CN106005377A - 一种无人机起落架收放系统及无人机 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种无人机起落架收放系统及无人机。该系统包括：脚架机构、控制器和驱动装置；所述脚架机构包括多个脚架，各脚架底端均设置有传感器单元；传感器单元用于在检测到发生碰撞时向所述控制器发送触地信号；所述控制器，用于在所述无人机降落过程中根据接收到的触地信号控制所述驱动装置，以驱动与所述触地信号对应的脚架收缩；若检测获知接收到的触地信号的数量与脚架的数量满足预设函数关系时，则控制所述驱动装置，以驱动处于收缩状态的脚架停止收缩。本发明实施例通过采集脚架落地时的触地信号，并根据触地信号控制相应的脚架收缩，并在接收到最后一个脚架的触地信号时，控制其他脚架停止收缩，以保证降落程序完成时，无人机处于水平状态，与现有技术相比，具有适应不同地形的优点。

Description

一种无人机起落架收放系统及无人机
技术领域
本发明实施例涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机起落架收放系统及无人机。
背景技术
随着多旋翼无人机的发展，市场需求越来越多，有些需求和环境较为苛刻，比如无人机需要工作的环境地形较为复杂。传统的多旋翼无人机起落架通常采用滑撬式起落架，机动性和灵活性较差，起降时对地面的平整度要求较高。
在实现本发明实施例的过程中，发明人发现当地面地形较为复杂时往往会增大无人机的起降难度，例如：难以找到合适的起降点，导致无法正常起降，严重时可能会导致无人机落地损坏。
发明内容
本发明实施例的一个目的是通过无人机降落的过程中，采集各脚架的触地信号，并根据触地信号灵活控制各脚架的收放动作，已解由于地形的复杂性导致的无人机起降难度较高的问题。
本发明实施例提出了一种无人机起落架收放系统，包括：脚架机构、控制器和驱动装置；
所述脚架机构包括多个脚架，各脚架底端均设置有传感器单元；
传感器单元用于在检测到发生碰撞时向所述控制器发送触地信号；
所述控制器，用于在所述无人机降落过程中根据接收到的触地信号控制所述驱动装置，以驱动与所述触地信号对应的脚架收缩；若检测获知接收到的触地信号的数量与脚架的数量满足预设函数关系时，则控制所述驱动装置，以驱动处于收缩状态的脚架停止收缩。
优选地，所述触地信号中携带有传感器单元的标识信息；
相应地，所述控制器，具体用于根据所述标识信息获取发生碰撞的脚架的标识信息，并根据脚架的标识信息向所述驱动装置发送收缩控制指令，以使所述驱动装置根据所述收缩控制指令驱动对应脚架收缩。
优选地，所述控制器，具体用于在接收到触地信号时，将触地信号的数量累加；并在检测获知触地信号的数量与脚架的数量相同时，向所述驱动装置发送降落完成指令，以使所述驱动装置根据所述降落完成指令控制对应脚架停止收缩。
优选地，所述传感器单元包括：触觉传感器；
所述触觉传感器，用于在检测到碰撞时向所述控制器发送触地信号。
优选地，所述传感器单元还包括：超声传感器；
所述超声传感器，用于检测所述无人机与地面的距离信息，并将所述距离信息发送至所述控制器；
相应地，所述控制器，还用于在所述无人机处于自动起降模式，且检测到所述距离信息对应的距离值小于预设阈值时，启动降落程序并释放起落架。
优选地，所述控制器，还用于在所述无人机处于手动降落模式，且接收到无人机遥控装置发送的降落信号时，启动降落程序并释放起落架。
优选地，所述传感器单元还包括：电位器；
所述电位器，用于在无人机降落过程中，采集无人机的运行数据、脚架的收缩数据、所述驱动装置的驱动数据，并判断所述运行数据、所述收缩数据、所述驱动数据是否处于预设标准范围内，若否，则中断降落程序。
优选地，所述控制器，还用于在所述无人机完成降落后，获取陀螺仪采集的水平数据，若判断获知所述无人机处于非水平状态，则根据所述水平数据选择需要调整的脚架；
并从所述电位器中提取所述需要调整的脚架的当前旋转角度，并根据所述当前旋转角度生成角度调整信息；根据所述角度调整信息生成调整指令，并将所述调整指令发送至所述驱动装置，以使所述驱动装置驱动对应脚架调整至目标旋转角度。
优选地，所述控制器，还用于在所述无人机降落过程中且检测到触地信号消失时，向所述驱动装置发送下放控制指令，以使所述驱动装置根据所述下放控制指令驱动所有脚架执行下放动作。。
本发明还提出了一种无人机，所述无人机包括上述的无人机起落架收放系统。
由上述技术方案可知，本发明实施例提出的无人机起落架收放系统及无人机通过采集脚架落地时的触地信号，并根据触地信号控制相应的脚架收缩，并在接收到最后一个脚架的触地信号时，控制其他脚架停止收缩，以保证降落程序完成时，无人机处于水平状态，与现有技术相比，具有适应不同地形的优点。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1示出了本发明一实施例提供的无人机起落架收放系统的结构示意图；
图2示出了本发明一实施例提供的无人机起落架收放系统的工作流程图；
图3示出了本发明一实施例提供的无人机起落架收放系统的结构框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。
