CN115535221A - 一种模块化无人机起落架 - Google Patents

Abstract

一种模块化无人机起落架，本发明涉及共轴双桨无人机的起落架技术领域，包括起落架组件和自适应载荷连接组件，共轴双桨无人机本体的底部设有母卡扣结构，所述起落架组件包括公卡扣结构、自锁组件和起落架，所述公卡扣结构可拆卸式装配在母卡扣结构处，所述自锁组件设置在母卡扣结构内壁处，且当公卡扣结构卡入母卡扣结构时，自动将公卡扣结构锁紧，所述起落架设置在公卡扣结构的侧壁上，用于支撑共轴双桨无人机本体。本发明能够便捷的适配不同尺寸规格载荷，当载荷完成挂载后，自锁组件会自动感应将对接结构锁死，避免脱落风险；在挂载过程中，载荷规格检测模块会对载荷的外形和重量进行阈值监测，避免挂载超标载荷导致的安全风险。

Description

一种模块化无人机起落架

技术领域

本发明涉及共轴双桨无人机的起落架技术领域，尤其是涉及一种模块化无人机起落架。

背景技术

共轴双桨无人机是一种具备实用型载重、航时、高作业效率以及低成本等为主要目标的无人机平台，越来越多领域采用共轴双桨无人机。

为适应不同的应用场景，都会采用通用共轴双桨无人机挂载不同任务载荷的形式，灵活满足不同的任务要求。共轴双桨无人机的起落架，又叫脚架，主要用来停放共轴双桨无人机，也可以保护共轴双桨无人机机架下方的任务载荷，比如云台、相机，方便无人机的起飞和降落。不同的任务载荷的尺寸差别很大，需要提供不同的起落架满足不同应用场景。

现有技术的共轴双桨无人机的起落架一般只具有支撑作用，对于不同规格的载荷，不能提供模块化的安装适配性，且不能对载荷的外形尺寸和重量进行监控，一旦共轴双桨无人机挂载了超标的载荷，当载荷尺寸过长时，在降落的过程大概率会对载荷底部造成损伤，当载荷重量过大时，会大大减小共轴双桨无人机的续航，影响到飞行的稳定性和可靠性。

发明内容

为了解决现有技术中共轴双桨无人机起落架功能单一，不能很好地适配和检测不同规格的载荷的技术问题，本发明提供一种模块化无人机起落架。采用如下的技术方案：

一种模块化无人机起落架，包括起落架组件和自适应载荷连接组件，共轴双桨无人机本体的底部设有母卡扣结构，所述起落架组件包括公卡扣结构、自锁组件和起落架，所述公卡扣结构可拆卸式装配在母卡扣结构处，所述自锁组件设置在母卡扣结构内壁处，且当公卡扣结构卡入母卡扣结构时，自动将公卡扣结构锁紧，所述起落架可拆卸安装在公卡扣结构的侧壁上，用于支撑共轴双桨无人机本体；

载荷通过自适应载荷连接组件可拆卸式安装在公卡扣结构处。

通过上述技术方案，在共轴双桨无人机本体的底部需要挂载不同规格的载荷时，只需先将载荷通过自适应载荷连接组件可拆卸式安装在公卡扣结构处，再将公卡扣结构对接在母卡扣结构处即可实现快速安装，当自锁组件识别到公卡扣结构卡入母卡扣结构时，自动动作将公卡扣结构与母卡扣结构锁死，避免在飞行过程中的晃动或者振动导致的载荷脱落，可以实现不同规格载荷的模块化快速安装，安装更加可靠。

可选的，所述自适应载荷连接组件包括载荷连接板和至少两套快速插接式接头，所述载荷连接板的一侧通过螺栓安装在载荷顶部预设的螺纹孔处，所述快速插接式接头公头安装在载荷连接板的另一侧，母头安装在公卡扣结构处。

