CN111470035A - 垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置及其着陆方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置及其着陆方法，该装置包括：至少两条着陆腿，着陆腿中的上部连杆与起落架转接架通过活动关节连接，上部连杆与下部连杆通过活动关节连接，下部连杆中安装缓冲机构，着陆腿末端安装足端装置，载荷传感器位于下部连杆与足端装置之间；两个活动关节，用于分别控制上部和下部连杆的运动姿态；载荷传感器的上端与缓冲机构的连接，下端与足端装置连接；扫描探测器和地形识别相机安装于垂直起降飞行器的下方；载荷传感器，用于测量陆腿触地后的地面载荷，通过将着陆腿的地面载荷反馈给飞制系统而控制着陆腿的姿态。本发明实施例解决了现有起落装置普遍存在着陆过程中适应性差的问题。

Description

垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置及其着陆方法

技术领域

本申请涉及但不限于垂直起降飞行器起落装置技术领域，尤指一种垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置及其着陆方法。

背景技术

垂直起降飞行器由于具有垂直起飞着陆、空中定点悬停、低速飞行、低空超低空飞行、原地转向、向任意方向飞行等特点，在起飞着陆场地受限、飞行空间狭小、要求执行低空低速任务的场合下，其作为一种理想飞行器，有着广阔的应用前景。起落装置作为垂直起降飞行器的重要组成部分，在直升机地面停放和滑行时起支撑作用，同时还起到着陆时吸收垂直下降速度产生的能量的作用。

目前，垂直起降飞行器的起落装置主要为滑橇结构/固定脚架结构起落装置和机轮式起落装置+缓冲器式结构。滑橇结构/固定脚架结构起落装置采用结构弹性变形吸收着陆能量，主要应用于小型和微型垂直起降飞行器，机轮式起落装置采用油气缓冲器和橡胶充气机轮的变形吸收着陆能量，主要应用于大型垂直起降飞行器。不论哪种形式的起落装置，在着陆时，都存在如下问题：

1)着陆时，必须要求有坚固、平坦和稳定的地面，且坡度不得大于5度；

2)地面移动过程中，必须采用拖车才能移动，不具备自主移动能力；

3)着陆安全性完全依赖于操作员的驾驶经验，操作不当会造成非常严重的后果。

为解决滑橇结构/固定脚架结构起落装置和机轮式起落装置+缓冲器式结构存在的以上不足，目前阶段有一些新型可调节起落架的研究，如通过缓冲气缸和棘轮机构实现地形调节的起落装置(中国专利CN201510237766.6)，可实现无人旋翼机的不平整地面着陆；又如一种两用的无人机起落架(中国专利CN201710141439.X)，实现无人机载沼泽地的着陆；再如通过缓冲结构旋转调整的无人机起落架(中国专利CN201710141410.1)，可实现一些软质复杂地面的着陆与缓冲。还有一些论文中公开了一些通过丝杠、液压杆等实现长度调节的样机设计，正在进行微小型无人机的实验室试验。但是以上方法均存在诸多的限制，仅能应用于一些小型多旋翼无人机的，对着陆地形也存在很大限制，要么可以应用于平坦的地面或者稍有坡度或起伏的刚性地面，要么应用于较平坦的沼泽、软泥地面，但对于较复杂的凹凸不平的草地、沙石地面等也会存在限制，其着陆的稳定性和可靠性也存在限制。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置及其着陆方法，以解决现有起落装置普遍存在着陆过程中适应性差的问题，可以保证垂直起降飞行器在台阶、斜坡、凹凸不平地面以及沙石地面、软泥地面、涉水地面等多种着陆环境下稳定着陆，并可提升垂直起降飞行器的着陆安全性。

本发明实施例提供一种垂直起降飞行器的地形自适应起落装置，包括：扫描探测器、地形识别相机，以及至少两条着陆腿，所述着陆腿包括：腿部连杆、活动关节、缓冲机构、载荷传感器和足端装置；

