[0001] 本发明涉及空基无人机回收领域，具体为一种用于空基无人机回收的伸缩臂式捕获装置。

[0002] 空中无人机回收技术是以运输机等大型航空器为载体，通过直接接触或非接触的方式对目标无人机进行操作与控制，以完成对目标无人机的安全回收、排障维修、加油补给等工作，期望延长目标无人机的工作时间、提高其工作效率和提升其工作性能。

[0003] 空中无人机回收技术是一种典型的空中操控技术。由于空中无人机回收技术具有无损、精确、快速、机动等优点，各国机构和学者对其开展大量理论研究与实际应用，根据回收场景分类，可以将无人机回收技术分为陆基、海基和空基回收技术。相较陆基和海基两种回收模式，空基回收方式能够更加有效地扩展无人机作战范围和续航工作时间，使高性能、高价值任务载荷的无人机能够被重复使用，进而全面提升无人机的任务弹性及作战效能。随着无人机朝着集群化、分布式方向发展，空基回收技术近年来已成为国内外研究的热点和难题。

[0004] 空中无人机回收任务的实施平台通常为航程远、运载能力强的母机，回收方式可分为柔性回收和刚性回收两种，柔性回收方式稳定性差、回收周期长、回收效率低，因此亟需研究一种刚性的空中无人机回收及其对接捕获装置。

[0033] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施条例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0034] 实施例

[0035] 请参阅图1‑图8，本发明提供技术方案：一种用于空基无人机回收的伸缩臂式捕获装置，包括与飞行器连接的机载平台1，本实施例中，机载平台1为桁架结构，机载平台1的前后两侧均设有连接板，通过采取轻量化设计，便于安装到飞行器上。机载平台1左侧的前后两侧分别设有第一虎克铰4、第二虎克铰7。机载平台1右侧中部的底壁上螺栓连接有根部卧式虎克铰2，根部卧式虎克铰2具有相对机载平台1滚转和俯仰两个自由度。

[0036] 根部卧式虎克铰2的自由端通过销轴转动连接有基本臂3，基本臂3的外表面还对称设有第三虎克铰6和第四虎克铰9,第三虎克铰6与第一虎克铰4之间设有第一液压缸5，第四虎克铰9和第二虎克铰7之间设有第二液压缸8，本实施例中第一虎克铰4、第二虎克铰7、第三虎克铰6和第四虎克铰9均采用十字虎克铰。本实施例中，基本臂3包括间隔分布的第一头部框梁301和第二头部框梁302，第一头部框梁301和第二头部框梁302上周向共同设有基本臂下梁304、基本臂上梁305、第一基本臂侧梁306和第二基本臂侧梁307，基本臂下梁304、基本臂上梁305、第一基本臂侧梁306和第二基本臂侧梁307所围合的空间内间隔设有多根基本臂肋303，基本臂下梁304、基本臂上梁305、第一基本臂侧梁306和第二基本臂侧梁307所围合的空间的一侧设有基本臂尾部框梁310，基本臂尾部框梁310上设有第一液压缸安装肋板308和第二液压缸安装肋板309，第一液压缸安装肋板308和第二液压缸安装肋板309分别通过第三虎克铰6和第四虎克铰9与第一液压缸5、第二液压缸8转动连接。基本臂下梁304、基本臂上梁305、第一基本臂侧梁306、第二基本臂侧梁307和基本臂尾部框梁310上共同包覆有蒙皮，蒙皮的截面轮廓为椭圆。基本臂3内设有伸缩液压缸，伸缩液压缸上一端与基本臂3相连，另一端与伸臂10相连。

[0037] 基本臂3的内部嵌套有与基本臂3滑动连接的伸臂10，本实施例中，伸臂10包括伸臂头部框梁1001，伸臂头部框梁1001的周向分别焊接有伸臂上梁1003、第一伸臂侧梁1005、伸臂下梁1004和第二伸臂侧梁1006，伸臂上梁1003、第一伸臂侧梁1005、伸臂下梁1004和第二伸臂侧梁1006所围合的空间内间隔设置有多个伸臂肋1002，伸臂上梁1003、第一伸臂侧梁1005、伸臂下梁1004、第二伸臂侧梁1006和伸臂肋1002的外侧通过包覆有蒙皮，蒙皮的截面轮廓为椭圆。伸臂上梁1003、第一伸臂侧梁1005、伸臂下梁1004和第二伸臂侧梁1006所围合的空间右侧共同焊接有伸臂尾部框梁1009。伸臂尾部框梁1009上对称设有第一小翼安装肋板1007和第二小翼安装肋板1008，伸臂尾部框梁1009的一侧固定连接有末端接头1011，末端接头1011上靠近伸臂尾部框梁1009的一端设有俯仰铰链1010。

[0038] 本实施例中，基本臂3和伸臂10本身在具有较高刚度、强度的同时具有较低的质量，基本臂3和伸臂10截面轮廓的两侧均为椭圆结构，使基本臂3和伸臂10在空中具有较小的气动阻力。

