CN108357667B - 用于旋翼式无人机的缓冲型起落架 - Google Patents

Abstract

本发明属于无人机技术领域，尤其涉及一种用于旋翼式无人机的缓冲型起落架，包括两侧具有限位长槽的壳体、设置在壳体内的驱动装置和设置在壳体下方的升降折叠架，所述驱动装置的两侧均设置有缓冲装置，所述缓冲装置包括弹簧管、滑动套设在弹簧管上的弹簧架、与驱动装置传动连接的丝杠和与丝杠配合的移动螺母，所述弹簧管的一端设置有弹簧阻挡环，另一端与移动螺母固定连接，所述弹簧管上套设有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧位于弹簧阻挡环和弹簧架之间，所述移动螺母和弹簧阻挡环均向外延伸有与限位长槽配合的限位块，所述升降折叠架包括折叠单元，所述折叠单元包括两个相互铰接的连杆，两个所述连杆的顶端分别与对应的弹簧架的底端铰接。

Description

用于旋翼式无人机的缓冲型起落架

技术领域

本发明属于无人机技术领域，尤其涉及一种用于旋翼式无人机的缓冲型起落架。

背景技术

目前无人机的使用越来越广泛，其中主要包括固定翼无人机和旋翼式无人机，前者续航能力强，飞行速度快，隐蔽性好，可高空作业，已广泛的应用于侦查，航拍，农用，气象监测等众多军事或民用领域；后者是一种体积相对较小，飞行稳定，可进行空中悬停或者缓慢跟踪的小型无人机，由于其出色的飞行性以及良好的可控性深受民间业余爱好者喜爱，并在航拍，实时监测等众多公共安全领域以及民用娱乐领域占有巨大的市场。

目前针对旋翼式无人机所设计的起落架主要是固定支架或者可简单进行折叠并具备一定缓冲能力的类似于大型飞机起落架的简化版，前者由于过于追求成本低廉和结构简单，除了强度较好以外已不具备其他突出优势，而且在用于进行航拍的无人机时会影响到具备360°拍摄功能的摄像头工作，使摄像机存在视野障碍；后者虽然是已普遍用于大型固定翼飞机的成熟可靠技术，且具有可收放，可缓冲的功能，但是考虑其结构的复杂在无人机上使用时所造成的额外动力和设备负担，这种结构也并非最佳方案。

由于旋翼式无人机越来越大的市场需求，其功能也在不断推陈出新，其机载设备也再不断多元化、模块化、综合化和全面化，而这些设备往往比较紧密和贵重，不能以过高强度进行工作，而无人机的使用过程中，他的着落过程是无人机最易出现损坏的过程，尤其是对于不具备熟练操作技能或者飞行条件较差或者出现故障无法完成正常降落时都会导致无人机与地面一定程度的撞击，从而对无人机和无人机机载设备造成损坏，而如何将损坏控制在最低并最大程度保证机载设备和无人机自身安全，其中一个方法就设计一款具备缓冲功能且考虑到飞行后不影响无人机飞行控制和机载设备工作从而具备可进行收放操作的起落架。

发明内容

为解决现有技术存在的旋翼式无人机降落时因与地面撞击而对无人机和无人机机载设备造成损坏的问题，本发明提供一种用于旋翼式无人机的缓冲型起落架。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下，一种用于旋翼式无人机的缓冲型起落架，包括两侧具有限位长槽的壳体、设置在壳体内的驱动装置和设置在壳体下方的升降折叠架，所述驱动装置的两侧均设置有缓冲装置，所述缓冲装置包括弹簧管、滑动套设在弹簧管上的弹簧架、与驱动装置传动连接的丝杠和与丝杠配合的移动螺母，所述弹簧管的一端设置有弹簧阻挡环，另一端与移动螺母固定连接，所述弹簧管上套设有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧位于弹簧阻挡环和弹簧架之间，所述移动螺母和弹簧阻挡环均向外延伸有与限位长槽配合的限位块，所述升降折叠架包括折叠单元，所述折叠单元包括两个相互铰接的连杆，两个所述连杆的顶端分别与对应的弹簧架的底端铰接。

