CN112373710A - 一种应用于复杂地形的飞行器起降系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于复杂地形的飞行器起降系统，包括控制芯片、霍尔传感模块、水平传感模块、起降平台及至少4个升降机构，升降机构安装于起降平台的底部，霍尔传感模块用于检测起降平台所处位置的磁场，水平传感模块用于检测起降平台在水平面上的水平倾斜度。本发明通过升降机构调节起降平台在竖直方向上的高度，使编队无人机在起降平台起飞降落时能够避免杂草缠绕螺旋桨和被沙石卷进无人机内造成飞行隐患的问题，控制芯片根据水平传感模块检测的水平倾斜度参数控制4个相互独立运行的升降机构自动调节起降平台的水平倾斜度，将起降平台自动调节至水平状态，方便快捷，省时省力。

Description

一种应用于复杂地形的飞行器起降系统

技术领域

本发明涉及编队无人机应用领域，具体涉及一种应用于复杂地形的飞行器起降系统。

背景技术

近年来，编队无人机执行飞行项目的范围越来越广泛，而编队无人机由于其体型较小，起降高度较低，在山地、沙地等复杂地形下起飞很容易出现杂草缠绕螺旋桨、起飞时沙石被卷进螺旋桨电动机内造成飞行隐患等问题，而传统解决问题的方法是用塑料凳、硬质塑胶等器材拼接在一起以提高编队无人机的起降高度，而塑料凳体积较大，需要铺设数大量的塑料凳或者硬质胶板，铺设和回收过程需要大量的人力物力进行简单和繁复的操作，增加了人力成本，且存在起降场地的高度不统一，塑料凳无法折叠，不方便运输等问题，无法很好地解决直接影响编队无人机起降的问题，以及下降过程中存在因为地面效应存在降落偏差，造成回收困难以及降低了降落之后场地的整体飞行效果。

而编队无人机起降高度离地面不超过20厘米，编队无人机起在铺设了大量的钢结构或者大电流线缆的复杂地形下起降，对编队无人机直接造成磁场干扰，导致编队无人机的飞行控制失效、或极大地降低控制精度。

发明内容

本发明的目的在于改进现有技术的缺陷，提供一种应用于复杂地形的飞行器起降系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种应用于复杂地形的飞行器起降系统，包括控制芯片、霍尔传感模块、水平传感模块、起降平台及至少两个升降机构，所述起降平台用于给飞行器提供平坦合适的起降场地，所述升降机构用于调节起降平台在竖直方向上的高度，各升降机构均共同作用于所述起降平台，所述升降机构安装于起降平台的底部，多个升降机构相互独立运行并用于起到调节起降平台的水平倾斜度的作用，所述霍尔传感模块及水平传感模块均与控制芯片电性连接，所述升降机构与控制芯片电性连接，所述霍尔传感模块用于检测起降平台所处位置的磁场，所述水平传感模块用于检测起降平台在水平面上的水平倾斜度。

应用于复杂地形的飞行器起降系统的原理为，将起降平台及升降机构置于山地、沙地及磁场等复杂地形下，控制芯片自动控制4个升降机构同时调高起降平台在竖直方向上的高度，以解决编队无人机起飞时发生杂草缠绕和沙石被卷进无人机的问题，霍尔传感模块检测起降平台所处位置的磁场，并自动将磁场的参数反馈至控制芯片，控制芯片根据磁场参数继续控制升降机构的升降，进而在升降机构的作用下自动调节起降平台在竖直方向上的高度，调节完成后，水平传感模块检测起降平台在水平面上的水平倾斜度，并自动将水平倾斜度的参数反馈至控制芯片，控制芯片根据水平倾斜度的参数继续控制4个相互独立运行的升降机构的升降，进而将起降平台调节至水平状态。

所述升降机构包括有伸缩蜗杆、套筒及铰接轴，所述伸缩蜗杆设有外螺纹，所述套筒的一端通过铰接轴铰接安装于起降平台的底部，所述套筒的另一端套设在伸缩蜗杆上，所述套筒的内部固定安装有驱动机构，所述驱动机构与外螺纹啮合。

通过伸缩蜗杆的外螺纹与驱动机构啮合，由于驱动机构固定安装在套筒的内部，半月轴带动驱动蜗杆旋转，驱动蜗杆和伸缩蜗杆啮合并带动伸缩蜗杆旋转，使伸缩蜗杆在套筒内并沿着套筒做轴向运动，以实现升高及下降功能，而铰接轴的作用能使升降机构收纳起来，以便于搬放及运输。