其中，每条所述着陆腿的腿部连杆包括上部连杆和下部连杆，上部连杆与起落架转接架通过一个活动关节连接，上部连杆与下部连杆通过一个活动关节连接，下部连杆中安装缓冲机构，着陆腿的末端安装足端装置，载荷传感器安装于下部连杆与足端装置之间；所述两个活动关节，用于分别控制上部连杆和下部连杆的运动姿态；

所述缓冲机构包括：缓冲机构安装板，设置于缓冲机构安装板上的缓冲机构外套筒，位于缓冲机构外套筒内的冲击头，与冲击头顶部固定连接、且伸出缓冲机构外套筒的活塞杆，填充于缓冲机构外套筒内的缓冲介质，以及连接于冲击头与缓冲机构安装板内侧之间的缓冲弹簧；

所述载荷传感器通过传感器上法兰板与缓冲机构的缓冲机构安装板连接，通过传感器下法兰板与足端装置的安装架连接；

所述扫描探测器和地形识别相机，安装于垂直起降飞行器的下方、且位于起落架转接架的前方，用于在着陆前进行地形识别与建模；

所述载荷传感器，用于测量着陆过程中着陆腿触地后的地面载荷，通过将多条着陆腿的地面载荷实时测量值反馈给飞制系统，以通过活动关节控制着陆腿的姿态。

可选地，如上所述的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置中，所述复杂地形自适应起落装置通过起落架转接架安装于垂直起降飞行器的下端；

所述起落架转接架中设置有与着陆腿数量相同的着陆腿安装孔位，用于一一对应的安装复杂地形自适应起落装置中的多条着陆腿；所述着陆腿的数量为2条、3条、4条或6条。

可选地，如上所述的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置中，

所述足端装置包括：与传感器下法兰板相连接的安装架，设置于安装架下端的支撑足，以及环形布设于安装架周围的支撑板；

其中，所述支撑板设置为可活动的条形板，具有收起和打开状态；

所述支撑足设置为爪状结构，具有蜷起和打开状态。

可选地，如上所述的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置中，

所述缓冲机构，用于在地形自适应起落装置着陆后，通过活塞杆和冲击头在着陆载荷的作用下共同运动，压缩缓冲介质和缓冲弹簧，以缓冲着陆能量，通过其变形和发热耗散能量。

可选地，如上所述的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置中，所述缓冲机构中的缓冲介质包括空气、液压油或橡胶。

可选地，如上所述的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置中，还包括：坠撞气囊和漂浮气囊；

所述坠撞气囊安装于起落架转接架的下方，用于应急坠撞时的辅助缓冲与吸能，坠撞气囊在着陆速度达到预设阈值时打开，与着陆腿同时起到地面支撑的作用，着地后坠撞气囊内部气体释放；

所述漂浮气囊安装于起落架转接架的周围，前后左右共安装4个，且为对称安装结构，用于紧急迫降于水面时起到漂浮作用。

本发明实施例还提供一种垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置的着陆方法，采用如上述任一项所述的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置执行着陆操作，所述着陆方法包括：

通过扫描探测器获取地形情况、通过地形识别相机获取地面材质信息，并结合下坠速度，确定复杂地形自适应起落装置的着陆模式，所述着陆模式包括复杂地形自适应着陆、应急坠撞和水上迫降；

根据已确定的着陆模式，控制复杂地形自适应起落装置的着陆腿的姿态，所述着陆腿的姿态包括腿部连杆和活动关节的姿态，以及支撑足和支撑板的姿态。

可选地，如上所述的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置的着陆方法中，所确定的着陆模式为复杂地形自适应着陆；所述控制复杂地形自适应起落装置的着陆腿的姿态，包括：

