可悬停/悬浮移动装备精准定位回收系统的制作方法

本发明属于回收，具体涉及一种可悬停/悬浮移动装备精准定位回收系统。

背景技术：

1、针对具有高动态运动特征的飞行器或者移动机器人实时回收，是当前的技术难题，也是未来实现机器人融合技术关键所在。

2、直升机向舰船上的停机坪降落是一项具有挑战的工作。由于直升机和舰船之间的动力学性能差距较大，尤其是在风扰，浪涌等扰动存在的情况下，直升机向舰船降落十分困难。公开号cn104925232a公开了一种舰载直升机稳定平台，其采用与直升机体型相当的运动平台作为直升机的降落平台。通过控制运动平台，使平台台面处于适于直升机起降的状态，从而便于直升机降落。这种方式的好处在于，无需对直升机做改动，机可实现直升机向舰船上的降落。然而，由于运动平台与直升机体型相当，其伺服驱动系统巨大，导致成本十分高，且系统占地面积较大，综合耗费比较高。类似地，公开号为cn110816865a也采用了这种思路。公开号为cn110816866a提出一种变拓扑的可折展舰载直升机起降稳定平台。该专利克服了前者的占地面积达的问题。然而，并未能解决平台整体体积较大，伺服驱动能力要求高，进而导致成本高昂的问题。除了总体尺寸大，成本高昂的问题。以上两种思路均未解决直升机降落精度的问题。由于直升机控制精度有限，且向舰船降落至少需要二者6自由度状态的完全匹配，由于二者间具有较强的动力学耦合，进而大幅增加了精准匹配的难度。所以上述“降落”思路难以解决高精度降落或者回收问题。公开号cn212148450u提出了一种，柔性件加大容差对接器的无人机回收系统。该方案采用无人机释放悬绳至大型喇叭形对接器的方式，实现对接，进一步地通过拖拽牵引无人机指对接位置。这种方案的优点在于无人机上采用悬绳作为对接件，给飞机增加的负担较小。但缺点在于，由于悬绳的可控性差，回收效率低。尤其是在风扰的情况下，悬绳更加不可控，难以完成回收。而且回收端对接件较大，对载具的空间资源耗费较大。而且，悬在空气扰动，特别是直升机流场带动下，容易卷入螺旋桨，造成安全事故。公开号为cn110217403a提出了一种包含包括升降平台、用于停放无人机的工作台、corexy平移机构的无人机回收系统。该系统通过调节降落平台和与飞行器的对接部分的水平位置实现飞行器的精准对接。然而，与公开号为cn104925232a和公开号为cn110816865a相似。该方案由于需要起降平台的大小足够满足飞行器的控制精度，因而，所需的平台体积较大。进而导致系统重量和伺服驱动能力较大，且成本高昂。

3、现代无人和有人系统对不同性能及功能的飞行器、机器人、载具之间的配合以及融合要求日渐显著。特别是无人系统的快速发展，导致不同种类间移动机器人的融合，尤其是移动机器人与载具之间的融合需求日益迫切。具有高精度、高效率、易于后续操作、易于与载具融合、安全性好且成本可控的回收系统是实现前述目标的必然要求。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种可悬停/悬浮移动装备精准定位回收系统。

2、为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

3、可悬停/悬浮移动装备精准定位回收系统，包括，

4、状态观测系统，其用于获取目标的状态；

5、捕捉引导系统，其包括机械臂及设置在机械臂自由端的连接器；

6、控制系统，其电连接于捕捉引导系统和状态观测系统，其根据状态观测系统获取的目标状态信息，驱动机械臂运动并通过连接器与目标对接，结合约束机制实现目标的精准定位；

7、其中，约束机制用于限制机械臂的自由端的运动范围，进而限制目标的运动范围，实现最终任务所需的精准定位。

8、在一些实施方案中，所述的约束机制采用约束装置限制机械臂的运动范围，约束装置电连接于控制系统。

9、在一些实施方案中，所述的约束机制采用约束件配以牵引装置限制机械臂的运动范围。

10、在一些实施方案中，所述的约束件包括腔体结构，或约束环，或约束孔。

11、在一些实施方案中，所述的机械臂上设有配合件。

12、在一些实施方案中，所述的约束件的入口设有约束构型，用于操作目标。

13、在一些实施方案中，所述的约束机制还包括通过控制机械臂自由端的受力，进一步限制目标的运动范围。所述的受力包括飞行器受到的重力、飞行器自身的驱动力、辅助回收装置其中一种或几种组合。

14、在一些实施方案中，所述的连接器与目标之间采用非0自由度对接。

15、在一些实施方案中，所述的回收系统根据任务所需姿态设置。

16、在一些实施方案中，所述的回收系统还包括环境感知设备，其至少包括风速测量仪、风量测量仪、激光雷达和视觉传感器其中的一种，环境感知设备与控制系统电连接。

17、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

18、精度高。由于采用刚性装置实施协同控制牵引，回收的精度可以达到机械机构所能达到的高精度。避免了柔性件主导的回收系统所面临的一系列问题。

19、可控性好。由于采用高精度的回收方式，被回收目标一直处于明确的状态下。为后续的进一步操作提供了可靠的信息。比如：将目标以确定的位姿安放于专用的折叠机构上，并进行折叠。

20、轻质。采用轻质机械臂作为回收过程中的对接与牵引装置，且由于机械臂驱动器在对接和后续牵引过程中只承担对接装置以及牵引动作所带来的负载，而不承担飞行器整体重量，所以可以采用负载能力小的机械臂。

21、集成度高，易于与载机融合。由于对目标采用精准对接及牵引，因而使其所在的整套系统具备较好的折叠潜力和便携性。此外，由于被回收飞行器可以由机械臂及收纳设备进行折叠等空间优化操作。所以系统占用空间小，集成度高，便携性好。

22、成本低。由于本发明中的机械臂只负担对接与牵引，其负载往往比驱动整个目标低一两个数量级。大大降低了对机械臂中成本较高的驱动器及传动装置的性能需求。因而大大降低了对成本占比较高的高精度机械臂的需求。

23、适应多种场景。适用于对目标的空基回收，水面回收，陆基回收，以及水下回收。

1.可悬停/悬浮移动装备精准定位回收系统，其特征在于，包括，

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的约束机制采用约束装置限制机械臂的运动范围，约束装置电连接于控制系统。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的约束机制采用约束件配以牵引装置限制机械臂的运动范围。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述的约束件包括腔体结构，或约束环，或约束孔。

5.根据权利要求3或4所述的系统，其特征在于：所述的机械臂上设有配合件。

6.根据权利要求3所述的系统，其特征在于：所述的约束件的入口设有约束构型，用于操作目标。

7.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于：所述的约束机制还包括通过控制机械臂自由端的受力，进一步限制目标的运动范围。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的连接器与目标之间采用非0自由度对接。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的回收系统根据任务所需姿态设置。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的回收系统还包括环境感知设备，其至少包括风速测量仪、风量测量仪、激光雷达和视觉传感器其中的一种，环境感知设备与控制系统电连接。