所述升降机构还包括有折叠支撑杆及万向脚垫，所述折叠支撑杆具有第一端及第二端，所述第一端与第二端的方向相反，所述折叠支撑杆的第一端通过所述铰接轴铰接安装于起降平台的底部，所述折叠支撑杆的第二端通过所述铰接轴铰接安装于所述套筒上，所述伸缩蜗杆的一端万向连接于万向脚垫上，在本技术方案中，万向脚垫位于外螺纹的下方。

当编队无人机在山地、沙地等崎岖不平的复杂地形上起降时，万向脚垫的设置能够根据地形的凸起及凹陷程度调整其支撑的方向，能够更加适应于复杂地形；通过折叠支撑架的设置能够将升降机构折叠收纳起来，结构简单，操作方便，升降机构工作时折叠支撑架还起到支撑套筒的作用。

所述驱动机构包括有电机、半月轴、固定片、驱动蜗杆及互锁螺帽，所述电机与半月轴固定连接，电机与所述控制芯片电性连接，所述驱动蜗杆的中部通过固定片固定套设在半月轴上，所述互锁螺帽与半月轴螺纹连接，所述驱动蜗杆与所述外螺纹啮合。

所述铰接轴上设有用于起到限制部件的轴向运动作用的卡簧。

所述起降平台具有侧部，所述侧部设有操控面板，所述操控面板包括磁场指示灯、调平指示灯、电源指示灯、电源开关、复位按钮及模式按钮，所述磁场指示灯、调平指示灯、复位按钮及模式按钮均与所述控制芯片电性连接。

在本技术方案中，模式按钮有两种模式可供切换，分别为自动模式和手动模式，操控面板还包括控制驱动机构正反转的手动按钮，该手动按钮与手动模式对应，当模式按钮切换为手动模式时，有8个手动按钮，每2个按钮控制一个驱动机构的正转和反转，通过操控手动按钮控制驱动机构的正反转，以完成升降机构的升降操作，进而调节起降平台在竖直方向上的高度及水平倾斜度，而且在手动模式下调节水平倾斜度时还能通过水平尺来测量判断起降平台是否处于水平状态。

开启电源开关，应用于复杂地形的飞行器起降系统启动，电源指示灯常亮；当控制芯片根据霍尔传感模块实时检测的磁场大于0时，磁场指示灯以1秒间隔闪烁绿色，调节完成后，磁场指示灯常亮绿色；当控制芯片根据水平传感模块反馈回来的参数调节起降平台的水平倾斜度时，调平指示灯以1秒间隔闪烁绿色，当起降平台处于水平状态后，调平指示灯常亮绿色。

所述起降平台还具有顶部，所述顶部设有用于测量起降平台水平倾斜度的水平尺；在本技术方案中，水平尺的数量为两个。

所述顶部喷涂有多个用于给飞行器降落时扫描识别的二维码，多个二维码之间等间距排列。

当编队无人机降落时，编队无人机通过视觉定位识别每台无人机所对应的二维码，并通过二维码所在的位置实现精准降落。

所述控制芯片、霍尔传感模块及水平传感模块均固定安装于起降平台上。

应用于复杂地形的飞行器起降系统还包括有用于收纳固定升降机构的固定件。

在本技术方案中，固定件为扣带，飞行器从起降平台起飞至完成降落后，取消折叠支撑架对套筒的支撑限制，旋转收纳升降机构，并通过扣带将升降机构固定；当要使用起降平台执行飞行器起飞项目时，搭建系统只需解除扣带的固定，旋转升降机构且通过折叠支撑杆支撑套筒，使飞行器在复杂山地的地形上执行起飞项目前的准备工作更加方便快捷。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明的应用于复杂地形的飞行器起降系统通过升降机构调节起降平台在竖直方向上的高度，使编队无人机在起降平台起飞降落时能够避免杂草缠绕螺旋桨和被沙石卷进无人机内造成飞行隐患的问题，控制芯片根据霍尔传感模块检测的磁场参数调节起降平台的高度，能够避免地下大量的钢结构或大电流线缆磁场对编队无人机起降的干扰，使编队无人机的起飞及降落更加精准，控制芯片根据水平传感模块检测的水平倾斜度参数控制4个相互独立运行的升降机构对起降平台的共同作用下，自动调节起降平台的水平倾斜度，将起降平台自动调节至水平状态，方便快捷，省时省力，进而使编队无人机更好地执行飞行项目。

