CN113443160B - 一种无人机降落装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机降落装置及控制方法，涉及无人机技术领域，本发明的无人机降落装置,包括层叠设置的降落平台和位于降落平台下方的固定平台，降落平台和固定平台通过至少三个相互平行设置的推杆电机支撑，降落平台上设置有角度测量装置，用于测量降落平台与水平面之间的夹角，多个推杆电机用于调整降落平台与水平面之间的倾斜角度，多个推杆电机与降落平台通过铰接件连接。本发明提供的无人机降落装置及控制方法，使得无人机在户外的各种地面条件均能够平稳、安全的降落。

Description

一种无人机降落装置及控制方法

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体而言，涉及一种无人机降落装置及控制方法。

背景技术

无人机也就是无人驾驶飞机的简称，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。随着无人机技术的发展，无人机已经日益广泛地应用于人们的生产生活之中，例如测绘巡检、航拍摄影、大型活动表演、小型货物运输等各种活动中。无人机巡检有不受高度限制、巡视灵活、拍照方便和角度全面的优点，特别适合于山区或者湖泊等人员不易到达的地区，弥补了人工巡视的不足，而被应用于电力巡检。

目前电力巡检无人机在山区作业过程中，一般会选择较为平整的路面降落，但是会具有一定的局限性，有些存在具备降落条件的路面，一些没有具有降落条件的路面，即使有些地方满足降落要求，但又会存在与无人机距离较远的问题，因为电力巡检无人机巡航时间有限，这样就会存在一定的损耗。无人机经常也会选择在车厢或者车顶降落，而车厢以及车顶的倾斜度也要取决于地面的平整度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人机降落装置及控制方法，能够使得无人机在户外的各种地面条件下均平稳、安全的降落。

本发明的实施例是这样实现的：

一种无人机降落装置，包括层叠设置的降落平台和位于降落平台下方的固定平台，降落平台和固定平台通过至少三个相互平行设置的推杆电机支撑连接，降落平台上设置有角度测量装置，用于测量降落平台与水平面之间的倾角，多个推杆电机用于调整降落平台与水平面之间的倾角，多个推杆电机与降落平台通过铰接件连接。

可选的，作为一种可实施的方式，无人机降落装置还包括分别设置于铰接件与降落平台之间的测重仪，测重仪用于测量无人机与降落平台接触时的冲击力。

可选的，作为一种可实施的方式，无人机降落装置还包括控制器，控制器分别与角度测量装置和推杆电机电连接，控制器还与无人机机体上的控制板无线连接，控制器在获得降落指示信号后，获取无人机的飞行姿态，并根据无人机的飞行姿态控制推杆电机的调节工作。

可选的，作为一种可实施的方式，测重仪与控制器电连接，控制器根据测重仪的测量结果控制推杆电机的调节工作。

可选的，作为一种可实施的方式，在固定平台的底面上还设置有用于插入地面固定的固定锥。

一种无人机降落的控制方法，包括：

接收降落指示信号，获取无人机当前位置坐标信息；

根据降落指示信号中的目标降落位置，引导无人机由当前坐标位置移动至目标降落位置的上空；

获取无人机的当前飞行姿态信息；

获取降落平台的当前角度，根据无人机的当前飞行姿态信息计算降落平台的降落角度，通过推杆电机的伸缩调节降落平台的当前角度至降落角度；

发送降落信号给无人机机体上的控制板。

可选的，作为一种可实施的方式，获取降落平台的当前角度，根据无人机的当前飞行姿态信息计算降落平台的降落角度，通过推杆电机的移动调节降落平台的当前角度调节至降落角度之后，还包括：

获取降落平台的当前角度，并与降落角度相比，若是差值在阈值范围内，则发送降落信号给控制板，否则，重新调整降落平台角度。

可选的，作为一种可实施的方式，根据无人机的飞行姿态实时调整降落平台的角度以使降落平台适应无人机的飞行姿态之后，还包括：获取无人机与降落平台接触时的冲击力，并根据冲击力调整推杆电机的伸缩。

可选的，作为一种可实施的方式，根据降落指示信号中的目标降落位置，引导无人机由当前坐标位置移动至目标降落位置上空之后，还包括：获取无人机当前坐标位置与降落平台的位置，并判断无人机是否位于降落平台的上空，若是，则获取无人机的当前飞行姿态，否则，重新引导无人机由当前坐标位置移动至目标降落位置上空。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明提供的无人机降落装置，包括层叠设置的降落平台和位于降落平台下方的固定平台，降落平台作为无人机降落的着地点，降落平台和固定平台通过至少三个相互平行设置的推杆电机支撑连接，降落平台上设置有角度测量装置，用于测量降落平台与水平面之间的倾角，多个推杆电机与降落平台通过铰接件连接，多个推杆电机的伸缩端伸缩带动与伸缩端连接的降落平台处的升高或降低，从而调节降落平台的倾角，使得降落平台的倾角与无人机着地时的倾角保持一致，从而能够使得无人机在户外的各种地面条件下均能够平稳、安全的降落。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。

