本发明涉及无人机弹射的控制领域，尤其涉及一种固定翼无人机连续自动弹射装置及其控制方法。

背景技术：

随着无人机集群控制领域技术的不断进步，无人机的应用领域不断扩展，使用前景变得更加宽广，无人机发射技术作为无人机系统一部分，决定了无人机能否成功升空，是值至关重要的一环，但是至今没有短时间内将无人机组连续发射升空的产品出现。

要实现无人机机的短时间内由指定位置部署升空，需要实现无人机组从预备状态到获得起飞所需速度过程的紧凑，也就是连续化，即在完成前一架无人机弹射工作后在短时间内做好第二架无人机的准备及起飞工作。要达到上述效果的有效方法之一是弹射起飞，因此此种起飞方式得到了国内外愈多国家的重视，但是在无人机从检查完毕到离开弹射机构升空再到第二架准备好的无人机接入装置后离开弹射装置升空的这段时间却十分漫长，无法做到连续的目的，也就无法完成短时间无人机的部署。现有的装置无法进行连续自动弹射。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种固定翼无人机连续自动弹射装置及其控制方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种固定翼无人机连续自动弹射装置，包含连续传送装置、机架组件、弹射复位装置、上架装置和控制模块；

所述机架组件用于调整弹射角度并装载上架装置、弹射复位装置；

所述连续传送装置将无人机传送至上架装置、弹射复位装置之间；

所述上架装置用于将无人机传送由连续传送装置上推送至弹射复位装置上；

所述弹射复位装置用于将其上的无人机弹射出去；

所述控制模块用于控制连续传送装置、机架组件、弹射复位装置、上架装置协调工作。

作为本发明一种固定翼无人机连续自动弹射装置进一步的优化方案，所述连续传送装置包含链式传送带、n个伸缩杆和n个吊架，n为大于等于1的自然数，其中，所述链式传送带的链条水平放置、且链条下方均匀设有n个铰接座；所述n伸缩杆一端和n个铰接座一一对应铰接、另一端和n个吊架顶端一一对应铰接；所述固定翼无人机两侧机翼下均设有滑杆；所述吊架上设有第一滑动托管和第二滑动托管；所述第一滑动托管、第二滑动托管平行设置，均为两端开口的空心半圆柱，用于配合使得无人机能够通过其两侧机翼下的滑杆沿第一滑动托管、第二滑动托管自由滑动；所述第一滑动托管、第二滑动托管内均设有锁止机构，用于将无人机两侧机翼下的滑杆锁定在其内进而将无人机锁定在吊架上；所述连续传送装置用于将无人机传送至上架装置、弹射复位装置之间。

作为本发明一种固定翼无人机连续自动弹射装置进一步的优化方案，所述机架组件包含基座、架体、固定杆和液压伸缩杆；

所述架体包含预备架和弹射架；

所述弹射架包含第一弹射侧板、第二弹射侧板、弹射承载板和底板，其中，所述第一弹射侧板、第二弹射侧板平行设置；所述底板的两侧分别和所述第一弹射侧板、第二弹射侧板的下端垂直固连，形成u形结构；所述弹射承载板和所述底板平行设置，且弹射承载板的两侧分别和所述第一弹射侧板、第二弹射侧板的内壁垂直固连；

所述固定杆设置在所述第一弹射侧板、第二弹射侧板、弹射承载板、底板之间，固定杆和所述底板平行，且固定杆两端分别和所述第一弹射侧板一端的侧壁、第二弹射侧板一端的侧壁垂直固连；

所述预备架包含第一预备侧板、第二预备侧板和预备承载板，其中，所述第一预备侧板、第二预备侧板平行设置，第一预备侧板的下端和所述第一弹射侧板的另一端固连，形成l形结构；第二预备侧板的下端和所述第二弹射侧板的另一端固连，形成l形结构；所述预备承载板的两端分别和所述第一预备侧板、第二预备侧板的上端垂直固连；