附图说明

图1是本发明实施例中应用于复杂地形的飞行器起降系统的实体结构示意图；

图2是本发明实施例中控制芯片及升降机构安装在起降平台上的实体结构示意图；

图3是本发明实施例中升降机构处于收纳状态的实体结构示意图；

图4是本发明实施例中起降平台处于磁场环境下的侧视图；

图5是本发明实施例中起降平台处于山地、沙地等复杂环境下的侧视图；

图6是本发明实施例中升降机构部件的爆炸图；

图7是本发明实施例中驱动机构与伸缩蜗杆啮合的剖视图；

图8是本发明实施例中驱动机构的爆炸图；

附图标记说明：

10、起降平台，11、水平尺，12、二维码，20、操控面板，21、磁场指示灯，22、调平指示灯，23、电源指示灯，24、电源开关，25、复位按钮，26、模式按钮，30、升降机构，31、伸缩蜗杆，311、外螺纹，32、套筒，33、铰接轴，331、卡簧，34、折叠支撑架，35、万向脚垫，40、驱动机构，41、电机，42、半月轴，43、固定片，44、驱动蜗杆，45、互锁螺帽，50、控制芯片，60、霍尔传感模块，70、水平传感模块，80、固定件，90、手动按钮。

具体实施方式

下面对本发明的实施例进行详细说明。

如图1、图2所示，一种应用于复杂地形的飞行器起降系统，包括控制芯片50、霍尔传感模块60、水平传感模块70、起降平台10及至少两个升降机构30，起降平台10用于给飞行器提供平坦合适的起降场地，升降机构30用于调节起降平台10在竖直方向上的高度，各升降机构30均共同作用于起降平台10，升降机构30安装于起降平台10的底部，多个升降机构30相互独立运行并用于起到调节起降平台10的水平倾斜度的作用，霍尔传感模块60及水平传感模块70均与控制芯片50电性连接，升降机构30与控制芯片50电性连接，霍尔传感模块60用于检测起降平台10所处位置的磁场，水平传感模块70用于检测起降平台10在水平面上的水平倾斜度。

请继续参阅图1、图2、图4、图5，起降平台10具有侧部及顶部，侧部设有操控面板20，操控面板20包括磁场指示灯21、调平指示灯22、电源指示灯23、电源开关24、复位按钮25及模式按钮26，磁场指示灯21、调平指示灯22、复位按钮25及模式按钮26均与控制芯片50电性连接；顶部喷涂有多个用于给飞行器降落时扫描识别的二维码12，多个二维码12之间等间距排列；顶部设有用于测量起降平台10水平倾斜度的水平尺11；在本实施例中，水平尺11的数量为两个。

控制芯片50、霍尔传感模块60及水平传感模块70均固定安装于起降平台10上。

请参阅图3，应用于复杂地形的飞行器起降系统还包括有用于收纳固定升降机构30的固定件80。

请参阅图2、图6、图7，升降机构30包括有伸缩蜗杆31、套筒32及铰接轴33，伸缩蜗杆31设有外螺纹311，套筒32的一端通过铰接轴33铰接安装于起降平台10的底部，套筒32的另一端套设在伸缩蜗杆31上，套筒32的内部固定安装有驱动机构40，驱动机构40与外螺纹311啮合；铰接轴33上设有用于起到限制部件的轴向运动作用的卡簧331。

请继续参阅图2、图6、图7，升降机构30还包括有折叠支撑杆及万向脚垫35，折叠支撑杆具有第一端及第二端，第一端与第二端的方向相反，折叠支撑杆的第一端通过铰接轴33铰接安装于起降平台10的底部，折叠支撑杆的第二端通过铰接轴33铰接安装于套筒32上，伸缩蜗杆31的一端万向连接于万向脚垫35上，在本实施例中，万向脚垫35位于外螺纹311的下方。

请参阅图8，驱动机构40包括有电机41、半月轴42、固定片43、驱动蜗杆44及互锁螺帽45，电机41与半月轴42固定连接，电机41与控制芯片50电性连接，驱动蜗杆44的中部通过固定片43固定套设在半月轴42上，互锁螺帽45与半月轴42螺纹连接，驱动蜗杆44与外螺纹311啮合。

