CN105905288A - 一种基于仿生悬挂的节能多旋翼无人机装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于仿生悬挂的节能多旋翼无人机装置，包括无人机装置本体，无人机装置本体上设有可连接在物体上的仿壁虎脚；仿壁虎脚在无人机装置本体或者外部远程遥控装置的控制下，与外部物体实现连接或者分离。所述绳索为中空绳，所述无人机装置本体上设有安装平板，所述安装平板上设有一个以上的发射腔，所述发射腔内固定设有发射线圈，所述发射腔下端设有步进电机，所述步进电机连接中空绳，中空绳另一端连接压电片，所述压电片下端设有与发射腔适配的发射杆，所述压电片上端设有仿壁虎脚，所述步进电机包括轴，中空绳缠接到轴上。

Description

一种基于仿生悬挂的节能多旋翼无人机装置
技术领域
本发明涉及无人机装置领域，特别是一种基于仿生悬挂的节能多旋翼无人机装置。
背景技术
目前，无人机已经广泛用于侦察、监控、拍照、中继等飞行移动平台和工具，进行空中定点巡查等任务。多旋翼无人机在执行定点巡查、拍照、监控等任务时，通常需要提前达到目的地、在目的地等待或者在途中停歇执行任务，执行任务的时间受到无人机所携带电池电量限制，如何提高无人机的工作时长，使其在有限的电量下完成长时间的监控、等待任务并返回是当前的难题。
当前一些长航时多旋翼无人机主要是通过系留供电的方式，通过地面充电导轨等固定式系留系统或者汽车等移动式系留系统给无人机持续供电，使得无人机可以实现长航时飞行工作，但此种方法会限制无人机的飞行空间，也会暴漏无人机的工作场所，对于执行无人侦察、监控、拍照、等待等任务时，不宜使用。
现有的无人机悬停功能，有两种实现方式，一种是在户外利用GPS或者北斗进行定位悬停，第二种在室内通过光学传感器距离传感器(简称光学方案)实现室内悬停，但是两种方式共同的缺点是悬停后无人机仍然继续工作，还是需要耗电。而且，室内悬停的光学方案中，在复杂光线条件，例如晚宴，婚礼、演唱会等等情况下，由于多种光线干扰，容易导致悬停功能失效。
发明内容
发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于仿生悬挂的节能多旋翼无人机装置。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于仿生悬挂的节能多旋翼无人机装置，包括无人机装置本体，无人机装置本体上设有可连接在物体上的仿壁虎脚；仿壁虎脚在无人机装置本体或者外部远程遥控装置的控制下，与外部物体实现连接或者分离。
本发明中，仿壁虎脚通过可伸缩的绳索连接到无人机装置本体。
本发明中，所述绳索为中空绳，所述无人机装置本体上设有安装平板，所述安装平板上设有一个以上的发射腔，所述发射腔内固定设有发射线圈，所述发射腔下端设有步进电机，所述步进电机连接中空绳，中空绳另一端连接压电片，所述压电片下端设有与发射腔适配的发射杆，所述压电片上端设有仿壁虎脚，所述步进电机包括轴，中空绳缠接到轴上。
本发明中，所述仿壁虎脚通过可伸缩的机械臂连接到无人机装置本体。
本发明中，所述机械臂结构可折叠，机械臂顶端设有压电片，压电片上端设有仿壁虎脚，压电片下端连接导线。
本发明中，所述无人机装置本体包括控制装置，控制装置操控仿壁虎脚，控制装置由无人机根据云台摄像头信号自动控制。控制装置可以采用市面上常见的单片机或者其他微型处理器芯片。
本发明中，所述无人机装置本体包括与外部遥控装置相适配的控制装置，无人机装置本体内的控制装置通过外部遥控装置控制仿壁虎脚。控制装置可以采用市面上常见的单片机或者其他微型处理器芯片。
本发明中，所述仿壁虎脚的表面设有刚毛阵列，便于无人机粘附在悬崖、树干、天花板等表面。
本发明中，所述中空绳内设有两根导线，一根导线将压电片和控制装置电源正极相连，一根将压电片和控制装置电源GND相连，形成闭合回路。两根导线的工作(通断电)是由控制装置单片机控制的，单片机可根据云台摄像头的信号自主控制发出信号指挥无人机，也可以接收远程遥控信号由外部操控无人机。
有益效果：本发明通过机械结构的仿生悬挂的方式，在保证无人机空间自由飞行的优点的同时，极大的提高了多旋翼无人机在执行巡查、监控、拍照、等待等任务时的工作时间，无人机在只要有附着物的情况下就能够实现悬停，使多旋翼无人机可以停机悬挂滞空进行录像、等待等任务，并可以通过控制三根绳子的长度适应不同攀附物体的表面，调整无人机的空中姿态，发射、回收装置简易，结构简单，成本较低，具有广阔的应用前景。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述或其他方面的优点将会变得更加清楚。
图1是本发明的整体结构示意图；
图2a是绳子末端机构断电时的局部图；
图2b是绳子末端机构通电时的局部图；
图3是安装平板下部零件布置图；
图4是绳子末端收回状态图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作详细说明。
实施例1：
如图1，本实施例包括多旋翼无人机1、步进电机2、发射腔3、中空绳4、导线5、发射杆6、压电片7、仿壁虎脚8、云台摄像头9、发射线圈10、安装平板11和安装盒12，安装盒12由安装平板11分为上下两层，安装平板的上侧均布了三个发射腔3，每个发射腔3内固定着一组发射线圈10，中心有一云台摄像头9；安装平板的下侧中间均布着三个步进电机2，步进电机2的轴上缠绕着中空绳4，中空绳通过发射腔3连接至发射杆6的底端，并穿过发射杆6连接至压电片7，发射杆6是中空的。中空绳4连接绳子末端机构，绳子末端机构包括发射杆6、压电片7、仿壁虎脚8、刚毛阵列13，发射杆6是中空的，中空绳4、导线5由其中穿过连接至压电片7，压电片7上表面固定有仿壁虎脚8。
如图2a和图2b，仿壁虎脚的表面设有刚毛阵列13，为绳子末端机构的示意图，绳子末端机构主要起粘附和脱离悬崖、树干、天花板等表面的作用，压电片7是可翘曲的，压电片下端连接导线，导线连接到电源，通过控制装置(图中未示出)控制压电片正极的高低电平使其处于通电或断电状态，控制装置是一个单片机；当对压电片7通电，压电片7翘曲，如图2a；当断电后，压电片7又回复到平整状态，如图2b。
如图3，为安装平板11下部零件布置图，包括三个步进电机2，中空绳4穿过发射腔3连接到步进电机2的轴。
如图4，为绳子末端机构收回状态图，此时，发射杆6收进发射腔3，导线5收进发射腔3，绳子末端机构位于发射腔3上端。
导线5为两根，一根导线将压电片和控制装置电源正极相连，一根将压电片和控制装置电源GND相连，形成闭合回路。两根导线的工作(通断电)是由控制装置单片机控制的，单片机可根据云台摄像头9的信号自主控制发出信号指挥无人机，也可以接收远程遥控信号由外部操控无人机。
本发明在使用时，工作过程包括飞行和节能悬挂两个阶段。
在飞行阶段，多旋翼无人机1启动，实现飞行和转向；
在节能悬挂阶段，通过云台摄像头9找到合适攀附面后，使发射线圈10通电，对发射杆6产生推力，将发射杆6射出，其发射原理类似电磁炮。仿壁虎脚8的表面为纳米级的刚毛阵列13，具有很强的黏附力，仿壁虎脚8可粘附在悬崖、树干、天花板等表面，多旋翼无人机1停机节能悬挂等待或者监控。通过步进电机2控制三根中空绳4的长度可实现无人机水平悬挂。多旋翼无人机1节能等待或监控任务完成后，启动旋翼起飞，对压电片7通电，压电片7翘曲，如图2b所示，使仿壁虎脚8脱离附属物，断电后，压电片7又回复到平整状态。同时控制步进电机2转动，高速收回中空绳4，发射杆6回到发射腔3内，如图4所示，多旋翼无人机1启动旋翼离开工作地点。
实施例2：
实施例2与实施例1的不同之处在于，实施例2用现有技术中常见的机械臂结构取代中空绳，机械臂可以采用多重弯折的结构，伸直后的顶端位置设有压电片，压电片上设有仿壁虎脚，仿壁虎脚表面设有刚毛阵列。控制装置控制机械臂结构升降，压电片控制仿壁虎脚，控制装置的原理与实施例1相同。
本发明提供了一种基于仿生悬挂的节能多旋翼无人机装置，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (8)