通过上述技术方案，通过螺栓实现载荷连接板与载荷的对接，可在载荷连接板和载荷上预留多个螺纹孔，以适应不同尺寸规格的载荷快速对接，对接完成后再通过快速插接式接头来实现与公卡扣结构的对接，安装过程更加快捷。

可选的，所述自适应载荷连接组件还包括魔术粘组件，载荷连接板和公卡扣结构的侧面分别粘接魔术粘组件的母面，魔术粘组件的公面粘在母面上，将载荷连接板和公卡扣结构的侧面粘接在一起。

通过上述技术方案，增加魔术粘组件的设计，魔术粘组件属于柔性的连接件，载荷连接板和公卡扣结构的外形尺寸可以设置成一致，由于载荷连接板和公卡扣结构之间还包括快速插接式接头带来的缝隙，当载荷完成挂载后，魔术粘组件能更方便地将载荷连接板和公卡扣结构的侧面粘接在一起，大大提高了载荷挂载的可靠性。

可选的，所述自锁组件包括微型电动推杆、刹车片和光电开关，所述公卡扣结构的侧壁内设有电器腔，微型电动推杆设置在电器腔内，刹车片安装在微型电动推杆的活塞杆端部，所述光电开关设置在电器腔内，并与共轴双桨无人机本体的飞控系统电连接，当母卡扣结构接入公卡扣结构时，触发光电开关，飞控系统控制微型电动推杆的活塞杆推出，刹车片抵住母卡扣结构的外壁。

通过上述技术方案，当母卡扣结构接入公卡扣结构时，光电开关发出的激光束被公卡扣结构的外壁遮挡，触发光电开关，飞控系统接收到这个开关量信号后控制微型电动推杆的活塞杆推出，刹车片就被活塞杆推出的力，紧紧抵住母卡扣结构的外壁，从而将公卡扣结构和母卡扣结构锁紧，避免在飞行过程中载荷的晃动或者振动导致的脱落风险。

可选的，还包括按钮开关，所述按钮开关设置在共轴双桨无人机本体的外壳上，并与飞控系统通信电连接，当按下按钮开关时，飞控系统控制微型电动推杆的活塞杆缩回，刹车片与母卡扣结构的外壁分离。

通过上述技术方案，当需要更换载荷时，只需按下按钮开关，飞控系统控制微型电动推杆的活塞杆缩回，刹车片与母卡扣结构的外壁分离，这样就可以将公卡扣结构和母卡扣结构分离，从而更换新的载荷，这里可以设置光电开关的延时工作，比如设置按下按钮开关后，光电开关停止工作秒，秒后光电开关重新恢复工作，避免误操作导致的自锁组件失效。

可选的，所述母卡扣结构是内螺纹结构，所述公卡扣结构是外螺纹结构。

通过上述技术方案，母卡扣结构和公卡扣结构采用相互配合的内螺纹和外螺纹结构，安装时，只需旋转即可实现，快捷可靠。

可选的，还包括载荷规格检测模块，所述载荷规格检测模块包括拉力传感器、外形尺寸检测单元、微处理器和无线传输模块，所述拉力传感器设置在载荷连接板上，用于监测载荷的质量，所述载荷连接板的底部设有安装口，所述外形尺寸检测单元设置在载荷连接板的安装口处，用于检测载荷的外形尺寸，拉力传感器和外形尺寸检测单元分别与微处理器通信电连接，所述微处理器通过无线传输模块与共轴双桨无人机本体的飞控系统无线通信连接。

通过上述技术方案，拉力传感器可以检测载荷的质量，外形尺寸检测单元可以检测载荷的外形尺寸，微处理器将检测数据传输给飞控系统，飞控系统可以将数据传输给地面控制站。

可选的，所述载荷规格检测模块还包括电池模块，所述电池模块内置在载荷连接结构内，并为各个电器件供电。

通过上述技术方案，采用独立的电池模块为电池模块的各个电器件供电，由于载荷规格检测模块仅仅只是几个小功率的电器件，因此电池模块可以采用单个锂电池进行供电，不会过多的增加无人机的负载。