所述基座呈矩形，水平设置且和外界固定；

所述底板远离所述固定杆的一端和所述基座的一端铰接；所述液压伸缩杆一端和所述基座的另一端铰接、另一端和所述底板的下端面铰接，用于调整所述弹射架和所述基座之间的角度。

作为本发明一种固定翼无人机连续自动弹射装置进一步的优化方案，所述弹射复位装置包含滑车、第一至第四换向滑轮、轨道车、拉绳、绞盘、绞盘绳、第一电机、离合器、第一主动齿轮、第一至第三传动齿轮和橡筋绳；

所述滑车包含车架、第一至第四车轮、第一至第二侧轮、第三滑动托管和第四滑动托管；所述第一至第四车轮设置在车架的下端，第一侧轮、第二侧轮分别设置在车架的两侧；所述第一弹射侧板在弹射承载板上的内壁上设有用于和所述第一侧轮相配合的凹槽滑轨，所述第二弹射侧板在弹射承载板上的内壁上设有用于和所述第二侧轮相配合的凹槽滑轨；所述第一至第四车轮能够沿所述弹射承载板自由滚动，所述第一侧轮、第二侧轮分别能够在所述第一弹射侧板、第二弹射侧板的凹槽滑轨中自由滚动，使得滑车能够沿弹射承载板自由滑动；所述第三滑动托管、第四滑动托管均为两端开口的空心半圆柱，平行设置在所述车架上端，用于配合使得无人机能够通过其两侧机翼下的滑杆沿第三滑动托管、第四滑动托管自由滑动；且第三滑动托管、第四滑动托管内均设有锁止机构，用于将无人机两侧机翼下的滑杆锁定在其内进而将无人机锁定在吊架上；

所述第一弹射侧板、第二弹射侧板在弹射承载板下均设有和所述弹射承载板平行的用于滑动的通槽；所述轨道车两侧分别设有和所述第一弹射侧板、第二弹射侧板上通槽相配合的滑动部，使得所述轨道车能够沿所述第一弹射侧板、第二弹射侧板的通槽自由滑动；

所述第一弹射侧板的通槽、固定杆之间的弹射承载板上设有用于安装第一换向滑轮、第二换向滑轮的安装槽，所述第一换向滑轮、第二换向滑轮的转轴均平行于所述固定杆且均和所述弹射承载板位于同一平面，第二换向滑轮位于第一换向滑轮、固定杆之间，第一换向滑轮、第二换向滑轮在同一平面且第一换向滑轮、第二换向滑轮之间的间隙小于预设的距离阈值；

所述第四换向滑轮设置在所述轨道车远离固定杆的一端，其转轴平行于所述固定杆；

所述第三换向滑轮设置在第一弹射侧板、第二弹射侧板远离固定杆一端的侧壁之间，第三换向滑轮的转轴平行于所述固定杆；

所述拉绳一端和所述底板的上端面固连，另一端依次通过第四换向滑轮、第三换向滑轮、第一换向滑轮后和所述滑车的车架固连；

所述橡筋绳一端和所述轨道车固连、另一端和所述固定杆固连，用于提供拉力；

所述第一电机、绞盘均设置在所述底板远离固定杆一端的上端面，其中，所述第一电机的输出轴和所述第一主动齿轮同轴固连，绞盘的转轴和所述第三传动齿轮同轴固连；所述第一传动齿轮、第二传动齿轮分别和所述离合器的输入轴、输出轴同轴固连；所述第一主动齿轮和所述第一传动齿轮啮合，所述第二传动齿轮和所述第三传动齿轮啮合；所述绞盘绳一端和所述绞盘固连、缠绕在所述绞盘上，另一端和所述轨道车固连。

