[发明专利]一种锥式伸缩多轴旋翼无人机助降落装置与方法

说明书

本发明提供了一种锥式伸缩多轴旋翼无人机助降落装置与方法。该装置包括降落锥、降落锥外壁、平行四边形缩放杆组、推缸、推杆、对称布置滑块的滑轨、气流导出流孔、无人机中心协助降落套筒、无人机功能下层、无人机控制系统上层、无人机降落缓冲气缸和无人机降落推杆和降落平台。该装置通过利用多轴旋翼飞行在距地面较远时地面效应较弱，易于控制的特点。该方法通过机械助降装置解决多轴旋翼飞行器由于近地时，旋翼地面效应强，高精度降落速度慢、难度高的问题。

技术领域

本发明属于无人机领域，具体涉及一种锥式伸缩多轴旋翼无人机助降落装置与方法，从而降低无人机在降落时自动化策略的复杂与不可靠度，为多轴旋翼无人机在高速移动平台上快速准确降落提供方案。

背景技术

无人机被广泛地应用于航空测绘、资源运输、预警安保等领域。现代电子商务的发展，使得物流行业的运输压力增加。由于地球中空域范围大、无人机运载潜能高、无人机运输速度快等优点，采用无人机完成物流任务成为主流的解决方案之一，拥有大量的需求。多轴旋翼无人机具有良好地飞行与降落稳定性和可操作性，被认为时目前最有前景的物流运输方式之一。当前无人机室外定位大多采用全球定位系统和惯性组合导航，室内定位多采用光流传感器、计算机项目视觉、超声波测距、无线电三坐标定位等方式完成无人机的导航任务。无人机在距离降落平台较近时，考虑到：未来降落平台的高速运动、降落平台的倾斜与抖动、无人机复杂的地面效应、降落环境的恶劣电磁环境、偶然的干扰因素，无人机降落速度将会放缓，便于复杂的控制算法的执行与实施。四旋翼无人机在近地降落、导航与控制时，将采用光流传感器、超声波传感器、二维码图像识别、SLAM地图等测绘手段完成末端辅助定位降落。因此在经典的无人机降落自动化任务中，控制算法复杂、控制任务艰巨、降落步骤缓慢等问题将会显著影响无人机的自动化任务效率与健壮性。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足与空白，提供了一种无人机辅助降落策略与方法，为无人机在复杂环境下，在高速移动的平台上高速降落提供解决策略，进而提高多轴旋翼无人机降落的效率、降落的精度、降落任务的可靠性，在未来无人机多架次、高频率的起降应用场景中，对无人机运载与调度效率的提升具有重要的意义。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种锥式伸缩多轴旋翼无人机助降落装置，该降落装置包括降落锥、平行四边形缩放杆组、推缸、推杆、对称布置滑块的滑轨和降落平台；其中，

多轴旋翼无人机由自上而下设置的无人机控制系统上层和无人机功能下层连接而成，其中心处设置有与降落锥存在形位限制关系的无人机中心协助降落套筒，多轴旋翼无人机的每轴旋翼的下方均设置有无人机降落缓冲气缸和一端套装在无人机降落缓冲气缸内的无人机降落推杆，无人机降落推杆的另一端为自由端，并且朝下设置；

多个对称布置滑块的滑轨均匀布置在降落锥底部周向，且降落锥外壁与对称布置滑块的滑轨铰接，平行四边形缩放杆组、推缸和推杆均布置在降落锥内，平行四边形缩放杆组的顶部与降落锥的顶部铰接，底部与推杆的一端连接，推杆的另一端套装在推缸内，推缸与对称布置滑块的滑轨铰接。

本发明进一步的改进在于，无人机降落推杆与无人机降落缓冲气缸为滑动运动副连接。

本发明进一步的改进在于，推杆与推缸为滑动运动副连接。

本发明进一步的改进在于，降落平台上均匀开设有若干气体导流孔。

一种锥式伸缩多轴旋翼无人机助降落方法，其特征在于，该方法基于上述一种锥式伸缩多轴旋翼无人机助降落装置，包括以下步骤：

步骤一、多轴旋翼无人机降落在降落装置上方高度H处，H为多轴旋翼无人机飞行高度不会显著产生近地效应的高度，此时，多轴旋翼无人机在空中的横向误差为X1，纵向误差为Y1，高度误差为Z1；