1.本发明属于无人机技术领域，尤其涉及一种可实现同步运动的无人机归位装置。


背景技术：

2.目前，无人机在完成作业任务后，会在相应装置的指引下返回，并降落到停机坪上。虽然少数停机坪也配备了照明灯、指示灯、通信装置和其他辅助设备，但是在现有定位技术下，无人机的降落位姿主要基于人工的视觉或是无人机上的摄像机来控制，在非稳定的操作环境下，无人机在降落过程中受定位精度、航向控制精度、环境因素等共同影响，无法实现精准降落，造成轻则叶片损坏、重则破坏搭载的重要仪器设备的后果。
3.现有无人机降落后，由于本身定位精度的误差以及降落过程中环境因素的影响，很难准确的降落到停机坪的精准点位置进行自动更换电池及其它后续工作。因此无人机降落后往往需要人工对降落位置进行修正，才能满足无人机降落后的其它后续工作的需求。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明的目的是提供一种可实现同步运动的无人机归位装置，该装置可在无人机降落后将其位置和姿态调整到初始起飞位置，为后续运输、更换电池等操作创造条件。
5.为实现上述目的，本发明的技术方案为：
6.一种可实现同步运动的无人机归位装置，用于实现无人机降落后的自动归位，包括：
7.停机坪；
8.第一横向归位推杆，设于所述停机坪上方；
9.第二横向归位推杆，设于所述停机坪上方且与所述第一横向归位推杆平行设置；
10.横向驱动机构，运转时带动所述第一横向归位推杆和所述第二横向归位推杆同步横向相向或相背移动；
11.驱动器，带动所述横向驱动机构运转；
12.第一纵向归位推杆，设于所述停机坪上方；
13.第二纵向归位推杆，设于所述停机坪上方且与所述第一纵向归位推杆平行设置；
14.纵向驱动机构，运转时带动所述第一纵向归位推杆和所述第二纵向归位推杆同步纵向相向或相背移动；
15.联动机构，连接所述横向驱动机构和所述纵向驱动机构，所述横向驱动机构运转时通过所述联动机构带动所述纵向驱动机构运转。
16.根据本发明一实施例，所述横向驱动机构包括：
17.两个第一丝杠螺母传动机构，相对设置于所述停机坪纵向的第一侧，所述第一横向归位推杆和所述第二横向归位推杆的第一端分别连接于两个所述第一丝杠螺母传动机构；
18.两个第二丝杠螺母传动机构，相对设置于所述停机坪纵向的第二侧，且与两个第一丝杠螺母传动机构两两对称，所述第一横向归位推杆和所述第二横向归位推杆的第二端分别连接于两个所述第二丝杠螺母传动机构；
19.第一联动组件，同时连接两个所述第一丝杠螺母传动机构，使两者同步联动；
20.第二联动组件，同时连接两个所述第二丝杠螺母传动机构，使两者同步联动；
21.第三联动组件，同时连接所述第一联动组件和所述第二联动组件，使两者同步联动；
22.其中，所述驱动器连接所述第一联动组件且带动其运转，所述第一联动组件同时带动两个所述第一丝杠螺母传动机构和所述第三联动组件运转，所述第三联动组件带动所述第二联动组件运转，所述第二联动组件同时带动两个所述第二丝杠螺母传动机构运转，两个所述第一丝杠螺母传动机构和两个所述第二丝杠螺母传动机构带动所述第一横向归位推杆和所述第二横向归位推杆横向移动。
23.根据本发明一实施例，所述第一联动组件为第一齿轮换向器，所述驱动器连接所述第一齿轮换向器输入轴的第一端，所述第一齿轮换向器输出轴的两端通过连杆分别连接两个所述第一丝杠螺母传动机构；
24.所述第二联动组件为第二齿轮换向器，所述第二齿轮换向器输出轴的两端通过连杆分别连接两个所述第二丝杠螺母传动机构；
25.所述第三联动组件为第一联动杆，所述第一联动杆的两端分别连接所述第一齿轮换向器输入轴的第二端和所述第二齿轮换向器输入轴的第一端。
26.根据本发明一实施例，所述纵向驱动机构包括：
27.两个第三丝杠螺母传动机构，相对设置于所述停机坪横向的第一侧，所述第一纵向归位推杆和所述第二纵向归位推杆的第一端分别连接于两个所述第三丝杠螺母传动机构；
28.两个第四丝杠螺母传动机构，相对设置于所述停机坪横向的第二侧，且与两个第三丝杠螺母传动机构两两对称，所述第一纵向归位推杆和所述第二纵向归位推杆的第二端分别连接于两个所述第四丝杠螺母传动机构；
29.第四联动组件，同时连接两个所述第三丝杠螺母传动机构，使两者同步联动；
