本发明公开了一种中小型长航时无人机智能起飞辅助车，包括三角前舱模块、电磁连接装置、主轮系统、支撑杆系统；当无人机滑跑电磁连接装置采用电磁力将无人机吸住，当无人机的速度达到起飞状态时，电磁连接装置断电将无人机释放；同时，电磁连接装置取消对支撑杆系统的吸附，在惯性、重力以及电磁刹车装置减速作用下，支撑杆系统向下倒，减低起飞辅助车的高度，给无人机留下安全高度裕度，减少起飞辅助车与无人机机尾的碰撞的可能性，同时主轮系统刹车，无人机离开起飞辅助车起飞。本发明使用复合材料制造，采用电磁设备代替部分传统舵机控制装置，提高了无人机辅助起飞车的可靠性。
1.一种中小型长航时无人机智能起飞辅助车，其特征在于，包括三角前舱模块、电磁连接装置、主轮系统、支撑杆系统；
所述支撑杆系统包括左右相同两部分，右半部分包括前碳纤维支撑杆和后碳纤维支撑杆；
所述三角前舱模块包括三角前舱和前轮模块；所述前轮模块包括前轮支撑杆、前轮减震弹簧和海绵轮；所述前轮支撑杆竖直穿过三角前舱底板，前轮支撑杆上端在三角前舱内部，下端伸出三角前舱底板与海绵轮固定连接；所述前轮减震弹簧固定在前轮支撑杆上，起到减震作用；
所述三角前舱内部设置有前轮转向舵角、数字信号舵机、舵机连杆、GPS模块、空速测量模块、数字信号传输模块和智能控制系统；所述前轮转向舵角安装在前轮支撑杆上端，能够带动前轮支撑杆旋转；所述数字信号舵机安装在三角前舱的后部，通过舵机连杆与前轮转向舵角相连，数字信号舵机在工作时通过舵机连杆带动前轮转向舵角旋转从而控制海绵轮的方向；
所述电磁连接装置包括无人机释放电磁装置、第一电磁吸附装置、第二电磁吸附装置、梯形架和压力传感模块；所述无人机释放电磁装置安装在梯形架的顶部，在无人机滑跑采用电磁力将无人机吸住，当无人机的速度达到起飞状态时，无人机释放电磁装置断电将无人机释放；所述第一电磁吸附装置和第二电磁吸附装置分别安装在梯形架的左右两侧，在通电情况时通过磁力吸附使前碳纤维支撑杆和后碳纤维支撑杆位置固定，在断电情况下由于磁力消失取消对前碳纤维支撑杆和后碳纤维支撑杆位置固定；所述压力传感模块安装在无人机释放电磁装置表面，用于实时检测无人机对起飞辅助车的压力；所述电磁连接装置有左右相同的两个；
所述主轮系统包括主轮、主轴和电磁刹车装置；所述主轮有左右相同两个，所述主轴左右两端分别固定在两个主轮的中心轴孔上；所述电磁刹车装置有两个，分别安装在两个主轮侧面，用于对主轮刹车；
所述前碳纤维支撑杆和后碳纤维支撑杆的中间部位均设置有弹簧减震装置，用于减少无人机在滑跑过程中地面平整度对无人机的影响；在起飞辅助车的右半部分，所述前碳纤维支撑杆的一端与三角前舱通过销轴铰接，使前碳纤维支撑杆和三角前舱能够进行相对旋转；所述前碳纤维支撑杆的另一端与右边电磁连接装置的梯形架通过销轴铰接，前碳纤维支撑杆和梯形架能够进行相对旋转；所述后碳纤维支撑杆的一端与主轴靠近右边主轮的位置通过销轴铰接，后碳纤维支撑杆和主轴能够进行相对旋转；所述后碳纤维支撑杆的另一端与右边电磁连接装置的梯形架通过销轴铰接，后碳纤维支撑杆和梯形架能够进行相对旋转；
起飞辅助车的左半部分与右半部分对称，左半部分的前碳纤维支撑杆和后碳纤维支撑杆用于连接三角前舱、左边电磁连接装置和主轴；
当无人机借助起飞辅助车滑跑达到起飞状态时，左右两边的无人机释放电磁装置释放无人机的同时，左右两边的第一电磁吸附装置和第二电磁吸附装置取消对前碳纤维支撑杆和后碳纤维支撑杆的吸附，在惯性、重力以及电磁刹车装置减速作用下，前碳纤维支撑杆和后碳纤维支撑杆向下倒，减低起飞辅助车的高度，给无人机留下安全高度裕度，减少起飞辅助车与无人机机尾的碰撞的可能性所述智能控制系统实时收集GPS模块、空速测量模块和压力传感模块的数据，对数据进行处理后，发送控制信号到电磁连接装置和数字信号舵机，从而控制无人机在滑跑和起飞时起飞辅助车的状态以及海绵轮的方向，同时数字信号传输模块将起飞辅助车的数据实时回传至远程输出端以便于操作人员监控。
2.根据权利要求1所述的一种中小型长航时无人机智能起飞辅助车，其特征在于，所述主轴由碳纤维与PMI泡沫复合而成。
一种中小型长航时无人机智能起飞辅助车
技术领域
