导轨3所在直线的交点。基于该设计，在进行归中操作时，两个内推执行件4可以同步执行x向归中操作和y向归中操作，可以提高归中操作效率，无人机脚架2的运行平稳性也更高。
53.在其中一个实施例中，如图7，相邻两导轨均为内推导轨3时，二者的内推执行件4通过同一组归中驱动机构驱动；所述归中驱动机构包括归中动力单元和传动齿轮组，所述传动齿轮组包括第一主动齿轮561、第二主动齿轮562、第一被动齿轮563、第二被动齿轮564
和惰轮565，所述第一被动齿轮563与所述第一主动齿轮561啮合，所述惰轮565分别与所述第二主动齿轮562及所述第二被动齿轮564啮合，两个主动齿轮通过同一齿轮轴串联，所述归中动力单元用于驱动其中一主动齿轮转动；对应的两个内推执行件4分别与两个被动齿轮传动连接，从而能在对应的导轨中滑动。
54.可选地，如图7，归中动力单元包括蜗轮蜗杆机构55和归中电机54，其中，蜗杆与归中电机54的输出轴连接，蜗轮与两个主动齿轮通过同一齿轮轴串联。
55.可选地，如图7，第一被动齿轮563和第二被动齿轮564也通过同一齿轮轴串联。
56.两条内推导轨3所在直线的交点，也即两条内推导轨3的交点，或者为两条内推导轨3的延长线的交点。
57.由于设置了惰轮565，可以使两个被动齿轮的转动方向相反(一为顺时针旋转、一为逆时针旋转)，进而可以满足两个内推执行件4的运动要求。在其中一个实施例中，内推执行件4通过滑块摇杆机构与被动齿轮连接，则两组滑块摇杆机构中的摇杆的转动方向相反。
58.进一步对上述归中平台进行优化，如图6，至少其中一组平行布置的两条导轨均为内推导轨3，二者的内推执行件4通过同步机构连接以使该两个内推执行件4同步运行并且运行方向相反。基于该设计，采用一套驱动设备即能实现两个内推执行件4的动作，可以节省驱动设备的数量及占用空间，从而进一步减小归中平台的体积和重量；由于是相对的两个内推执行件4同步动作，也即该两个内推执行件4都是x向导轨上的归中执行件或者都是y向导轨上的归中执行件，因此不会对另一归中行程产生干涉，而且能满足不同降落位置的无人机归中需求。
59.在其中一个实施例中，如图6，所述同步机构包括同步连杆51和两个同步滑块52，所述同步连杆51铰接安装于所述平台本体1上，两个同步滑块52分别铰接在两个内推执行件4上并且分别滑设在所述同步连杆51上。其中，同步连杆51在平台本体1上的铰点优选为位于该两条内推导轨3之间，该两条内推导轨3进一步优选为相对于该铰点对称。
60.如上所述，优选为四条导轨均为内推导轨3。两条x向导轨上的内推执行件4通过一组同步机构连接，两条y向导轨上的内推执行件4通过一组同步机构连接；如图7，其中一个同步连杆51安装在第一被动齿轮563上，另一同步连杆51安装在第二被动齿轮564上，则：
61.两条x向导轨上的内推执行件4同步运行并且运行方向相反；
62.两条y向导轨上的内推执行件4同步运行并且运行方向相反；
63.相邻的x向导轨和y向导轨上的内推执行件4的运行方向为同时靠近或同时远离该两条内推导轨3所在直线的交点。
64.上述结构具有极高的紧凑性，内推执行件4运行可靠，能满足各个落点的无人机的归中要求；仅需一台电机即能完成归中驱动，结构简单、成本低，能显著地降低归中平台的重量。
65.如图5，归中驱动设备布置在平台本体1的下方。
66.进一步对上述归中平台进行优化，所述内推执行件4通过滑块摇杆机构带动从而在对应的导轨上滑动，其中，所述滑块摇杆机构中的摇杆为可伸缩杆。基于该结构，能进一步减小平台本体1下方的归中驱动设备所占用空间，而且内推执行件4的运行平稳性和顺畅性更高。在其中一个实施例中，如图10，内推执行件4通过延长连杆511与滑块摇杆机构中的摇杆连接，其中，延长连杆511与内推执行件4铰接，优选地，内推执行件4通过转轴和微型深
沟球轴承与延长连杆511铰接；延长连杆511通过一滑块与摇杆连接，该滑块滑动设置在摇杆上，基于该滑块的滑动，延长连杆511与摇杆可以组成一伸缩杆，实质上即构成了图6中的同步连杆51+同步滑块52的结构。
67.本实施例中，由于可以从无人机脚架2内侧进行归中操作，归中平台可以进行折叠设计，在进行归中平台及无人机机库小型化设计的同时，能够获得较大的无人机降落空间，从而提高无人机的使用可靠性和安全性。具体地，所述平台本体1的至少部分边部连接有展开平台11，所述展开平台11具有展开位和收拢位，在所述展开位，所述展开平台11活动至所述平台本体1以外；所述展开平台11在水平面上的投影位于所述平台本体1在水平面上的投影范围内。其中，优选地，展开平台11采用铰接在平台本体1上的方式。
68.进一步地，在展开平台11的降落区域外侧(一般为展开状态下，该展开平台11的远离平台本体1的一端边缘)设置有弹片12，可以防止无人机跑出此区域。当然，对于未设置展开平台11的情况，也可在平台本体1的四周边缘设置弹片12。