作为优选，所述弹簧架也向外延伸有与限位长槽配合的限位块。限位长槽对弹簧架起到限位和导向的作用，防止设置于弹簧架下方的升降折叠架摇晃或摆动，提高了起落架的稳定性。

作为优选，所述驱动装置选用贯通式直线丝杠电机。贯通式直线丝杠电机的两侧具有丝杠，若另外选择丝杠与驱动装置传动连接，成本较高，传动连接的精度降低。

作为优选，所述弹簧管的一端开设有环形槽，所述弹簧阻挡环设置在环形槽内。弹簧阻挡环可采用分体式结构，先将弹簧阻挡环装配在环形槽内，再通过螺栓将弹簧阻挡环的两侧旋紧，弹簧管可相对于弹簧阻挡环转动，结构简单，定位可靠，成本较低。

作为优选，所述弹簧阻挡环和弹簧架相对的端面上开设有圆环型槽，所述缓冲弹簧的两端分别位于对应的圆环型槽内，所述弹簧阻挡环和弹簧架相对的端面上固定有用于限位缓冲弹簧的矩形挡板。矩形挡板挡住缓冲弹簧的尾端的弹簧圈，矩形挡板和圆环型槽共同作用，更加有效防止缓冲弹簧工作时脱离工位，更加提高了起落架的缓冲功能的稳定性，结构简单，成本较低，定位精准。

作为优选，所述弹簧阻挡环上的矩形挡板上固定有挂钩，所述挂钩沿缓冲弹簧的长度方向分布，其端部向下设置有用于限位弹簧架的钩尖。有效防止弹簧架的端面与旋转的弹簧管的端面摩擦，延长起落架的使用寿命，提高起落架的能量利用率，限位结构简单，限位功能稳定可靠。

进一步地，至少三个所述的折叠单元从上至下依次铰接形成剪式折叠架，所述剪式折叠架的铰接处均通过转轴铰接，所述升降折叠架包括两个对称设置的剪式折叠架，两个所述剪式折叠架之间的转轴上均套设有限位套筒。剪式折叠架缓冲效果好，两个对称设置的剪式折叠架增强了升降折叠架的稳定性和缓冲效果；转轴可采用螺钉和螺钉套筒的形式，结构简单，成本较低，限位套筒的设置有效而可靠的限位两个剪式折叠架之间的距离，结构简单，装配简便，限位功能可靠稳定。

进一步地，所述升降折叠架的底端设置有支撑滑轨，所述支撑滑轨内向上沿其长度方向延伸有条形凸台，所述条形凸台和支撑滑轨的两侧壁间分别形成两个滑道，两个所述剪式折叠架的底端分别位于对应的滑道内，位于所述剪式折叠架底端的所述限位套筒位于剪式折叠架的两侧，且其位于滑道内，所述支撑滑轨的两端侧壁上分别开设有与对应的转轴配合的限位槽。当无人机着陆时，支撑滑轨先着陆，同时两个剪式折叠架的底端在支撑滑轨内滑动，有效避免了无人机着陆时升降折叠架与地面硬接触而受损，延长降折叠架的使用寿命；转轴沿着条形凸台滑动，条形凸台对两个剪式折叠架起到进一步导向限位的作用，提高升降折叠架的稳定性。

进一步地，所述支撑滑轨的底面滑动设置有至少两个支撑脚，所述支撑脚为球形，所述支撑脚的材质采用橡胶。支撑脚的材质采用橡胶，摩擦力大，富有弹性，可进一步减震，同时球形表面可以提高对地形的适应能力。

进一步地，所述支撑滑轨的底部沿其长度方向贯穿有T型槽，所述支撑脚上固定有螺钉，所述螺钉上螺纹连接有与T型槽的上部配合的紧固螺母。支撑脚的位置可根据需求自行调节固定，以此确保着陆时支撑脚的稳定，支撑脚的调节固定操作方便。

有益效果：

(1)本发明的减震缓冲效果凸出，采用两个对称设置的剪式折叠架，以及与缓冲弹簧相结合的方式，当无人机着陆时通过贯通式直线丝杠电机转动带动移动螺母从而带动弹簧管向中心移动，弹簧架和缓冲弹簧随着弹簧管向中心移动，升降折叠架间横向距离减小，纵向距离增大，可视为起落架下放。此时，弹簧架和弹簧阻挡环之间的缓冲弹簧受压推动弹簧架紧靠挂钩的钩尖，使升降折叠架尽可能竖直方向张开，当支撑脚触地后，升降折叠架竖直方向受到重力和加速度影响，受力变形，竖直方向距离减小，横向距离增大，升降折叠架向两侧张开，推动弹簧架挤压缓冲弹簧，缓冲弹簧受力变形将着陆时的重力势能转化为弹性势能保存，避免机体以及机载设备因撞击而受到影响。