30.第五联动组件，同时连接两个所述第四丝杠螺母传动机构，使两者同步联动；
31.所述联动机构同时连接所述第四联动组件、所述第五联动组件和所述第二联动组件，使三者同步联动。
32.根据本发明一实施例，所述第四联动组件为第三齿轮换向器，所述第三齿轮换向器输出轴的两端通过连杆分别连接两个所述第三丝杠螺母传动机构；
33.所述第五联动组件为第四齿轮换向器，所述第四齿轮换向器输出轴的两端通过连杆分别连接两个所述第四丝杠螺母传动机构；
34.所述联动机构包括第五齿轮换向器和第六齿轮换向器，所述第五齿轮换向器设于所述第二齿轮换向器和其中一个所述第二丝杠螺母传动机构之间，所述第五齿轮换向器输入轴的两端通过连杆分别连接其中一个所述第二丝杠螺母传动机构和所述第二齿轮换向器的输出轴；
35.所述第六齿轮换向器的输入轴通过第二联动杆连接所述第五齿轮换向器的输出
轴，所述第六齿轮换向器输出轴的两端分别通过两个第三联动杆连接所述第三齿轮换向器和所述第四齿轮换向器的输入轴。
36.根据本发明一实施例，所述第二齿轮换向器、所述第三齿轮换向器、所述第四齿轮换向器、所述第五齿轮换向器和所述第六齿轮换向器均设有手摇口，用于手动驱动输入轴和输出轴旋转。
37.根据本发明一实施例，所述驱动器为电机。
38.本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
39.(1)本发明实施例中设置第一横向归位推杆、第二横向归位推杆、第一纵向归位推杆和第二纵向归位推杆，使得可精确控制无人机降落在停机坪后的自动归位。且通过联动机构连接横向驱动机构和纵向驱动机构，使得通过一个驱动器即可控制所有的归位推杆的移动，在降低成本的同时简化了控制逻辑，并且实现同步运动。
40.(2)本发明实施例中第二齿轮换向器、第三齿轮换向器、第四齿轮换向器、第五齿轮换向器和第六齿轮换向器均设有手摇口，用于手动驱动输入轴和输出轴旋转，实现了手动调整归位推杆的相对位置，装置的可维护性更好。
附图说明
41.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：
42.图1为本发明的一种可实现同步运动的无人机归位装置俯视轴侧图一；
43.图2为本发明的一种可实现同步运动的无人机归位装置仰视轴侧图；
44.图3为本发明的一种可实现同步运动的无人机归位装置俯视轴侧图二；
45.图4为本发明的一种可实现同步运动的无人机归位装置第一齿轮换向器示意图。
46.附图标记说明：
47.1：停机坪；2：第一横向归位推杆；3：第二横向归位推杆；4：第一纵向归位推杆；5：第二纵向归位推杆；6：电机；7：无人机；8：第一丝杠螺母传动机构；9：第二丝杠螺母传动机构；10：第一齿轮换向器；11：第二齿轮换向器；12：第一联动杆；13：第三丝杠螺母传动机构；14：第四丝杠螺母传动机构；15：第三齿轮换向器；16：第四齿轮换向器；17：第五齿轮换向器；18：第六齿轮换向器；19：第二联动杆；20：第三联动杆；21：手摇口；22：输入轴；23：输出轴；24：壳体。
具体实施方式
48.以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
49.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
50.参看图1至4，本发明的核心是提供一种可实现同步运动的无人机7归位装置，包括停机坪1、第一横向归位推杆2、第二横向归位推杆3、横向驱动机构、驱动器、第一纵向归位
推杆4、第二纵向归位推杆5、纵向驱动机构和联动机构。
51.第一横向归位推杆2和第二横向归位推杆3平行设置，且均设于停机坪1上方。
52.横向驱动机构运转时带动第一横向归位推杆2和第二横向归位推杆3同步横向相向或相背移动。驱动器带动横向驱动机构运转，驱动器本实施例中为电机6，优选为伺服电机6。
53.具体的，横向驱动机构包括两个第一丝杠螺母传动机构8、两个第二丝杠螺母传动机构9、第一联动组件、第二联动组件和第三联动组件。
54.两个第一丝杠螺母传动机构8相对设置于停机坪1纵向的第一侧，使得两个第一丝杠螺母传动机构8的丝杠导程相同、旋向相反，第一横向归位推杆2和第二横向归位推杆3的第一端分别安装于两个第一丝杠螺母传动机构8的滑块上。