本实施例具有如下优点：

1、应用于复杂地形的飞行器起降系统的原理为，将起降平台10及升降机构30置于山地、沙地及磁场等复杂地形下，控制芯片50自动控制4个升降机构30同时调高起降平台10在竖直方向上的高度，以解决编队无人机起飞时发生杂草缠绕和沙石被卷进无人机的问题，霍尔传感模块60检测起降平台10所处位置的磁场，并自动将磁场的参数反馈至控制芯片50，控制芯片50根据磁场参数继续控制升降机构30的升降，进而在升降机构30的作用下自动调节起降平台10在竖直方向上的高度，调节完成后，水平传感模块70检测起降平台10在水平面上的水平倾斜度，并自动将水平倾斜度的参数反馈至控制芯片50，控制芯片50根据水平倾斜度的参数继续控制4个相互独立运行的升降机构30的升降，进而将起降平台10调节至水平状态。

本发明的应用于复杂地形的飞行器起降系统通过升降机构30调节起降平台10在竖直方向上的高度，使编队无人机在起降平台10起飞降落时能够避免杂草缠绕螺旋桨和被沙石卷进无人机内造成飞行隐患的问题，控制芯片50根据霍尔传感模块60检测的磁场参数调节起降平台10的高度，能够避免地下大量的钢结构或大电流线缆磁场对编队无人机起降的干扰，使编队无人机的起飞及降落更加精准，控制芯片50根据水平传感模块70检测的水平倾斜度参数控制4个相互独立运行的升降机构30对起降平台10的共同作用下，自动调节起降平台10的水平倾斜度，将起降平台10自动调节至水平状态，方便快捷，省时省力，进而使编队无人机更好地执行飞行项目。

在本实施例中，当霍尔传感模块60检测到磁场的参数大于0时，通过升降机构30调高起降平台10的高度，直至检测到的磁场参数为0时停止；水平传感模块70在水平面上预设的初始参数值为X轴0°、Y轴0°，当水平传感模块70检测起降平台10的水平倾斜度的参数为X轴3°、Y轴0°时，控制芯片50便控制4个相互独立运行的升降机构30的升降，直至水平传感模块70检测的水平倾斜度的参数为X轴0°、Y轴0°时停止控制，此时起降平台10处于水平状态。

2、通过伸缩蜗杆31的外螺纹311与驱动机构40啮合，由于驱动机构40固定安装在套筒32的内部，半月轴42带动驱动蜗杆44旋转，驱动蜗杆44和伸缩蜗杆31啮合并带动伸缩蜗杆31旋转，使伸缩蜗杆31在套筒32内并沿着套筒32做轴向运动，以实现升高及下降功能，而铰接轴33的作用能使升降机构30收纳起来，以便于搬放及运输。

3、当编队无人机在山地、沙地等崎岖不平的复杂地形上起降时，万向脚垫35的设置能够根据地形的凸起及凹陷程度调整其支撑的方向，能够更加适应于复杂地形；通过折叠支撑架34的设置能够将升降机构30折叠收纳起来，结构简单，操作方便，升降机构30工作时折叠支撑架34还起到支撑套筒32的作用。

4、在本实施例中，模式按钮26有两种模式可供切换，分别为自动模式和手动模式，操控面板20还包括控制驱动机构40正反转的手动按钮90，该手动按钮90与手动模式对应，当模式按钮26切换为手动模式时，有8个手动按钮90，每2个按钮控制一个驱动机构40的正转和反转，通过操控手动按钮90控制驱动机构40的正反转，以完成升降机构30的升降操作，进而调节起降平台10在竖直方向上的高度及水平倾斜度，而且在手动模式下调节水平倾斜度时还能通过水平尺11来测量判断起降平台10是否处于水平状态。

5、在本实施例中，升降机构30的数量为4个，4个升降机构30分别分布在起降平台10的四个角，4个升降机构30分别独立并配合调节在区域上的起降平台10的倾斜，以使起降平台10达到水平状态。

6、开启电源开关24，应用于复杂地形的飞行器起降系统启动，电源指示灯23常亮；当控制芯片50根据霍尔传感模块60实时检测的磁场大于0时，磁场指示灯21以1秒间隔闪烁绿色，调节完成后，磁场指示灯21常亮绿色；当控制芯片50根据水平传感模块70反馈回来的参数调节起降平台10的水平倾斜度时，调平指示灯22以1秒间隔闪烁绿色，当起降平台10处于水平状态后，调平指示灯22常亮绿色。