[0001] 本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种无人机智能起飞辅助车。
背景技术
[0002] 固定翼无人机起飞方式有滑跑起飞，垂直起飞，弹射起飞等，其中滑跑起飞是应用最广泛的起飞方式。一般无人机借助的是其自带的起落架系统进行滑跑起飞。对于长航时中小型无人机，起落架增加了无人机的自重，从而增加了额外的能耗。起飞辅助车充当了无人机起落架的功能，无人机在达到起飞条件后将与起飞辅助车分离。这种起飞方式在减少无人机能耗，提高无人机续航的同时，又可以循环使用，降低无人机起飞成本。市场现有的无人机起飞车结构复杂，可靠性低，整体强度与重量比值低，智能程度低，对操作员的依赖大，适用范围较狭窄。
发明内容
[0003] 为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种中小型长航时无人机智能起飞辅助车，包括三角前舱模块、电磁连接装置、主轮系统、支撑杆系统；当无人机滑跑电磁连接装置采用电磁力将无人机吸住，当无人机的速度达到起飞状态时，电磁连接装置断电将无人机释放；同时，电磁连接装置取消对支撑杆系统的吸附，在惯性、重力以及电磁刹车装置减速作用下，支撑杆系统向下倒，减低起飞辅助车的高度，给无人机留下安全高度裕度，减少起飞辅助车与无人机机尾的碰撞的可能性，同时主轮系统刹车，无人机离开起飞辅助车起飞。本发明使用复合材料制造，采用电磁设备代替部分传统舵机控制装置，提高了无人机辅助起飞车的可靠性。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
[0005] 一种中小型长航时无人机智能起飞辅助车，包括三角前舱模块、电磁连接装置、主轮系统、支撑杆系统；
[0006] 所述支撑杆系统包括左右相同两部分，右半部分包括前碳纤维支撑杆和后碳纤维支撑杆；
[0007] 所述三角前舱模块包括三角前舱和前轮模块；所述前轮模块包括前轮支撑杆、前轮减震弹簧和海绵轮；所述前轮支撑杆竖直穿过三角前舱底板，前轮支撑杆上端在三角前舱内部，下端伸出三角前舱底板与海绵轮固定连接；所述前轮减震弹簧固定在前轮支撑杆上，起到减震作用；
[0008] 所述三角前舱内部设置有前轮转向舵角、数字信号舵机、舵机连杆、GPS模块、空速测量模块、数字信号传输模块和智能控制系统；所述前轮转向舵角安装在前轮支撑杆上端，能够带动前轮支撑杆旋转；所述数字信号舵机安装在三角前舱的后部，通过舵机连杆与前轮转向舵角相连，数字信号舵机在工作时通过舵机连杆带动前轮转向舵角旋转从而控制海绵轮的方向；
[0009] 所述电磁连接装置包括无人机释放电磁装置、第一电磁吸附装置、第二电磁吸附装置、梯形架和压力传感模块；所述无人机释放电磁装置安装在梯形架的顶部，在无人机滑跑采用电磁力将无人机吸住，当无人机的速度达到起飞状态时，无人机释放电磁装置断电将无人机释放；所述第一电磁吸附装置和第二电磁吸附装置分别安装在梯形架的左右两侧，在通电情况时通过磁力吸附使前碳纤维支撑杆和后碳纤维支撑杆位置固定，在断电情况下由于磁力消失取消对前碳纤维支撑杆和后碳纤维支撑杆位置固定；所述压力传感模块安装在无人机释放电磁装置表面，用于实时检测无人机对起飞辅助车的压力；所述电磁连接装置有左右相同的两个；
[0010] 所述主轮系统包括主轮、主轴和电磁刹车装置；所述主轮有左右相同两个，所述主轴左右两端分别固定在两个主轮的中心轴孔上；所述电磁刹车装置有两个，分别安装在两个主轮侧面，用于对主轮刹车；
[0011] 所述前碳纤维支撑杆和后碳纤维支撑杆的中间部位均设置有弹簧减震装置，用于减少无人机在滑跑过程中地面平整度对无人机的影响；在起飞辅助车的右半部分，所述前碳纤维支撑杆的一端与三角前舱通过销轴铰接，使前碳纤维支撑杆和三角前舱能够进行相对旋转；所述前碳纤维支撑杆的另一端与右边电磁连接装置的梯形架通过销轴铰接，前碳纤维支撑杆和梯形架能够进行相对旋转；所述后碳纤维支撑杆的一端与主轴靠近右边主轮的位置通过销轴铰接，后碳纤维支撑杆和主轴能够进行相对旋转；所述后碳纤维支撑杆的另一端与右边电磁连接装置的梯形架通过销轴铰接，后碳纤维支撑杆和梯形架能够进行相对旋转；