图1为本发明实施例无人机降落平台的结构示意图；

图2为本发明实施例无人机降落的控制方法流程图。

图标：110-降落平台；120-固定平台；130-推杆电机；140-固定锥；150-铰接件；160-测重仪。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

电力巡检关乎人们正常的生活用电，而电力巡检工作通常会在高山去的户外环境下作业，而高山去的地区通常是工作者不易到达的地区，无人机巡检因为不受高度限制、巡视灵活、拍照方便和角度全面的优点而被应用于电力巡检。而高山地区没有平整的地面供无人机起飞和降落。而无人机对降落面的整度、倾斜度以及尘土厚度均有比较严格的要求，如果地面不够平整或有一定倾斜度都会造成电力巡检无人机侧翻以及无法上锁的风险，尘土厚度较大时会对电机造成一定的损伤，减少无人机的使用寿命。

本发明提供了一种无人机降落装置，如图1所示，包括层叠设置的降落平台110和位于降落平台110下方的固定平台120，降落平台110和固定平台120通过至少三个相互平行设置的推杆电机130支撑连接，降落平台110上设置有角度测量装置，用于测量降落平台110与水平面之间的倾角，多个推杆电机130用于调整降落平台110与水平面之间的倾角，多个推杆电机130与降落平台110通过铰接件150连接。

需要说明的是，推杆电机130的数量大于等于三个，具体的数量和具体设置位置不做限制，只要多个推杆电机130的之间相互平行，达到支撑降落平台110与固定平台120的作用，且多个推杆电机130不能位于同一平面，如果多个推杆电机130位于同一平面，就不能对降落平台110的倾角进行调整。示例的，本发明实施例使用四个推杆电机130，且四个推杆电机130分别设置于降落平台110四个角的位置处。

多个推杆电机130通过铰接件150连接，铰接件150的具体形式在此不做具体的限定，本发明选用万向接连接器作为铰接件150。因为万向节连接器具有活动范围广，活动灵活的优点。

本发明提供的无人机降落装置，包括层叠设置的降落平台110和位于降落平台110下方的固定平台120，降落平台110作为无人机降落的着地点，降落平台110和固定平台120通过至少三个相互平行设置的推杆电机130支撑连接，降落平台110上设置有角度测量装置，用于测量降落平台110与水平面之间的倾角，多个推杆电机130与降落平台110通过铰接件150连接，多个推杆电机130的伸缩端伸缩带动与伸缩端连接的降落平台110处的升高或降低，从而调节降落平台110的倾角，使得降落平台110的倾角与无人机着地时的倾角保持一致，从而能够使得无人机在户外的各种地面条件下均能够平稳、安全的降落。

可选的，如图1所示，无人机降落装置还包括分别设置于铰接件150与降落平台110之间的测重仪160，测重仪160用于测量无人机与降落平台110接触时的冲击力。

当无人机降落到降落平台110时，会对降落平台110产生一定的压力，无人机与降落平台110的接触面根据无人机的型号不同而不同，对降落平台110上各个点产生的压力也必然不同，而降落平台110是由多个推杆电机130支撑的，也就是说，无人机对降落平台110的压力会传递至多个推杆电机130支撑点上，在铰接件150与降落平台110之间设置测重仪160，测重仪160检测无人机降落到降落平台110时对各个推杆电机130支撑点的冲击力。

本领域人员应当知晓，测重仪160测试的是施加在测重仪160上方的物体的重量，也就是说，测重仪160检测的是无人机与降落平台110接触时给降落平台110施加的重力，所以，测重仪160的上方必须与降落平台110接触。

本发明的一种可实现的方式中，如图1所示，无人机降落装置还包括控制器，控制器分别与角度测量装置和推杆电机130电连接，控制器还与无人机机体上的控制板无线连接，控制器在获得降落指示信号后，获取无人机的飞行姿态，并根据无人机的飞行姿态控制推杆电机130的调节工作。

需要说明的是，降落指示信号是无人机机体上的控制板通过无线连接发送给控制器的，可以是任务执行完成后需要的降落，也可以不满足工作条件之后的降落，例如，无人机电量耗尽，天气不允许工作时，工作人员通过无线发送的降落指示信号。

