本发明属于无人机领域，具体而言，涉及一种直升机末端矢量动力自动抓取装置及抓取方法。
背景技术：
1、对于直升机的货物摘取时，如美国onboard公司的talonauto-loc，由自动抓取货钩(p/n210-300-00)和可折叠标靶(p/n232-739-00)组成，自动抓取货钩安装在直升机吊索末端，其采用喇叭形锥桶结构，内部集成锁紧装置，锁紧装置由机上遥控按钮控制开关；可折叠标靶与待载载荷通过绳索连接，其顶部带有与锁紧装置配套使用的球形阀杆三脚架；直升机执行吊挂任务前，地勤人员将可折叠标靶与目标载荷连接，等待直升机飞至目标载荷上空，飞行员目视将自动抓取货钩与可折叠标靶对准，通过机上遥控按钮控制自动抓取货钩打开锁紧装置并向下落，当球形阀杆进入喇叭形锥桶后，沿着锥桶滑至锁紧装置，锁紧装置自动将球形阀锁紧，完成抓取；
2、但是上述装置在完成自动化抓取的过程中需要地勤人员配合飞行员将自动抓取货钩和可折叠标靶球形阀杆在一定范围内对准，无法完成目标载荷的自动识别和定位，也无法在地面无人配合的情况下完成自动抓取吊挂任务，运输效率低，人员成本、风险大；
3、同时，如公开号为cn111846229a的中国专利一种直升机无人值守自动抓取吊挂运输装置及方法，其结构与美国onboard公司的talonauto-loc装置原理类似，如图9所示，在此基础上提出了一种自动抓取的方法，通过标靶放置方法、识别定位方法、自动抓取方法、吊挂监控方法和投放卸载方法实现直升机无人值守自动抓取吊挂运输，但是在特殊风场条件下的吊挂装置系统中抓取装置时，会出现摆动的问题，比如在海上平台工作时，抓取装置受海洋风场影响会无规律的摆动，此方法仅通过调整直升机的位置姿态来调整抓取装置的位置，首先控制精度不高，其次，抓取装置与直升机一般通过10米长的柔性绳索链接，直升机的位置姿态调整结果很难精准的反馈到绳索末端的抓取装置上，控制过程极易被风场破坏，因此急需一种直升机末端矢量动力自动抓取装置及抓取方法。
技术实现思路
1、针对以上缺陷，本发明提供了一种直升机末端矢量动力自动抓取装置，包括抓取装置和标靶机构；
2、所述标靶机构包括折叠支撑架，所述折叠支撑架处安装有标靶图形，所述折叠支撑架的顶端安装有球形锁头，所述折叠支撑架的底部安装有通过货物缆绳悬挂货物的拉环；
3、所述抓取装置包括位于顶部用于与直升机连接的悬挂机构和位于底部用于调节位置的导向机构，所述悬挂机构和导向机构通过筒体连接，所述悬挂机构包括电控锁扣机构，所述电控锁扣机构的工作端用于与球形锁头活动连接，所述电控锁扣机构的顶端固定有与直升机悬挂的吊挂缆绳底端的缆绳挂钩活动连接的吊环，所述导向机构包括至少三个沿筒体轴线圆周均布安装于筒体底端的电涵道，还包括安装于筒体底端用于识别标靶图形的视觉模块、用于直升机飞行姿态调整的飞控模块和机载电脑。
4、进一步地，所述折叠支撑架在展开状态下被筒体的内壁限位。
5、进一步地，本发明还公开了一种直升机末端矢量动力自动抓取装置的方法，包括上述的直升机末端矢量动力自动抓取吊挂装置，还包括以下步骤：
6、s1、直升机与货物位置的确定，包括：
7、通过直升机自身的图像采集识别模块识别标靶图形，并建立世界坐标系后，分别确定直升机和标靶图形的世界坐标系；
8、s2、抓取装置位置的校正；
9、s2-1、无干扰环境的校正：根据步骤s1得到的在世界坐标系中直升机和标靶图形二者在世界坐标系中的坐标距离差值，生成控制指令，使直升机自身飞控系统控制直升机移动至到标靶图形的正上方；
10、s2-2、强风干扰环境的校正：
11、s2-2-1、根据步骤s1得到的在世界坐标系中直升机和标靶图形二者在世界坐标系中的坐标距离差值，生成控制指令，使直升机自身飞控系统控制直升机移动至到标靶图形的正上方；
12、s2-2-2、通过视觉模块再次识别标靶图形，并在世界坐标系分别确定此时的抓取装置和标靶图形的坐标信息，得到抓取装置坐标与标靶图形坐标的差值，并反馈至机载电脑；
13、s2-2-3、机载电脑根据步骤s2-2-2中的差值通过pid控制器计算出抓取装置通过电涵道移动至目标位置所需要的x轴和y轴的反推力；
14、s2-2-4、机载电脑根据步骤s2-2-3得到的反推力计算出每个电涵道的转速；
15、s2-2-5、飞控模块根据步骤s2-2-4得到的转速信息通过pid控制器控制电涵道的转速，完成对抓取装置位置的调整，随后飞控模块再次控制pid控制器来调整各个电涵道的转速保持在当前位置；
16、s2-2-6、对调整位置后的抓取装置再次通过视觉模块识别标靶图形，确定此时抓取装置和标靶图形的坐标，若z轴坐标值相同，则等待抓取命令，若z轴坐标值不同，则返回至步骤s2-2-2；
17、s3、进行货物的抓取；
18、s3-1、机载电脑根据步骤s2中得到的抓取装置与标靶图形在全局坐标轴中的差值控制直升机沿z轴降落；
19、s3-2、球形锁头插入筒体的内部，电控锁扣机构接触后完成锁紧作业；
20、s3-3、完成货物的抓取。
21、本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
22、具有目标识别、位置姿态自动调整的功能，抓取装置姿态调整不完全依赖于直升机，突破强风等复杂环境下直升机位置姿态难以通过柔性绳索反馈到末端抓取装置上的限制，保证货物抓取的准确性。
1.一种直升机末端矢量动力自动抓取装置，其特征在于：包括抓取装置和标靶机构；
2.如权利要求1所述的一种直升机末端矢量动力自动抓取装置，其特征在于：所述折叠支撑架在展开状态下被筒体的内壁限位。
3.一种直升机末端矢量动力自动抓取装置的方法，其特征在于：包括权利要求1-2中任一项一种直升机末端矢量动力自动抓取装置，还包括以下步骤：
