一种无人机空投系统及空投方法与流程

1.本发明涉及无人机空中投放技术领域，尤其涉及一种无人机空投系统及空投方法。


背景技术：

2.随着无人机技术的发展，货运无人机使用范围越来越广泛，无人机的空中投放技术要求也应运而生。比如自然灾害救援投放、高原据点物资运输、森林消防灭火投放等。虽然目前已有一些投放机构设备，但大多数结构针对小型多旋翼无人机，构航程短、载重小，无法承担搭大载荷投送任务，并且重新装填挂麻烦。
3.现有技术1涉及一种无人机空投装置，包括若干组安装梁组件以及安装于各安装梁组件上用于钩在空投箱边沿的爪钩装置，爪钩装置可沿安装梁组件滑动以适配不同规格的空投箱尺寸。该方案中爪钩装置可沿着安装梁组件滑动，可调节爪钩装置的钩装位置，该空投装置可适配于不同规格的空投箱，利于实现在大中型无人机空投运输时空投模块的快速切换，实现多功能运输投送。然而，该结构较为复杂，需要较多结构性部件共同发挥作用，同时构航程短、载重小。
4.现有技术2涉及一种运输空投无人机，包括无人机本体，无人机本体底部两侧的前后方均固定连接有固定杆，固定杆的另一端固定连接有投放箱，投放箱的表面铰接有拉门，拉门表面的左右两侧均固定连接有限位板，投放箱表面顶部的左右两侧均固定连接有卡板，卡板的一侧设置有限位结构，投放箱的底部设置有挡板，挡板的左右两侧均转动连接有活动块，投放箱内部的左右两侧均开设有活动槽。该方案偏重于小载荷货物的运输，无法承担搭大载荷投送任务。
5.因此，有必要研究一种无人机空投系统来应对现有技术的不足，以提高无人机空投可靠性和实用性。


