[发明专利]垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置及其着陆方法

说明书

本发明实施例公开了一种垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置及其着陆方法，该装置包括：至少两条着陆腿，着陆腿中的上部连杆与起落架转接架通过活动关节连接，上部连杆与下部连杆通过活动关节连接，下部连杆中安装缓冲机构，着陆腿末端安装足端装置，载荷传感器位于下部连杆与足端装置之间；两个活动关节，用于分别控制上部和下部连杆的运动姿态；载荷传感器的上端与缓冲机构的连接，下端与足端装置连接；扫描探测器和地形识别相机安装于垂直起降飞行器的下方；载荷传感器，用于测量陆腿触地后的地面载荷，通过将着陆腿的地面载荷反馈给飞制系统而控制着陆腿的姿态。本发明实施例解决了现有起落装置普遍存在着陆过程中适应性差的问题。

技术领域

本申请涉及但不限于垂直起降飞行器起落装置技术领域，尤指一种垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置及其着陆方法。

背景技术

垂直起降飞行器由于具有垂直起飞着陆、空中定点悬停、低速飞行、低空超低空飞行、原地转向、向任意方向飞行等特点，在起飞着陆场地受限、飞行空间狭小、要求执行低空低速任务的场合下，其作为一种理想飞行器，有着广阔的应用前景。起落装置作为垂直起降飞行器的重要组成部分，在直升机地面停放和滑行时起支撑作用，同时还起到着陆时吸收垂直下降速度产生的能量的作用。

目前，垂直起降飞行器的起落装置主要为滑橇结构/固定脚架结构起落装置和机轮式起落装置+缓冲器式结构。滑橇结构/固定脚架结构起落装置采用结构弹性变形吸收着陆能量，主要应用于小型和微型垂直起降飞行器，机轮式起落装置采用油气缓冲器和橡胶充气机轮的变形吸收着陆能量，主要应用于大型垂直起降飞行器。不论哪种形式的起落装置，在着陆时，都存在如下问题：

1)着陆时，必须要求有坚固、平坦和稳定的地面，且坡度不得大于5度；

2)地面移动过程中，必须采用拖车才能移动，不具备自主移动能力；

3)着陆安全性完全依赖于操作员的驾驶经验，操作不当会造成非常严重的后果。

为解决滑橇结构/固定脚架结构起落装置和机轮式起落装置+缓冲器式结构存在的以上不足，目前阶段有一些新型可调节起落架的研究，如通过缓冲气缸和棘轮机构实现地形调节的起落装置(中国专利CN201510237766.6)，可实现无人旋翼机的不平整地面着陆；又如一种两用的无人机起落架(中国专利CN201710141439.X)，实现无人机载沼泽地的着陆；再如通过缓冲结构旋转调整的无人机起落架(中国专利CN201710141410.1)，可实现一些软质复杂地面的着陆与缓冲。还有一些论文中公开了一些通过丝杠、液压杆等实现长度调节的样机设计，正在进行微小型无人机的实验室试验。但是以上方法均存在诸多的限制，仅能应用于一些小型多旋翼无人机的，对着陆地形也存在很大限制，要么可以应用于平坦的地面或者稍有坡度或起伏的刚性地面，要么应用于较平坦的沼泽、软泥地面，但对于较复杂的凹凸不平的草地、沙石地面等也会存在限制，其着陆的稳定性和可靠性也存在限制。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种垂直起降飞行器的复杂地形自适应起落装置及其着陆方法，以解决现有起落装置普遍存在着陆过程中适应性差的问题，可以保证垂直起降飞行器在台阶、斜坡、凹凸不平地面以及沙石地面、软泥地面、涉水地面等多种着陆环境下稳定着陆，并可提升垂直起降飞行器的着陆安全性。

本发明实施例提供一种垂直起降飞行器的地形自适应起落装置，包括：扫描探测器、地形识别相机，以及至少两条着陆腿，所述着陆腿包括：腿部连杆、活动关节、缓冲机构、载荷传感器和足端装置；

其中，每条所述着陆腿的腿部连杆包括上部连杆和下部连杆，上部连杆与起落架转接架通过一个活动关节连接，上部连杆与下部连杆通过一个活动关节连接，下部连杆中安装缓冲机构，着陆腿的末端安装足端装置，载荷传感器安装于下部连杆与足端装置之间；所述两个活动关节，用于分别控制上部连杆和下部连杆的运动姿态；