可选的，所述外形尺寸检测单元是视觉摄像头。

通过上述技术方案，视觉摄像头检测物体的外形尺寸的技术很成熟，在应用过程中，只需将载荷横向置于外形尺寸检测单元下方就，可测得载荷的长度，这个长度是载荷挂载完成后的重力方向的长度，当这个长度超标后，就有长于起落架的风险，当共轴双桨无人机本体降落时，载荷就会托底，起落架起不到支撑作用，这样就有损坏载荷的风险。

可选的，所述载荷规格检测模块还包括声光报警器，微处理器控制声光报警器的开关；

微处理器控制声光报警器开启的判断方法是：

步骤1，安装载荷前，将载荷横向置于外形尺寸检测单元下方，外形尺寸检测单元测得载荷的长度为S；

步骤2，将载荷装配在载荷连接板上，通过快速插接式接头装配在公卡扣结构上，此时拉力传感器测得载荷的质量为M；

步骤3，设定长度超标阈值Smax、质量超标阈值Mmax，微处理器获得S和m的值，当微处理器判定S＞Smax或M＞Mmax时，微处理器控制声光报警器开启报警；

当微处理器判定80%Mmax＜M≤Mmax，且90%Smax＜S≤Smax时，声光报警器开启报警。

通过上述技术方案，增加声光报警器的设置，通过长度超标阈值Smax、质量超标阈值Mmax的判断，当载荷超标时，声光报警器发出报警，提醒工作人员，该载荷不可挂载，避免安全风险。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

本发明能提供一种模块化无人机起落架，采用模块化的结构设计，能够便捷的适配不同尺寸规格载荷，当载荷完成挂载后，自锁组件会自动感应将对接结构锁死，避免在飞行过程中载荷的晃动或者振动导致的脱落风险；在挂载过程中，载荷规格检测模块会对载荷的外形和重量进行阈值监测，避免挂载超标载荷导致的安全风险。

附图说明

图1是本发明装配在共轴双桨无人机本体状态结构示意图；

图2是本发明未粘接魔术粘组件的公面状态结构示意图；

图3是图2的A区域局部放大结构示意图；

图4是本发明电器件连接示意图。

附图标记说明：100、共轴双桨无人机本体；1001、母卡扣结构；101、载荷；102、飞控系统；21、公卡扣结构；23、起落架；31、载荷连接板；32、快速插接式接头；41、拉力传感器；42、外形尺寸检测单元；43、微处理器；44、无线传输模块；45、电池模块；5、魔术粘组件；61、微型电动推杆；62、刹车片；63、光电开关；64、按钮开关；7、声光报警器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例公开一种模块化无人机起落架。

参照图1－图4，一种模块化无人机起落架，包括起落架组件和自适应载荷连接组件，共轴双桨无人机本体100的底部设有母卡扣结构1001，起落架组件包括公卡扣结构21、自锁组件和起落架23，公卡扣结构21可拆卸式装配在母卡扣结构1001处，自锁组件设置在母卡扣结构1001内壁处，且当公卡扣结构21卡入母卡扣结构1001时，自动将公卡扣结构21锁紧，起落架23可拆卸安装在公卡扣结构21的侧壁上，用于支撑共轴双桨无人机本体100；

载荷101通过自适应载荷连接组件可拆卸式安装在公卡扣结构21处。

在共轴双桨无人机本体100的底部需要挂载不同规格的载荷101时，只需先将载荷通过自适应载荷连接组件可拆卸式安装在公卡扣结构21处，再将公卡扣结构21对接在母卡扣结构1001处即可实现快速安装，当自锁组件识别到公卡扣结构21卡入母卡扣结构1001时，自动动作将公卡扣结构21与母卡扣结构1001锁死，避免在飞行过程中的晃动或者振动导致的载荷101脱落，可以实现不同规格载荷101的模块化快速安装，安装更加可靠。