[0012] 起飞辅助车的左半部分与右半部分对称，左半部分的前碳纤维支撑杆和后碳纤维支撑杆用于连接三角前舱、左边电磁连接装置和主轴；
[0013] 当无人机借助起飞辅助车滑跑达到起飞状态时，左右两边的无人机释放电磁装置释放无人机的同时，左右两边的第一电磁吸附装置和第二电磁吸附装置取消对前碳纤维支撑杆和后碳纤维支撑杆的吸附，在惯性、重力以及电磁刹车装置减速作用下，前碳纤维支撑杆和后碳纤维支撑杆向下倒，减低起飞辅助车的高度，给无人机留下安全高度裕度，减少起飞辅助车与无人机机尾的碰撞的可能性
[0014] 所述智能控制系统实时收集GPS模块、空速测量模块和压力传感模块的数据，对数据进行处理后，发送控制信号到电磁连接装置和数字信号舵机，从而控制无人机在滑跑和起飞时起飞辅助车的状态以及海绵轮的方向，同时数字信号传输模块将起飞辅助车的数据实时回传至远程输出端以便于操作人员监控。
[0015] 优选地，所述主轴由碳纤维与PMI泡沫复合而成。
[0016] 本发明的有益效果如下：
[0017] 1、本发明省去了长航时无人机的起落架系统，减轻了无人机的自重，进而提高无人机的航时。
[0018] 2、本发明采用简单高效的结构，在无人机滑跑起飞过程中，利用无人机自带动力进行加速，起飞辅助车车载智能系统在无人机达到起飞条件后，释放无人机，与此同时，电磁吸附装置开始工作，起飞辅助车高度由于前、后碳纤维支撑杆的倒杆而降低高度，给无人机留下够的安全高度裕度，从而减小无人机起飞事故率；主轮系统的电磁刹车装置开始工作，使完成任务的起飞辅助车降速。
[0019] 3、本发明车体采用复合材料(碳纤维制品、PMI泡沫、XPS泡沫、凯夫拉纤维等)制造，保证起飞辅助车强度的同时减少起飞车重量，从而减少起飞阶段的能耗。
[0020] 4、本发明利用电磁设备代替部分传统舵机控制装置，与传统舵机控制装置相比，电磁设备大幅度提高起飞辅助车关键结构的效率与可靠性。
[0021] 5、本发明利用GPS模块检测地面速度，空速测量模块监测空速，通过算法得到飞机升力，结合压力传感模块数据，组成起飞多变量复合释放系统。使用STM32作为主控芯片进行智能控制。
附图说明
[0022] 图1为本发明主体结构示意图。
[0023] 图2为本发明三角前舱剖面图。
[0024] 图3为本发明电磁连接装置放大示意图。
[0025] 图4为本发明主轮系统放大示意图。
[0026] 图中：三角前舱1，电磁连接装置2，主轮系统3，前轮支撑杆101，前轮转向舵角102，前轮减震弹簧103，海绵轮104，数字信号舵机105，舵机连杆106，GPS模块107，空速测量模块108，数字信号传输模块109，智能控制系统110，无人机释放电磁装置201，第一电磁吸附装置202、第二电磁吸附装置203、梯形架204，压力传感模块205，主轮301，主轴302，电磁刹车装置303，前碳纤维支撑杆401，后碳纤维支撑杆402，弹簧减震装置403，弹簧减震装置404，销轴405，销轴406，销轴407，销轴408。
具体实施方式
[0027] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0028] 本发明的目的是提供一种适用于长航时中小型无人机的电磁式智能起飞辅助车。设计了一种全新的无人机起飞辅助车结构，使用复合材料制造，采用电磁设备代替部分传统舵机控制装置，提高了无人机辅助起飞车的可靠性。使用多种传感器收集实时数据，并且由一套智能系统进行控制代替操作员，提高无人机起飞辅助车智能度的同时，大幅度提高无人机起飞效率。
[0029] 如图1所示，一种中小型长航时无人机智能起飞辅助车，包括三角前舱模块、电磁连接装置2、主轮系统3、支撑杆系统；
[0030] 所述支撑杆系统包括左右相同两部分，右半部分包括前碳纤维支撑杆401和后碳纤维支撑杆402；