55.第一联动组件同时连接两个第一丝杠螺母传动机构8，使两者同步联动，也就是说第一联动组件可同时带动两个第一丝杠螺母传动机构8运转。电机6连接于第一联动组件上且带动其运转。本实施例中第一联动组件为第一齿轮换向器10，电机6连接第一齿轮换向器10输入轴的第一端，将电机6的输出动力以一定比例传递至第一齿轮换向器10输入轴。第一齿轮换向器10输出轴的两端通过连杆和联轴器分别连接两个第一丝杠螺母传动机构8的丝杠。
56.两个第二丝杠螺母传动机构9相对设置于停机坪1纵向的第二侧，使得两个第二丝杠螺母传动机构9的丝杠导程相同、旋向相反，且两个第二丝杠螺母传动机构9与两个第一丝杠螺母传动机构8两两对称设置，第一横向归位推杆2和第二横向归位推杆3的第二端分别安装于两个第二丝杠螺母传动机构9的滑块上。
57.第二联动组件同时连接两个第二丝杠螺母传动机构9，使两者同步联动，也就是说第二联动组件可同时带动两个第二丝杠螺母传动机构9运转。本实施例中第二联动组件为第二齿轮换向器11，第二齿轮换向器11输出轴的两端通过连杆和联轴器分别连接两个第二丝杠螺母传动机构9的丝杠，
58.第三联动组件同时连接第一联动组件和第二联动组件，使两者同步联动。本实施例中第三联动组件为第一联动杆12，第一联动杆12的两端分别连接第一齿轮换向器10输入轴的第二端和第二齿轮换向器11输入轴的第一端。
59.工作时，电机6带动第一齿轮换向器10的输入轴旋转，第一齿轮换向器10的输入轴带动其输出轴旋转，第一齿轮换向器10的的输出轴同时带动两个第一丝杠螺母传动机构8的丝杠旋转。
60.同时，第一齿轮换向器10的输入轴带动第一联动杆12旋转，第一联动杆12带动第二齿轮换向器11的输入轴旋转，第二齿轮换向器11的输入轴带动其输出轴旋转，第二齿轮换向器11的输出轴同时带动两个第二丝杠螺母传动机构9的丝杠旋转。
61.两个第一丝杠螺母传动机构8和两个第二丝杠螺母传动机构9的丝杠旋转相反，运转时带动第一横向归位推杆2和第二横向归位推杆3同步横向相向或相背移动。
62.第一纵向归位推杆4和第二纵向归位推杆5平行设置，且均设于停机坪1上方，第一纵向归位推杆4和第二纵向归位推杆5与第一横向归位推杆2和第二横向归位推杆3呈90度垂直。
63.纵向驱动机构运转时带动第一纵向归位推杆4和第二纵向归位推杆5同步纵向相
向或相背移动。
64.具体的，纵向驱动机构包括两个第三丝杠螺母传动机构13、两个第四丝杠螺母传动机构14、第四联动组件和第五联动组件。
65.两个第三丝杠螺母传动机构13相对设置于停机坪1横向的第一侧，使得两个第三丝杠螺母传动机构13的丝杠导程相同、旋向相反，第一纵向归位推杆4和第二纵向归位推杆5的第一端分别安装于两个第三丝杠螺母传动机构13的滑块上。
66.第四联动组件同时连接两个第三丝杠螺母传动机构13，使两者同步联动，也就是说第四联动组件可同时带动两个第三丝杠螺母传动机构13运转。本实施例中，第四联动组件为第三齿轮换向器15，第三齿轮换向器15输出轴的两端通过连杆和联轴器分别连接两个第三丝杠螺母传动机构13的丝杠。
67.两个第四丝杠螺母传动机构14相对设置于停机坪1横向的第二侧，使得两个第四丝杠螺母传动机构14的丝杠导程相同、旋向相反，且两个第四丝杠螺母传动机构14与两个第三丝杠螺母传动机构13两两对称设置。第一纵向归位推杆4和第二纵向归位推杆5的第二端分别安装于两个第四丝杠螺母传动机构14的滑块上。
68.第五联动组件同时连接两个第四丝杠螺母传动机构14，使两者同步联动，也就是说第五联动组件可同时带动两个第四丝杠螺母传动机构14运转。本实施例中，第五联动组件为第四齿轮换向器16，第四齿轮换向器16输出轴的两端通过连杆和联轴器分别连接两个第四丝杠螺母传动机构14的丝杠。
69.联动机构同时连接横向驱动机构和纵向驱动机构，横向驱动机构运转时通过联动机构带动纵向驱动机构运转。也就是说联动机构同时连接第四联动组件、第五联动组件和第二联动组件，使三者同步联动。
70.具体的，联动机构包括第五齿轮换向器17和第六齿轮换向器18，第五齿轮换向器17设于第二齿轮换向器11和其中一个第二丝杠螺母传动机构9之间，第五齿轮换向器17输入轴的两端通过连杆和联轴器分别连接其中一个第二丝杠螺母传动机构9的丝杠和第二齿轮换向器11的输出轴。
