[发明专利]一种用于多旋翼无人机的自适应着陆装置

说明书

本发明公开了一种用于多旋翼无人机的自适应着陆装置，包括多条腿，所述腿包括依次连接的关节驱动装置、机械连杆、缓冲足和安装于机身上的控制系统；所述机械连杆包括依次连接的股节和胫节；股节和胫节之间连接有关节驱动装置；所述缓冲足包括依次连接的微型力传感器和球铰。本发明基于仿生学概念，参照飞行昆虫在地面、树木等地方停留的方式，应用多旋翼无人机的着陆装置中，使其着陆装置具有更高的灵活性和更智能化的水平，突破传统多旋翼飞机着陆环境要求较高的缺点。

技术领域

本发明属于多旋翼无人机领域，更具体地，特别涉及一种具备自适应地形能力的多旋翼无人机着陆装置的设计。

背景技术

近年来，无人机技术取得了突飞猛进的发展。由于其存在体积小巧、造价低廉、机动性能好、生存能力强、无人员伤亡风险等优点，不仅在现代军事战争中占据了极其重要的地位，在民用领域也有着非常广阔的前景。从技术角度定义，目前的无人机主要包括无人固定翼无人机、无人垂直起降飞机、无人直升机和多旋翼无人机等。相比之下，多旋翼无人机具有结构简单、控制灵活、垂直起降、可悬停或倒飞等诸多优点，可以通过无线遥控控制其飞行，完成跟踪、拍摄等任务。

目前阶段，应用于多旋翼无人机的着陆装置都是固定式的，由于起落装置是不可折叠、不可调节的形式，对多旋翼无人机的着陆条件具有极大的限制，对多旋翼无人机在野外执行任务造成了限制，不利于其通用性。当着陆地面比较复杂时，轻则造成螺旋桨的破坏，重则伤及人身、财产安全。因为此原因，也有少数多旋翼无人机采用可调节起落架，以满足航空拍摄爱好者的需求，如中国专利CN201710527081.4中公开了一种可折叠的无人机起落装置、中国专利CN201410033875.1中公开了一种实现同步上下移动或收起放下的起落装置、中国专利CN201510237766.6中公开了一种通过缓冲气缸和棘轮机构实现地形调节的起落装置。这样的起落装置可以在平坦的地面或者稍有坡度的刚性地面具有一定适应性，但是对于凹凸不平的草地、沙石地面等也会存在限制，其着陆的稳定性和可靠性存在限制。

本发明公开一种可用于多旋翼无人机的自适应着陆装置，使得多旋翼无人机具有复杂地面的着陆能力，可适应台阶、斜坡、凹凸不平地面等多种着陆环境，具有快速地形自适应调节功能，并在着陆后可保证机身的姿态，保证螺旋桨不触地，保证多旋翼飞机的安全性。

发明内容

发明目的

本发明的目的在于提供一种用于多旋翼无人机的自适应着陆装置，该装置安装于多旋翼无人机的机架上，使得多旋翼无人机的起落装置具有可收放、可调节的特点，可在着陆前根据地形特征调节着陆装置的姿态，保证多旋翼无人机着陆时采用水平姿势，并在着陆后根据地形继续调整起落装置，时刻保证机身的水平姿势，直至停稳。

发明技术解决方案

为了实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种用于多旋翼无人机的自适应着陆装置，包括多条腿，要求至少3条腿，一般情况下由4条腿组成，每条腿有2个旋转自由度，所述腿包括依次连接的关节驱动装置、机械连杆、缓冲足和安装于机身的控制系统；所述机械连杆为起落装置的支撑结构，包括依次连接的股节和胫节；股节和胫节之间连接有关节驱动装置；所述缓冲足用于减小地面的缓冲，包括依次连接的微型力传感器和球铰，微型力传感器设置于胫节末端。微型力传感器用于测量地面对起落装置的载荷值，以此作为控制输入量，调节机身的姿态。

所述控制系统的作用为控制起落装置实现其功能，包括电机驱动器、控制器和辅助I/O。电机驱动器用于驱动关节驱动装置的电机实现正转、反转、加速、减速和断电锁死，控制器用于控制整个着陆装置，通过缓冲足的微型力传感器信号作为着陆装置的控制信号，通过驱动器实现电机的转动，进而驱动机械连杆的运动。

优选的，关节驱动装置包括由同一连接轴连接的电机、减速机构、制动器和编码器。所述关节驱动装置是为机械连杆提供动力的装置，其动力通过输出轴传递给机械连杆，用来驱动机械连杆的运动。