УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ОБСЛУЖИВАНИЯ БЕСПИЛОТНЫХ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ

Полезная модель относится к авиационным комплексам с беспилотными, дистанционно пилотируемыми автоматизированными воздушными судами (ABC) и предназначена для автоматизации процессов предполетного и постполетного обслуживания беспилотных воздушных судов (БВС), преимущественно построенных по мультироторной схеме.
Из уровня техники известно устройство, обслуживающее беспилотные летательные аппараты при доставке грузов (варианты) [RU 2 716 308. МПК B64F 1/32, В07С 3/10, опубл. 11.03.2020 Бюл. №8], которое состоит из механизма для приема и выдачи груза, взаимодействующего с беспилотным летательным аппаратом с возможностью перемещения груза в хранилище или из хранилища посредством механизмов перемещения. Механизм перемещения представляет собой столб, имеющий сквозное продольное отверстие и расположенный вертикально. В нижней части столба имеется дверца выдачи груза, на вершине вышеупомянутого столба расположена область доставки, а внутри вдоль столба перемещается с возможностью фиксации грузоподъемный механизм, на котором располагается груз при доставке и выдаче, образующий на вершине столба горизонтальную поверхность области доставки, а в нижней части столба горизонтальную поверхность пользовательской области и перемещающий груз в хранилище. Данное устройство принято за прототип.
Недостатком прототипа являются узкие функциональные возможности, заключающиеся в отсутствии мобильного варианта для установки на автомобильном кузове, недостаточном увеличении посадочной площадки и, следовательно, обеспечении более низкой безопасности полетов.
Задачей полезной модели является автоматизация системы обслуживания беспилотных воздушных судов, позволяющая повысить мобильность ее использования и увеличить посадочную площадку с целью обеспечения более высокой безопасности полетов.
Технический результат, на который направлена полезная модель, заключается в расширении функциональных возможностей устройств системы обслуживания беспилотных воздушных судов.
Технический результат достигается за счет того, что устройство автоматизированной системы обслуживания беспилотных воздушных судов включает в себя соединенные между собой посадочную платформу, модуль перемещения беспилотных воздушных судов (БВС) в модуль компактного базирования, модуль хранения и зарядки аккумуляторной батареи (АКБ), модуль компактного базирования БВС.
Посадочная платформа представляет собой площадку прямоугольной формы, на которую установлены: модуль изменения площади посадочной платформы и модуль центровки БВС на посадочной платформе. Модуль изменения площади посадочной платформы, располагается сверху посадочной платформы и включает в себя по меньшей мере две створки прямоугольной формы, выполненные с возможностью открытия и закрытия с помощью рычажного механизма раскрытия-закрытия створок, и рычажный механизм раскрытия-закрытия створок. Модуль центровки БВС на посадочной платформе, размещается на поверхности посадочной платформы посредством крепления при помощи сварных или болтовых соединений к силовому каркасу посадочной платформы, и представляет собой по меньшей мере два толкающих механизма, представляющих собой продольный толкатель и поперечный толкатель.
Модуль перемещения БВС в модуль компактного базирования, располагается под посадочной платформой, включает в себя соединенные между собой четыре образующие, расположенные в углах основания посадочной платформы под прямым углом к основанию посадочной платформы, горизонтальную платформу прямоугольной формы, выполненную с возможностью перемещения вдоль вертикальных образующих, и на которую установлен манипулятор, а также привод горизонтального перемещения манипулятора вдоль платформы и привод вертикального перемещения всей платформы перемещения БВС в модуль компактного базирования, при этом манипулятор включает в себя
верхнее основание манипулятора, с размещенной на ней поворотной платформой, вращение которой осуществляется при помощи привода, линейные направляющие, на которых закреплены захватные устройства механического типа, привод сведения-разведения линейных направляющих, изменяющий расстояние между линейными направляющими, который смонтирован на поворотной платформе и который соединен с линейными направляющими, приводы изменения длины линейных направляющих, вспомогательные телескопические опоры, закрепленные на поворотной платформе болтовым соединением, ножничный механизм вертикального перемещения и вспомогательные ножничные механизмы, которые осуществляют соединение верхнего и нижнего оснований манипулятора;
нижнее основание манипулятора, на котором закреплены ножничные механизмы вертикального перемещения верхней платформы манипулятора, по меньшей мере два привода осуществляющих подъем и опускание ножничного механизма, вспомогательный ножничный механизм.
