CN112455661A - 一种具备模块化柔性配置栖息触点的无人机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具备模块化柔性配置栖息触点的无人机，涉及航空领域，能够仅通过调整起落架和无人机的相对位姿来实现栖息，无需整体的改变无人机的飞行状态，操作快速简单。本发明包括：无人机、起落架、栖息触点模块、增材制造模块、相机。无人机底部安装起落架，起落架由一对或多对机械臂组成，起落架和无人机活动连接，起落架上安装栖息触点模块。无人机底部还安装相机和增材制造模块，增材制造模块的作业范围覆盖起落架的安装及活动范围。本发明通过栖息触点模块建立与周围结构的稳定接触，栖息平稳后无人机可以减慢或完全停止某些旋翼，大大增强的无人机的任务作业灵活性及作业时间。

Description

一种具备模块化柔性配置栖息触点的无人机
技术领域
本发明涉及航空技术领域，尤其涉及一种具备模块化柔性配置栖息触点的无人机。
背景技术
通过无人机环境建立稳定接触的栖息状态可以帮助小型无人机（UAV）节省电池电量，延长运行时间。然而，大多数无人机栖息策略需要复杂的操纵，并依赖于特定的结构。例如附着粗糙墙壁或抓握树枝。
在栖息时，无人机必须安置在靠近停放目标的位置，因此对无人机的控制提出了很高的要求。与开放空间的飞行不同，无人机栖息过程中往往会涉及大迎角，失速等激进的操纵状态，才能使得起落架达到所需的姿态和位置。现有技术中缺乏针对栖息所需特质的无人机。
发明内容
本发明提供一种具备模块化柔性配置栖息触点的无人机，搭载了多种栖息结构和增材制造模块，能够仅通过调整起落架和无人机的相对位姿来实现栖息，无需整体的改变无人机的飞行状态，操作快速简单。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种具备模块化柔性配置栖息触点的无人机，包括：无人机、起落架、栖息触点模块、增材制造模块、相机。无人机底部安装起落架，起落架由一对或多对机械臂组成，起落架和无人机活动连接，起落架上安装栖息触点模块。无人机底部还安装相机和增材制造模块，增材制造模块的作业范围覆盖起落架的安装及活动范围。
进一步的，栖息触点模块采用夹持模块、吸盘模块、卡盘模块、倒刺模块中的一种或几种。
进一步的，夹持模块包括安装底座、连杆和爪钳，安装底座一端活动连接起落架，另一端上相向设置两个连杆，连杆活动连接一对配合咬合的爪钳，爪钳的啮合连接面上设置凹槽。
进一步的，吸盘模块包括支架、吸盘支架、旋转关节、吸盘。支架为正多边形，支架的每个顶角位置通过旋转关节安装吸盘支架，吸盘支架上均匀设置若干吸盘。
进一步的，卡盘模块包括卡盘体和卡爪，卡盘体的侧边设置安装耳，安装耳上设有安装孔，卡盘体中空，卡盘体的一侧端面上沿周向均匀设置卡爪，卡爪数量不小于3。
进一步的，倒刺模块包括针体和倒刺，针体根部和起落架连接，针体的针头外表面上设置倒刺，倒刺具有弹性形变能力，倒刺沿螺旋线排列至少2圈，倒刺和针体的的刺尖方向相反。
本发明的有益效果是：
本发明通过栖息触点模块将无人机稳定在各种不同的结构上，模块化的设计以及多模块携带能力使无人机能够适应一系列常见结构（例如路灯和建筑物的边缘或角落），使得无人机需要时快速进入栖息状态，可有效降低功耗，提高姿势稳定性并在高处栖息或休息时保持较大的视野范围；同时，本发明还搭载了增材制造模块，当机载的栖息触点模块无法寻找到合适的结构进行栖息时，通过增材制造模块，快速增材制造出与栖息触点模块配合的柔性栖息结构，增强了栖息触点模块的柔性能力，以便于无人机栖息。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例常规停放示意图；
图3是本发明实施例倒挂栖息示意图；
图4是夹持模块结构示意图；
图5是吸盘模块结构示意图；
图6是卡盘模块结构示意图；
图7是倒刺模块结构示意图。
其中，1-无人机、2-起落架、21-上臂、22-下臂、3-栖息触点模块、31-夹持模块、311-连杆、312-爪钳、313-安装底座、32-吸盘模块、321-支架、322-吸盘支架、323-旋转关节、324-吸盘、33-卡盘模块、331-卡盘体、332-卡爪、34-倒刺模块、341-针体、342-倒刺、4-快速增材模块、5-相机。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
本发明实施例提供一种具备模块化柔性配置栖息触点的无人机，如图1所示，包括：无人机1、起落架2、栖息触点模块3、增材制造模块4、相机5，如图1所示。
无人机1底部安装起落架2，起落架2和无人机1之间通过关节连接。起落架2由一对或多对机械臂组成，包括上臂21和下臂22，上臂21和下臂22之间采用关节连接。上述关节均为自驱动关节，能够控制起落架2的位置及姿态，从而能实现常规起降和不同大小及形状物体的抓、钩等连接操作，常规停放示意图如图2所示，倒挂栖息示意图如图3所示。
起落架2的下臂22通过套管或螺纹安装栖息触点模块3，栖息触点模块3根据实际工况采用夹持模块31、吸盘模块32、卡盘模块33、倒刺模块34中的一种或几种。在栖息平稳后无人机1可以减慢或完全停止某些旋翼。