根据地形情况，控制活动关节带动腿部连杆运动，使得着陆腿预摆出适应地形的姿态；

根据地面材质信息确定足端装置的组合姿态，所述组合姿态为：支撑足处于蜷起状态、支撑板处于收起状态，或者，支撑足处于打开状态、支撑板处于收起状态，或者，支撑足处于打开状态、支撑板处于打开状态；

所述着陆方法还包括：

陆地着陆后，通过载荷传感器测量并反馈着陆腿的地面载荷实时测量值，并通过测量值调整复杂地形自适应起落装置的姿态。

可选地，如上所述的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置的着陆方法中，所确定的着陆模式为应急坠撞；所述复杂地形自适应起落装置还包括：坠撞气囊；所述控制复杂地形自适应起落装置的着陆腿的姿态，包括：

在下坠速度达到预设阈值时，打开坠撞气囊，并使得复杂地形自适应起落装置处于预设初始状态；

所述着陆方法还包括：

陆地着陆后，坠撞气囊放气萎缩、且足端装置触地后，通过载荷传感器测量并反馈着陆腿的地面载荷实时测量值，并通过测量值调整复杂地形自适应起落装置的姿态。

可选地，如上所述的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置的着陆方法中，所确定的着陆模式为水上迫降；所述复杂地形自适应起落装置还包括：漂浮气囊；所述控制复杂地形自适应起落装置的着陆腿的姿态，包括：

控制复杂地形自适应起落装置处于预设初始状态；

接近水面时，通过扫描探测器和飞控系统确定垂直起降飞行器的高度，作为漂浮气囊打开的控制信号；

根据控制信号打开漂浮气囊以提供浮力。

本发明实施例提供的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置及其着陆方法，可根据真实的着陆地形情况选择着陆模式与机制，适应更多的地形条件，可以在野外诸多复杂地形着陆，打破传统着陆装置对着陆环境的限制，增加飞行器的适应性。另外，该垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置，可以应用于垂直起降飞行器出现野外紧急事故的时候需要紧急降落的情况，减少因着陆环境的不适应而造成的坠毁，增加垂直起降飞行器的回收率和安全性水平。再者，该垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置采用多级缓冲保护装置和足部结构，降低操作难度，进一步减小着陆过程对操作员水平的依赖，减小由于操作失误和驾驶水平产生的事故。将本发明实施例提供的复杂地形自适应起落装置可实现飞行器应用于垂直起降飞行器的中，可以实现复杂地面自由行走，进而方便垂直起降飞行器的移动和运输，节约搬运过程中的人力成本，提高智能化水平。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明实施例提供的一种垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置中一种着陆腿的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置中缓冲机构、载荷传感器和足端装置的结构示意图；

图4为图3所示缓冲机构、载荷传感器和足端装置的结构中足端装置的另一种状态的示意图；

图5为本发明实施例提供的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置在应急坠撞时的示意图；

图6为本发明实施例提供的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置在水上迫降时的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

基于复杂地面安全着陆的用途，本发明实施例提供一种可应用于复杂地形环境下的垂直起降飞行器的自适应起落装置的结构，以及采用该装置进行着陆的方法；特别地，本发明实施例中的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置可应用于特殊任务需求中，以满足不同复杂地形的自适应着陆，从而以解决着陆过程中适应性差的问题。在其着陆过程中，可以保证垂直起降飞行器在台阶、斜坡、凹凸不平地面以及沙石地面、软泥地面、涉水地面等多种着陆环境下稳定着陆，提升垂直起降飞行器的着陆安全性。

本发明提供以下几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图1为本发明实施例提供的一种垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置的结构示意图，图1所示装置以直升机为例，详细说明本发明实施例中的技术方案。本实施例提供的垂直起降飞行器的地形自适应起落装置1可以包括：扫描探测器11、地形识别相机12，以及至少两条着陆腿。