Модуль хранения и зарядки аккумуляторной батареи (АКБ), располагающийся на одной из сторон модуля перемещения БВС в модуль компактного базирования, представляет собой ячейки хранения АКБ, выполненные в форме полок с размещенными внутри зарядным устройством литиевых аккумуляторных батарей и механизмами фиксации АКБ.
Модуль компактного базирования БВС, располагающийся на одной из сторон модуля перемещения БВС в модуль компактного базирования, выполнен в виде ячеек хранения БВС, состоящих по меньшей мере из одной полки. В частном случае, при использовании в модуле компактного базирования БВС более двух полок и расположение осуществляется вертикально друг над другом.
Все модули и конструктивные элементы устройства автоматизированной системы обслуживания беспилотных воздушных судов соединены между собой посредством либо болтовых, либо сварных соединений.
Полезная модель поясняется следующими фигурами:
фиг. 1 - блок схема устройства автоматизированной системы обслуживания беспилотных воздушных судов;
фиг. 2 - посадочная платформа с закрытыми створками;
фиг. 3 - посадочная платформа с раскрытыми створками;
фиг. 4 - модуль центровки БВС на посадочной платформе;
фиг. 5 - манипулятор;
фиг. 6 - модуль перемещения БВС в модуль компактного базирования;
фиг. 7 - модуль хранения и зарядки АКБ;
фиг. 8 - модуль компактного базирования БВС;
фиг. 9 - конструкция устройства автоматизированной системы обслуживания беспилотных воздушных судов.
На фигурах цифрами обозначены следующие позиции: 1 - створки; 2 - рычажный механизм раскрытия-закрытия створок; 3 - электрический цилиндр рычажного механизма; 4 - продольный толкатель; 5 - поперечный толкатель; 6 - ножничный механизм вертикального перемещения; 7 - поворотная платформа; 8 - привод подъема-опускания ножничного механизма; 9 вспомогательный ножничный механизм; 10 - захватное устройство; 11 - линейная направляющая; 12 - привод перемещения линейных направляющих; 13 - вспомогательные телескопические опоры; 14 - трапецеидальный винт; 15 - привод сведения/разведения линейных направляющих; 16 - захватное устройство механического типа; 17 - привод вращения платформы манипулятора; 18 - привод вертикального перемещения платформы модуля перемещения БВС в модуль компактного базирования; 19 - каретка платформы модуля перемещения БВС в модуль компактного базирования; 20 - привод горизонтального перемещения манипулятора; 21 - платформа модуля перемещения БВС в модуль компактного базирования; 22 - ячейка хранения АКБ; 23 - ячейка хранения БВС.
Осуществление полезной модели.
Блок схема устройства автоматизированной системы обслуживания беспилотных воздушных судов приведена на фиг. 1.
Полезная модель (фиг. 9) включает в себя соединенные между собой посадочную платформу (фиг. 2, фиг. 3), модуль перемещения БВС в модуль компактного базирования (фиг. 6), модуль хранения и зарядки АКБ (фиг. 7), модуль компактного базирования БВС (фиг. 8).
Посадочная платформа (фиг. 2, фиг. 3) представляет собой площадку прямоугольной формы, как правило, выполненную из влагостойкого материала, (металла, пластика, в том числе прозрачного и т.д.) предназначенную для автоматизированного взлета и посадки БВС мультироторного типа, на которую установлены: модуль изменения площади посадочной платформы и модуль центровки БВС на посадочной платформе. Модуль изменения площади посадочной платформы, располагается сверху посадочной платформы и включает в себя по меньшей мере две створки (1) прямоугольной формы, выполненные с возможностью открытия и закрытия с помощью рычажного механизма, и рычажный механизм. При этом в закрытом состоянии створки (1) осуществляют полное покрытие всей площади посадочной платформы, а в открытом виде увеличивают ее полезную площадь. Размеры которых определяются размерами посадочной платформы, и выполняющими одновременно функцию защиты механизмов посадочной платформы от атмосферных осадков и расширения эффективной площади посадки. Длина одной створки (1) определяется габаритами используемых БВС. Большой размер посадочной площадки критически важен при полетах в ветреную погоду, когда точность осадки БВС существенно снижается. На фиг. 2, 3 показан внешний вид посадочной платформы с развернутыми створками. Подъем и опускание створок (1) посадочной платформы осуществляют при помощи рычажного механизма (2) раскрытия-закрытия створок (фиг. 1), приводимого в действие электрическими цилиндрами (3) рычажного механизма. Каждая створка перемещается отдельным электрическим цилиндром (3) рычажного механизма. Электрические цилиндры (3) рычажного механизма являются аналогом гидравлических цилиндров, но оснащены встроенным электромотором и не требуют наличия гидравлической станции. Принцип действия электроцилиндров основан на передаче винт-гайка. Встроенная шарико-винтовая передача обладает высокой нагрузочной способностью при высокой точности управления. Управление электроцилиндром осуществляется при помощи стандартного драйвера серводвигателей, которое представляет собой электронное устройство и управляет вращением серводвигателя.
