CN106218867B - 柔性仿生着陆系统及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种柔性仿生着陆系统及其应用，所述柔性仿生着陆系统包括仿生柔性着陆装置和连接于仿生柔性着陆装置上方的连接装置，所述仿生柔性着陆装置为柔性体；所述连接装置包括中空的连接体，以及与连接体中空部分连通的空气压缩装置。本发明柔性仿生着陆系统结构简单、易于维护，且生产成本低，采用柔性结构设计，用以吸收无人机在复杂地表进行着陆时产生的机体震动，同时提高着陆附着力，采用本发明柔性仿生着陆系统的无人机能够在大坡度、高湿滑等复杂地形的环境下着陆，实现在复杂地形下着陆并提供长时间监控和提供地面信息支援，减少了无人机需在平坦、小坡度位置着陆的局限性。

Description

柔性仿生着陆系统及其应用
技术领域
本发明属于无人机技术领域，涉及无人机着陆技术，具体地说，涉及一种柔性仿生着陆系统及其应用。
背景技术
无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，可胜任空中侦察、监视、通信、反潜、电子干扰等工作，广泛的应用于军事、农业、地质、科研、电力巡察、航空拍摄等多种领域，并且扮演着重要角色。
由于无人机目标区域环境因素的影响，无人机在进行着陆时，无法任意选择着陆点，为了能对目标区域进行近距离监控，需要无人机在目标区域内就近选择着陆点，目前，国内外的无人机着陆时，需要借助地面标识引导辅助降落，而由于一些特殊区域(比如：受灾区域等)的环境十分复杂，导致无人机无法就近着陆。
此外，无人机在完成任务后，需要进行回收再利用。无人机能否安全可靠地回收，也成为评价无人机性能的一个重要指标。现有无人机回收大多采用以下几种方式有：
(1)撞网回收，该方式的优点在于布设方便，缺点在于易受天气及场地影响，致使无人机无法对准回收网，导致回收失败。
(2)伞降回收，该方式的优点在于对场地的要求低，适用于野外条件，缺点在于易受环境影响，落点不固定。
(3)自行着陆回收，该方式的优点在于回收成功率高、落点易控制，缺点在于对着陆长要求高，需要建立水平且平整的着陆跑道，对着陆前期的着陆准备依赖较高。
发明内容
本发明的目的在于针对无人机在复杂环境中存在着陆及回收难等上述问题，提供了一种柔性仿生着陆系统及其应用，使无人机能够在复杂地面着陆，提供长时间监控和提供地面信息支援。
根据本发明一实施例，提供了一种柔性仿生着陆系统，包括仿生柔性着陆装置和连接于仿生柔性着陆装置上方的连接装置，所述仿生柔性着陆装置为柔性体；所述连接装置包括中空的连接体，以及与连接体中空部分连通的空气压缩装置。
作为优选，在根据本发明上述实施例所述的柔性仿生着陆系统中，所述仿生柔性着陆装 置为半球型柔性体。
作为优选，在根据本发明上述实施例所述的柔性仿生着陆系统中，所述仿生柔性着陆装置的制备方法为：在25-30℃、负0.2个大气压条件下，将环氧树脂、粒径为0.5mm-1mm的碳颗粒和对羟基苯磺酸按照重量配比3.5:1:1混合搅拌2-3小时制成半球型柔性体。
进一步的，在根据本发明上述实施例所述的柔性仿生着陆系统中，所述柔性仿生着陆系统还包括与连接装置连接的缓冲装置，所述缓冲装置位于连接装置的上方，所述缓冲装置包括至少一层缓冲体，缓冲体为多层时，相邻两层缓冲体之间通过弹性装置连接。
作为优选，在根据本发明上述实施例所述的柔性仿生着陆系统中，所述缓冲体为由PLA材料制作而成。
作为优选，在根据本发明上述实施例所述的柔性仿生着陆系统中，所述连接体由碳纤维制作而成，所述空气压缩装置为空气压缩泵。
根据本发明一实施例，提供了一种无人机，含有至少一个柔性仿生着陆系统，所述柔性仿生着陆系统安装于所述无人机的机身下方。
作为优选，在根据本发明上述实施例所述的无人机中，所述无人机含有一个所述柔性仿生着陆系统时，所述柔性仿生着陆系统安装于所述无人机的重心正下方；所述无人机含有多个所述柔性仿生着陆系统时，多个柔性仿生着陆系统以所述无人机的重心为中心均匀分布于无人机的机身下方。
根据本发明一实施例，提供了一种旋翼无人机，含有至少一个柔性仿生着陆系统，所述柔性仿生着陆系统安装于所述无人机的机身下方。
作为优选，在根据本发明上述实施例所述的旋翼无人机中，所述旋翼无人机含有一个所述柔性仿生着陆系统时，仿生柔性着陆装置的半径与所述旋翼无人机的螺旋桨半径一致。
