CN113859520B - 一种混联形式无人机自适应起落架 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种混联形式无人机自适应起落架，其包括上部承载平台、中间衔接平台以及位于两者之间的多个连杆组件；每个连杆组件均包括平台转动部件、上端连杆部件、下端连杆部件以及下端支撑部件；上部承载平台、上端连杆部件、下端连杆部件、下端支撑部件、中间衔接平台组成平面四连杆机构；起落架还包括压力传感器、视觉传感器以及惯性测量单元。本发明的混联形式自适应起落架采用广义并联机构形式，位置与姿态可以实现完全解耦调整，并且可以实现起落架的主动折叠，本发明的起落架具有较强的自适应能力，满足了无人机在多种复杂场景下的降落需求。

Description

一种混联形式无人机自适应起落架
技术领域
本发明涉及无人机结构设计领域，尤其涉及一种混联形式无人机自适应起落架。
背景技术
与传统固定翼飞机相比，多旋翼无人机由于具有垂直起飞着陆和空中定点悬停等特点，在起飞着陆场地受限和飞行空间狭小等场合下，其作为一种理想飞行器，广泛应用于消防安全、抢险救灾、地形探测以及警察执法等领域。目前多旋翼无人机的起落架大多采用固定脚架结构，固定脚架结构的起落架具有结构简单、不需要外加控制装置等优点，但是针对地形复杂尤其涉及到地面崎岖出现较大坡度的地形工况，固定脚架结构的起落架往往无法适应，从而限制了其使用范围。
发明内容
针对现有的固定脚架结构的起落架缺乏自适应能力，不能满足无人机在崎岖地面降落的任务需求，本发明提供一种混联形式无人机自适应起落架，以解决现有起落架结构普遍存在的地形适应能力差的问题，提升无人机在台阶、坡面及沙石等多种复杂地形下的降落适应性。
本发明的目的通过如下的技术方案来实现：
一种混联形式无人机自适应起落架，该起落架包括上部承载平台、中间衔接平台以及位于上部承载平台、中间衔接平台之间的多个连杆组件；
每个连杆组件均包括平台转动部件、上端连杆部件下端连杆部件以及下端支撑部件；
所述上部承载平台通过第一转动副与所述平台转动部件相连，多个第一转动副的轴线相交于一点；所述平台转动部件通过第二转动副与所述上端连杆部件的一端相连，所述上端连杆部件的另一端通过第三转动副与所述下端连杆部件的一端，所述下端连杆部件的另一端通过第四转动副与所述下端支撑部件的中部相连，所述下端支撑部件的一端通过第五转动副与所述中间衔接平台相连；
所述第二转动副的轴线与所述第一转动副的轴线垂直，所述第二转动副、第三转动副、第四转动副、第五转动副的轴线平行，使得上端连杆部件、下端连杆部件、下端支撑部件的中线位于同一平面内；
所述起落架还包括压力传感器、惯性测量单元以及视觉传感器，分别安装于下端支撑部件的末端、上部承载平台的上表面以及中间衔接平台的下表面。
进一步地，所述连杆组件为四组，相邻的上端连杆组件的夹角为90°，相邻的下端支撑部件的夹角为90°。
进一步地，所述下端连杆部件呈夹片形式通过第三转动副和第四分别安装于上端连杆部件和下端支撑部件的左右两侧，使得所述起落架折叠时，所述下端支撑部件能够收回于所述下端连杆部件内部。
进一步地，还包括布置于中间衔接平台和下端支撑部件之间，以及下端支撑部件和下端连杆部件之间的驱动。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明的混联形式无人机自适应起落架采用了广义并联机构作为其原理构型，通过采用多级平台协调运动方式，实现了起落架位置与姿态控制的全解耦，提升了起落架的运动性能，并进一步降低了控制难度；
(2)起落架采用了可折叠设计，减少了在飞行过程中起落架带来的飞行阻力，降低了无人机的飞行尺寸带来的避障难度，满足了多种复杂场景下起落架的自适应性能。
附图说明
图1为自适应起落架降落的其中一个实施例的结构示意图；
图2是自适应起落架的其中一个实施例的飞行模式正面示意图；
图3是自适应起落架的其中一个实施例降落模式背面示意图；
图4为自适应起落架的另一个实施例的结构示意图。
图中，上部承载平台1、平台转动部件2、上端连杆部件3、下端连杆部件4、中间衔接平台5、下端支撑部件6、压力传感器7、惯性测量单元8、视觉传感器9。
具体实施方式
下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-4所示，本发明的混联形式无人机自适应起落架，包括上部承载平台1、中间衔接平台5以及位于上部承载平台1、中间衔接平台5之间的多个连杆组件。如图1中所示为四个，图4为三个。