Модуль центровки БВС (фиг. 4) на посадочной платформе, размещается на поверхности посадочной платформы посредством крепления при помощи сварных или болтовых соединений к силовому каркасу посадочной платформы, и представляет собой по меньшей мере два толкающих механизма, представляющих собой продольный толкатель (4) и поперечный толкатель (5). В зависимости от исполнения и длины посадочной площадки, платформа может оснащаться дополнительными ленточными транспортерами для перемещения БВС в зону стыковки с роботизированным манипулятором.
Модуль перемещения БВС в модуль компактного базирования (фиг. 6), располагается под посадочной платформой, включает в себя соединенные между собой четыре образующие, расположенные в углах основания посадочной платформы под прямым углом к основанию посадочной платформы, горизонтальную платформу (21) модуля перемещения БВС в модуль компактного базирования прямоугольной формы, выполненную с возможностью перемещения вдоль вертикальных образующих, и на которую установлен манипулятор (фиг. 5), а также привод горизонтального перемещения (20) манипулятора вдоль платформы и привод вертикального перемещения (18) всей платформы модуля перемещения БВС в модуль компактного базирования, при этом манипулятор включает в себя
верхнее основание манипулятора, с размещенной на ней поворотной платформой (7), вращение которой осуществляется при помощи привода перемещения линейных направляющих (12), линейные направляющие (11), на которых закреплены захватные устройства (10) механического типа, привод (15) сведения-разведения линейных направляющих, изменяющий расстояние между линейными направляющими (11), который смонтирован на поворотной платформе (7) и который соединен с линейными направляющими (11), приводы изменения длины линейных направляющих, вспомогательные телескопические опоры (13), закрепленные на поворотной платформе (7) болтовым соединением, ножничный механизм (6) вертикального перемещения и вспомогательные ножничные механизмы (9), которые осуществляют соединение верхнего и нижнего оснований манипулятора;
нижнее основание манипулятора, на котором закреплены ножничные механизмы (6) вертикального перемещения верхней платформы манипулятора, по меньшей мере два привода (8) подъема-опускания ножничного механизма, осуществляющих подъем и опускание ножничного механизма, вспомогательный ножничный механизм (9).
Модуль хранения и зарядки аккумуляторной батареи (АКБ), располагающийся на одной из сторон модуля перемещения БВС в модуль компактного базирования, представляет собой ячейки хранения АКБ (22), выполненные в форме полок с размещенными внутри зарядным устройством литиевых аккумуляторных батарей и механизмами фиксации АКБ.
Модуль компактного базирования БВС, располагающийся на одной из сторон модуля перемещения БВС в модуль компактного базирования, выполнен в виде ячеек хранения БВС (23), состоящих по меньшей мере из одной полки. В частном случае, при использовании в модуле компактного базирования БВС более двух полок и расположение осуществляется вертикально друг над другом.
Все модули и конструктивные элементы устройства автоматизированной системы обслуживания беспилотных воздушных судов соединены между собой посредством либо болтовых, либо сварных соединений.
При заходе БВС на посадочную площадку автоматизированной системы обслуживания беспилотных воздушных судов, для повышения безопасности для окружающих производится увеличение площади посадочной площадки (фиг. 2, фиг. 3) в 2 раза посредством раскрытия створок (1), которое осуществляющееся при помощи рычажного механизма (2) раскрытия-закрытия створок, приводимого в действие электрическими цилиндрами (3) рычажного механизма. Каждая створка (1) перемещается отдельным электрическим цилиндром (3) рычажного механизма. После касания БВС поверхности посадочной площадки модуль центровки БВС (фиг. 4) при помощи продольного (4) и поперечного (5) толкателей осуществляет выравнивание ориентации и перемещение БВС в зону обслуживания манипулятором (фиг. 5).
Манипулятор (фиг. 5) обеспечивает перемещение предмета (грузового контейнера, АКБ или БВС) по вертикальной и горизонтальной осям, поворот его на 180°, а также сведение линейных направляющих для их точной фиксации на грузовом контейнере, корпусе БВС или АКБ по ширине. Перемещение груза в вертикальном направлении обеспечивается ножничным механизмом (6) вертикального перемещения подъема поворотной платформы (7), приводимым в движение двумя приводами (8) подъема-опускания ножничного механизма с установленными на каждом из них редукторами, передаточное соотношение которых определяется грузоподъемностью манипулятора.