作为本发明一种固定翼无人机连续自动弹射装置进一步的优化方案，所述上架装置包含壳体、第一至第二顶杆、第二电机、第二主动齿轮、传动轴、第四至第六从动齿轮；

所述壳体固定在所述预备承载板上；

所述第二电机固定在壳体内，其输出轴和所述第二主动齿轮啮合；

所述传动轴设置在所述壳体内，其两端分别通过轴承和所述壳体相连，能够自由转动；

所述第四至第六从动齿轮均设置在所述传动轴上、和所述传动轴同轴固连，其中，所述第四从动齿轮设置在所述传动轴中点，第五从动齿轮、第六从动齿轮对称设置在所述第四从动齿轮两侧；

所述壳体内设有和所述第一顶杆、第二顶杆相匹配的第一滑槽、第二滑槽，第一滑槽和所述滑车的第三滑动托管同轴，第二滑槽和所述所述滑车的第四滑动托管同轴；

所述第一顶杆、第二顶杆分别设置在所述第一滑槽、第二滑槽内，能够沿所述第一滑槽、第二滑槽自由滑动；且所述第一顶杆、第二顶杆沿其长度方向均设有齿条；

所述第二主动齿轮和所述第四从动齿轮啮合，所述第五从动齿轮和所述第一顶杆上的齿条啮合，所述第六从动齿轮和所述第二顶杆上的齿条啮合，使得所述第二电机能够驱动第一顶杆、第二顶杆将吊架第一滑动托管、第二滑动托管内无人机的滑杆顶至滑车的第三滑动托管、第四滑动托管内。

本发明还公开了一种该固定翼无人机连续自动弹射装置，包含以下步骤：

步骤1），无人机被装载到链式传送带上的各个吊架上，无人机的两侧机翼下的滑杆分别被固定至吊架第一滑动托管、第二滑动托管内，此时吊架第一滑动托管、第二滑动托管内的锁止记过锁定；

步骤2），控制模块控制液压伸缩杆工作，使得弹射架和基座之间的角度为预设的角度阈值；

步骤3），控制模块控制离合器闭合、同时控制第一电机工作，驱动绞盘收起绞盘绳，将轨道车往后拉，此时滑车在拉绳的作用下慢慢下滑至远离固定杆的一端，同时，橡筋绳被拉开、积蓄弹性势能；

步骤4），控制模块控制链式传送带工作，将被装载在吊架第一滑动托管、第二滑动托管内无人机运送至上架装置、弹射复位装置之间；

步骤5），控制模块链式传送带上位于上架装置、弹射复位装置之间的伸缩杆伸长，将吊架放下，使得吊架的第一滑动托管位于第一顶杆和滑车的第三滑动托管之间、吊架的第二滑动托管位于第二顶杆和滑车的第四滑动托管之间；

步骤6），控制模块控制吊架第一滑动托管、第二滑动托管内的锁止机构松开，同时控制第二电机工作，驱动第一顶杆、第二顶杆将吊架第一滑动托管、第二滑动托管内无人机的滑杆顶至滑车的第三滑动托管、第四滑动托管内；

步骤7），控制模块控制滑车第三滑动托管、第四滑动托管内的锁止机构锁定，将无人机固定在滑车上；

步骤8），控制模块控制离合器松开，同时通知第一电机停止工作，此时，绞盘自由转动，轨道车在橡筋绳的拉动下沿第一弹射侧板、第一弹射侧板的通槽的通槽向前滑动，滑槽在拉绳的作用下迅速向前滑动；

步骤9），当滑车经过第一换向滑轮时，控制模块控制滑车第三滑动托管、第四滑动托管内的锁止机构松开，无人机被弹出；

步骤10），跳转执行步骤3）。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.实现了无人机完成准备工作后自动上架；

2.实现无人机与滑车的自动锁止，减少人工成本；

3.实现了单次弹射之后滑车复位以及锁定；

4.可以一次传送批量无人机。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中无人机装配滑杆的结构示意图；