本发明的有益效果为：
(1)本发明柔性仿生着陆系统结构简单、易于维护，且生产成本低，采用柔性结构设计，用以吸收无人机在复杂地表进行着陆时产生的机体震动，同时提高着陆附着力，采用本发明柔性仿生着陆系统的无人机能够在大坡度、高湿滑等复杂地形的环境下着陆，实现在复杂地形下着陆并提供长时间监控和提供地面信息支援，减少了无人机需在平坦、小坡度位置着陆的局限性。
(2)本发明柔性仿生着陆系统设计有仿生柔性着陆装置，且仿生柔性着陆装置为柔性体，在无人机着陆时，柔性仿生着陆装置会因无人机机体自身重力作用产生形变，使柔性仿生着 陆装置的表面更加贴合着陆面，增加对着陆面的附着力。
(3)本发明仿生柔性着陆装置设计为半球型柔性体，增加了仿生柔性着陆装置与着陆面的接触面积，进一步提高仿生柔性着陆装置的附着力，增加与着陆面的摩擦。
(4)本发明本发明仿生柔性着陆装置由环氧树脂加入碳颗粒通过固化剂对羟基苯磺酸制作而成，由于多数自然环境中的着陆面为非光滑表面，在环氧树脂中加入不同粒径碳颗粒，增加无人机降落时的阻力，并进一步增加仿生着陆装置。
(5)本发明柔性仿生着陆系统设计有连接装置，且连接装置包括中空的连接体以及与连接体中空部分连通的空气压缩装置，利用空气压缩装置对连接体中空部分的空气进行压力调节，以适应不同着陆面着陆，保证在提供弹性缓冲的同时增加足够的阻力，减少对无人机机体的冲击。
(6)本发明柔性仿生着陆系统还设计有缓冲装置，无人机着陆过程中提供缓冲，减少着陆对无人机机体的冲击，进一步增加无人机着陆时的平稳性，适应复杂环境下无人机着陆。
附图说明
图1为本发明具体实施例一中柔性仿生着陆系统的结构示意图。
图2为本发明具体实施例三中无人机的结构示意图。
图3为本发明具体实施例七中旋翼无人机的结构示意图。
图中，1、仿生柔性着陆装置，2、连接体，3、空气压缩装置，4、缓冲体，5、弹簧，6、柔性仿生着陆系统，7、无人机，8、无人机的重心，9、旋翼无人机。
具体实施方式
下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
实施例一：参见图1，一种柔性仿生着陆系统，包括仿生柔性着陆装置1、连接于仿生柔性着陆装置1上方的连接装置以及与连接装置连接的缓冲装置，所述缓冲装置位于连接装置的上方。所述仿生柔性着陆装置1为半球型柔性体；所述连接装置包括中空的连接体2，以及与连接体中空部分连通的空气压缩装置3。所述缓冲装置包括两层缓冲体4，两层缓冲体之间通过弹簧连接5。
在本实施例的柔性仿生着陆系统中，所述仿生柔性着陆装置的制备方法为：在27℃、负0.2个大气压条件下，将环氧树脂、粒径为0.8mm的碳颗粒和对羟基苯磺酸按照重量配比3.5:1:1混合搅拌2.5小时制成半球型柔性体。
在本实施例的柔性仿生着陆系统中，所述连接体由碳纤维制作而成，所述空气压缩装置为空气压缩泵。
在本实施例的柔性仿生着陆系统中，所述缓冲体4为由PLA材料制作而成。
本实施例中的柔性仿生着陆系统适用于简单环境、或复杂环境、或相对较复杂环境下无人机着陆区域的无人机着陆。
实施例二：一种柔性仿生着陆系统，包括仿生柔性着陆装置和连接于仿生柔性着陆装置上方的连接装置，所述仿生柔性着陆装置为半球型柔性体；所述连接装置包括中空的连接体，以及与连接体中空部分连通的空气压缩装置。
在本实施例的柔性仿生着陆系统中，所述仿生柔性着陆装置的制备方法为：在28℃、负0.2个大气压条件下，将环氧树脂、粒径为0.6mm的碳颗粒和对羟基苯磺酸按照重量配比3.5:1:1混合搅拌2.8小时制成半球型柔性体。
在本实施例的柔性仿生着陆系统中，所述连接体由碳纤维制作而成，所述空气压缩装置为空气压缩泵。
本实施例中的柔性仿生着陆系统适用于简单环境、或相对较复杂环境下无人机着陆区域的无人机着陆。
实施例三：参见图2，一种无人机，含有一个实施例一所述的柔性仿生着陆系统，所述柔性仿生着陆系统6安装于所述无人机7的机身下方。所述柔性仿生着陆系统6安装于所述无人机的重心8正下方。
本实施例中的无人机适用于简单环境、或复杂环境、或相对较复杂环境下着陆区域的着陆。
实施例四：一种无人机，含有两个实施例一所述的柔性仿生着陆系统，两个柔性仿生着陆系统均安装于所述无人机的机身下方。两个柔性仿生着陆系统以所述无人机的重心为中心均匀分布于无人机的机身下方。