Для обеспечения необходимой жесткости конструкции и устранения люфтов по осям, особенно на момент полного выдвижения захватного устройства, используется вспомогательный ножничный механизм (9), размещенный в двух плоскостях, перпендикулярных плоскостям основного механизма.
Выдвижение и возвращение обратно в исходное положение захватного устройства (10) осуществляется при помощи перемещения линейных направляющих (11) и приводимых в движение приводами перемещения линейных направляющих (12). Для обеспечения транспортировки АКБ и ее поддержки при извлечении с борта БВС и подключения к зарядному устройству применяются вспомогательные телескопические опоры (13). Для точного позиционирования передвижного захвата и для извлечения АКБ из отсека БВС служит трапецеидальный винт (14), также размещенный на каждой линейной направляющей.
Для обеспечения подстройки захватного механизма по ширине удерживаемого предмета, применяется привод (15) сведения - разведения линейных направляющих (11).
Фиксация предмета (грузового контейнера, АКБ или БВС) в захватном механизме осуществляется посредством захватного устройства механического типа (16).
Поворот захватного механизма осуществляется в диапазоне от 0° до 180° посредством привода (17) вращения платформы манипулятора.
Модуль перемещения БВС в модуль компактного базирования (фиг. 6) осуществляет перемещение манипулятора с удерживаемым предметом по вертикали при помощи приводов (18) вертикального перемещения платформы модуля перемещения БВС в модуль компактного базирования. Горизонтальное перемещение манипулятора осуществляется перемещением каретки (19) модуля перемещения БВС в модуль компактного базирования при помощи привода (20) горизонтального перемещения манипулятора, установленными на платформе модуля перемещения БВС в систему компактного базирования (21).
При снятии аккумуляторной батареи с БВС осуществляется вертикальный подъем платформы манипулятора до крайнего верхнего положения при помощи приводов (18) вертикального перемещения платформы модуля перемещения БВС в модуль компактного базирования.
Манипулятор перемещает линейные направляющие (11) вдоль корпуса БВС и осуществляет зацепление АКБ посредством захватного устройства механического типа (16). Затем линейные направляющие (11) вместе с размещенной АКБ в захватном механизме возвращаются в исходное положение. Производится поворот захватного механизма по часовой стрелке на 180° посредством привода (17) вращения платформы манипулятора. Производится опускание платформы манипулятора для выравнивания захватного механизма по вертикальной оси до уровня свободной ячейки хранения АКБ (22) модуля хранения и зарядки АКБ (фиг. 7, фиг. 9). Манипулятор выравнивается по горизонтали относительно свободной ячейки посредством перемещения каретки (19) платформы модуля перемещения БВС в модуль компактного базирования при помощи привода (20) горизонтального перемещения манипулятора, установленными на платформе модуля перемещения БВС в систему компактного базирования (21). Затем манипулятор выдвигает линейные направляющие (11) на глубину ячейки хранения АКБ (22) и осуществляет отцепление АКБ посредством захватного устройства механического типа (16).
При установке аккумуляторной батареи на БВС осуществляется перемещение платформы манипулятора и выравнивание захватного механизма по вертикальной оси до уровня ячейки хранения АКБ (22) с требуемой АКБ модуля хранения и зарядки АКБ (фиг. 7, фиг. 9). Манипулятор выравнивается по горизонтали относительно необходимой ячейки посредством перемещения каретки (19) при помощи привода (20), установленными на платформе модуль перемещения БВС в систему компактного базирования (21). Затем манипулятор выдвигает линейные направляющие (11) на глубину ячейки хранения АКБ (22) и осуществляет зацепление АКБ посредством захватного устройства механического типа (16). Затем линейные направляющие (11) вместе с размещенной АКБ в захватном механизме возвращаются в исходное положение. Манипулятор возвращается в центральное положение по горизонтали относительно платформы модуля перемещения БВС в систему компактного базирования посредством перемещения каретки (19) платформы модуля перемещения БВС в модуль компактного базирования при помощи привода (20) горизонтального перемещения манипулятора, установленными на платформе модуля перемещения БВС в систему компактного базирования (21). Манипулятор поднимается по вертикали в крайнее верхнее положение при помощи приводов (18) вертикального перемещения платформы модуля перемещения БВС в модуль компактного базирования. Производится поворот захватного механизма против часовой стрелки на 180° посредством привода (17) вращения платформы манипулятора. Затем линейные направляющие (11) вместе с размещенной АКБ в захватном механизме выдвигаются под корпус БВС и замыкают электрические цепи АКБ с ответными разъемами на БВС и осуществляет отцепление АКБ от захватного устройства механического типа (16). Производится перемещение линейных направляющих (11) в исходное положение.