图3是本发明中机架组件的结构示意图；

图4是本发明中弹射复位装置装配的结构示意图；

图5是本发明中滑车的结构示意图；

图6是本发明中轨道车加载第四换向滑轮的结构示意图；

图7是本发明中上架装置的结构示意图；

图8是本发明中无人机弹射出去的状态示意图。

图中，1-吊架，2-伸缩杆，3-链式传送带，4-无人机，5-架体，6-固定杆，7-液压伸缩杆，8-基座，9-滑车，10-上架装置，11-第一换向滑轮，12-第二换向滑轮，13-第三换向滑轮，14-第四换向滑轮，15-拉绳，16-绞盘绳，17-绞盘，18-橡筋绳，19-第一电机，20-离合器，21-第一弹射侧板，22-第二弹射侧板，23-弹射承载板，24-底板，25-第一预备侧板，26-第二预备侧板，27-预备承载板，28-第一顶杆，29-第二顶杆，30-第二主动齿轮，31-第四从动齿轮，32-第五从动齿轮，33-第六从动齿轮，34-第一电机，34-车架，35-第二车轮，36-第一侧轮，37-第一滑动托管，38-滑杆，39-轨道车。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明公开了一种固定翼无人机连续自动弹射装置，包含连续传送装置、机架组件、弹射复位装置、上架装置和控制模块；

所述机架组件用于调整弹射角度并装载上架装置、弹射复位装置；

所述连续传送装置将无人机传送至上架装置、弹射复位装置之间；

所述上架装置用于将无人机传送由连续传送装置上推送至弹射复位装置上；

所述弹射复位装置用于将其上的无人机弹射出去；

所述控制模块用于控制连续传送装置、机架组件、弹射复位装置、上架装置协调工作。

如图1所示，所述连续传送装置包含链式传送带、n个伸缩杆和n个吊架，n为大于等于1的自然数，其中，所述链式传送带的链条水平放置、且链条下方均匀设有n个铰接座；所述n伸缩杆一端和n个铰接座一一对应铰接、另一端和n个吊架顶端一一对应铰接；所述固定翼无人机两侧机翼下均设有滑杆，如图2所示；所述吊架上设有第一滑动托管和第二滑动托管；所述第一滑动托管、第二滑动托管平行设置，均为两端开口的空心半圆柱，用于配合使得无人机能够通过其两侧机翼下的滑杆沿第一滑动托管、第二滑动托管自由滑动；所述第一滑动托管、第二滑动托管内均设有锁止机构，用于将无人机两侧机翼下的滑杆锁定在其内进而将无人机锁定在吊架上；所述连续传送装置用于将无人机传送至上架装置、弹射复位装置之间。

如图3所示，所述机架组件包含基座、架体、固定杆和液压伸缩杆；

所述架体包含预备架和弹射架；

所述弹射架包含第一弹射侧板、第二弹射侧板、弹射承载板和底板，其中，所述第一弹射侧板、第二弹射侧板平行设置；所述底板的两侧分别和所述第一弹射侧板、第二弹射侧板的下端垂直固连，形成u形结构；所述弹射承载板和所述底板平行设置，且弹射承载板的两侧分别和所述第一弹射侧板、第二弹射侧板的内壁垂直固连；

所述固定杆设置在所述第一弹射侧板、第二弹射侧板、弹射承载板、底板之间，固定杆和所述底板平行，且固定杆两端分别和所述第一弹射侧板一端的侧壁、第二弹射侧板一端的侧壁垂直固连；

所述预备架包含第一预备侧板、第二预备侧板和预备承载板，其中，所述第一预备侧板、第二预备侧板平行设置，第一预备侧板的下端和所述第一弹射侧板的另一端固连，形成l形结构；第二预备侧板的下端和所述第二弹射侧板的另一端固连，形成l形结构；所述预备承载板的两端分别和所述第一预备侧板、第二预备侧板的上端垂直固连；