连杆组件包括平台转动部件2、上端连杆部件3下端连杆部件4以及下端支撑部件6。上部承载平台1通过第一转动副与所述平台转动部件2相连，多个第一转动副的轴线相交于一点；所述平台转动部件2通过第二转动副与所述上端连杆部件3的一端相连，所述上端连杆部件3的另一端通过第三转动副与所述下端连杆部件4的一端，所述下端连杆部件4的另一端通过第四转动副与所述下端支撑部件6的中部相连，所述下端支撑部件6的一端通过第五转动副与所述中间衔接平台5相连；所述第二转动副的轴线与所述第一转动副的轴线垂直，所述第二转动副、第三转动副、第四转动副、第五转动副的轴线平行，使得上端连杆部件3、下端连杆部件4、下端支撑部件6的中线位于同一平面内。
自适应起落架还包括布置于中间衔接平台5和下端支撑部件6之间，以及下端支撑部件6和下端连杆部件4之间的驱动。
当无人机处于飞行状态时，下端支撑部件6可以收回于下端连杆部件4之间，实现起落架的主动折叠；当无人机处于降落状态时，下端支撑部件6可以从下端连杆部件4之间伸出，实现对无人机的支撑作用。当无人机降落于地面时，下端支撑部件6与地面相接触，此时，整体起落架可以视为广义并联机构，驱动分别布置于中间衔接平台5和下端支撑部件6之间，以及下端支撑部件6和下端连杆部件4之间。该广义并联机构具有三级平台，其中地面与中间衔接平台5所组成的并联机构，用于支撑无人机与自适应起落架，中间衔接平台5可以实现相对于地面在x、y及z轴三个方向的移动，从而实现中间衔接平台5相对于地面在位置方面的自适应调整；中间衔接平台5与上部承载平台1所组成的并联机构用于时间对无人机姿态的自适应调整。如图1所示，该起落架的上部承载平台1相对于中间衔接平台5可以实现沿着x轴和y轴的转动以及沿着z轴的移动，从而实现上部承载平台1相对于中间衔接平台5在姿态方面的自适应调整；通过上部承载平台1相对于地面在位置及姿态方面的完全解耦调整，从而实现自适应起落架在位置及姿态方面的自适应调整。
本发明的混联形式无人机自适应起落架还包括压力传感器7、惯性测量单元8、视觉传感器9，压力传感器7安装于下端支撑部件6的末端，用于检测起落架降落时下端支撑部件6与地面的接触力，并发送给无人机的主控系统，切换起落架的控制模式，从而对下端支撑部件6进行位置调整。视觉传感器9安装在中间衔接平台5下方，用于多旋翼无人机降落前的地形勘测，形成降落区域的三维地形建模，并发送给无人机的主控系统。惯性测量单元8安装在上部承载平台1上表面，用于检测起落架降落后的姿态，并发送给无人机的主控系统。
本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种混联形式无人机自适应起落架，其特征在于，该起落架包括上部承载平台（1）、中间衔接平台（5）以及位于上部承载平台（1）、中间衔接平台（5）之间的多个连杆组件；
每个连杆组件均包括平台转动部件（2）、上端连杆部件（3）下端连杆部件（4）以及下端支撑部件（6）；
所述上部承载平台（1）通过第一转动副与所述平台转动部件（2）相连，多个第一转动副的轴线相交于一点；所述平台转动部件（2）通过第二转动副与所述上端连杆部件（3）的一端相连，所述上端连杆部件（3）的另一端通过第三转动副与所述下端连杆部件（4）的一端，所述下端连杆部件（4）的另一端通过第四转动副与所述下端支撑部件（6）的中部相连，所述下端支撑部件（6）的一端通过第五转动副与所述中间衔接平台（5）相连；
所述第二转动副的轴线与所述第一转动副的轴线垂直，所述第二转动副、第三转动副、第四转动副、第五转动副的轴线平行，使得上端连杆部件（3）、下端连杆部件（4）、下端支撑部件（6）的中线位于同一平面内；
所述起落架还包括压力传感器（7）、惯性测量单元（8）以及视觉传感器（9），分别安装于下端支撑部件（6）的末端、上部承载平台（1）的上表面以及中间衔接平台（5）的下表面；
所述连杆组件为四组，相邻的上端连杆部 件（3）的夹角为90°，相邻的下端支撑部件（6）的夹角为90°。
2.根据权利要求1所述的混联形式无人机自适应起落架，其特征在于，所述下端连杆部件（4）呈夹片形式通过第三转动副和第四分别安装于上端连杆部件（3）和下端支撑部件（6）的左右两侧，使得所述起落架折叠时，所述下端支撑部件（6）能够收回于所述下端连杆部件（4）内部。
3.根据权利要求1所述的混联形式无人机自适应起落架，其特征在于，还包括布置于中间衔接平台（5）和下端支撑部件（6）之间，以及下端支撑部件（6）和下端连杆部件（4）之间的驱动。
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