При перемещении БВС с посадочной платформы в модуль компактного базирования на хранение БВС осуществляется вертикальный подъем платформы манипулятора до крайнего верхнего положения при помощи приводов (18) вертикального перемещения платформы модуля перемещения БВС в модуль компактного базирования. Манипулятор перемещает линейные направляющие (11) вдоль корпуса БВС и осуществляет зацепление БВС посредством захвата, направляющих на корпусе БВС при помощи захватного устройства механического типа (16). Затем линейные направляющие (11) вместе с размещенным БВС в захватном механизме возвращаются в исходное положение. Производится опускание платформы манипулятора для выравнивания захватного механизма по вертикальной оси до уровня свободной ячейки (23) хранения БВС модуля компактного базирования (фиг. 8, фиг. 9). Затем манипулятор выдвигает линейные направляющие (11) на глубину ячейки хранения БВС (23) и осуществляет отцепление БВС посредством захватного устройства механического типа (16). Производится перемещение линейных направляющих (11) в исходное положение.
При перемещении БВС из модуля компактного базирования на посадочную платформу осуществляется опускание платформы манипулятора для выравнивания захватного механизма по вертикальной оси до уровня свободной ячейки хранения БВС (23) модуля компактного базирования (фиг. 8, фиг. 9). Затем манипулятор выдвигает линейные направляющие (11) на глубину ячейки хранения БВС (23) и осуществляет зацепление БВС посредством захватного устройства механического типа (16). Затем линейные направляющие (11) вместе с размещенным БВС в захватном механизме возвращаются в исходное положение. Манипулятор поднимается по вертикали в крайнее верхнее положение при помощи приводов (17) вращения платформы манипулятора. Затем линейные направляющие (11) вместе с размещенным БВС в захватном механизме выдвигаются в крайнее положение и осуществляется отцепление БВС от захватного устройства механического типа (16). Производится перемещение линейных направляющих (11) в исходное положение.
При снятии грузового контейнера с БВС осуществляется вертикальный подъем платформы манипулятора до крайнего верхнего положения при помощи приводов (18) вертикального перемещения платформы модуля перемещения БВС в модуль компактного базирования. Манипулятор перемещает линейные направляющие (11) вдоль корпуса БВС и осуществляет зацепление грузового контейнера посредством захватного устройства механического типа (16). Затем линейные направляющие (11) вместе с размещенным грузовым контейнером в захватном механизме возвращаются в исходное положение. Производится поворот захватного механизма по часовой стрелке на 180° посредством привода (17) вращения платформы манипулятора. Производится опускание платформы манипулятора в крайнее нижнее положение (фиг. 7, фиг. 9). Затем манипулятор выдвигает линейные направляющие (11) в крайнее положение и осуществляет отцепление грузового контейнера посредством захватного устройства механического типа (16). Производится перемещение линейных направляющих (11) в исходное положение.
При установке грузового контейнера на БВС осуществляется перемещение платформы манипулятора по вертикали в крайнее нижнее положение (фиг. 7, фиг. 9). Затем манипулятор выдвигает линейные направляющие (11) в крайнее дальнее положение и осуществляет зацепление грузового контейнера посредством захватного устройства механического типа (16). Затем линейные направляющие (11) вместе с размещенным грузовым контейнером в захватном механизме возвращаются в исходное положение. Затем манипулятор поднимается по вертикали в крайнее верхнее положение при помощи приводов (18) вертикального перемещения платформы модуля перемещения БВС в модуль компактного базирования. Производится поворот захватного механизма против часовой стрелки на 180° посредством привода (17) вращения платформы манипулятора. Затем линейные направляющие (11) вместе с размещенным грузовым контейнером в захватном механизме выдвигаются под корпус БВС и осуществляется фиксация грузового контейнера на БВС и отцепление от захватного устройства механического типа (16). Производится перемещение линейных направляющих (11) в исходное положение.
Полезная модель является унифицированной и может использоваться как в составе стационарных станций автоматизации обслуживания БВС, так и монтироваться на мобильные шасси грузового транспорта.