自适应载荷连接组件包括载荷连接板31和至少两套快速插接式接头32，载荷连接板31的一侧通过螺栓安装在载荷101顶部预设的螺纹孔处，快速插接式接头32公头安装在载荷连接板31的另一侧，母头安装在公卡扣结构21处。

通过螺栓实现载荷连接板31与载荷101的对接，可在载荷连接板31和载荷101上预留多个螺纹孔，以适应不同尺寸规格的载荷101快速对接，对接完成后再通过快速插接式接头32来实现与公卡扣结构21的对接，安装过程更加快捷。

自适应载荷连接组件还包括魔术粘组件5，载荷连接板31和公卡扣结构21的侧面分别粘接魔术粘组件5的母面，魔术粘组件5的公面粘在母面上，将载荷连接板31和公卡扣结构21的侧面粘接在一起。

增加魔术粘组件5的设计，魔术粘组件5属于柔性的连接件，载荷连接板31和公卡扣结构21的外形尺寸可以设置成一致，由于载荷连接板31和公卡扣结构21之间还包括快速插接式接头32带来的缝隙，当载荷101完成挂载后，魔术粘组件5能更方便地将载荷连接板31和公卡扣结构21的侧面粘接在一起，大大提高了载荷101挂载的可靠性。

自锁组件包括微型电动推杆61、刹车片62和光电开关63，公卡扣结构21的侧壁内设有电器腔，微型电动推杆61设置在电器腔内，刹车片62安装在微型电动推杆61的活塞杆端部，光电开关63设置在电器腔内，并与共轴双桨无人机本体100的飞控系统102电连接，当母卡扣结构1001接入公卡扣结构21时，触发光电开关63，飞控系统102控制微型电动推杆61的活塞杆推出，刹车片62抵住母卡扣结构1001的外壁。

当母卡扣结构1001接入公卡扣结构21时，光电开关63发出的激光束被公卡扣结构21的外壁遮挡，触发光电开关63，飞控系统102接收到这个开关量信号后控制微型电动推杆61的活塞杆推出，刹车片62就被活塞杆推出的力，紧紧抵住母卡扣结构1001的外壁，从而将公卡扣结构21和母卡扣结构1001锁紧，避免在飞行过程中载荷101的晃动或者振动导致的脱落风险。

还包括按钮开关64，按钮开关64设置在共轴双桨无人机本体100的外壳上，并与飞控系统102通信电连接，当按下按钮开关64时，飞控系统102控制微型电动推杆61的活塞杆缩回，刹车片62与母卡扣结构1001的外壁分离。

当需要更换载荷时，只需按下按钮开关64，飞控系统102控制微型电动推杆61的活塞杆缩回，刹车片62与母卡扣结构1001的外壁分离，这样就可以将公卡扣结构21和母卡扣结构1001分离，从而更换新的载荷101，这里可以设置光电开关63的延时工作，比如设置按下按钮开关64后，光电开关63停止工作30秒，30秒后光电开关63重新恢复工作，避免误操作导致的自锁组件失效。

母卡扣结构1001是内螺纹结构，公卡扣结构21是外螺纹结构。

母卡扣结构1001和公卡扣结构21采用相互配合的内螺纹和外螺纹结构，安装时，只需旋转即可实现，快捷可靠。

还包括载荷规格检测模块，载荷规格检测模块包括拉力传感器41、外形尺寸检测单元42、微处理器43和无线传输模块44，拉力传感器41设置在载荷连接板31上，用于监测载荷101的质量，载荷连接板31的底部设有安装口，外形尺寸检测单元42设置在载荷连接板31的安装口处，用于检测载荷101的外形尺寸，拉力传感器41和外形尺寸检测单元42分别与微处理器43通信电连接，微处理器43通过无线传输模块44与共轴双桨无人机本体100的飞控系统102无线通信连接。

拉力传感器41可以检测载荷101的质量，外形尺寸检测单元42可以检测载荷101的外形尺寸，微处理器43将检测数据传输给飞控系统102，飞控系统102可以将数据传输给地面控制站。

