[发明专利]基于机械灵巧抓手式系统的低速无人机空基回收系统

说明书

基于机械灵巧抓手式系统的低速无人机空基回收系统，涉及低速无人机空基回收领域，针对现有技术中针对小型固定翼无人机空中回收效率低的问题，包括：双立柱桁架机器人子系统、循环料库子系统、机械灵巧抓手子系统、视觉导航子系统和回收控制子系统；所述双立柱桁架机器人子系统和机械灵巧抓手子系统用于对无人机进行捕捉；所述循环料库子系统用于载机机舱内无人机的回收和码垛；所述视觉导航子系统用于获取视觉传感器的测量数据，并根据该数据得到飞行控制系统所需的导航数据；所述回收控制子系统用于控制无人机的飞行姿态和飞行轨迹。本发明提出的机械灵巧抓手回收方案中两只机械手臂可以交替进行无人机捕捉工作，提高无人机群的回收效率。

技术领域

本发明涉及低速无人机空基回收领域，具体为一种基于机械灵巧抓手式系统的低速无人机空基回收系统。

背景技术

随着防空体系的发展，以提高作战效率的协同作战模式受到越来越多的重视，其中蜂群式无人机协同作战系统可以饱和敌人防空，更容易突破敌人的防线，成为未来无人机协同作战的作战模式。而小型固定翼无人机由于质量小、作战半径有限，成为制约蜂群无人机协同作战发展的障碍，为了解决上述问题，就要求小型固定翼无人机具有空中可回收功能，因此，蜂群式无人机作战系统要求提高小型固定翼无人机空中回收效率，实现空中快速回收无人机。全球现阶段的固定翼无人机空中回收技术仍然处于较低水平，回收效率很低，影响无人机的作战效能。所以开展固定翼低速无人机空中回收方案论证及设计研究有十分重要的意义。国际上小型固定翼低速无人机的空中回收方式主要包括刚性回收和柔性回收。刚性回收主要包括：空中钩取回收、机械臂抓取回收、空中网回收和空中托盘回收等，但大多处于方案阶段；柔性回收主要是缆绳浮标回收方式，该方案目前正处于理论分析和数值仿真阶段。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术中针对小型固定翼无人机空中回收效率低的问题，提出一种基于机械灵巧抓手式系统的低速无人机空基回收系统。

本发明为了解决上述技术问题采取的技术方案是：

基于机械灵巧抓手式系统的低速无人机空基回收系统，包括：双立柱桁架机器人子系统、循环料库子系统、机械灵巧抓手子系统、视觉导航子系统和回收控制子系统；

所述双立柱桁架机器人子系统和机械灵巧抓手子系统用于对无人机进行捕捉；

所述循环料库子系统用于载机机舱内无人机的回收和码垛；

所述视觉导航子系统用于获取视觉传感器的测量数据，并根据该数据得到飞行控制系统所需的导航数据；

所述回收控制子系统用于控制无人机的飞行姿态和飞行轨迹。

进一步的，所述双立柱桁架机器人子系统包括横移轴模块、竖直轴模块和抓手模块，所述横移轴模块采用齿轮齿条驱动横向移动，竖轴模块采用多层叉臂结构，所述机械灵巧抓手模块与竖轴模块相连。

进一步的，所述视觉导航子系统包括设置在无人机机机体上的位姿识别辅助标志、设置在载机上的CCD摄像机及设置在CCD摄像机上的850mm近红外滤波片、视觉导航计算机和综合导航计算机；

所述位姿识别辅助标志由5个850mm近红外LED组成；

所述视觉导航计算机用于图像信号的处理以及位姿参数的计算，所述综合导航计算机用于接收GPS模块、惯性测量元件传感器的测量数据，并将该数据与视觉导航计算机处理结果进行数据融合，得到无人机飞行控制系统所需的导航数据，该数据经由通讯链路传送至无人机。

进一步的，所述视觉导航子系统的执行如下操作：

S1、利用CCD摄像机及850mm近红外滤波片获取待测目标图像；

S2、利用视觉导航计算机对获取的图像进行预处理；

S3、利用视觉导航计算机对预处理后的图像进行无人机的特征点提取；