一种具有视觉测距与锥套导向组件的无人机空中对接装置

本发明涉及无人机领域，特别涉及一种具有视觉测距与锥套导向组件的无人机空中对接装置。

背景技术：

1、无人机在空中补能、载荷更换、数据交换或协同作业过程中，需要与固定或移动目标端完成位置对准和低冲击接近，现有室内缩比实验平台采用四旋翼无人机、pixhawk飞控、jetson tx2机载计算模块、imu、单目视觉和tof测距模块，并以固定虚拟锥套作为对接目标，该实验验证了视觉与测距信息用于对接控制的可实施性，但若作为实用新型申请，仍需进一步明确可安装、可连接的实体结构。

2、1.单目摄像机、tof测距传感器和前置对接部件分别安装时，其测量轴线与对接轴线难以长期保持一致，振动后需要重复标定。

3、2.纯视觉测量容易受目标遮挡、光照变化和近距离视场变化影响，单独测距又难以获得横向偏差，缺少将视觉与轴向测距集成的安装结构。

4、3.普通平面目标不能对无人机接近方向进行机械纠偏，当存在小幅横向误差时，对接探头容易碰撞目标边缘。

5、4.无人机与目标端发生接触时存在轴向冲击，刚性接收座可能引起反弹、机体姿态扰动或结构损伤。

6、5.现有实验平台中的机载计算机、飞控、摄像机和tof模块多采用临时支架及线束连接，拆装、维护和防松能力不足。

7、6.目标侧缺少明确的到位检测、限位和复位结构，难以可靠输出机械接触状态。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种具有视觉测距与锥套导向组件的无人机空中对接装置，用以解决上述背景技术的缺陷。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种具有视觉测距与锥套导向组件的无人机空中对接装置，包括无人机机体，所述无人机机体的一侧设有目标平台，所述无人机机体的正面安装有快拆安装座，所述快拆安装座的顶部设有对接探头，所述快拆安装座的顶端安装有视觉测距组件，所述目标平台的顶部安装有目标侧锥套组件；

3、所述无人机机体的中部设有机载计算机、pixhawk飞控和传感器接口板，所述无人机机体的一边侧设有电源和通信线束；

4、所述视觉测距组件包括同轴视觉测距支架、单目摄像机和tof测距传感器，所述同轴视觉测距支架顶部的两侧分别安装有单目摄像机和tof测距传感器；

5、所述目标侧锥套组件包括安装支架、锥形导向套、弹性缓冲套、滑动导杆、限位环和接收座，所述安装支架的中部固定连接有锥形导向套，所述锥形导向套的一侧连接有弹性缓冲套，所述弹性缓冲套的中部滑动连接有滑动导杆，所述滑动导杆的一端固定连接有限位环，所述限位环的一侧安装有接收座，所述接收座与弹性缓冲套之间连接有复位弹簧，所述接收座的一侧固定安装有到位检测开关。

6、进一步的，所述无人机机体中部的一侧设有状态显示存储模块，所述状态显示存储模块的一侧设有电源转换保护模块，所述同轴视觉测距支架的底部与快拆安装座的顶部连接，且所述快拆安装座的顶端连接有减振垫。

7、进一步的，所述对接探头处于单目摄像机与tof测距传感器之间，且所述对接探头、单目摄像机和tof测距传感器对接轴线平行设置，所述单目摄像机的外侧设有摄像机透明防护窗，所述tof测距传感器的外侧设有tof传感器防护窗。

8、进一步的，所述快拆安装座的底部设有快拆锁扣，所述快拆安装座通过快拆锁扣与无人机机体连接，所述限位环的底部与目标平台的顶部连接，所述同轴视觉测距支架的一侧设有调节螺钉。

9、进一步的，所述锥形导向套的一侧设有扩口导向段，所述接收座处于锥形导向套原来扩口导向段的一侧，所述到位检测开关的一侧设有目标到位信号接口，所述弹性缓冲套与接收座相对应，所述锥形导向套中部的一侧安装有目标标识板，所述目标标识板与单目摄像机相对应。

10、进一步的，所述基料层由岩棉制成，所述防腐层由聚氨酯涂料制成，所述保温壳由玻璃棉制成。

11、本发明提供的一种具有视觉测距与锥套导向组件的无人机空中对接装置，其优点在于：

12、1.摄像机、tof测距传感器和对接探头安装在同一支架上，提高测量轴线与对接轴线的一致性；

13、2.视觉信息用于获得目标方向和横向偏差，tof测距用于获得近距离轴向距离，二者硬件互补；

14、3.锥形导向套在允许偏差范围内对对接探头进行机械纠偏，降低直接碰撞目标边缘的概率；

15、4.弹性缓冲套、滑动导杆和复位弹簧形成轴向缓冲结构，降低接触冲击和反弹；

16、5.限位环和到位检测开关限制缓冲行程并输出明确的机械到位状态；

17、6.快拆安装座、减振垫及防反插线束便于设备拆装、维护和重复标定；

18、7.装置兼容团队现有pixhawk、jetson tx2、imu、单目视觉和tof测距实验平台。

1.一种具有视觉测距与锥套导向组件的无人机空中对接装置，包括无人机机体（1）；

2.根据权利要求1所述的一种具有视觉测距与锥套导向组件的无人机空中对接装置，其特征在于：所述无人机机体（1）中部的一侧设有状态显示存储模块（26），所述状态显示存储模块（26）的一侧设有电源转换保护模块（27）。

3.根据权利要求1所述的一种具有视觉测距与锥套导向组件的无人机空中对接装置，其特征在于：所述同轴视觉测距支架（7）的底部与快拆安装座（2）的顶部连接，且所述快拆安装座（2）的顶端连接有减振垫（10）。

4.根据权利要求1所述的一种具有视觉测距与锥套导向组件的无人机空中对接装置，其特征在于：所述对接探头（3）处于单目摄像机（5）与tof测距传感器（6）之间，且所述对接探头（3）、单目摄像机（5）和tof测距传感器（6）对接轴线平行设置。

5.根据权利要求1所述的一种具有视觉测距与锥套导向组件的无人机空中对接装置，其特征在于：所述单目摄像机（5）的外侧设有摄像机透明防护窗（8），所述tof测距传感器（6）的外侧设有tof传感器防护窗（9）。

6.根据权利要求1所述的一种具有视觉测距与锥套导向组件的无人机空中对接装置，其特征在于：所述快拆安装座（2）的底部设有快拆锁扣（24），所述快拆安装座（2）通过快拆锁扣（24）与无人机机体（1）连接。

7.根据权利要求1所述的一种具有视觉测距与锥套导向组件的无人机空中对接装置，其特征在于：所述限位环（20）的底部与目标平台（29）的顶部连接，所述同轴视觉测距支架（7）的一侧设有调节螺钉（28）。

8.根据权利要求1所述的一种具有视觉测距与锥套导向组件的无人机空中对接装置，其特征在于：所述锥形导向套（15）的一侧设有扩口导向段（16），所述接收座（21）处于锥形导向套（15）原来扩口导向段（16）的一侧。

9.根据权利要求1所述的一种具有视觉测距与锥套导向组件的无人机空中对接装置，其特征在于：所述到位检测开关（22）的一侧设有目标到位信号接口（30），所述弹性缓冲套（17）与接收座（21）相对应。

10.根据权利要求1所述的一种具有视觉测距与锥套导向组件的无人机空中对接装置，其特征在于：所述锥形导向套（15）中部的一侧安装有目标标识板（23），所述目标标识板（23）与单目摄像机（5）相对应。