图2为本发明实施例提供的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置中一种着陆腿的结构示意图。本发明实施例中的着陆腿采用仿生结构，每条着陆腿由2节腿部连杆13组成，并安装有2套活动关节14，具体可以包括：腿部连杆13、活动关节14、缓冲机构15、载荷传感器16和足端装置17。结合图1和图2所示，每条着陆腿的腿部连杆13包括上部连杆和下部连杆，上部连杆与起落架转接架2通过一个活动关节14连接，上部连杆与下部连杆通过一个活动关节14连接，下部连杆中安装缓冲机构15，着陆腿的末端安装足端装置17，载荷传感器16安装于下部连杆与足端装置17之间；两个活动关节14，用于分别控制上部连杆和下部连杆的运动姿态。由于本发明实施例中的着陆腿中具有两个活动关节14，使得该着陆腿具有2自由度活动性能。

图3为本发明实施例提供的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置中缓冲机构、载荷传感器和足端装置的结构示意图。本发明实施例中的缓冲机构15可以包括：缓冲机构安装板156，设置于缓冲机构安装板156上的缓冲机构外套筒155，位于缓冲机构外套筒155内的冲击头152，与冲击头152顶部固定连接、且伸出缓冲机构外套筒155的活塞杆151，填充于缓冲机构外套筒155内的缓冲介质153，以及连接于冲击头152与缓冲机构安装板156内侧之间的缓冲弹簧154。

如图3中所示结构，本发明实施例中的载荷传感器16通过传感器上法兰板161与缓冲机构15的缓冲机构安装板156连接，通过传感器下法兰板162与足端装置17的安装架171连接。

如图1所示复杂地形自适应起落装置的结构中，扫描探测器11和地形识别相机12，安装于垂直起降飞行器3的下方、且位于起落架转接架2的前方，用于在着陆前进行地形识别与建模。

另外，本发明实施例中的载荷传感器16，用于测量着陆过程中着陆腿触地后的地面载荷，通过将多条着陆腿的地面载荷实时测量值反馈给飞制系统，以通过活动关节14控制着陆腿的姿态，以达到地形自适应的目的。

在实际应用中，本发明实施例中的复杂地形自适应起落装置可以通过起落架转接架2安装于垂直起降飞行器3的下端，且该复杂地形自适应起落装置设置有安装在起落架转接架2上的多条结构相同的着陆腿。可选地，着陆腿的数量可以为2条、3条、4条或6条，着陆腿的数量可以根据任务载荷的需要和所应用垂直起降飞行器3平台的具体情况确定。

相应地，本发明实施中起落架转接架2中设置有与着陆腿数量相同的着陆腿安装孔位，用于一一对应的安装复杂地形自适应起落装置中的多条着陆腿。

如图3所示结构，本发明实施例中的足端装置17包括：与传感器下法兰板162相连接的安装架171，设置于安装架171下端的支撑足173，以及环形布设于安装架171周围的支撑板172。

该足端装置17中，支撑板172设置为可活动的条形板，具有收起和打开状态；该支撑板172可以但不限于轻质塑料、复合材料制成。

支撑足173设置为爪状结构，具有蜷起和打开状态，该支撑足173可以由微型电动机驱动，为钛合金、铝合金制成，表面覆盖橡胶材质。通常情况下，支撑足173处于蜷起状态，支撑板172处于收起状态，如图3所示状态，着陆过程中根据着陆地形地质状态开启。图4为图3所示缓冲机构15、载荷传感器16和足端装置17的结构中足端装置17的另一种状态的示意图。

本发明实施例中的缓冲机构15通过螺栓与腿部连杆1313的下部连杆连接，另外，缓冲机构15通过缓冲机构安装板156与载荷传感器16通过传感器上法兰板161连接。缓冲机构15中的缓冲介质153包括空气、液压油或橡胶等材质。该缓冲机构15，用于在地形自适应起落装置着陆后，通过活塞杆151和冲击头152在着陆载荷的作用下共同运动，压缩缓冲介质153和缓冲弹簧154，以缓冲着陆能量，通过其变形和发热耗散能量。

