[发明专利]一种绳系末端机动自主对接系统及方法

说明书

本发明一种绳系末端机动自主对接系统及方法，属于直升机吊装领域；包括主动对接系统和被动对接系统，主动对接系统包括运输用直升机、系绳收放机构和系绳13、无人机和末端自主对接机构；系绳上端通过系绳收放机构与直升机下方连接，下端固定有无人机，无人机的底部固定有末端自主对接机构；被动对接系统包括固定于目标物体上方的对接部件，与末端自主对接机构配合实现对接工作；末端自主对接机构包括电机、联轴器、丝杠、结构件、滑块、视觉相机和外壳；通过电机驱动丝杠，并带动滑块向外壳外滑出后扩张，与对接部件锁紧完成对接。本发明的对接机构能够适应与之对接的目标物体上的对接部件之间的位姿偏差，实现对接锁基本对准对接接口后柔性对接。

技术领域

本发明属于直升机吊装领域，具体涉及一种绳系末端机动自主对接系统及方法。

背景技术

自主对接机构(亦称对接系统)可以实现空中直升机系绳末端与“地面”目标物体之间的结构连接并保持连接使其成为一个整体，最终还能实现对接机构和目标物体之间的正常分离或紧急分离。所述目标物体是实际情境中需要运输的物资等，对接系统可广泛应用于航母舰群之间或是复杂地形的无障碍运输，利用没有地形限制的运输直升机，能完成灵活的垂直补给、特种作战，战场救援等多种任务。

要对接的系统包括末端自主对接机构和目标物体，自主对接机构接近目标物体实现对接。传统方法大多是人工对接，例如，海鹰直升机的挂钩属于末端对接机构，接近处在“地面”上的弹药补给箱为目标物体，在“地面”工作人员指引下，携带挂钩接近目标物体上的吊杆，最后通过人工利用吊杆对接挂钩的方式，实现物体与直升的对接、保持，并依靠机上人员的操作进行分离。对接物体环节是可靠性最低，实施最危险的部分。高强度的飞行，对直升机机组人员是极大的考验。吊运的目标物体可能存在爆炸危险，而且体积小、重量大，对飞行技术是很大的考验。在强力的直升机螺旋桨滑流下，单个地面工作人员很难精准对接挂钩，需要额外的工作人员辅助调节对准，整个对接过程耗时长，人力成本较高。

发明内容

要解决的技术问题：

克服现有技术的不足，消除飞行员驾驶危险性和人工辅助对准过程，降低对接失败率和人力成本，提出一种绳系末端机动自主对接系统，包括直升机、系绳、系绳收放机构、末端无人机、图像识别系统和一套自动对接机构，该自主对接系统提供对目标物体的自主相对距离修正、对接、保持以及分离的功能，所述自主对接系统被配置为，当直升机通过系绳末端对接系统接近至对接系统的工作范围内时，接下来的一系列对接任务由对接系统自主地完成。采用基于可图像识别的无人机靠近目标物体的方式，快速准确、安全有效地实现对目标物体自主对接。

本发明的技术方案是：一种绳系末端机动自主对接系统，其特征在于：包括主动对接系统1和被动对接系统2，主动对接系统1包括运输用直升机11、系绳收放机构12和系绳13、无人机14和末端自主对接机构15；系绳13上端通过系绳收放机构12与直升机11下方连接，下端固定有无人机14，无人机14的底部固定有末端自主对接机构15；被动对接系统2包括固定于目标物体22上方的对接部件21，与末端自主对接机构15配合实现对接工作；

所述末端自主对接机构15包括电机151、联轴器152、丝杠153、结构件154、滑块155、视觉相机156和外壳157，外壳157顶端固定于无人机14底面中部，其内从上到下依次同轴安装有电机151、联轴器152、丝杠153、结构件154、滑块155、视觉相机156；丝杠153顶端通过联轴器152与电机151的输出轴连接，底端通过外螺纹与结构件154中心孔的内螺纹配合安装；结构件154为平板结构，多个滑块155沿周向铰接于结构件154的下端面；通过电机151驱动丝杠153旋转，同时由结构件154带动滑块155沿丝杠153的轴向位移；多个滑块155在外壳157内成聚拢结构，向下移动至外壳157外时，成向外扩张的结构；视觉相机156用于对接目标物体的跟踪定位；