[發明專利]一種系留無人機線纜張力控制裝置及方法

有效

• 申請號: 201810017353.0
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108190657B
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 朱琪;呂振義;宋文剛;范桐桐;黃敏才;張蘭;朱學義
• 申請（專利權）人: 深圳市科衛泰實業發展有限公司
• 主分類號: B65H75/42
• 分類號: B65H75/42;B65H59/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種系留無人機線纜張力控制方法，通過無人機線纜張力控制裝置實現，所述控制裝置包括殼體，所述殼體內安裝有空心杯電機、滑輪、繞線盤、導輪、支撐桿、伺服減速電機和控制板，所述滑輪與所述空心杯電機連接，并通過所述空心杯電機帶動而轉動；所述導輪根據線纜張力大小而對應向上或向下運動，且所述導輪的中心軸與所述支撐桿的上端連接，以帶動支撐桿的上端隨導輪向上或向下運動，所述支撐桿的下端安裝有一角度傳感器，用于在支撐桿上端向上或者向下運動時，對應獲取支撐桿與水平面的角度值，并將該角度值對應發送給控制板；其中，線纜一端連接系留無人機，另一端由設置于殼體上的出線口進入殼體，并依次繞導輪、滑輪后纏繞在繞線盤上，其特征在于，所述方法包括：

設定線纜張力與角度傳感器檢測到的角度值之間的關系，設定線纜張力最大時，角度傳感器檢測到的角度值為A；設定線纜張力正常時，角度傳感器檢測到的角度值為B；線纜張力最小時，角度傳感器檢測到的角度值為C，且C<B<A，其中當線纜張力過大時，伺服驅動器的控制伺服減速電機減速或者停止工作，當線纜張力過小時，伺服驅動器的控制伺服減速電機啟動或者加速；

在正常情況下，線纜張力處于松緊適度狀態，此時導輪處于初始工作狀態，空心杯電機轉動帶動線纜收線或者放線，伺服減速電機通過伺服驅動器控制，對應處于正常速度工作狀態，對線纜收線或者放線對應提供一定的牽引力，而支撐桿保持不變，對應安裝在支撐桿一端的角度傳感器獲取的角度值為B；

當空心杯電機轉動帶動線纜收線或者放線，線纜張力變大時，線纜處于繃緊狀態，受到線纜張力增大影響，導輪會向上抬起，對應帶動支撐桿隨之向上抬起，而角度傳感器獲取的角度值由B向A逐漸變大，當線纜張力將要達到線纜即將損壞的閾值時，對應的支撐桿抬起到的位置對應角度值為A，此時如果張力繼續增加的話，角度就會超過A，就會存在線纜因張力過大而導致損壞的情況出現，為了防止線纜損壞，角度傳感器將獲取的角度值對應發送給PID控制器，通過PID控制器對應控制電磁離合器與電機吸合，并將角度傳感器此時獲取的角度值反饋給伺服電機驅動器，通過伺服電機驅動器控制伺服減速電機進行減速，直至停止，而停止時，電磁離合器與電機分離；從而以減小對線纜的牽引力，之后則只需要通過空心杯電機轉動帶動線纜收線或者放線即可保證線纜處于松緊適度狀態；

當空心杯電機轉動帶動線纜收線或者放線，線纜張力變小時，線纜處于過松狀態，容易出現線纜打結的問題，受到線纜張力減小影響，導輪向下回落，對應帶動支撐桿隨之向下運動，而角度傳感器獲取的角度值由B向C逐漸變小，當線纜張力將要達到線纜即將出現打結情況的閾值時，對應的支撐桿下落到的位置對應角度值為C，此時如果張力繼續減小的話，角度值就會小于C，此時就會存在線纜因張力過小而導致線纜打結的情況出現，為了防止線纜打結，角度傳感器將獲取的角度值對應發送給PID控制器，通過PID控制器對應控制電磁離合器與電機吸合，并將角度傳感器此時獲取的角度值反饋給伺服電機驅動器，通過伺服電機驅動器控制伺服減速電機進行加速，通過伺服減速電機加速實現空心杯電機收線或者放線時牽引力適當增加，之后則只需要通過空心杯電機轉動帶動線纜收線或者放線即可保證線纜處于松緊適度狀態。

2.如權利要求1所述的系留無人機線纜張力控制方法，其特征在于，所述控制板上對應設置有PID控制器和伺服電機驅動器；所述角度傳感器與所述PID控制器連接，所述PID控制器通過所述伺服電機驅動器與伺服減速電機連接；所述PID控制器用于對角度傳感器獲取的實時角度值進行計算分析，并輸入控制指令到伺服電機驅動器，通過伺服電機驅動器對應控制所述伺服減速電機進行速度調整。

3.如權利要求2所述的系留無人機線纜張力控制方法，其特征在于，所述控制板上還設置有一與所述PID控制器連接的電磁離合器，所述PID控制器用于對角度傳感器獲取的實時角度值進行計算分析，并根據分析結果對應控制所述電磁離合器與所述伺服減速電機吸合或分離，以控制所述伺服減速電機進行速度調整或停止轉動。

4.如權利要求3所述的系留無人機線纜張力控制方法，其特征在于，所述控制板上還設置有一固態繼電器和一驅動器供電單元，所述PID控制器與所述固態繼電器連接，所述固態繼電器通過所述驅動器供電單元與所述伺服電機驅動器連接；所述PID控制器用于在所述伺服電機驅動器報警時，控制固態繼電器的通斷。

5.如權利要求1所述的系留無人機線纜張力控制方法，其特征在于，所述殼體上安裝有一觸摸屏，所述觸摸屏與所述控制板連接，用于設置所述導輪根據線纜張力增加對應向上到最高位置時，所述支撐桿與水平面的角度值A；設置所述導輪根據線纜張力適當對應位于中間位置時，所述支撐桿與水平面的角度值B；以及設置所述導輪根據線纜張力減小對應向下運動到最低位置時，所述支撐桿與水平面的角度值C。