所述基座呈矩形，水平设置且和外界固定；

所述底板远离所述固定杆的一端和所述基座的一端铰接；所述液压伸缩杆一端和所述基座的另一端铰接、另一端和所述底板的下端面铰接，用于调整所述弹射架和所述基座之间的角度。

如图3、图4所示，所述弹射复位装置包含滑车、第一至第四换向滑轮、轨道车、拉绳、绞盘、绞盘绳、第一电机、离合器、第一主动齿轮、第一至第三传动齿轮和橡筋绳；

如图5所示，所述滑车包含车架、第一至第四车轮、第一至第二侧轮、第三滑动托管和第四滑动托管；所述第一至第四车轮设置在车架的下端，第一侧轮、第二侧轮分别设置在车架的两侧；所述第一弹射侧板在弹射承载板上的内壁上设有用于和所述第一侧轮相配合的凹槽滑轨，所述第二弹射侧板在弹射承载板上的内壁上设有用于和所述第二侧轮相配合的凹槽滑轨；所述第一至第四车轮能够沿所述弹射承载板自由滚动，所述第一侧轮、第二侧轮分别能够在所述第一弹射侧板、第二弹射侧板的凹槽滑轨中自由滚动，使得滑车能够沿弹射承载板自由滑动；所述第三滑动托管、第四滑动托管均为两端开口的空心半圆柱，平行设置在所述车架上端，用于配合使得无人机能够通过其两侧机翼下的滑杆沿第三滑动托管、第四滑动托管自由滑动；且第三滑动托管、第四滑动托管内均设有锁止机构，用于将无人机两侧机翼下的滑杆锁定在其内进而将无人机锁定在吊架上；

如图3所示，所述第一弹射侧板、第二弹射侧板在弹射承载板下均设有和所述弹射承载板平行的用于滑动的通槽；如图6所示，所述轨道车两侧分别设有和所述第一弹射侧板、第二弹射侧板上通槽相配合的滑动部，使得所述轨道车能够沿所述第一弹射侧板、第二弹射侧板的通槽自由滑动；

如图4所示，所述第一弹射侧板的通槽、固定杆之间的弹射承载板上设有用于安装第一换向滑轮、第二换向滑轮的安装槽，所述第一换向滑轮、第二换向滑轮的转轴均平行于所述固定杆且均和所述弹射承载板位于同一平面，第二换向滑轮位于第一换向滑轮、固定杆之间，第一换向滑轮、第二换向滑轮在同一平面且第一换向滑轮、第二换向滑轮之间的间隙小于预设的距离阈值；

所述第四换向滑轮设置在所述轨道车远离固定杆的一端，其转轴平行于所述固定杆；

所述第三换向滑轮设置在第一弹射侧板、第二弹射侧板远离固定杆一端的侧壁之间，第三换向滑轮的转轴平行于所述固定杆；

所述拉绳一端和所述底板的上端面固连，另一端依次通过第四换向滑轮、第三换向滑轮、第一换向滑轮后和所述滑车的车架固连；

所述橡筋绳一端和所述轨道车固连、另一端和所述固定杆固连，用于提供拉力；

所述第一电机、绞盘均设置在所述底板远离固定杆一端的上端面，其中，所述第一电机的输出轴和所述第一主动齿轮同轴固连，绞盘的转轴和所述第三传动齿轮同轴固连；所述第一传动齿轮、第二传动齿轮分别和所述离合器的输入轴、输出轴同轴固连；所述第一主动齿轮和所述第一传动齿轮啮合，所述第二传动齿轮和所述第三传动齿轮啮合；所述绞盘绳一端和所述绞盘固连、缠绕在所述绞盘上，另一端和所述轨道车固连；

如图7所示，所述上架装置包含壳体、第一至第二顶杆、第二电机、第二主动齿轮、传动轴、第四至第六从动齿轮；

所述壳体固定在所述预备承载板上；

所述第二电机固定在壳体内，其输出轴和所述第二主动齿轮啮合；

所述传动轴设置在所述壳体内，其两端分别通过轴承和所述壳体相连，能够自由转动；

所述第四至第六从动齿轮均设置在所述传动轴上、和所述传动轴同轴固连，其中，所述第四从动齿轮设置在所述传动轴中点，第五从动齿轮、第六从动齿轮对称设置在所述第四从动齿轮两侧；