如图1所示装置的结构，本发明实施例提供的复杂地形自适应起落装置还可以包括：坠撞气囊18和漂浮气囊19。

其中，坠撞气囊18安装于起落架转接架2的下方，用于应急坠撞时的辅助缓冲与吸能，具体地，坠撞气囊18在着陆速度达到预设阈值时打开，与着陆腿同时起到地面支撑的作用，着地后，坠撞气囊18内部气体释放，从而防止垂直起降飞行器3弹起和侧翻。

漂浮气囊19安装于起落架转接架2的周围，前后左右共安装4个，且为对称安装结构，用于紧急迫降于水面时起到漂浮作用。采用该漂浮气囊19的复杂地形自适应起落装置在水上迫降的应用场景中，漂浮气囊19在遇水后打开起到漂浮作用，防止垂直起降飞行器3沉入水中。

本发明实施例提供的垂直起降飞行器3的复杂地形自适应起落装置，结合垂直起降飞行器3的飞控系统使用，可以实现垂直起降飞行器3的复杂地形的自适应着陆，保证垂直起降飞行器3的水平着陆姿态，打破着陆场地的限制。本发明实施例中的复杂地形自适应起落装置，可以应用于军民用垂直起降飞行器3，并可应用于物资运输、灾害救援、野外作业等使用场景，实现任意地点着陆和野外迫降，提高垂直起降飞行器3的智能化水平和着陆安全性。

本发明实施例提供的垂直起降飞行器3的复杂地形自适应起落装置，打破垂直起降飞行器3仅能够在坚固、平坦和稳定的地面着陆的限制，可适应更多的野外地形。采用多级缓冲保护装置和多种足部结构，在预先判定地形结果和地面材质构造的情况下，提前自主选择最有效的着陆模式，提高着陆的安全性的可靠性。

基于本发明实施例提供的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置，本发明实施还提供一种垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置的着陆方法，该着陆方法可以由本发明上述任一实施例中的复杂地形自适应起落装置执行，该着陆方法可以包括如下步骤：

步骤1，通过扫描探测器获取地形情况、通过地形识别相机获取地面材质信息，并结合下坠速度，确定复杂地形自适应起落装置的着陆模式，该着陆模式包括复杂地形自适应着陆、应急坠撞和水上迫降；

步骤2，根据已确定的着陆模式，控制复杂地形自适应起落装置的着陆腿的姿态，着陆腿的姿态包括腿部连杆和活动关节的姿态，以及支撑足和支撑板的姿态。

上述方法较为笼统的概括了复杂地形自适应着陆、应急坠撞和水上迫降这些着陆模式的通用着陆方法。

在本发明实施例的一种实现方式中，当通过扫描探测器和地形识别相机，确定的着陆模式为复杂地形自适应着陆时，步骤2的具体实现方式可以包括如下步骤：

步骤21，根据地形情况，控制活动关节带动腿部连杆运动，使得着陆腿预摆出适应地形的姿态；

步骤22，根据地面材质信息确定足端装置的组合姿态，所述组合姿态为：支撑足处于蜷起状态、支撑板处于收起状态，或者，支撑足处于打开状态、支撑板处于收起状态，或者，支撑足处于打开状态、支撑板处于打开状态；

该场景下的着陆方法还包括：

步骤3a，陆地着陆后，通过载荷传感器测量并反馈着陆腿的地面载荷实时测量值，并通过测量值调整复杂地形自适应起落装置的姿态。

在本发明实施例的另一种实现方式中，复杂地形自适应起落装置中配置有坠撞气囊；当通过下坠速度确定的着陆模式为应急坠撞；步骤2的具体实现方式可以包括如下步骤：

步骤2a，在下坠速度达到预设阈值时，打开坠撞气囊，并使得复杂地形自适应起落装置处于预设初始状态；

该场景下的着陆方法还包括：

步骤3b，陆地着陆后，坠撞气囊放气萎缩、且足端装置触地后，通过载荷传感器测量并反馈着陆腿的地面载荷实时测量值，并通过测量值调整复杂地形自适应起落装置的姿态。

在本发明实施例的另一种实现方式中，复杂地形自适应起落装置中配置有漂浮气囊；当通过扫描探测器和地形识别相机，确定的着陆模式为水上迫降；步骤2的具体实现方式可以包括如下步骤：