技术实现要素：

6.为了解决以上问题，本发明提供一种结构简单的无人机空投系统及空投方法，该空投机构结构简单，锁紧后不需要电控的参与，依靠货箱重力即可自锁，通用性比较强，适用范围广泛。
7.根据本发明的第一方面，提供一种无人机空投系统，所述无人机空投系统包括：
8.固定座，固定于无人机上，用于将所述无人机空投系统和吊装货物固定至所述无人机；
9.限位插销，插入至所述固定座中，用于限制滚动装置的移动；
10.滚动装置，可移动地安装在所述固定座内部，用于通过移动位置的变换使得吊装货物的吊钩被锁紧在所述固定座中或从所述固定座中释放；
11.吊钩，卡嵌在所述滚动装置与固定座之间，用于吊装货物。
12.进一步地，所述固定座包括横向安装部和从所述横向安装部两端向下延伸的滑槽
部，所述滑槽部包括第一延伸部和第二延伸部，所述第一延伸部和第二延伸部内部分别设有第一限位滑槽孔和第二限位滑槽孔，所述滚动装置同时贯穿所述第一限位滑槽孔和第二限位滑槽孔。
13.进一步地，所述横向安装部上设有耳片，所述耳片中设有固定销孔，紧固件穿过所述固定销孔将固定座固定于无人机上。
14.进一步地，所述横向安装部中部一侧设有纵向销孔，所述限位插销的一端穿过所述纵向销控插入至所述固定座中。
15.进一步地，所述限位插销的另一端穿过所述横向安装部的纵向销孔与连杆相连，所述连杆固定于电气设备上。
16.进一步地，所述第一限位滑槽孔和第二限位滑槽孔分别具有第一限位位置和第二限位位置。
17.进一步地，所述第一延伸部和第二延伸部之间设有连接部，用于固定连接第一延伸部和第二延伸部。
18.这里，所述安装部、第一延伸部和第二延伸部以及连接部为一体结构，用于提高整体结构的紧凑性、安全性。
19.进一步地，所述滚动装置包括：横杆、石墨衬套、轴承以及防脱盖，所述轴承穿套于所述横杆之上且两侧分别设有石墨衬套，用于限制所述轴承的活动空间；所述横杆贯穿所述第一限位滑槽孔和第二限位滑槽孔，两端安装所述防脱盖，将所述横杆限制在所述第一限位滑槽孔和第二限位滑槽孔内部。
20.进一步地，所述横杆在所述第一限位滑槽孔和第二限位滑槽孔内部是可移动的，移动行程为第一限位位置和第二限位位置之间。
21.进一步地，所述吊钩包括卡接部和吊装部，所述卡接部能够卡嵌在所述滚动装置与固定座之间，所述吊装部用于吊装货物。
22.进一步地，所述卡接部中部设置有u型凹槽。
23.进一步地，当所述限位插销的一端穿过所述纵向销孔插入至所述固定座的滑槽部中时，其挤动所述滚动装置上的轴承至第一限位位置，使得所述卡接部卡嵌在所述滚动装置与固定座之间；当所述限位插销的一端在连杆带动下从所述纵向销孔拔出离开所述固定座的滑槽部中时，所述滚动装置在重力下从第一限位位置移动至第二限位位置，使得所述卡接部从所述滚动装置与固定座之间脱离。
24.进一步地，当所述限位插销的一端在连杆带动下从所述纵向销孔拔出离开所述固定座的滑槽部中时，其端部并非完全脱离固定座的纵向销孔，而是仍然嵌入在所述固定座的横向安装部中。这样设置的好处是方便后续限位插销的插入，而无需人工干预校准。
25.根据本发明技术方案的第二方面，提供一种无人机空投方法，所述无人机空投方法采用根据以上任一方面所述的无人机空投系统进行货物空投，所述无人机空投方法包括以下步骤：
26.步骤1：从所述固定座中拔出限位插销，滚动装置在重力作用下移动；
27.步骤2：将吊装货物的吊钩卡嵌在所述滚动装置与固定座之间；
28.步骤3：在所述固定座中重新插入限位插销，挤动所述滚动装置进行移动，将使得吊钩被锁紧在所述固定座中。
29.本发明的有益效果：
30.1.结构紧凑、简单，并且可以承受较大的货箱载荷；
31.2.该结构锁紧后不需要电控的参与，依靠货箱重力即可自锁，安全性高；
32.3.使用过程中功耗低，仅需空投释放货箱时对舵机供电；
33.4.释放机构的横杆套有轴承，动力源只需要克服较小的力就可以实现分离动作。
附图说明
34.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示出的结构获得其他的附图。
35.图1是根据本发明技术方案的处于锁紧状态时的空投机构结构剖视图。
36.图2是根据本发明技术方案的处于释放状态时的空投机构结构剖视图。
37.图3是根据本发明技术方案的滚动装置结构图。
38.图4是根据本发明技术方案的固定座结构示意图。
39.图5是根据本发明技术方案的吊钩结构示意图。
40.图中：1-连杆；2-滚动装置；3-固定座；4-限位插销；5-吊钩；21-横杆；22-石墨衬套；23-轴承；24-防脱盖。
41.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
42.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
43.本公开的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
44.此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
45.多个，包括两个或者两个以上。
46.和/或，应当理解，对于本公开中使用的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。
47.本发明提供一种结构简单的无人机空投系统及空投方法。无人机空投系统包括：
48.固定座，固定于无人机上，具体位置可以根据需要调整，例如在无人机底部或其他
合适安装的位置，从而用于将无人机空投系统和吊装货物固定至无人机上；