控制器获得降落指示信号后，通过无线获取无人机的当前位置信息，根据自身的位置信息计算无人机的运动方向及距离，并将上述移动信息传送至无人机机体的控制板，控制板根据上述移动信息控制无人机移动至降落平台110的上空，控制器获取无人机飞行姿态，并根据无人机的飞行姿态控制各个推杆电机130的伸缩杆的伸缩量，以使了降落平台110与无人机的着地面平行，确保无人机能够平稳、安全的降落到降落平台110上。

可选的，如图1所示，测重仪160与控制器电连接，控制器根据测重仪160的测量结果控制推杆电机130的调节工作。

通常情况下，无人机自身的重量不会太大，这样有利于在执行任务时体态灵活，而这又会带来一个问题，因为无人机是在飞行的状态下与降落平台110接触，无人机的机翼没有停止旋转，当无人机与降落平台110接触时，无人机对降落平台110施加一定的压力，相应的，降落平台110也会度无人机施加一反向的力，而无人机自身的重量较轻，且机翼在旋转，会在降落时会产生弹跳现象。

当无人机与降落平台110接触时，测重仪160检测无人机降落到降落平台110时对各个推杆电机130支撑点的冲击力，控制器与测重仪160电连接，以获取测重仪160测得的各个支撑点的冲击力，控制器根据各个支撑点的冲击力，对各个推杆电机130进行相应的调节，以缓冲各个支撑点的冲击力，以使无人机平稳降落在降落平台110上，避免产生弹跳现象。

本发明的一种可实现的方式中，在固定平台120的底面上还设置有用于插入地面固定的固定锥140。

在高山区的野外，地面凹凸不平，当无人机降落装置放置于地面上时，可能出现摇摆或者在无人机降落时整体倾斜或者翻倒在地，而且，野外的环境通常会有大风等不确定的因素，会使得无人机降落装置不能稳定的放置于地面上，从而导致无人机降落时倾翻。在固定平台120的地面上设置用于插入地面固定的固定锥140，固定锥140与固定平台120的地面固定连接。固定锥140将无人机降落装置与地面固定，避免上述因为无人机降落装置没有固定而引起的无人机降落装置的倾翻。

固定锥140的数量和具体设置位置不做具体限定，只要能达到固定无人机降落装置的功能即可，示例的，本发明的固定锥140设置四个，分别设置在固定平台120的四个角处。

固定锥140的长度也增加了无人机降落装置的水平高度，从而增加了无人机降落后与地面之间的高度，避免了降落里面附近的飞尘对无人机电机的损坏。

本发明还提供了一种无人机降落的控制方法，如图2所示，包括：

步骤110：接收降落指示信号，获取无人机当前位置坐标信息；

步骤120：根据降落指示信号中的目标降落位置，引导无人机由当前坐标位置移动至目标降落位置的上空；

步骤130：获取无人机的当前飞行姿态信息；

步骤140：获取降落平台110的当前角度，根据无人机的当前飞行姿态信息计算降落平台110的降落角度，通过推杆电机130的移动调节降落平台110的当前角度至降落角度；

步骤150：发送降落信号给无人机机体上的控制板。

需要说明的是，降落指示信号是无人机机体上的控制板通过无线连接发送给控制器的，可以是任务执行完成后需要的降落，也可以不满足工作条件之后的降落，例如，无人机电量耗尽，天气不允许工作人员发送的降落指示信号。

控制器接收到降落指示信号后，通过无线连接获取无人机当前位置坐标信息，将控制器所在的位置作为目标降落位置并计算无人机需要移动的移动信息，并将移动信息发送给无人机机体上的控制板，控制板控制无人机跟具移动信息由当前坐标位置移动至目标降落位置的上空。

当无人机移动到目标位置的上空时，控制器获取无人机当前的飞行姿态信息，飞行姿态信息包括当前的飞行速度，机体的倾角，以及位置信息。控制器根据飞行姿态计算出无人机与降落平台110接触时的降落角度。

控制器获取降落平台110的当前角度，并计算当前角度与降落角度的差值，并控制各个推杆电机130伸缩端的伸缩以消除角度差值，从而使得降落平台110的角度与降落角度相同。当降落平台110的角度与降落角度相同时，控制器发送降落信号给控制板，控制板控制无人机降落。降落平台110的角度与降落角度相同时也就是无人机降落时着地面与降落平台110平行，从而使得无人机能够平稳，安全的降落到降落平台110上。

可选的，如图2所示，获取降落平台110的当前角度，根据无人机的当前飞行姿态信息计算降落平台110的降落角度，通过推杆电机130的移动调节降落平台110的当前角度调节至降落角度之后，还包括：

获取降落平台110的当前角度，并与降落角度相比，若是差值在阈值范围内，则发送降落信号给控制板，否则，重新调整降落平台110角度。

在降落平台110的角度第一次调整为降落角度之后，对降落平台110的角度进行一次验证，以确保降落平台110与降落角度一致。进而无人机降落时着地面与降落平台110平行，从而使得无人机能够平稳，安全的降落到降落平台110上。