载荷规格检测模块还包括电池模块45，电池模块45内置在载荷连接结构32内，并为各个电器件供电。

采用独立的电池模块45为电池模块45的各个电器件供电，由于载荷规格检测模块仅仅只是几个小功率的电器件，因此电池模块45可以采用单个锂电池进行供电，不会过多的增加无人机的负载。

外形尺寸检测单元42是视觉摄像头。

视觉摄像头检测物体的外形尺寸的技术很成熟，在应用过程中，只需将载荷101横向置于外形尺寸检测单元42下方，就可测得载荷101的长度，这个长度是载荷101挂载完成后的重力方向的长度，当这个长度超标后，在降落时，由于下冲的力道，载荷101底部就有长于起落架23的风险，当共轴双桨无人机本体100降落时，载荷101就会托底，起落架23起不到支撑作用，这样就有损坏载荷101的风险。

载荷规格检测模块还包括声光报警器7，微处理器43控制声光报警器7的开关，声光报警器7可以安装在公卡扣结构21的侧壁上。

微处理器43控制声光报警器7开启的判断方法是：

步骤1，安装载荷101前，将载荷101横向置于外形尺寸检测单元42下方，外形尺寸检测单元42测得载荷101的长度为S；

步骤2，将载荷101装配在载荷连接板31上，通过快速插接式接头32装配在公卡扣结构21上，此时拉力传感器41测得载荷101的质量为M；

步骤3，设定长度超标阈值Smax、质量超标阈值Mmax，微处理器43获得S和m的值，当微处理器43判定S＞Smax或M＞Mmax时，微处理器43控制声光报警器7开启报警；

当微处理器43判定80%Mmax＜M≤Mmax，且90%Smax＜S≤Smax时，声光报警器7开启报警。

增加声光报警器7的设置，通过长度超标阈值Smax、质量超标阈值Mmax的判断，当载荷101超标时，声光报警器7发出报警，提醒工作人员，该载荷101不可挂载，避免安全风险。

本发明实施例一种模块化无人机起落架的实施原理为：

在一个具体的载荷101挂载应用场景下，载荷101为圆柱状物资箱。

安装物资箱前，将物资箱横向置于外形尺寸检测单元42下方，外形尺寸检测单元42测得载荷101的长度为200mm；

将物资箱装配在载荷连接板31上，通过快速插接式接头32装配在公卡扣结构21上，此时拉力传感器41测得载荷101的质量为9.8KG；

该型号共轴双桨无人机本体100的长度超标阈值210mm、质量超标阈值10KG，微处理器43获得S=200mm和M=9.8KG的值，

此时微处理器43判定80%Mmax＜M≤Mmax，且90%Smax＜S≤Smax，微处理器43控制声光报警器7开启报警，工作人员看到报警后，需要更换更大型号的共轴双桨无人机本体100来完成物资箱的运输任务。

以上均为本发明的较佳实施例，并非以此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模块化无人机起落架，其特征在于：包括起落架组件和自适应载荷连接组件，共轴双桨无人机本体（100）的底部设有母卡扣结构（1001），所述起落架组件包括公卡扣结构（21）、自锁组件和起落架（23），所述公卡扣结构（21）可拆卸式装配在母卡扣结构（1001）处，所述自锁组件设置在母卡扣结构（1001）内壁处，且当公卡扣结构（21）卡入母卡扣结构（1001）时，自动将公卡扣结构（21）锁紧，所述起落架（23）可拆卸安装在公卡扣结构（21）的侧壁上，用于支撑共轴双桨无人机本体（100）；

载荷（101）通过自适应载荷连接组件可拆卸式安装在公卡扣结构（21）处。

2.根据权利要求1所述的一种模块化无人机起落架，其特征在于：所述自适应载荷连接组件包括载荷连接板（31）和至少两套快速插接式接头（32），所述载荷连接板（31）的一侧通过螺栓安装在载荷（101）顶部预设的螺纹孔处，所述快速插接式接头（32）公头安装在载荷连接板（31）的另一侧，母头安装在公卡扣结构（21）处。