49.限位插销，插入在固定座中，可以根据需要插入或拔出，当插入时，用于限制滚动装置的移动；当拔出后，能够方便滚动装置在重力作用下或吊钩的作用下移动；
50.滚动装置，可移动地安装在所述固定座内部，具体移动与否受限位插销的影响，用于通过移动位置的变换使得吊装货物的吊钩被锁紧在所述固定座中或从所述固定座中释放；
51.吊钩，卡嵌在所述滚动装置与固定座之间，根据滚动装置的位置被锁定或释放，用于吊装货物。
52.固定座包括横向安装部和从横向安装部两端向下一体延伸的滑槽部，滑槽部包括第一延伸部和第二延伸部，延伸部内部分别设有第一限位滑槽孔和第二限位滑槽孔，滚动装置同时贯穿第一限位滑槽孔和第二限位滑槽孔。该限位滑槽孔例如为圆形孔或椭圆形孔，滑槽的曲率半径设置在10mm以上以防止曲率过小滚动装置无法驱动。同时，滑槽的内表面在机加工时要保证表面粗糙度在3.2一下，并喷砂强化处理。为了增强牢固性，第一延伸部和第二延伸部之间还设有连接部，用于固定连接第一延伸部和第二延伸部。
53.横向安装部上设有耳片，例如每侧两个耳片。耳片中设有固定销孔，紧固件穿过固定销孔将固定座固定于无人机上的合适位置。同时，横向安装部中部任意一侧设有一个纵向销孔，限位插销的一端穿过这个纵向销控插入至固定座中。限位插销的另一端穿过这个纵向销孔与连杆相连，且连杆固定于电气设备上。
54.第一限位滑槽孔和第二限位滑槽孔横向(滚动装置移动方向)上分别具有第一限位位置和第二限位位置，或称前限位和后限位。
55.这里，安装部、第一延伸部和第二延伸部以及连接部为一体结构，用于提高整体结构的紧凑性、安全性。
56.对于滚动装置，包括：横杆、石墨衬套、轴承以及防脱盖，轴承穿套于横杆之上且两侧分别设有一个或多个石墨衬套，从而限制轴承的活动空间；横杆贯穿第一限位滑槽孔和第二限位滑槽孔，两端分别安装防脱盖，将横杆限制在第一限位滑槽孔和第二限位滑槽孔内部。
57.横杆在所述第一限位滑槽孔和第二限位滑槽孔内部是可移动的，移动行程为第一限位位置和第二限位位置之间。
58.吊钩包括卡接部和吊装部，卡接部能够卡嵌在滚动装置与固定座之间，吊装部用于吊装货物。
59.具体地，当限位插销的一端穿过纵向销孔插入至固定座的滑槽部中时，其将挤动滚动装置上的轴承至第一限位位置(前限位)，这使得卡接部卡嵌在所述滚动装置与固定座之间，吊钩锁定。而当限位插销的插入端在连杆带动下从纵向销孔拔出离开滑槽部时，滚动装置在自身重力下以及吊钩的重力作用下从第一限位位置移动至第二限位位置，由此，使得卡接部能够从滚动装置与固定座之间脱离，从而释放吊钩，实现空投。
60.需要主要的是，当限位插销的一端在连杆带动下从纵向销孔拔出离开固定座的滑槽部中时，其端部并非完全脱离固定座的纵向销孔，而是仍然嵌入在固定座的横向安装部中。这样设置的好处是方便后续限位插销的插入，而无需人工干预校准。具体地，可设置合适的限位插销的移动行程来实现。
61.以上即为根据本发明技术方案的无人机空投系统的具体结构。本发明技术方案还介绍了该无人机空投系统进行货物空投的方法，包括以下步骤：
62.步骤1：从固定座中拔出限位插销，滚动装置在重力作用下或吊钩重力作用下移动。具体地，限位插销的插入端从纵向销孔拔出离开滑槽部，滚动装置在自身重力下以及吊钩的重力作用下从第一限位位置移动至第二限位位置，从而给吊钩的卡接部留出活动空间。
63.步骤2：将吊装货物的吊钩卡嵌在滚动装置与固定座之间的空间内。
64.步骤3：在固定座中重新插入限位插销，使得限位插销的一端穿过纵向销孔插入到滑槽部中，其挤动滚动装置上的轴承至第一限位位置，使得卡接部被卡嵌在滚动装置石墨轴承与固定座之间，吊钩锁定。
65.实施例
66.如图1所示，该实施例的空投系统包括固定座3、限位插销4、滚动装置2和吊钩5。
67.固定座3两端设置有耳片可固定于无人机底部或其它可安装位置，腔体内部设有纵向销孔和横向限位滑槽；限位插销4一端设置在固定座中的销孔，另一端穿过固定座3与连杆相连；滚动装置2设置于固定座3腔体内部的限位滑槽上；吊钩5卡嵌于滚动装置和固定座之间。
68.固定座3上的耳片用于与外部结构固定。固定座的销孔装入插销4，腔体内部装入滚动装置2，固定座的腔体内有限位滑槽，滚动装置只能在滑槽内左右滚动。防脱盖24与横杆21两端螺接，将横杆限制在固定座上的限位滑槽上。吊钩5卡嵌在滚动装置2与固定座5之间，其下部可与货箱相连。如图5所示，吊钩5的卡接部中部设置有u型凹槽以避免吊钩与滚动装置上轴承23接触，只承受来自石墨轴承22的挤压载荷。
69.图1中本实施例结构处于锁紧位置，插销4限制住滚动装置2不能向前移动从而对吊钩5加紧不能脱离。需要释放时，在舵机或电磁铁等电气设备作用下向上拉起连杆1，同时带动插销4沿着固定座3的销孔向上移动到图2所示的指定位置时，此时滚动装置2的限制被解除，在吊钩5作用下向前滚动直到固定座3的限位滑槽最前端。从而吊钩5失去石墨衬套22的限制，并向下脱离固定座3，实现货物释放过程。整个释放过程轴承23与插销4为滚动摩擦，可有效减小释放过程所需的驱动力，石墨轴承22与吊钩5为滑动摩擦，石墨轴承可有效减小对吊钩的挤压磨损，提高使用寿命。
70.填装时需注意插销4需处于释放位置，此时吊钩5可向上插入固定座3腔体内，在通过电气设备将连杆1向下运动使插销4到达锁紧位置，同时插销4挤动滚动装置上的轴承23至固定座3的后限位，实现对吊钩的再次卡紧。
71.本实例中，即使舵机断电，货箱在重力作用下会使空投机构中插销被横杆卡住。实现空投机构自锁作用，保证了飞行安全。
72.上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

