[发明专利]一种无人机空中自动收放拖拽线缆的装置及其操作方法

说明书

本发明提出了一种无人机空中自动收放拖拽线缆的装置，装置中收放电机的转轴与线缆绞盘的中轴连接，编码器模块安装于线缆绞盘外围孔洞位置，支架将电机模块和线缆绞盘固定于无人机机身内部或外部，收放控制器接收编码器信号以计算线缆收放的长度和收放速度，收放控制器模块连接收放电机模块控制线缆绞盘的转速、转动时间和转动方向，线缆一端固定在线缆绞盘上，线缆末端安装有挂接拖拽设备的挂钩，收放控制器连接机载端无线通信模块与地面端无线控制设备进行无线通信。本发明填补了无人机拖拽飞行探测设备的可控收放装置的空白，使得探测设备与飞机保持可控距离，避免飞机机电干扰，获得更精确探测数据。

技术领域

本发明涉及无人机自动收放线缆拖拽物体飞行技术领域，具体涉及一种无人机空中自动收放拖拽线缆的装置及其操作方法。

背景技术

目前固定翼无人机、多旋翼无人机和无人飞艇在生产、生活、科研等领域使用非常广泛。人们通常利用无人机拖拽一些设备飞行以完成一些特定的任务，例如拖拽探测仪，传感器等探测设备。

当前固定翼无人机、多旋翼无人机和无人飞艇拖拽设备的方法主要是将任务设备直接固定在无人机上或是通过线缆挂接在无人机上。其中，通过线缆挂接在无人机上的方法，由于线缆无法自动收放和控制调整长度，如果线缆过长可能造成无人机起飞和降落时挂接设备撞击地面造成设备损坏，如果线缆过短，有的探测设备易受到飞机本身发动机、机械及电磁产生的干扰将严重影响探测数据的精确度，这些设备工作时需要与无人机有一定的距离。因此，一种无人机飞行中能自动收放线缆，并能控制拖拽线缆长度和速度的方法和装置在无人机拖拽物体飞行技术领域将是一个实用性很高的技术装置。

发明内容

本发明提出了一种无人机空中自动收放拖拽线缆的装置，安装于无人机机身内部或者机身外部，用于对无人机飞行中自动收放线缆和控制拖拽线缆长度和速度。所述的装置包括：

线缆绞盘。线缆绞盘为垂直固定安装的绞缆筒，绞盘外围有排列均匀的孔洞，绞盘顺时针或逆时针方向的旋转实现线缆的收放。

线缆。线缆为套管套住的具有承重能力的拉绳和拖拽设备所需电源线或电线(光纤)的数据线。线缆一端固定在线缆绞盘上，线缆末端安装有挂接拖拽设备的挂钩。

收放电机模块。收放电机的转轴与线缆绞盘的中轴连接，用于控制线缆绞盘顺时针或逆时针的转动。收放电机模块包括电机驱动和电机两个部分，电机驱动为电机提供合适的驱动电信号，电机带动线缆绞盘转动。

支架。支架将电机模块和线缆绞盘固定于无人机机身内部或外部。

编码器模块。编码器模块安装于线缆绞盘外围孔洞位置，可以将绞盘转动的速度编码转换为电信号输出给收放控制器模块。

收放控制器模块。收放控制器是带有处理器的控制电路。收放控制器可以对收放电机模块的控制实现对线缆绞盘的转动方向、转动速度的控制。收放控制器可以接收编码器信号以计算线缆收放的长度和收放速度。收放控制器与机载端无线通信模块进行连接，可以与地面端无线控制设备进行通信。

机载端无线通信模块。实现收发控制器与地面端无线控制设备的无线通信。

地面端无线控制设备。发出控制收放线缆的长度和速度的控制信号，接收收放控制器发出的线缆的长度和速度的数据。

电源模块。为收放控制器模块，机载端无线通信模块和收放电机模块提供所需电源。同时电源模块提供预留接口，可以通过线缆中的电缆为拖拽设备供电。

本发明的装置中收放电机的转轴与线缆绞盘的中轴连接，编码器模块安装于线缆绞盘外围孔洞位置，支架将电机模块和线缆绞盘固定于无人机机身内部或外部，收放控制器可以接收编码器信号以计算线缆收放的长度和收放速度，收放控制器模块连接收放电机模块控制线缆绞盘的转速、转动时间和转动方向，线缆一端固定在线缆绞盘上，线缆末端安装有挂接拖拽设备的挂钩，收放控制器连接机载端无线通信模块与地面端无线控制设备进行无线通信。