71.第六齿轮换向器18的输入轴通过第二联动杆19连接第五齿轮换向器17的输出轴，第六齿轮换向器18输出轴的两端分别通过两个第三联动杆20连接第三齿轮换向器15和第四齿轮换向器16的输入轴。
72.工作时，第二齿轮换向器11的输出轴带动第五齿轮换向器17的输入轴旋转，第五齿轮换向器17的输入轴带动第二丝杠螺母传动机构9的丝杠旋转，同时第五齿轮换向器17的输入轴带动其输出轴旋转，第五齿轮换向器17的输出轴带动第二联动杆19旋转，第二联动杆19带动第六齿轮换向器18的输入轴旋转。
73.第六齿轮换向器18的输入轴带动其输出轴旋转，第六齿轮换向器18的输出轴带动两个第三联动杆20旋转，两个第三联动杆20分别带动第三齿轮换向器15和第四齿轮换向器16的输入轴旋转。第三齿轮换向器15的输入轴带动其输出轴旋转，第三齿轮换向器15的输出轴同时带动两个第三丝杠螺母传动机构13的丝杠旋转。第四齿轮换向器16的输入轴带动其输出轴旋转，第四齿轮换向器16的输出轴同时带动两个第四丝杠螺母传动机构14的丝杠旋转。
74.两个第三丝杠螺母传动机构13和两个第四丝杠螺母传动机构14的丝杠旋转相反，
运转时带动第一纵向归位推杆4和第二纵向归位推杆5同步横向相向或相背移动。
75.且两个第一丝杠螺母传动机构8、两个第二丝杠螺母传动机构9、两个第三丝杠螺母传动机构13和两个第四丝杠螺母传动机构14均设置位置传感器，通过位置传感器可检测移动行程。且上述机构的丝杠均采用梯形丝杠，具有自锁性，可防止颠簸或震动导致第一横向归位推杆2、第二横向归位推杆3、第一纵向归位推杆4和第二纵向归位推杆5产生移动。且可以使装置在掉电情况下仍能保持无人机7无法移动。
76.本实施例中，第二齿轮换向器11、第三齿轮换向器15、第四齿轮换向器16、第五齿轮换向器17和第六齿轮换向器18输入轴的另一端均设有手摇口21，用于手动驱动输入轴和输出轴旋转，实现了在电机6故障时可手动调整归位推杆的相对位置，装置的可维护性更好。同时将手摇口21布置在停机坪1的同一侧，以方便人员操作。
77.第一齿轮换向器10、第二齿轮换向器11、第三齿轮换向器15、第四齿轮换向器16、第五齿轮换向器17和第六齿轮换向器18均为十字型齿轮换向器，十字型齿轮换向器包括用于安装的壳体24，壳体24内包含两根的互相啮合的螺旋齿轮轴和两对面对面布置的角接触轴承，两根螺旋齿轮轴即为其输入轴22和输出轴23。两根螺旋齿轮轴可根据负载重量、归位调整时间、空间尺寸等设计相应传动比，从而调整十字型齿轮换向器的输出转矩和转速。同时，十字型齿轮换向器的上端面和下端面都设有安装接口，在不改变螺旋齿轮轴相关参数下，反向安装即可实现两根螺旋齿轮轴的空间交错，通过轴线交错布置的方式，大大提高了无人机7归位装置的空间利用率。
78.下面对本发明工作过程作进一步说明：
79.无人机7降落在停机坪1后，电机6同时带动两个第一丝杠螺母传动机构8、两个第二丝杠螺母传动机构9、两个第三丝杠螺母传动机构13和两个第四丝杠螺母传动机构14旋转，使得第一横向归位推杆2和第二横向归位推杆3、第一纵向归位推杆4和第二纵向归位推杆5分别相向移动，以推动无人机7在横向和纵向的归位。
80.当位置传感器检测到两个第一丝杠螺母传动机构8、两个第二丝杠螺母传动机构9、两个第三丝杠螺母传动机构13和两个第四丝杠螺母传动机构14到达收拢到位监测点时，控制电机6停转，此时无人机7完成横向和纵向的归位动作。
81.本发明可兼容不同机型、不同形式起落架的无人机7构型，通过同步传动、各部件联动的设计方式，使得该无人机7归位装置具有自动化程度高、归位精度高、落点容错率高和归位效率高等优点。
82.通过多个齿轮换向器将单一电机6的输出转矩均匀分配到第一横向归位推杆2、第二横向归位推杆3、第一纵向归位推杆4和第二纵向归位推杆5上，在降低成本的同时简化了伺服控制逻辑，并且实现同步运动。
83.且在其它实施例中，第六齿轮换向器18上也可设置电机6，以实现两个电机6单独控制横向和纵向移动，也就是通过伺服控制可使归位装置做单一或复合运动，以适应不同工况的无人机归位形式。
84.上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。