步骤23，控制复杂地形自适应起落装置处于预设初始状态；

步骤24，接近水面时，通过扫描探测器和飞控系统确定垂直起降飞行器的高度，作为漂浮气囊打开的控制信号；

步骤25，根据控制信号打开漂浮气囊以提供浮力。

本发明实施例中复杂地形自适应起落装置的着陆方法，在着陆过程中，同时应用主动控制和被动缓冲，着陆后结合传感系统信息反馈，提供可靠有效的自适应着陆机制，实现在线控制，完成多种复杂地形自适应着陆。

采用本发明实施例体用的复杂地形自适应起落装置在着陆过程中，不仅可以实现正常着陆情况下的地形适应性和稳定着陆，也可应用于野外迫降，保证垂直起降飞行器安装着陆与软质泥地、沼泽地、沙地、涉水地面等。

采用本发明实施例体用的复杂地形自适应起落装置执行的着陆方法，可有效提供垂直起降飞行器的抗坠撞能力，在大下沉速度的条件下，实现紧急迫降，并有效降低机身的冲击过载，尽可能保证着陆后机身的完整性，提高坠毁生存能力。

本发明实施例针对上述实施例提供的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置，给出该复杂地形自适应起落装置相应的着陆方法。本发明实施例中的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置，可根据真实的着陆地形情况选择着陆模式与机制，适应更多的地形条件，可以在野外诸多复杂地形着陆，打破传统着陆装置对着陆环境的限制，增加飞行器的适应性。另外，该垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置，可以应用于垂直起降飞行器出现野外紧急事故的时候需要紧急降落的情况，减少因着陆环境的不适应而造成的坠毁，增加垂直起降飞行器的回收率和安全性水平。再者，该垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置采用多级缓冲保护装置和足部结构，降低操作难度，进一步减小着陆过程对操作员水平的依赖，减小由于操作失误和驾驶水平产生的事故。将本发明实施例提供的复杂地形自适应起落装置可实现飞行器应用于垂直起降飞行器的中，可以实现复杂地面自由行走，进而方便垂直起降飞行器的移动和运输，节约搬运过程中的人力成本，提高智能化水平。

以下结合发明内容概述和附图，通过几个具体实施例详细说明本发明实施提供的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置及其着陆方法的具体实施方式。以下几个实施例分别基于复杂地形自适应着陆、应急坠撞和水上迫降3中着陆模式进行说明。

具体实施例1：复杂地面的自适应着陆

着陆前，垂直起降飞行器3到达一定高度范围(如50m～100m高度)，到达高度范围时垂直起降飞行器3悬停，扫描探测器11、地形识别相机12工作，确定能否着陆，并大范围遴选适合着陆的着陆地点。扫描探测器11通过点云数据获得地形情况，地形识别相机12通过图像获得地面材质信息。

飞控系统和起落架控制系统通过地形、地质信息确定垂直起降飞行器3的着陆状态和方式，通过控制活动关节14带动腿部连杆13运动，预摆出适应地形的状态。根据地面材质选择足端装置17的具体状态，例如，在硬质较平坦地面着陆，支撑足173处于蜷起状态，支撑板172处于收起状态，如图3所示状态；再例如，在软泥地面、沙石地面、碎石地面着陆，支撑足173处于张开状态，如图4所示，支撑板172处于收起状态，如图3所示，以及图4中表示支撑板的虚线；又例如，在沼泽地面、漫水地面着陆时，在即将着陆时，在支撑足173张开的状态下，再将支撑板172张开，如图4中表示支撑板的实线，以增加着陆阻力，防止垂直起降飞行器3下陷。