(2)可以通过升降折叠架节省空间，避免干扰机载设备运行，当无人机升空后，通过延长升降折叠架间横向距离，使升降折叠架在竖直方向上收缩，实现总体结构的缩小。同时也避免了无人机重心偏移，有利于无人机空中飞行姿态的稳定。

(3)多地形使用，实用性强，本发明的升降折叠架的底端与支撑滑轨连接，支撑滑轨的底端安装有支撑脚，在无人机触地过程中，升降折叠架变形，横向距离变化作用于支撑滑轨，不与地面硬接触。支撑脚可根据需求自行调节固定，以此确保着陆时支撑脚的稳定，同时根据实际需要起落架可布置于无人机的两侧，在面对复杂地形时，两侧的起落架独立运转，互不干涉，可进一步减小着陆时撞击对机体以及机载设备的影响，保证机体平稳和设备安全，提高机体野外使用适应性和可靠性。

(4)结构简单，可靠性高，本发明使用的两个对称设置的剪式折叠架组成的升降折叠架是一种成熟可靠的升降机构，多用于起重搬运，门窗设计等领域，其收缩性和结构强度得到认可，同时本发明使用的减震核心即缓冲弹簧，可根据实际需要选取张力合适的弹簧进行匹配，更换，整体结构简单，实用性强。

(5)模块化结构可自行搭配改进，本发明可单独作为附加模块安装于无人机上，只需提供电源和简单起始命令程序即可操作，无需对无人机自身结构进行重新设计，同时该起落架中升降折叠架结构以及数量，缓冲弹簧强度均可根据无人机实际情况进行调节更换，操作简单，可靠性高，应用范围广。

附图说明

图1是本发明用于旋翼式无人机的缓冲型起落架的立体结构示意图；

图2是本发明用于旋翼式无人机的缓冲型起落架的主视图(其中壳体部分结构未示意出)；

图3是图2中A的局部放大示意图；

图4是本发明用于旋翼式无人机的缓冲型起落架的爆炸示意图；

图5是图4中B的局部放大示意图；

图6是图4中C的局部放大示意图；

图7是图4中D的局部放大示意图；

图中1、壳体，11、长槽，2、贯通式直线丝杠电机，3、升降折叠架，31、剪式折叠架，32、连杆，33、转轴，34、限位套筒，4、支撑滑轨，41、条形凸台，42、滑道，43、限位槽，44、支撑脚，45、T型槽，5、缓冲装置，51、弹簧管，511、环形槽，52、弹簧架，521、圆环型槽，53、丝杠，54、移动螺母，541、限位块，55、弹簧阻挡环，56、缓冲弹簧，57、矩形挡板，58、挂钩，581、钩尖。

具体实施方式

实施例

如图1～6所示，一种用于旋翼式无人机的缓冲型起落架，包括两侧具有限位长槽11的壳体1、设置在壳体1内的驱动装置和设置在壳体1下方的升降折叠架3，所述驱动装置的两侧均设置有缓冲装置5，所述缓冲装置5包括弹簧管51、滑动套设在弹簧管51上的弹簧架52、与驱动装置传动连接的丝杠53和与丝杠53配合的移动螺母54，所述驱动装置选用贯通式直线丝杠电机2，因其本身两侧具有丝杠53，传动精度高于另外选择丝杠53与驱动装置传动连接，且成本较低，所述弹簧管51的一端设置有弹簧阻挡环55，另一端与移动螺母54固定连接，所述弹簧管51上套设有缓冲弹簧56，所述缓冲弹簧56位于弹簧阻挡环55和弹簧架52之间，所述移动螺母54、弹簧阻挡环55和弹簧架52均向外延伸有与限位长槽11配合的限位块541，所述升降折叠架3包括折叠单元，所述折叠单元包括两个相互铰接的连杆32，弹簧架52的底端开设有安装槽，两个所述连杆32的顶端分别铰接在对应的安装槽内。