[0031] 如图2所示，所述三角前舱模块包括三角前舱1和前轮模块；所述前轮模块包括前轮支撑杆101、前轮减震弹簧103和海绵轮104；所述前轮支撑杆101竖直穿过三角前舱1底板，前轮支撑杆101上端在三角前舱1内部，下端伸出三角前舱1底板与海绵轮104固定连接；所述前轮减震弹簧103固定在前轮支撑杆101上，具有较强的减震效果，可以缓解地面的冲击，降低对起飞跑道的要求；
[0032] 所述三角前舱1内部设置有前轮转向舵角102、数字信号舵机105、舵机连杆106、GPS模块107、空速测量模块108、数字信号传输模块109和智能控制系统110；所述前轮转向舵角102安装在前轮支撑杆101上端，能够带动前轮支撑杆101旋转；所述数字信号舵机105安装在三角前舱1的后部，通过舵机连杆106与前轮转向舵角102相连，数字信号舵机105在工作时通过舵机连杆106带动前轮转向舵角102旋转从而控制海绵轮104的方向；所述三角前舱1的外形进行了减阻优化；
[0033] 如图3所示，所述电磁连接装置2包括无人机释放电磁装置201、第一电磁吸附装置202、第二电磁吸附装置203、梯形架204和压力传感模块205；所述无人机释放电磁装置201呈一定的角度安装在梯形架204的顶部，与无人机接触面有增大摩擦处理，可以通过微调该安装角度使无人机释放电磁装置201与无人机更好的适配，在无人机滑跑采用电磁力将无人机吸住，当无人机的速度达到起飞状态时，无人机释放电磁装置201断电将无人机释放；
所述第一电磁吸附装置202和第二电磁吸附装置203分别安装在梯形架204的左右两侧，在通电情况时通过磁力吸附使前碳纤维支撑杆401和后碳纤维支撑杆402位置固定，在断电情况下由于磁力消失取消对前碳纤维支撑杆401和后碳纤维支撑杆402位置固定，电磁装置很大程度上简化了起飞辅助车的工作；所述压力传感模块205安装在无人机释放电磁装置201表面，用于实时检测无人机对起飞辅助车的压力；所述电磁连接装置2有左右相同的两个；
[0034] 如图4所示，所述主轮系统3包括主轮301、主轴302和电磁刹车装置303；所述主轮301有左右相同两个，所述主轴302左右两端分别固定在两个主轮301的中心轴孔上；所述电磁刹车装置303有两个，分别安装在两个主轮301侧面，用于对主轮301刹车，能在起飞辅助车释放无人机后快速启动，能在较短时间内降低起飞辅助车速度起飞辅助车停止；主轴302由碳纤维与PMI泡沫复合而成，具有很高的比强度；
[0035] 所述前碳纤维支撑杆401和后碳纤维支撑杆402的中间部位均设置有弹簧减震装置403和404，用于减少无人机在滑跑过程中地面平整度对无人机的影响；在起飞辅助车的右半部分，所述前碳纤维支撑杆401的一端与三角前舱1通过销轴405铰接，使前碳纤维支撑杆401和三角前舱1能够进行相对旋转；所述前碳纤维支撑杆401的另一端与右边电磁连接装置2的梯形架204通过销轴406铰接，前碳纤维支撑杆401和梯形架204能够进行相对旋转；所述后碳纤维支撑杆402的一端与主轴302靠近右边主轮301的位置通过销轴408铰接，后碳纤维支撑杆402和主轴302能够进行相对旋转；所述后碳纤维支撑杆402的另一端与右边电磁连接装置2的梯形架204通过销轴407铰接，后碳纤维支撑杆402和梯形架204能够进行相对旋转；
[0036] 起飞辅助车的左半部分与右半部分对称，左半部分的前碳纤维支撑杆和后碳纤维支撑杆用于连接三角前舱1、左边电磁连接装置2和主轴302；
[0037] 当无人机借助起飞辅助车滑跑达到起飞状态时，左右两边的无人机释放电磁装置释放无人机的同时，左右两边的第一电磁吸附装置和第二电磁吸附装置取消对前碳纤维支撑杆和后碳纤维支撑杆的吸附，在惯性、重力以及电磁刹车装置303减速作用下，前碳纤维支撑杆和后碳纤维支撑杆向下倒，瞬间减低起飞辅助车的高度，给无人机留下安全高度裕度，减少起飞辅助车与无人机机尾的碰撞的可能性
[0038] 所述智能控制系统110实时收集GPS模块107、空速测量模块108和压力传感模块205的数据，对数据进行处理后，发送控制信号到电磁连接装置2和数字信号舵机105，从而控制无人机在滑跑和起飞时起飞辅助车的状态以及海绵轮104的方向，同时数字信号传输模块109将起飞辅助车的数据实时回传至远程输出端以便于操作人员监控。