69.实施例二
70.本发明实施例提供一种无人机归中方法，包括：
71.无人机降落到上述实施例一所提供的无人机归中平台上之后，具体为降落到上述平台本体1上之后，通过使无人机产生x向位移和/或y向位移，以驱使无人机归中；
72.其中，无人机的至少部分位移行程是通过归中执行件从无人机脚架2内侧推动无人机脚架2而实现的。
73.归中平台的具体结构、归中执行件的动作方式等可参考上述实施例一中的内容。
74.至少部分归中执行件优选为能从无人机脚架2外侧进入无人机脚架2内侧，定义这部分归中执行件为内推执行件4。无人机降落后，若内推执行件4位于无人机脚架2外侧，则先驱使内推执行件4进入无人机脚架2内侧，再执行归中操作。
75.无人机脚架2的相关结构设计在上述实施例一中已有述及，此处不作赘述。
76.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种无人机归中平台，包括平台本体，于所述平台本体上布置有两条x向导轨和两条y向导轨，各导轨上均滑动设置有用于推动无人机脚架的归中执行件，其特征在于：至少其中一条导轨为内推导轨，所述内推导轨位于无人机脚架的目标归中区域内并且其归中执行件为能够从无人机脚架的内侧执行归中操作的内推执行件。2.如权利要求1所述的无人机归中平台，其特征在于：所述内推执行件配置有避障机构，以使该内推执行件能够从无人机脚架的外侧进入无人机脚架的内侧。3.如权利要求2所述的无人机归中平台，其特征在于：所述内推执行件包括拨杆以及滑动设置在对应导轨上的安装底座；所述避障机构包括升降导杆和避障弹簧，所述安装底座设有竖向导向槽，所述避障弹簧收容在所述竖向导向槽内，所述升降导杆底部支承在所述避障弹簧上、顶部伸出至安装底座上方，所述拨杆固定在所述升降导杆的顶端，所述升降导杆被所述避障弹簧支承在高位时，所述拨杆适于与平台本体上的无人机脚架进行楔面挤压配合。4.如权利要求1所述的无人机归中平台，其特征在于：至少其中一组相邻布置的两条导轨均为内推导轨，并且二者的内推执行件的运行方向为同时靠近或同时远离该两条内推导轨所在直线的交点。5.如权利要求4所述的无人机归中平台，其特征在于：相邻两导轨均为内推导轨时，二者的内推执行件通过同一组归中驱动机构驱动；所述归中驱动机构包括归中动力单元和传动齿轮组，所述传动齿轮组包括第一主动齿轮、第二主动齿轮、第一被动齿轮、第二被动齿轮和惰轮，所述第一被动齿轮与所述第一主动齿轮啮合，所述惰轮分别与所述第二主动齿轮及所述第二被动齿轮啮合，两个主动齿轮通过同一齿轮轴串联，所述归中动力单元用于驱动其中一主动齿轮转动；对应的两个内推执行件分别与两个被动齿轮传动连接，从而能在对应的导轨中滑动。6.如权利要求1所述的无人机归中平台，其特征在于：至少其中一组平行布置的两条导轨均为内推导轨，二者的内推执行件通过同步机构连接以使该两个内推执行件同步运行并且运行方向相反。7.如权利要求6所述的无人机归中平台，其特征在于：所述同步机构包括同步连杆和两个同步滑块，所述同步连杆铰接安装于所述平台本体上，两个同步滑块分别铰接在两个内推执行件上并且分别滑设在所述同步连杆上。8.如权利要求1所述的无人机归中平台，其特征在于：所述内推执行件通过滑块摇杆机构带动从而在对应的导轨上滑动，其中，所述滑块摇杆机构中的摇杆为可伸缩杆。9.如权利要求1至8中任一项所述的无人机归中平台，其特征在于：所述平台本体的至少部分边部连接有展开平台，所述展开平台具有展开位和收拢位，在所述展开位，所述展开平台活动至所述平台本体以外；所述展开平台在水平面上的投影位于所述平台本体在水平面上的投影范围内。10.一种无人机归中方法，其特征在于，包括：无人机降落到如权利要求1至9中任一项所述的无人机归中平台上之后，通过使无人机产生x向位移和/或y向位移，以驱使无人机归中；其中，无人机的至少部分位移行程是通过归中执行件从无人机脚架内侧推动无人机脚架而实现的。

技术总结
本发明涉及一种无人机归中平台，包括平台本体，于平台本体上布置有两条X向导轨和两条Y向导轨，各导轨上均滑动设置有用于推动无人机脚架的归中执行件，至少其中一条导轨为内推导轨，内推导轨位于无人机脚架的目标归中区域内并且其归中执行件为能够从无人机脚架的内侧执行归中操作的内推执行件。相应地还提供一种无人机归中方法。本发明中，至少部分归中执行件是从无人机脚架内侧推动无人机脚架的，这样可以减小归中执行件的位移行程，从而可以有效地减小归中平台的面积，利于无人机机库的小型化设计，能减小机库重量、降低机库生产成本。由于可以从无人机脚架内侧进行归中操作，归中平台可以进行折叠设计，能够获得较大的无人机降落空间。落空间。落空间。


技术研发人员：罗豪 杨建强 余国庆 黄佩 李永涛 刘长举
受保护的技术使用者：武汉高德微机电与传感工业技术研究院有限公司
技术研发日：2023.02.08
技术公布日：2023/6/26