[0039] 伸臂10的末端安装有气动稳定机构及末端捕获机构15。气动稳定机构位于远离伸臂10末端的一侧并与伸臂10固连。气动稳定机构包括小翼安装支架12，小翼安装支架12设置在第一小翼安装肋板1007和第二小翼安装肋板1008上。小翼安装支架12上设有两台对称设置的小翼驱动电机13和气动小翼主体11，两台小翼驱动电机13均螺栓连接在小翼安装支架12上，气动小翼主体11与小翼安装支架12转动连接，每台小翼驱动电机13与对应的气动小翼主体11均是通过锥齿轮组连接，本实施例中锥齿轮组即为一对相互啮合的锥齿轮，两个锥齿轮分别设置在小翼驱动电机13与对应的气动小翼主体11上。伸臂10的末端与末端捕获机构15转动连接，伸臂10的下侧与末端捕获机构15之间转动连接有俯仰液压缸14。本实施例中，气动小翼主体可绕其展长方向所在轴线转动，同时，气动小翼主体与第一液压缸5、第二液压缸8相互配合，辅助控制基本臂3和伸臂10的姿态，同时减小第一液压缸5、第二液压缸8的负载，提高伸臂10的负载能力。

[0040] 末端捕获机构15包括俯仰安装板1507，俯仰安装板1507上间隔设有第一铰链1502和第二铰链1506，第一铰链1502与俯仰铰链1010转动连接，第二铰链1506与俯仰液压缸14转动连接。俯仰安装板1507的一侧贯穿有滚转槽，滚转槽内间隔设置有第二滚转轴轴套1518和第三滚转轴轴套1519，第二滚转轴轴套1518和第三滚转轴轴套1519内共同穿设有滚转轴1508，滚转轴1508外套设有第一滚转轴轴套1509，第一滚转轴轴套1509外设有第一齿轮1510，第一齿轮1510上啮合有第二齿轮1505，第二齿轮1505上设有驱动电机1503，驱动电机1503通过电机支架1504固定连接在俯仰安装板1507上。滚转轴1508的端部还设有位于俯仰安装板1507外的捕获板1501，捕获板1501通过螺钉与滚转轴1508螺纹连接，本实施例中，捕获板1501呈Y形，其下侧的两个分支具有一定的弹性，每个捕获板1501的分支上均安装有电磁铁1520，电磁铁1520电连接有设置在飞行器上的电源，电源电连接有压力传感器，压力传感器嵌设在捕获圆筒1513内的第一橡胶缓冲垫1512上，捕获板1501的上侧开设有减重孔。

[0041] 本实施例中，滚转轴1508外套设有第二滚转轴轴套1518，第二滚转轴轴套1518上设有捕获锥主体，捕获锥主体包括捕获锥前盖1511，俯仰安装板1507上开设有供捕获锥前盖1511转动的滑槽，捕获锥前盖1511上设有第一橡胶缓冲垫1512和包覆在第一橡胶缓冲垫1512外的捕获圆筒1513，捕获圆筒1513螺栓连接在捕获锥前盖1511上，捕获圆筒1513的另一端设有捕获锥端盖，捕获锥端盖上安装有第二橡胶缓冲垫1515。捕获圆筒1513上周向开设有四个限位槽，每个限位槽内均滑动连接有捕获锁钩1517，捕获锁钩1517外均设有一端与限位槽固定连接的复位弹簧1516，复位弹簧1516的另一端与捕获锁钩1517固定连接。

[0042] 本实施例的工作过程：

[0043] 本捕获装置进行伸展操作时，第一液压缸5和第二液压缸8同时伸长，使得伸臂10的俯角变大，同时气动小翼主体11调节攻角以稳定伸臂10的姿态，气动小翼主体11与第一液压缸5、第二液压缸8相配合共同调节伸臂10的姿态，气动小翼主体11可提供一定的气动升力，增强了伸臂10的负载能力。

[0044] 当空中操控区域不在平台轴线上时，可通过控制第一液压缸5、第二液压缸8使其伸出的长度不同来使伸臂10左右偏摆，并进一步扩展基本臂3和伸臂10的工作范围。俯仰液压缸14可使俯仰安装板1507所在平面与被回收无人机所在飞行平面保持平行，驱动电机1503通过驱动第一齿轮1510和第二齿轮1505来转动滚转轴1508，从而使得捕获锥主体和捕获板1501所在平面与被回收无人机所在飞行平面保持垂直。末端捕获机构15在逐渐靠近被回收无人机直到被回收无人机顶部的对接杆后，对接杆插入到捕获锥主体后完成机械自动锁定，同时对接杆触碰压力传感器后，捕获板1501上的电磁铁1520与被回收无人机的相应位置完成电磁锁定。

[0045] 本捕获装置进行收回操作时，首先，通过调节第一液压缸5、第二液压缸8的长度以使基本臂3和伸臂10回到中线位置上，随后基本臂3和伸臂10之间的伸缩液压缸缩回，最后再启动第一液压缸5、第二液压缸8使其同时缩短复位，此时伸缩臂的俯角变小，同时气动小翼主体11沿轴线转动调节攻角使基本臂3和伸臂10的姿态保持稳定，俯仰液压缸14调节俯仰安装板1507、驱动电机1503驱动捕获锥主体和捕获板1501使末端捕获机构15保持稳定，最终使得本捕获装置收回至初始状态。

[0046] 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。