1.一种基于仿生悬挂的节能多旋翼无人机装置，其特征在于，包括无人机装置本体(1)，无人机装置本体(1)上设有可连接在物体上的仿壁虎脚(8)；仿壁虎脚(8)在无人机装置本体(1)或者外部远程遥控装置的控制下，与外部物体实现连接或者分离。
2.根据权利要求1所述的一种基于仿生悬挂的节能多旋翼无人机装置，其特征在于，仿壁虎脚(8)通过可伸缩的绳索连接到无人机装置本体(1)。
3.根据权利要求2所述的一种基于仿生悬挂的节能多旋翼无人机装置，其特征在于，所述绳索为中空绳(4)，所述无人机装置本体(1)上设有安装平板(11)，所述安装平板(11)上设有一个以上的发射腔(3)，所述发射腔(3)内固定设有发射线圈(10)，所述发射腔(3)下端设有步进电机(2)，所述步进电机(2)连接中空绳(4)，中空绳(4)另一端连接压电片(7)，所述压电片(7)下端设有与发射腔(3)适配的发射杆(6)，所述压电片(7)上端设有仿壁虎脚(8)，所述步进电机(2)包括轴，中空绳(4)缠接到轴上。
4.根据权利要求1所述的一种基于仿生悬挂的节能多旋翼无人机装置，其特征在于，所述仿壁虎脚(8)通过可伸缩的机械臂连接到无人机装置本体(1)。
5.根据权利要求4所述的一种基于仿生悬挂的节能多旋翼无人机装置，其特征在于，所述机械臂结构可折叠，机械臂顶端设有压电片，压电片上端设有仿壁虎脚，压电片下端连接导线。
6.根据权利要求2或4所述的一种基于仿生悬挂的节能多旋翼无人机装置，其特征在于，所述无人机装置本体(1)包括控制装置，控制装置操控仿壁虎脚(8)。
7.根据权利要求2或4所述的一种基于仿生悬挂的节能多旋翼无人机装置，其特征在于，所述无人机装置本体(1)包括与外部遥控装置相适配的控制装置，外部遥控装置通过无人机装置本体(1)内的控制装置控制仿壁虎脚(8)。
8.根据权利要求1或2或4所述的一种基于仿生悬挂的节能多旋翼无人机装置，其特征在于，所述仿壁虎脚(8)的表面设有刚毛阵列(13)。
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