如图2～6所示，为了方便弹簧阻挡环55的装配和限位，所述弹簧管51的一端开设有环形槽511，所述弹簧阻挡环55设置在环形槽511内，弹簧阻挡环55可采用分体式结构分为上下两部分，先将弹簧阻挡环55装配在环形槽511内，再通过螺栓将弹簧阻挡环55的两侧旋紧，弹簧管51可相对于弹簧阻挡环55转动。为了限位缓冲弹簧56防止缓冲弹簧56工作时脱离工位，提高缓冲装置5的稳定性，所述弹簧阻挡环55和弹簧架52相对的端面上开设有圆环型槽521，所述缓冲弹簧56的两端分别位于对应的圆环型槽521内，所述弹簧阻挡环55和弹簧架52相对的端面上固定有用于限位缓冲弹簧56的矩形挡板57，矩形挡板57通过螺钉固定。为了限位弹簧架52，防止弹簧架52的端面与弹簧管51的端面接触摩擦，所述弹簧阻挡环55上的矩形挡板57上固定有挂钩58，所述挂钩58沿缓冲弹簧56的长度方向分布，其端部向下设置有用于限位弹簧架52的钩尖581。

如图1～7所示，至少三个所述的折叠单元从上至下依次铰接形成剪式折叠架31，所述剪式折叠架31的铰接处均通过转轴33铰接，所述升降折叠架3包括两个对称设置的剪式折叠架31，两个所述剪式折叠架31之间的转轴33上均套设有限位套筒34。为了进一步提高起落架的缓冲能力，所述升降折叠架3的底端设置有支撑滑轨4，所述支撑滑轨4内向上沿其长度方向延伸有条形凸台41，所述条形凸台41和支撑滑轨4的两侧壁间分别形成两个滑道42，两个所述剪式折叠架31的底端分别位于对应的滑道42内，位于所述剪式折叠架31底端的所述限位套筒34位于剪式折叠架31的两侧，且其位于滑道42内，所述支撑滑轨4的两端侧壁上分别开设有与对应的转轴33配合的限位槽43。为了进一步减震，提高起落架对不同地形的适应能力，所述支撑滑轨4的底面滑动设置有至少两个支撑脚44，所述支撑脚44为球形，所述支撑脚44的材质采用橡胶。所述支撑滑轨4的底部沿其长度方向贯穿有T型槽45，所述支撑脚44上固定有螺钉，所述螺钉上螺纹连接有与T型槽45的上部配合的紧固螺母。

工作原理如下：

无人机起飞操作时，操作人员通过遥控器首先给出无人机起飞信号，贯通式直线丝杠电机2电源接通，当无人机开始离地升空时，贯通式直线丝杠电机2转动，带动移动螺母54，移动螺母54向两侧移动并推动弹簧管51向两侧移动，弹簧管51带动弹簧阻挡环55向两侧移动，当弹簧阻挡环55移至与弹簧架52一定距离时挂钩58的钩尖581与弹簧架52接触，钩尖581勾住弹簧架52，拖动弹簧架52与移动螺母54，弹簧管51，弹簧阻挡环55一起向两侧移动，此时弹簧架52带动升降折叠架3，因升降折叠架3由两个对称设置的剪式折叠架31组成，升降折叠架3发生横向移动时，升降折叠架3纵向收缩，支撑滑轨4以及支撑脚44上移向贯通式直线丝杠电机2靠拢，当升降折叠架3无法继续纵向收缩时，贯通式直线丝杠电机2关闭，移动螺母54自锁，升降折叠架3保持收缩状态，直至再次给出信号。

无人机着陆操作时，操作人员通过遥控器首先给出无人机发出着陆信号，贯通式直线丝杠电机2电源接通，当无人机开始降低高度接近地面时，贯通式直线丝杠电机2转动，带动移动螺母54，移动螺母54向贯通式直线丝杠电机2靠近，拖动弹簧管51带动弹簧阻挡环55向贯通式直线丝杠电机2靠近，此时弹簧阻挡环55和弹簧架52之间距离减小，缓冲弹簧56受到压缩产生弹性势能，在缓冲弹簧56弹力的作用下弹簧架52开始向贯通式直线丝杠电机2位置移动，同时弹簧架52连接的升降折叠架3根据其剪式结构的特点，当横向距离减小时，纵向距离将增大，升降折叠架3下放，支撑滑轨4和支撑脚44下移，当无人机下降至一定高度时，支撑脚44触地，无人机升力进一步下降，升降折叠架3竖直方向受到的力逐渐加大，升降折叠架3纵向距离开始减小，同时反向推动弹簧架52向两侧移动，此时贯通式直线丝杠电机2已停转，移动螺母54静止且自锁，并且弹簧管51带动弹簧阻挡环55同时静止，致使弹簧架52和弹簧阻挡环55之间距离逐渐减小，压缩缓冲弹簧56，即将无人机着落时的重力势能转化为弹性势能，当无人机重力与缓冲弹簧56弹力达到平衡时，无人机静止，完成着陆过程。