可选的，如图2所示，根据无人机的飞行姿态实时调整降落平台110的角度以使降落平台110适应无人机的飞行姿态之后，还包括：

步骤160：获取无人机与降落平台110接触时的冲击力，并根据冲击力调整推杆电机130的伸缩。

当无人机与降落平台110接触时，测重仪160检测无人机降落到降落平台110时对各个推杆电机130支撑点的冲击力，控制器与测重仪160电连接，以获取测重仪160测得的各个支撑点的冲击力，控制器根据各个支撑点的冲击力，对各个推杆电机130进行相应的调节，以缓冲各个支撑点的冲击力，以使无人机平稳降落在降落平台110上。避免产生弹跳现象。

可选的，如图2所示，根据降落指示信号中的目标降落位置，引导无人机由当前坐标位置移动至目标降落位置上空之后，还包括：获取无人机当前坐标位置与降落平台110的位置，并判断无人机是否位于降落平台110的上空，若是，则获取无人机的当前飞行姿态，否则，重新引导无人机由当前坐标位置移动至目标降落位置上空。

无人机位于降落平台110上方时，降落时只需做垂直的上下运动，无人机机体的状态比较稳定。与降落平台110接触时也不会有其他方向的惯性导致无人机偏移，能够保证无人机平稳，安全的降落到降落平台110上。当无人机第一次位于降落平台110上空时，对无人机的位置进行一次验证，以确保无人机位于降落平台110的上空。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无人机降落装置，其特征在于，包括层叠设置的降落平台和位于所述降落平台下方的固定平台，所述降落平台和所述固定平台通过至少三个相互平行设置的推杆电机支撑连接，所述降落平台上设置角度测量装置，用于测量所述降落平台与水平面之间的倾角，多个所述推杆电机用于调整所述降落平台与水平面之间的倾角，多个所述推杆电机与所述降落平台通过铰接件连接；还包括分别设置于所述铰接件与所述降落平台之间的测重仪，所述测重仪用于测量无人机与所述降落平台接触时的冲击力；

还包括控制器，所述控制器分别与所述角度测量装置和所述推杆电机电连接，所述控制器还与无人机机体上的控制板无线连接，所述控制器在获得降落指示信号后，获取无人机的飞行姿态，并根据无人机的飞行姿态控制所述推杆电机的调节工作；所述测重仪与所述控制器电连接，所述控制器获取所述测重仪测得的各个所述推杆电机支撑点的冲击力，并根据各个支撑点的冲击力，对对应的所述推杆电机进行相应的调节，以缓冲各个支撑点的冲击力,避免产生弹跳。

2.根据权利要求1所述的无人机降落装置，其特征在于，在所述固定平台的底面还设置有用于插入地面固定的固定锥。

3.根据权利要求1所述的无人机降落装置，其特征在于,所述角度测量装置为陀螺仪。

4.一种无人机降落的控制方法，其特征在于，所述方法包括:

接收降落指示信号，获取无人机当前位置坐标信息；

根据降落指示信号中的目标降落位置，引导所述无人机由当前坐标位置移动至目标降落位置上空；

获取所述无人机的当前飞行姿态信息；

获取降落平台的当前角度，根据所述无人机的当前飞行姿态信息计算所述降落平台的降落角度，通过推杆电机的伸缩调节所述降落平台的当前角度至降落角度；

控制所述无人机降落至降落平台；

所述无人机的当前飞行姿态信息计算所述降落平台的降落角度，通过推杆电机的移动调节所述降落平台的当前角度调节至降落角度之后，还包括：

获取无人机与降落平台接触时各个所述推杆电机支撑点的冲击力，并根据各个支撑点的冲击力，对对应的所述推杆电机进行相应的调节，以缓冲各个支撑点的冲击力,避免产生弹跳。

5.根据权利要求4所述的无人机降落的控制方法，其特征在于，所述获取降落平台的当前角度，根据所述无人机的当前飞行姿态信息计算所述降落平台的降落角度，通过推杆电机的伸缩调节所述降落平台的当前角度至降落角度之后，还包括：

获取降落平台的当前角度，并与降落角度相比，若是差值在阈值范围内，则发送降落信号给控制板，否则，重新调整降落平台角度。

6.根据权利要求4所述的无人机降落的控制方法，其特征在于，所述根据降落指示信号中的目标降落位置，引导所述无人机由当前坐标位置移动至目标降落位置上空之后，还包括:

获取无人机当前坐标位置与降落平台的位置，并判断无人机是否位于降落平台上空，若是，则获取无人机的当前飞行姿态，否则，重新引导无人机由当前坐标位置移动至目标降落位置上空。

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