[发明专利]系留无人机系留缆牵引拉力矢量测量机构

说明书

本发明提供一种系留无人机系留缆牵引拉力矢量测量机构，能够实时测量和反馈系留缆牵引拉力矢量信息，以便飞控系统对无人机实施有效调控，随时保持正常飞行姿态，保证系留无人机飞行安全。该量测量机构包括：自适应随动式系留缆连接机构和传感器组；自适应随动式系留缆连接机构包括：两个半圆形拉环和滑扣连接组件；传感器组包括：分别用于测量两个所述半圆形拉环转角的角度传感器以及设置在系留缆与系留无人机连接点之间的拉力传感器；两个所述半圆形拉环转角合成所指示的方向即为牵引拉力矢量方向，所述拉力传感器所测量的拉力即为牵引拉力矢量的大小。本发明为系留无人机飞控系统实施有效调控提供了可靠依据和效果反馈，保证了飞行安全。

技术领域

本发明涉及一种拉力测量机构，具体涉及一种系留无人机系留缆牵引拉力矢量测量机构，属于系留无人机飞行控制领域。

背景技术

目前，在系留无人机飞行控制领域，由于系留牵引的作用，有一个重要飞行参数尚没有有效的监测手段，即：牵引拉力矢量的测量(包括牵引拉力的大小和方向)，该参数随着风力、风向、系留缆长度(重量)、飞行高度等飞行状态变化，特别是当风力、风向突然变化时，由于没有有效的监测和调控手段，常使无人机处于失控状态，这严重影响了挂载的使用功能和无人机的抗风能力，甚至导致坠机事故的发生。

发明内容

有鉴于此：本发明提供一种系留无人机系留缆牵引拉力矢量测量机构，能够实时测量和反馈系留缆牵引拉力矢量信息，以便飞控系统对无人机实施有效调控，随时保持正常飞行姿态，保证系留无人机飞行安全。

系留缆通过系留缆牵引机构与系留无人机相连，过系留缆与系留缆牵引机构连接点的系留缆延长线始终通过所述系留无人机的重心，所述系留缆延长线所指方向即为牵拉拉力矢量方向；

所述系留无人机系留缆牵引拉力矢量测量机构包括：用于测量所述系留缆延长线所指方向的方向测量组件以及设置在系留缆与系留缆牵引机构之间的拉力传感器，所述方向测量组件测量的角度即为牵引拉力矢量的方向角、所述拉力传感器所测量的拉力即为牵引拉力矢量的大小。

所述系留缆牵引机构包括：两个半圆形拉环、滑扣连接组件；两个所述半圆形拉环交叉后连接在无人机主体上，且两个所述半圆形拉环的圆心均与系留无人机重心重合；所述半圆形拉环能够在以无人机重心为圆心、由两个所述半圆形拉环形成的半球面上绕其两端点之间的连线转动；

所述滑扣连接组件安装在两个所述半圆形拉环交叉处，所述滑扣连接组件能够沿两个所述半圆形拉环滑动，使所述滑扣连接组件能够在以无人机重心为圆心、由两个所述半圆形拉环形成的半球面上的任一点停留；系留缆与系留无人机的连接点设置在所述滑扣连接组件上；

所述方向测量组件包括两个分别用于测量两个所述半圆形拉环转角的角度传感器，两个所述半圆形拉环转角合成所指示的方向即为牵引拉力矢量方向。

所述半圆形拉环的两端各通过一个拉环铰接座连接在无人机主体的底面上；

所述拉环铰接座包括：安装座和通过轴承支撑在安装座内的拉环转轴，所述拉环转轴能够绕其轴线转动；所述拉环转轴一端伸出所述安装座与对应的所述半圆形拉环端部相连；所述半圆形拉环转动时绕与之相连的拉环铰接座中拉环转轴的轴线转动；在所述安装座上设置有传感器安装孔；

与同一个所述半圆形拉环相连的两个拉环铰接座中，至少在一个所述拉环铰接座的传感器安装孔中安装角度传感器，通过所述角度传感器测量拉环转轴的转角来获得与之相连的半圆形拉环的转角。

所述滑扣连接组件包括：滑扣座和连接杆；两个所述半圆形拉环分别为上导向拉环和下导向拉环；

所述滑扣座一端加工有用于使下导向拉环穿过的开口槽，开口槽开口端的端部设置有一个以上导向拉环滚轮；同时在所述滑扣座开口槽所在端的端面上设置有导向拉环滑座，导向拉环滑座上设置有用于使上导向拉环嵌入的上导向拉环滑槽，所述上导向拉环与所述上导向拉环滑槽滑动配合；