7、当编队无人机降落时，编队无人机通过视觉定位识别每台无人机所对应的二维码12，并通过二维码12所在的位置实现精准降落。

8、在本实施例中，固定件80为扣带，飞行器从起降平台10起飞至完成降落后，取消折叠支撑架34对套筒32的支撑限制，旋转收纳升降机构30，并通过扣带将升降机构30固定；当要使用起降平台10执行飞行器起飞项目时，搭建系统只需解除扣带的固定，旋转升降机构30且通过折叠支撑杆支撑套筒32，使飞行器在复杂山地的地形上执行起飞项目前的准备工作更加方便快捷。

以上仅为本发明的具体实施例，并不以此限定本发明的保护范围；在不违反本发明构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种应用于复杂地形的飞行器起降系统，包括起降平台及升降机构，所述起降平台用于给飞行器提供平坦合适的起降场地，所述升降机构用于调节起降平台在竖直方向上的高度，所述升降机构安装于起降平台的底部；

其特征在于，所述升降机构的数量为至少两个，各升降机构均共同作用于所述起降平台，多个升降机构相互独立运行并用于起到调节起降平台的水平倾斜度的作用，所述应用于复杂地形的飞行器起降系统还包括控制芯片、霍尔传感模块及水平传感模块，所述霍尔传感模块及水平传感模块均与控制芯片电性连接，所述升降机构与控制芯片电性连接，所述霍尔传感模块用于检测起降平台所处位置的磁场，所述水平传感模块用于检测起降平台在水平面上的水平倾斜度。

2.如权利要求1所述应用于复杂地形的飞行器起降系统，其特征在于，所述升降机构包括有伸缩蜗杆、套筒及铰接轴，所述伸缩蜗杆设有外螺纹，所述套筒的一端通过铰接轴铰接安装于起降平台的底部，所述套筒的另一端套设在伸缩蜗杆上，所述套筒的内部固定安装有驱动机构，所述驱动机构与外螺纹啮合。

3.如权利要求2所述应用于复杂地形的飞行器起降系统，其特征在于，所述升降机构还包括有折叠支撑杆及万向脚垫，所述折叠支撑杆具有第一端及第二端，所述第一端与第二端的方向相反，所述折叠支撑杆的第一端通过所述铰接轴铰接安装于起降平台的底部，所述折叠支撑杆的第二端通过所述铰接轴铰接安装于所述套筒上，所述伸缩蜗杆的一端万向连接于万向脚垫上。

4.如权利要求2所述应用于复杂地形的飞行器起降系统，其特征在于，所述驱动机构包括有电机、半月轴、固定片、驱动蜗杆及互锁螺帽，所述电机与半月轴固定连接，电机与所述控制芯片电性连接，所述驱动蜗杆的中部通过固定片固定套设在半月轴上，所述互锁螺帽与半月轴螺纹连接，所述驱动蜗杆与所述外螺纹啮合。

5.如权利要求3所述应用于复杂地形的飞行器起降系统，其特征在于，所述铰接轴上设有用于起到限制部件的轴向运动作用的卡簧。

6.如权利要求1至5中任一项所述应用于复杂地形的飞行器起降系统，其特征在于，所述起降平台具有侧部，所述侧部设有操控面板，所述操控面板包括磁场指示灯、调平指示灯、电源指示灯、电源开关、复位按钮及模式按钮，所述磁场指示灯、调平指示灯、复位按钮及模式按钮均与所述控制芯片电性连接。

7.如权利要求6所述应用于复杂地形的飞行器起降系统，其特征在于，所述起降平台还具有顶部，所述顶部设有用于测量起降平台水平倾斜度的水平尺。

8.如权利要求7所述应用于复杂地形的飞行器起降系统，其特征在于，所述顶部喷涂有多个用于给飞行器降落时扫描识别的二维码，多个二维码之间等间距排列。

9.如权利要求1至5中任一项所述应用于复杂地形的飞行器起降系统，其特征在于，所述控制芯片、霍尔传感模块及水平传感模块均固定安装于起降平台上。

10.如权利要求9所述应用于复杂地形的飞行器起降系统，其特征在于，还包括有用于收纳固定升降机构的固定件。

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