技术特征：
1.一种无人机空投系统，其特征在于，所述无人机空投系统包括：固定座，固定于无人机上，用于将所述无人机空投系统和吊装货物固定至所述无人机；限位插销，插入至所述固定座中，用于限制滚动装置的移动；滚动装置，可移动地安装在所述固定座内部，用于通过移动位置的变换使得吊装货物的吊钩被锁紧在所述固定座中或从所述固定座中释放；吊钩，卡嵌在所述滚动装置与固定座之间，用于吊装货物。2.根据权利要求1所述的无人机空投系统，其特征在于，所述固定座包括横向安装部和从所述横向安装部两端向下延伸的滑槽部，所述滑槽部包括第一延伸部和第二延伸部，所述第一延伸部和第二延伸部内部分别设有第一限位滑槽孔和第二限位滑槽孔，所述滚动装置同时贯穿所述第一限位滑槽孔和第二限位滑槽孔；其中，所述第一限位滑槽孔和第二限位滑槽孔分别具有第一限位位置和第二限位位置。3.根据权利要求2所述的无人机空投系统，其特征在于，所述横向安装部上设有耳片，所述耳片中设有固定销孔，紧固件穿过所述固定销孔将固定座固定于无人机上；所述横向安装部中部一侧设有纵向销孔，所述限位插销的一端穿过所述纵向销控插入至所述固定座中。4.根据权利要求3所述的无人机空投系统，其特征在于，所述限位插销的另一端穿过所述横向安装部的纵向销孔与连杆相连，所述连杆固定于电气设备上。5.根据权利要求2所述的无人机空投系统，其特征在于，所述第一延伸部和第二延伸部之间设有连接部，用于固定连接第一延伸部和第二延伸部。6.根据权利要求2所述的无人机空投系统，其特征在于，所述滚动装置包括：横杆、石墨衬套、轴承以及防脱盖，所述轴承穿套于所述横杆之上且两侧分别设有石墨衬套，用于限制所述轴承的活动空间；所述横杆贯穿所述第一限位滑槽孔和第二限位滑槽孔，两端安装所述防脱盖，将所述横杆限制在所述第一限位滑槽孔和第二限位滑槽孔内部。7.根据权利要求6所述的无人机空投系统，其特征在于，所述横杆在所述第一限位滑槽孔和第二限位滑槽孔内部是可移动的，移动行程为第一限位位置和第二限位位置之间。8.根据权利要求1所述的无人机空投系统，其特征在于，所述吊钩包括卡接部和吊装部，所述卡接部能够卡嵌在所述滚动装置与固定座之间，所述吊装部用于吊装货物。9.根据权利要求8所述的无人机空投系统，其特征在于，当所述限位插销的一端穿过所述纵向销孔插入至所述固定座的滑槽部中时，其挤动所述滚动装置上的轴承至第一限位位置，使得所述卡接部卡嵌在所述滚动装置与固定座之间；当所述限位插销的一端在连杆带动下从所述纵向销孔拔出离开所述固定座的滑槽部中时，所述滚动装置在重力下从第一限位位置移动至第二限位位置，使得所述卡接部从所述滚动装置与固定座之间脱离。10.一种无人机空投方法，其特征在于，所述无人机空投方法采用根据权利要求1至9中任一项所述的无人机空投系统进行货物空投，所述无人机空投方法包括以下步骤：步骤1：从所述固定座中拔出限位插销，滚动装置在重力作用下移动；步骤2：将吊装货物的吊钩卡嵌在所述滚动装置与固定座之间；步骤3：在所述固定座中重新插入限位插销，挤动所述滚动装置进行移动，将使得吊钩被锁紧在所述固定座中。

技术总结
本发明公开了一种无人机空投系统及空投方法，涉及无人机空中投放技术领域。无人机空投系统包括：固定座，固定于无人机上，用于将所述无人机空投系统和吊装货物固定至所述无人机；限位插销，插入至所述固定座中，用于限制滚动装置的移动；滚动装置，可移动地安装在所述固定座内部，用于通过移动位置的变换使得吊装货物的吊钩被锁紧在所述固定座中或从所述固定座中释放；吊钩，卡嵌在所述滚动装置与固定座之间，用于吊装货物。该空投机构结构简单，锁紧后不需要电控的参与，依靠货箱重力即可自锁，通用性比较强，适用范围广泛。适用范围广泛。适用范围广泛。


技术研发人员：贺辉 熊泽华 刘腾达 卫子雄 张思飞
受保护的技术使用者：航天时代飞鹏有限公司
技术研发日：2022.12.31
技术公布日：2023/6/7