所述壳体内设有和所述第一顶杆、第二顶杆相匹配的第一滑槽、第二滑槽，第一滑槽和所述滑车的第三滑动托管同轴，第二滑槽和所述所述滑车的第四滑动托管同轴；

所述第一顶杆、第二顶杆分别设置在所述第一滑槽、第二滑槽内，能够沿所述第一滑槽、第二滑槽自由滑动；且所述第一顶杆、第二顶杆沿其长度方向均设有齿条；

所述第二主动齿轮和所述第四从动齿轮啮合，所述第五从动齿轮和所述第一顶杆上的齿条啮合，所述第六从动齿轮和所述第二顶杆上的齿条啮合，使得所述第二电机能够驱动第一顶杆、第二顶杆将吊架第一滑动托管、第二滑动托管内无人机的滑杆顶至滑车的第三滑动托管、第四滑动托管内。

本发明还公开了一种该固定翼无人机连续自动弹射装置的控制方法，包含以下步骤：

步骤1），无人机被装载到链式传送带上的各个吊架上，无人机的两侧机翼下的滑杆分别被固定至吊架第一滑动托管、第二滑动托管内，此时吊架第一滑动托管、第二滑动托管内的锁止记过锁定；

步骤2），控制模块控制液压伸缩杆工作，使得弹射架和基座之间的角度为预设的角度阈值；

步骤3），控制模块控制离合器闭合、同时控制第一电机工作，驱动绞盘收起绞盘绳，将轨道车往后拉，此时滑车在拉绳的作用下慢慢下滑至远离固定杆的一端，同时，橡筋绳被拉开、积蓄弹性势能；

步骤4），控制模块控制链式传送带工作，将被装载在吊架第一滑动托管、第二滑动托管内无人机运送至上架装置、弹射复位装置之间；

步骤5），控制模块链式传送带上位于上架装置、弹射复位装置之间的伸缩杆伸长，将吊架放下，使得吊架的第一滑动托管位于第一顶杆和滑车的第三滑动托管之间、吊架的第二滑动托管位于第二顶杆和滑车的第四滑动托管之间；

步骤6），控制模块控制吊架第一滑动托管、第二滑动托管内的锁止机构松开，同时控制第二电机工作，驱动第一顶杆、第二顶杆将吊架第一滑动托管、第二滑动托管内无人机的滑杆顶至滑车的第三滑动托管、第四滑动托管内；

步骤7），控制模块控制滑车第三滑动托管、第四滑动托管内的锁止机构锁定，将无人机固定在滑车上；

步骤8），控制模块控制离合器松开，同时通知第一电机停止工作，此时，绞盘自由转动，轨道车在橡筋绳的拉动下沿第一弹射侧板、第一弹射侧板的通槽的通槽向前滑动，滑槽在拉绳的作用下迅速向前滑动；

步骤9），当滑车经过第一换向滑轮时，控制模块控制滑车第三滑动托管、第四滑动托管内的锁止机构松开，无人机被弹出；

步骤10），跳转执行步骤3）。

本发明实现了无人机自动上架弹射以及复位后再次弹射，解决了当下固定翼无人机弹射前准备时间长，需要人员配合完成上架，弹射后需要人工复位，两次弹射间隔长的问题；本发明仅需一名监管人员和后勤人员，实现连续自动弹射的同时，兼具便携性，连续自动弹射具体表现为：无人机起飞前准备完毕后，由传送装置完成无人机到弹射架之间的传送，之后配合自动上架装置完成无人机的上架工作，单次弹射作业结束，复位装置作动完成复位以便进行二次弹射作业，以此完成连续自动弹射。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。