Claims (10)

1.一种用于旋翼式无人机的缓冲型起落架，其特征在于：包括两侧具有限位长槽(11)的壳体(1)、设置在壳体(1)内的驱动装置和设置在壳体(1)下方的升降折叠架(3)，所述驱动装置的两侧均设置有缓冲装置(5)，所述缓冲装置(5)包括弹簧管(51)、滑动套设在弹簧管(51)上的弹簧架(52)、与驱动装置传动连接的丝杠(53)和与丝杠(53)配合的移动螺母(54)，所述弹簧管(51)的一端设置有弹簧阻挡环(55)，另一端与移动螺母(54)固定连接，所述弹簧管(51)上套设有缓冲弹簧(56)，所述缓冲弹簧(56)位于弹簧阻挡环(55)和弹簧架(52)之间，所述移动螺母(54)和弹簧阻挡环(55)均向外延伸有与限位长槽(11)配合的限位块(541)，所述升降折叠架(3)包括折叠单元，所述折叠单元包括两个相互铰接的连杆(32)，两个所述连杆(32)的顶端分别与对应的弹簧架(52)的底端铰接。

2.根据权利要求1所述的用于旋翼式无人机的缓冲型起落架，其特征在于：所述弹簧架(52)也向外延伸有与限位长槽(11)配合的限位块(541)。

3.根据权利要求1所述的用于旋翼式无人机的缓冲型起落架，其特征在于：所述驱动装置选用贯通式直线丝杠电机(2)。

4.根据权利要求1所述的用于旋翼式无人机的缓冲型起落架，其特征在于：所述弹簧管(51)的一端开设有环形槽(511)，所述弹簧阻挡环(55)设置在环形槽(511)内。

5.根据权利要求1所述的用于旋翼式无人机的缓冲型起落架，其特征在于：所述弹簧阻挡环(55)和弹簧架(52)相对的端面上开设有圆环型槽(521)，所述缓冲弹簧(56)的两端分别位于对应的圆环型槽(521)内，所述弹簧阻挡环(55)和弹簧架(52)相对的端面上固定有用于限位缓冲弹簧(56)的矩形挡板(57)。

6.根据权利要求5所述的用于旋翼式无人机的缓冲型起落架，其特征在于：所述弹簧阻挡环(55)上的矩形挡板(57)上固定有挂钩(58)，所述挂钩(58)沿缓冲弹簧(56)的长度方向分布，其端部向下设置有用于限位弹簧架(52)的钩尖(581)。

7.根据权利要求1所述的用于旋翼式无人机的缓冲型起落架，其特征在于：至少三个所述的折叠单元从上至下依次铰接形成剪式折叠架(31)，所述剪式折叠架(31)的铰接处均通过转轴(33)铰接，所述升降折叠架(3)包括两个对称设置的剪式折叠架(31)，两个所述剪式折叠架(31)之间的转轴(33)上均套设有限位套筒(34)。

8.根据权利要求7所述的用于旋翼式无人机的缓冲型起落架，其特征在于：所述升降折叠架(3)的底端设置有支撑滑轨(4)，所述支撑滑轨(4)内向上沿其长度方向延伸有条形凸台(41)，所述条形凸台(41)和支撑滑轨(4)的两侧壁间分别形成两个滑道(42)，两个所述剪式折叠架(31)的底端分别位于对应的滑道(42)内，位于所述剪式折叠架(31)底端的所述限位套筒(34)位于剪式折叠架(31)的两侧，且其位于滑道(42)内，所述支撑滑轨(4)的两端侧壁上分别开设有与对应的转轴(33)配合的限位槽(43)。

9.根据权利要求8所述的用于旋翼式无人机的缓冲型起落架，其特征在于：所述支撑滑轨(4)的底面滑动设置有至少两个支撑脚(44)，所述支撑脚(44)为球形，所述支撑脚(44)的材质采用橡胶。

10.根据权利要求9所述的用于旋翼式无人机的缓冲型起落架，其特征在于：所述支撑滑轨(4)的底部沿其长度方向贯穿有T型槽(45)，所述支撑脚(44)上固定有螺钉，所述螺钉上螺纹连接有与T型槽(45)的上部配合的紧固螺母。