夹持模块31采用仿生鸟类爪子的结构，如图4所示，包括安装底座313、连杆311和爪钳312。安装底座313通过转动关节和下臂22连接，安装底座313的另一端上连接两个相向设置的连杆311，连杆311活动连接一对配合咬合的爪钳312，爪钳312的啮合连接面上设置凹槽，能够进一步紧固被咬合的结构。
吸盘模块32如图5所示，包括支架321、吸盘支架322、旋转关节323、吸盘324。支架321为正多边形，支架321的每个顶角位置通过旋转关节323安装吸盘支架322，旋转关节323可主动控制吸盘支架322绕旋转关节323旋转，使吸盘支架322完全收纳进顶端支架321底部空间。吸盘支架322上均匀设置若干吸盘324。
卡盘模块33如图6所示，包括卡盘体331和卡爪332，卡盘体331的侧边设置安装耳，安装耳上设有安装孔，安装孔和下臂22配合连接。卡盘体331为中空的圆柱体，卡盘体331的一侧端面上沿周向均匀设置卡爪332，卡爪332数量不小于3。卡爪332沿卡盘体331的径向移动，从而改变卡盘体331中空部分的截面积，适配不同的现场工况。
倒刺模块34如图7所示包括针体341和倒刺342，针体341根部和下臂22连接，针体341的针头外表面上设置倒刺342，倒刺342具有弹性形变能力，倒刺342沿螺旋线排列至少2圈，倒刺342和针体的341的刺尖方向相反。无人机1降落时，针体341能快速的刺破着陆区域表面，倒刺342由于落震特性，在无人机1降落后向上回弹时，倒刺342与着陆区域内部介质摩擦，倒刺342呈伞状张开，勾住着陆区域的内部介质，增加无人机1降落的稳定性。
无人机1底部还安装相机5和增材制造模块4，增材制造模块4的作业范围覆盖起落架2的安装及活动范围。
相机5用于采集着落目标情况，从而根据着陆目标的参数建立模型，然后通过增材制造模块4建立能够和栖息触点模块3配合的柔性栖息结构，便于无人机1栖息，增材制造模块4可采用3D打印机。
本发明的有益效果是：
本发明通过栖息触点模块将无人机稳定在各种不同的结构上，模块化的设计以及多模块携带能力使无人机能够适应一系列常见结构（例如路灯和建筑物的边缘或角落），使得无人机需要时快速进入栖息状态，可有效降低功耗，提高姿势稳定性并在高处栖息或休息时保持较大的视野范围；同时，本发明还搭载了增材制造模块，当机载的栖息触点模块无法寻找到合适的结构进行栖息时，通过增材制造模块，快速增材制造出与栖息触点模块配合的柔性栖息结构，增强了栖息触点模块的柔性能力，以便于无人机栖息。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种具备模块化柔性配置栖息触点的无人机，其特征在于，包括：无人机（1）、起落架（2）、栖息触点模块（3）、增材制造模块（4）、相机（5）；
无人机（1）底部安装起落架（2），起落架（2）由一对或多对机械臂组成，起落架（2）和无人机（1）活动连接，起落架（2）上安装栖息触点模块（3）；
无人机（1）底部还安装相机（5）和增材制造模块（4），增材制造模块（4）的作业范围覆盖起落架（2）的安装及活动范围。
2.根据权利要求1所述的一种具备模块化柔性配置栖息触点的无人机，其特征在于，栖息触点模块（3）采用夹持模块（31）、吸盘模块（32）、卡盘模块（33）、倒刺模块（34）中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的一种具备模块化柔性配置栖息触点的无人机，其特征在于，夹持模块（31）包括安装底座（313）、连杆（311）和爪钳（312），安装底座一端（313）活动连接起落架（2），另一端上相向设置两个连杆（311），连杆（311）活动连接一对配合咬合的爪钳（312），爪钳（312）的啮合连接面上设置凹槽。
4.根据权利要求2所述的一种具备模块化柔性配置栖息触点的无人机，其特征在于，吸盘模块（32）包括支架（321）、吸盘支架（322）、旋转关节（323）、吸盘（324）；
支架（321）为正多边形，支架（321）的每个顶角位置通过旋转关节（323）安装吸盘支架（322），吸盘支架（322）上均匀设置若干吸盘（324）。
5.根据权利要求2所述的一种具备模块化柔性配置栖息触点的无人机，其特征在于，卡盘模块（33）包括卡盘体（331）和卡爪（332），卡盘体（331）的侧边设置安装耳，安装耳上设有安装孔，卡盘体（331）中空，卡盘体（331）的一侧端面上沿周向均匀设置卡爪（332），卡爪（332）数量不小于3。
6.根据权利要求2所述的一种具备模块化柔性配置栖息触点的无人机，其特征在于，倒刺模块（34）包括针体（341）和倒刺（342），针体（341）根部和起落架（2）连接，针体（341）的针头外表面上设置倒刺（342），倒刺（342）具有弹性形变能力，倒刺（342）沿螺旋线排列至少2圈，倒刺（342）和针体的（341）的刺尖方向相反。
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