本实施例中的无人机适用于简单环境、或复杂环境、或相对较复杂环境下着陆区域的着陆。
实施例五：一种无人机，含有一个实施例二所述的柔性仿生着陆系统，所述柔性仿生着陆系统安装于所述无人机的机身下方。所述柔性仿生着陆系统安装于所述无人机的重心正下方。
本实施例中的无人机适用于简单环境、或相对较复杂环境下着陆区域的着陆。
实施例六：一种无人机，含有两个实施例二所述的柔性仿生着陆系统，所述柔性仿生着陆系统安装于所述无人机的机身下方。所述柔性仿生着陆系统安装于所述无人机的重心正下方。两个柔性仿生着陆系统以所述无人机的重心为中心均匀分布于无人机的机身下方。
本实施例中的无人机适用于简单环境、或相对较复杂环境下着陆区域的着陆。
实施例七：参见图3，一种旋翼无人机，含有一个实施例一所述的柔性仿生着陆系统，所述柔性仿生着陆系统6安装于所述旋翼无人机9的机身下方。所述仿生柔性着陆装置的半径与所述旋翼无人机的螺旋桨半径一致。
本实施例中的无人机适用于简单环境、或复杂环境、或相对较复杂环境下着陆区域的着陆。
实施例八：一种旋翼无人机，含有两个实施例一所述的柔性仿生着陆系统，所述柔性仿生着陆系统安装于所述旋翼无人机的机身下方。每个仿生柔性着陆装置的半径均为所述旋翼无人机的螺旋桨半径的一半。
本实施例中的无人机适用于简单环境、或复杂环境、或相对较复杂环境下着陆区域的着陆。
实施例九：一种旋翼无人机，含有一个实施例二所述的柔性仿生着陆系统，所述柔性仿生着陆系统安装于所述旋翼无人机的机身下方。所述仿生柔性着陆装置的半径与所述旋翼无人机的螺旋桨半径一致。
本实施例中的无人机适用于简单环境、或相对较复杂环境下着陆区域的着陆。
实施例十：一种旋翼无人机，含有两个实施例二所述的柔性仿生着陆系统，所述柔性仿生着陆系统安装于所述旋翼无人机的机身下方。每个仿生柔性着陆装置的半径均为所述旋翼无人机的螺旋桨半径一半。
本实施例中的无人机适用于简单环境、或相对较复杂环境下着陆区域的着陆。
作为本发明上述实施例的延伸，可以根据无人机着陆区域的复杂程度，选择不同结构柔性仿生着陆系统以及选择柔性仿生左路系统的个数。同样地，可以根据无人机着陆区域的复杂程度选择缓冲体的层数。
上述实施例用来解释本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种柔性仿生着陆系统，其特征在于，包括仿生柔性着陆装置和连接于仿生柔性着陆装置上方的连接装置，所述仿生柔性着陆装置为柔性体；所述连接装置包括中空的连接体，以及与连接体中空部分连通的空气压缩装置，所述仿生柔性着陆装置的制备方法为：在25-30℃、负0.2个大气压条件下，将环氧树脂、粒径为0.5mm-1mm的碳颗粒和对羟基苯磺酸按照重量配比3.5:1:1混合搅拌2-3小时制成半球型柔性体。
2.如权利要求1所述的柔性仿生着陆系统，其特征在于，所述柔性仿生着陆系统还包括与连接装置连接的缓冲装置，所述缓冲装置位于连接装置的上方，所述缓冲装置包括至少一层缓冲体，缓冲体为多层时，相邻两层缓冲体之间通过弹性装置连接。
3.如权利要求2所述的柔性仿生着陆系统，其特征在于，所述缓冲体为由PLA材料制作而成。
4.如权利要求1至3任意一项所述的柔性仿生着陆系统，其特征在于，所述连接体由碳纤维制作而成，所述空气压缩装置为空气压缩泵。
5.一种无人机，其特征在于，含有至少一个如权利要求1至4任意一项所述的柔性仿生着陆系统，所述柔性仿生着陆系统安装于所述无人机的机身下方。
6.如权利要求5所述无人机，其特征在于，所述无人机含有一个所述柔性仿生着陆系统时，所述柔性仿生着陆系统安装于所述无人机的重心正下方；所述无人机含有多个所述柔性仿生着陆系统时，多个柔性仿生着陆系统以所述无人机的重心为中心均匀分布于无人机的机身下方。
7.一种旋翼无人机，其特征在于，含有至少一个如权利要求1至4任意一项所述的柔性仿生着陆系统，所述柔性仿生着陆系统安装于所述无人机的机身下方。
8.如权利要求7所述旋翼无人机，其特征在于，所述旋翼无人机含有一个所述柔性仿生着陆系统时，仿生柔性着陆装置的半径与所述旋翼无人机的螺旋桨半径一致。
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