[发明专利]一种多飞行器协调飞吊装置

说明书

技术领域

本发明属于无人航空技术领域，具体涉及一种多飞行器协调飞吊装置。

背景技术

改革开放以来，我国的经济取得了飞速的发展，人民生活质量得到很大的改善。新的发展时期，国家正在进一步完善各项基础设施，但是在基础设施的建设设备研发方面却没跟上大节奏，现代工程设备的装吊就是一个比较突出的问题，目前主要还是依靠笨重的起吊机械进行作业，但是起吊机械的操作复杂，作业半径有限，并且事故发生的频率较高，在一些山区的设备、物资运输，高压线的架线等情况下使用就不可行了。同时在正常的设备安装作业中，对操作高度有要求的情况下使用起吊机械就也力不从心，比如：户外信号塔、基站的架线以及目前的风电行业重大设备的高空安装等问题现在还都没有完美的解决方案。

近年来，随着航空工业的快速发展，无人飞行器技术得到了极大的发展，已经成为了当前的研究热点，其中飞行器由于体积小，可轻松实现垂直起降、自稳悬停、平飞等功能，通过改变无刷电机的转速即可实现飞行器的姿态控制，具有控制简单，精度高，且工作时与地面无支撑点等特点。当前飞行器的控制技术已趋于成熟，多个飞行器队列飞行的技术研究已提上日程，并初步取得一定的成就，本发明所涉及的多飞行器协同工作的控制技术正是基于这些成就而设计的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多飞行器协调飞吊装置，能够克服传统起吊机械的一些使用弊端，其使用范围广，操作简单，飞吊过程平稳，可显著提高现代工程建设的效率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：

本发明包括地面控制中心和协调控制器、吊臂和飞行器，所述协调控制器上安装有若干用于起支撑作用的吊臂，每个吊臂的端部安装有用于提供动力的飞行器，飞行器上安装有飞行器机载控制器；吊臂上安装有导轨，导轨上安装有能够沿导轨进行滑动的滑块，滑块的下端安装有用于吊起重物的吊钩或吊绳；协调控制器接收地面控制中心的指令后，对飞行器机载控制器和滑块进行控制。

所述吊臂上安装有环扣，飞行器上安装有吊环，吊臂上的环扣与飞行器上的吊环相连接。

所述滑块内安装有步进电机和由步进电机驱动的传动齿轮，吊臂表面安装有和传动齿轮相啮合的齿条。

所述协调控制器内部集成有惯性姿态测量单元、GPS全球定位芯片、气压高度计、无线串口发送及接收装置；协调控制器接收到地面控制中心发出的位置指令后结合自身惯性姿态测量单元所测得的吊臂姿态数据以及各飞行器机载控制器反馈的飞行器姿态数据，通过先进PID控制算法计算出当前飞行器所需的控制量，通过无线串口的方式将控制量分别发送给各个飞行器机载控制器，同时通过安装在滑块内部的步进电机驱动传动齿轮和齿条进行啮合运动来调整消除由于重物形心和重心不重合以及外力引起的附加转矩，直到各个飞行器的升力保持一致。

所述飞行器机载控制器上安装有飞行器机架，飞行器机架的端部安装有无刷电机，无刷电机上安装有螺旋桨；飞行器机载控制器底面上安装有摄像头和悬吊装置，悬吊装置上安装有用于和吊臂相连接的吊环。

所述飞行器为单旋翼飞行器或多旋翼飞行器。

所述滑块下端安装有用于将重物吊起的连接件，吊钩或吊绳安装在连接件上。

所述地面控制中心为安装有RS232无线串口数据接收装置和发送装置的计算机

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明采用多个飞行器作为动力源，利用多个飞行器协同起吊，起吊负载大，在协调控制器可控范围内可根据起吊重量的变化增加或减少飞行器和吊臂的数量，具有一定的灵活性。吊臂上的滑块可沿着吊臂的导轨做相应的运动，这样就可以方便地调节由于重物的形心与重心不重合以及外力引起的附加转矩，使得整个飞行器协调飞吊装置在工作过程中保持平稳。

本发明在运行过程中具有高度的自动化，由地面控制中心给协调控制器发送位置指令，协调控制器自主控制各个飞行器的平稳飞行，并到达指定的位置。另外，也可以通过人工操作遥控器的方式来进行飞吊控制。

本发明重物装载完毕后，飞吊装置进入悬停状态，然后对飞吊装置的平衡性进行调节，协调控制器实时检测飞行器的升力以及自身的姿态数据，驱动滑块不断地移动来调整消除由于重物形心和重心不重合以及外力的作用引起的附加转矩，直到飞行器的升力保持一致时即飞吊装置已调整平稳；然后通过地面控制中心进行轨迹规划并将位置指令发送给协调控制器，协调控制器根据位置指令进行飞吊装置自主飞行并到达指定位置。