3.根据权利要求2所述的一种模块化无人机起落架，其特征在于：所述自适应载荷连接组件还包括魔术粘组件（5），载荷连接板（31）和公卡扣结构（21）的侧面分别粘接魔术粘组件（5）的母面，魔术粘组件（5）的公面粘在母面上，将载荷连接板（31）和公卡扣结构（21）的侧面粘接在一起。

4.根据权利要求1所述的一种模块化无人机起落架，其特征在于：所述自锁组件包括微型电动推杆（61）、刹车片（62）和光电开关（63），所述公卡扣结构（21）的侧壁内设有电器腔，微型电动推杆（61）设置在电器腔内，刹车片（62）安装在微型电动推杆（61）的活塞杆端部，所述光电开关（63）设置在电器腔内，并与共轴双桨无人机本体（100）的飞控系统（102）电连接，当母卡扣结构（1001）接入公卡扣结构（21）时，触发光电开关（63），飞控系统（102）控制微型电动推杆（61）的活塞杆推出，刹车片（62）抵住母卡扣结构（1001）的外壁。

5.根据权利要求4所述的一种模块化无人机起落架，其特征在于：还包括按钮开关（64），所述按钮开关（64）设置在共轴双桨无人机本体（100）的外壳上，并与飞控系统（102）通信电连接，当按下按钮开关（64）时，飞控系统（102）控制微型电动推杆（61）的活塞杆缩回，刹车片（62）与母卡扣结构（1001）的外壁分离。

6.根据权利要求1所述的一种模块化无人机起落架，其特征在于：所述母卡扣结构（1001）是内螺纹结构，所述公卡扣结构（21）是外螺纹结构。

7.根据权利要求2所述的一种模块化无人机起落架，其特征在于：还包括载荷规格检测模块，所述载荷规格检测模块包括拉力传感器（41）、外形尺寸检测单元（42）、微处理器（43）和无线传输模块（44），所述拉力传感器（41）设置在载荷连接板（31）上，用于监测载荷（101）的质量，所述载荷连接板（31）的底部设有安装口，所述外形尺寸检测单元（42）设置在载荷连接板（31）的安装口处，用于检测载荷（101）的外形尺寸，拉力传感器（41）和外形尺寸检测单元（42）分别与微处理器（43）通信电连接，所述微处理器（43）通过无线传输模块（44）与共轴双桨无人机本体（100）的飞控系统（102）无线通信连接。

8.根据权利要求7所述的一种模块化无人机起落架，其特征在于：所述载荷规格检测模块还包括电池模块（45），所述电池模块（45）内置在载荷连接板（31）内，并为各个电器件供电。

9.根据权利要求7所述的一种模块化无人机起落架，其特征在于：所述外形尺寸检测单元（42）是视觉摄像头。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种模块化无人机起落架，其特征在于：所述载荷规格检测模块还包括声光报警器（7），微处理器（43）控制声光报警器（7）的开关；

微处理器（43）控制声光报警器（7）开启的判断方法是：

步骤1，安装载荷（101）前，将载荷（101）横向置于外形尺寸检测单元（42）下方，外形尺寸检测单元（42）测得载荷（101）的长度为S；

步骤2，将载荷（101）装配在载荷连接板（31）上，通过快速插接式接头（32）装配在公卡扣结构（21）上，此时拉力传感器（41）测得载荷（101）的质量为M；

步骤3，设定长度超标阈值Smax、质量超标阈值Mmax，微处理器（43）获得S和m的值，当微处理器（43）判定S＞Smax或M＞Mmax时，微处理器（43）控制声光报警器（7）开启报警；

当微处理器（43）判定80%Mmax＜M≤Mmax，且90%Smax＜S≤Smax时，声光报警器（7）开启报警。

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