图1示出了本发明一实施例提供的无人机起落架收放系统的结构示意图，参见图1，该无人机起落架收放系统，包括：脚架机构11、控制器和驱动装置；
所述脚架机构包括多个脚架，各脚架底端均设置有传感器单元12；脚架为铰链四杆结构，采用3D打印制作。
脚架与机身的连接方式，以及脚架的安装位置、安装方式可视情况而定。
所述驱动装置分别连接脚架机构11和控制器；所述传感器单元12连接所述控制器；
需要说明的是，控制器和驱动装置均设置在无人机内部，具体的安装位置、安装方法可视情况而定。
传感器单元12用于在检测到发生碰撞时向所述控制器发送触地信号；
所述控制器，用于在所述无人机降落过程中根据接收到的触地信号控制所述驱动装置，以驱动与所述触地信号对应的脚架收缩；若检测获知接收到的触地信号的数量与脚架的数量满足预设函数关系时，则控制所述驱动装置，以驱动处于收缩状态的脚架停止收缩。
需要说明的是，当检测到第一个脚架发生触地时，则通过驱动装置驱动第一脚架收缩，同理，最后一个脚架和第一脚架之间的脚架发生触地时，均通过驱动装置驱动收缩；当检测到最后一个脚架也发生触地时，则判定无人机所有的脚架都已触地，可认为着陆完成，则控制驱动装置停止驱动脚架收缩。
本发明实施例通过采集脚架落地时的触地信号，并根据触地信号控制相应的脚架收缩，并在接收到最后一个脚架的触地信号时，控制其他脚架停止收缩，以保证降落程序完成时，无人机处于水平状态，与现有技术相比，具有适应不同地形的优点。
下面对本发明实施例中的各部分进行详细说明：
传感器单元12的工作原理如下：
传感器单元包括：触觉传感器、超声传感器和电位器，其中；
触觉传感器，用于在检测到碰撞时向所述控制器发送触地信号。
所述超声传感器，用于检测所述无人机与地面的距离信息，并将所述距离信息发送至所述控制器；
所述电位器，用于在无人机降落过程中，采集无人机的运行数据、脚架的收缩数据、所述驱动装置的驱动数据，并判断所述运行数据、所述收缩数据、所述驱动数据是否处于预设标准范围内，若否，则中断降落程序。
控制器的工作原理如下：
作用一、由于触地信号中携带有传感器单元的标识信息，因此控制器可以通过查找、匹配等方式，基于预建立的传感器单元的标识信息和脚架的标识信息的对应关系，根据所述标识信息获取发生碰撞的脚架的标识信息，并根据脚架的标识信息向所述驱动装置发送收缩控制指令，以使所述驱动装置根据所述收缩控制指令驱动对应脚架收缩。
另外，上述预设函数关系为可设置，举例说明如下：
首先，启动降落程序时，控制器记录的触地信息的数量复位为0,；
然后，每接收到一条触地信息，则数量加1，并将触地信息的实时数量与预设值进行比较，若两者相等，则判定所有脚架均已触地。
其中，预设值为脚架的数量。
不难理解的是，其他方案也是可行的，例如：触地信息的初始数量可以不为0，控制器通过将触地信息的数量的变化值与预设阈值相比即可。
作用二、还用于接收无人机遥控装置输入的起降模式控制指令，起降模式包括：自动起降模式和手动起降模块；
在无人机处于自动起降模式时，控制器周期性地获取超声传感器采集的无人机与地面的距离信息，并在判断获知所述距离信息对应的距离值小于预设阈值时，启动降落程序并释放起落架。此处的预设阈值具体为50m，30m等等。
在无人机处于手动降落模式时，控制器接受遥控装置输入的控制指令，并在接收到降落信号时，启动降落程序并释放起落架。
作用三、在无人机完成降落后，获取陀螺仪采集的水平数据，根据水平数据判断无人机当前是否处于水平状态。若判断获知所述无人机处于非水平状态，则根据所述水平数据选择需要调整的脚架；
从所述电位器中提取需要调整的脚架的当前旋转角度，并根据所述当前旋转角度生成角度调整信息；根据所述角度调整信息生成调整指令，并将所述调整指令发送至所述驱动装置，以使所述驱动装置驱动对应脚架调整至目标旋转角度，使得无人机处于水平状态。
图2示出了本发明一实施例提供的无人机起落架收放系统的工作流程图，下面参见图2对系统的工作过程进行详细说明：
S21、通过超声传感器进行超声检测或者通过遥控装置进行手动控制方式，启动降落程序，并释放起落架。
S22、触觉传感器对脚架是否接触地面物体进行检测，若否，则继续下降；若是，则向控制器发送触地信号；
S23、控制器控制有触地信号的脚架向内收缩，没有触地信号的脚架维持不变，若所有脚架均已触地，则脚架不再向内收缩。
下面对步骤S23进行详细说明：
在无人机实际下降过程中，可能会发生漂移动作，即由于降落位置、降落技术等影响，无人机会从第一个降落点漂移到第二个降落点、第三个降落点等，直至在最后一个点完成降落；
以发生一次漂移为例：
S231、无人机在向第一个降落点降落的过程中，所有的脚架均执行下放动作，直至下放到最大角度或者是发生碰撞；
S232、若无人机在第一个降落点发生碰撞并漂移至第二个降落点，则控制器接收到传感器单元检测到触地信号的生成和消失的信号，并在触地信号消失时向所述驱动装置发送下放控制指令，以使所述驱动装置根据所述下放控制指令驱动所有脚架执行下放动作；
S233、在无人机向第二个降落点降落的过程中，所有的脚架均执行下放动作，直至下放到最大角度或者是发生碰撞；
控制器在采集到触地信号后，控制所述驱动装置，以驱动与所述触地信号对应的脚架收缩；若检测获知接收到的触地信号的数量与脚架的数量满足预设函数关系时，则控制所述驱动装置，以驱动处于收缩状态的脚架停止收缩。以三个脚架的脚架机构为例：