着陆后，就是足端装置17触地后，飞控系统和起落架控制系统实时监测读取载荷传感器16的反馈信息，确定着陆情况，根据此调节垂直起降飞行器3的姿态，控制复杂地形自适应起落装置1的姿态实时调节，适应着陆情况，直到停稳。

具体实施例2：应急坠撞

在应急坠撞的情况下，通过飞控系统确定垂直起降飞行器3处于坠撞状态，当下沉速度超过某一阈值时，坠撞气囊18打开，复杂地形自适应起落装置1处于预制初始状态(即运动范围的中间态，保证多条着陆腿的足端在同一水平位置，且形成平面高于坠撞气囊18底面)，如图5所示，为本发明实施例提供的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置在应急坠撞时的示意图，图5中示意出坠撞气囊18的作用效果。

着陆后，首先坠撞气囊18触地，触地后开始放气，坠撞气囊18放气萎缩后，足端装置17触地，飞控系统和起落架控制系统实时监测读取载荷传感器16的反馈信息，通过读数确定着陆情况，根据此调节垂直起降飞行器3的姿态，控制复杂地形自适应起落装置1的姿态实时调节，适应着陆情况，直到停稳。

具体实施例3：水上迫降

根据任务需要或环境限制必须进行水上迫降时，其着陆过程类似于“具体实施例1：复杂地面的自适应着陆”，首先要通过扫描探测器11、地形识别相机12确认着陆位置为水域，在飞控系统的控制下开始着陆，复杂地形自适应起落装置1处于预制初始状态。

接近水面时，通过扫描探测器11和飞控系统确定垂直起降飞行器3的高度，作为漂浮气囊19打开的控制信号，打开漂浮气囊19，提供浮力，避免沉入水中，其状态如图6所示，为本发明实施例提供的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置在水上迫降时的示意图，图6中示意出漂浮气囊19的作用效果。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置，其特征在于，包括：扫描探测器、地形识别相机，以及至少两条着陆腿，所述着陆腿包括：腿部连杆、活动关节、缓冲机构、载荷传感器和足端装置；

其中，每条所述着陆腿的腿部连杆包括上部连杆和下部连杆，上部连杆与起落架转接架通过一个活动关节连接，上部连杆与下部连杆通过一个活动关节连接，下部连杆中安装缓冲机构，着陆腿的末端安装足端装置，载荷传感器安装于下部连杆与足端装置之间；所述两个活动关节，用于分别控制上部连杆和下部连杆的运动姿态；

所述缓冲机构包括：缓冲机构安装板，设置于缓冲机构安装板上的缓冲机构外套筒，位于缓冲机构外套筒内的冲击头，与冲击头顶部固定连接、且伸出缓冲机构外套筒的活塞杆，填充于缓冲机构外套筒内的缓冲介质，以及连接于冲击头与缓冲机构安装板内侧之间的缓冲弹簧；

所述载荷传感器通过传感器上法兰板与缓冲机构的缓冲机构安装板连接，通过传感器下法兰板与足端装置的安装架连接；

所述扫描探测器和地形识别相机，安装于垂直起降飞行器的下方、且位于起落架转接架的前方，用于在着陆前进行地形识别与建模；

所述载荷传感器，用于测量着陆过程中着陆腿触地后的地面载荷，通过将多条着陆腿的地面载荷实时测量值反馈给飞制系统，以通过活动关节控制着陆腿的姿态。

2.根据权利要求1所述的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置，其特征在于，所述复杂地形自适应起落装置通过起落架转接架安装于垂直起降飞行器的下端；