第一脚架、第二脚架和第三脚架的触地顺序为第二脚架、第三脚架、第一脚架；则在第二脚架触地时，控制器向驱动装置发送收缩控制指令，以使驱动装置根据收缩控制指令驱动第二脚架向内收缩；然后在第三脚架触地时，再次向驱动装置发送收缩控制指令，以使驱动装置根据收缩控制指令驱动第三脚架向内收缩；最后在第一脚架触地时，判定三个脚架均已接触地面。控制器控制无人机的旋翼缓慢停转，完成降落。
图3示出了本发明一实施例提供的无人机起落架收放系统的结构框图，参见图3，控制器选用Stm32F103c8，通过4路DMA减负CPU，利用4路ADC进行起落架姿态回传，采用6路PWM控制脚架运动。
基于相同的发明创造，本发明还提出了一种无人机，该无人机包括上述无人机起落架收放系统。
本发明的各个部件实施方式可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本装置中，PC通过实现因特网对设备或者装置远程控制，精准的控制设备或者装置每个操作的步骤。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，并且程序产生的文件或文档具有可统计性，产生数据报告和cpk报告等，能对功放进行批量测试并统计。应该注意的是上述实施方式对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施方式。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种无人机起落架收放系统，其特征在于，包括：脚架机构、控制器和驱动装置；
所述脚架机构包括多个脚架，各脚架底端均设置有传感器单元；
传感器单元用于在检测到发生碰撞时向所述控制器发送触地信号；
所述控制器，用于在所述无人机降落过程中根据接收到的触地信号控制所述驱动装置，以驱动与所述触地信号对应的脚架收缩；若检测获知接收到的触地信号的数量与脚架的数量满足预设函数关系时，则控制所述驱动装置，以驱动处于收缩状态的脚架停止收缩。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述触地信号中携带有传感器单元的标识信息；
相应地，所述控制器，具体用于根据所述标识信息获取发生碰撞的脚架的标识信息，并根据脚架的标识信息向所述驱动装置发送收缩控制指令，以使所述驱动装置根据所述收缩控制指令驱动对应脚架收缩。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器，具体用于在接收到触地信号时，将触地信号的数量累加；并在检测获知触地信号的数量与脚架的数量相同时，向所述驱动装置发送降落完成指令，以使所述驱动装置根据所述降落完成指令控制对应脚架停止收缩。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器单元包括：触觉传感器；
所述触觉传感器，用于在检测到碰撞时向所述控制器发送触地信号。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器单元还包括：超声传感器；
所述超声传感器，用于检测所述无人机与地面的距离信息，并将所述距离信息发送至所述控制器；
相应地，所述控制器，还用于在所述无人机处于自动起降模式，且检测到所述距离信息对应的距离值小于预设阈值时，启动降落程序并释放起落架。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器，还用于在所述无人机处于手动降落模式，且接收到无人机遥控装置发送的降落信号时，启动降落程序并释放起落架。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器单元还包括：电位器；
所述电位器，用于在无人机降落过程中，采集无人机的运行数据、脚架的收缩数据、所述驱动装置的驱动数据，并判断所述运行数据、所述收缩数据、所述驱动数据是否处于预设标准范围内，若否，则中断降落程序。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制器，还用于在所述无人机完成降落后，获取陀螺仪采集的水平数据，若判断获知所述无人机处于非水平状态，则根据所述水平数据选择需要调整的脚架；
并从所述电位器中提取所述需要调整的脚架的当前旋转角度，并根据所述当前旋转角度生成角度调整信息；根据所述角度调整信息生成调整指令，并将所述调整指令发送至所述驱动装置，以使所述驱动装置驱动对应脚架调整至目标旋转角度。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器，还用于在所述无人机降落过程中且检测到触地信号消失时，向所述驱动装置发送下放控制指令，以使所述驱动装置根据所述下放控制指令驱动所有脚架执行下放动作。
10.一种无人机，其特征在于，所述无人机包括权利要求1-9任一项所述的无人机起落架收放系统。
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