所述起落架转接架中设置有与着陆腿数量相同的着陆腿安装孔位，用于一一对应的安装复杂地形自适应起落装置中的多条着陆腿；所述着陆腿的数量为2条、3条、4条或6条。

3.根据权利要求1所述的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置，其特征在于，

所述足端装置包括：与传感器下法兰板相连接的安装架，设置于安装架下端的支撑足，以及环形布设于安装架周围的支撑板；

其中，所述支撑板设置为可活动的条形板，具有收起和打开状态；

所述支撑足设置为爪状结构，具有蜷起和打开状态。

4.根据权利要求1所述的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置，其特征在于，

所述缓冲机构，用于在地形自适应起落装置着陆后，通过活塞杆和冲击头在着陆载荷的作用下共同运动，压缩缓冲介质和缓冲弹簧，以缓冲着陆能量，通过其变形和发热耗散能量。

5.根据权利要求4所述的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置，其特征在于，所述缓冲机构中的缓冲介质包括空气、液压油或橡胶。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置，其特征在于，还包括：坠撞气囊和漂浮气囊；

所述坠撞气囊安装于起落架转接架的下方，用于应急坠撞时的辅助缓冲与吸能，坠撞气囊在着陆速度达到预设阈值时打开，与着陆腿同时起到地面支撑的作用，着地后坠撞气囊内部气体释放；

所述漂浮气囊安装于起落架转接架的周围，前后左右共安装4个，且为对称安装结构，用于紧急迫降于水面时起到漂浮作用。

7.一种垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置的着陆方法，其特征在于，采用如权利要求1～6中任一项所述的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置执行着陆操作，所述着陆方法包括：

通过扫描探测器获取地形情况、通过地形识别相机获取地面材质信息，并结合下坠速度，确定复杂地形自适应起落装置的着陆模式，所述着陆模式包括复杂地形自适应着陆、应急坠撞和水上迫降；

根据已确定的着陆模式，控制复杂地形自适应起落装置的着陆腿的姿态，所述着陆腿的姿态包括腿部连杆和活动关节的姿态，以及支撑足和支撑板的姿态。

8.根据权利要求7所述的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置的着陆方法，其特征在于，所确定的着陆模式为复杂地形自适应着陆；所述控制复杂地形自适应起落装置的着陆腿的姿态，包括：

根据地形情况，控制活动关节带动腿部连杆运动，使得着陆腿预摆出适应地形的姿态；

根据地面材质信息确定足端装置的组合姿态，所述组合姿态为：支撑足处于蜷起状态、支撑板处于收起状态，或者，支撑足处于打开状态、支撑板处于收起状态，或者，支撑足处于打开状态、支撑板处于打开状态；

所述着陆方法还包括：

陆地着陆后，通过载荷传感器测量并反馈着陆腿的地面载荷实时测量值，并通过测量值调整复杂地形自适应起落装置的姿态。

9.根据权利要求7所述的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置的着陆方法，其特征在于，所确定的着陆模式为应急坠撞；所述复杂地形自适应起落装置还包括：坠撞气囊；所述控制复杂地形自适应起落装置的着陆腿的姿态，包括：

在下坠速度达到预设阈值时，打开坠撞气囊，并使得复杂地形自适应起落装置处于预设初始状态；

所述着陆方法还包括：

陆地着陆后，坠撞气囊放气萎缩、且足端装置触地后，通过载荷传感器测量并反馈着陆腿的地面载荷实时测量值，并通过测量值调整复杂地形自适应起落装置的姿态。

10.根据权利要求7所述的垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置的着陆方法，其特征在于，所确定的着陆模式为水上迫降；所述复杂地形自适应起落装置还包括：漂浮气囊；所述控制复杂地形自适应起落装置的着陆腿的姿态，包括：

控制复杂地形自适应起落装置处于预设初始状态；

接近水面时，通过扫描探测器和飞控系统确定垂直起降飞行器的高度，作为漂浮气囊打开的控制信号；

根据控制信号打开漂浮气囊以提供浮力。

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