自适应多旋翼飞行器的制作方法

本实用新型涉及旋翼飞行器领域，特别是指一种能够以最佳姿态降落的自适应多旋翼飞行器。

背景技术：

近年来，无人机在军用和民用中发挥着巨大的作用。随着无人机控制算法的改进，可靠性高且适应性强的无人机受到消费者的青睐。

目前的包含四旋翼飞行器的多旋翼飞行器的降落装置主要有两种，一种是起落架是固定支架，适于降落在相对较平坦的地形，若地面环境恶劣，随意降落容易导致飞行器失衡，发生倾覆后无法再次起飞；另一种方式是在四旋翼上搭载通过云台搭载航拍相机，飞行器倾斜时利用云台保持相机水平，使拍摄的画面不致倾斜、抖动，且利用拍摄的区域信息选取相对合适的降落点，但是该过程耗费时间久，在有限的工作时间内缩短该旋翼飞行器的运行时间。

技术实现要素：

本实用新型提出一种自适应多旋翼飞行器，解决了现有技术中旋翼飞行器降落时失衡的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种自适应多旋翼飞行器，包括：连接架，均匀分布在连接架的外周的若干个旋翼组件，设置在连接架上的起落架、电池和飞控系统，电池用于给飞控系统和每个旋翼组件供电，飞控系统与每个旋翼组件连接，其特征在于，还包括与旋翼组件数量相同的并与飞控系统连接的若干个超声波模块，所述起落架包括均匀分布在连接架外周的四个支腿，四个支腿与飞控系统连接，每个支腿具有至少两个自由度，且其中一个支腿为冗余部件；四个支腿与若干个旋翼组件错位设置。

优选的是，所述的自适应多旋翼飞行器中，所述连接架包括上连接板和下连接板，所述上连接板和下连接板相对设置连接，并在内部形成空腔，且上连接板和下连接板上均设置有若干个固定孔。

优选的是，所述的自适应多旋翼飞行器中，任一个支腿包括一对支护板、第一机械关节、第二机械关节和一个支杆，第一机械关节和第二机械关节分别固定在一对支护板的两端，一个支杆通过缓冲装置连接在第二机械关节上；所述第一机械关节与所述下连接板连接，所述第一机械关节和第二机械关节均与所述飞控系统连接。

优选的是，所述的自适应多旋翼飞行器中，每个旋翼组件包括：固定架、无刷电机、电机座、螺旋桨和电子调速计，固定架设置在所述连接架上，与任一个支腿错位设置；电机座固定在固定架的空余端；无刷电机设置在电机座上；螺旋桨安装在无刷电机的电机轴上；所述电子调速计与无刷电机连接，一个扎带将电子调速计绑在所述固定架上。

优选的是，所述的自适应多旋翼飞行器中，所述电池设置在所述上连接板上，一扎带穿过上连接板的固定孔将电池捆扎在所述上连接板上。

优选的是，所述的自适应多旋翼飞行器中，所述飞控系统设置在所述空腔内，且飞控系统的集成电路板通过铜柱固定在所述下连接板的固定孔上。

优选的是，所述的自适应多旋翼飞行器中，所述第一机械关节包括第一舵机、第一舵盘、第一舵机螺钉和第一骨架，所述第一骨架为U形件，所述第一舵机设置在U形件内侧，并通过第一舵机螺钉与U形件的一侧连接，且与该侧的支护板连接；所述U形件的另一侧与另一个支护板连接，所述U形件的中间侧与所述下连接板连接；所述第一舵机与所述飞控系统电连接。

优选的是，所述的自适应多旋翼飞行器中，所述第二机械关节包括第二舵机、第二舵盘、第二舵机螺钉和第二骨架，所述第二骨架为U形件，所述第二舵机设置在该U形件内侧，并通过第二舵机螺钉与U形件的一侧连接，且与该侧的支护板连接；该U形件的另一侧与另一个支护板连接，该U形件的中间侧与所述支杆连接；所述第二舵机与所述飞控系统电连接。

优选的是，所述的自适应多旋翼飞行器中，所述固定架为镂空结构。

优选的是，所述的自适应多旋翼飞行器中，所述缓冲装置包括套管和弹簧，所述支杆套嵌在所述套管内，并延伸出所述套管，且在所述套管内滑动；所述弹簧放置在套管内，弹力沿着支杆的轴向；所述套管与所述第二骨架的U形件的中间侧连接，以使所述弹簧压缩在套管内。

本实用新型的有益效果为：本实用新型的自适应多旋翼飞行器的支腿具有二自由度，能够弯曲，且其中一个支腿作为辅助；超声波模块在飞行器降落与地面接近过程中，获取与地面的距离参量，飞控系统根据参量构建降落位置地形信息，控制四个支腿的下落参量，从而调整四条支腿的参量，用以适应飞行器降落的地面环境，以最佳姿态落在地面。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明自适应多旋翼飞行器的整体结构示意图；

图2为本发明自适应多旋翼飞行器的俯视图；

图3为本发明自适应多旋翼飞行器的仰视图；

图4为本发明自适应多旋翼飞行器的飞控系统；

图5为本发明支腿装配立体视图；

图6为本发明第一机械关节立体视图；

图7为本发明第二机械关节立体视图；

图8为本发明缓冲装置的剖视图。

图中：

1、连接架；2、旋翼组件；3、起落架；4、电池；5、飞控系统；6、超声波模块；11、上连接板；12、下连接板；13、固定孔；21、固定架；22、无刷电机；23、电机座；24、螺旋桨；25、电子调速计；26、扎带；31、支腿；32、支护板；33、第一机械关节；34、第二机械关节；35、支杆；36、缓冲装置；41、扎带；331、第一舵机；332、第一舵盘；333、第一舵机螺钉；334、第一骨架；341、第二舵机；342、第二舵盘；343、第二舵机螺钉；344、第二骨架；361、套管；362、弹簧。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：如图1所示，本实用新型的自适应四旋翼飞行器包括：连接架1、四个旋翼组件2、起落架3、电池4、飞控系统5和四个超声波模块6，四个旋翼组件2均匀分布在连接架1的外周；飞控系5均与每个旋翼组件2和起落架3连接，用于控制旋翼组件和起落架；电池4用于给飞控系统和每个旋翼组件供电；四个超声波模块6均匀分布在连接架1的周向，并位于起落架的下部，均与飞控系统5连接。

如图1至图3所示，连接架1包括上连接板11和下连接板12，上连接板11和下连接板12相对设置连接，并在内部形成空腔，且上连接板11和下连接板12上均设置有若干个固定孔13，下连接板的中心具有通孔，用于减轻结构重量。起落架3包括均匀分布在连接架外周的四个支腿31，每个支腿31具有至少两个自由度，且其中一个支腿为冗余部件。每个旋翼组件2包括：固定架21、无刷电机22、电机座23、螺旋桨24和电子调速计25，固定架21设置在连接架1上，且固定架21为镂空结构，与任一个支腿31错位设置；电机座23固定在固定架21的空余端；无刷电机22设置在电机座23上；螺旋桨24安装在无刷电机22的电机轴上；电子调速计25与无刷电机22连接，一个扎带26将电子调速计25绑在固定架21上。电池4设置在上连接板11上，一扎带41穿过上连接板11的固定孔将电池4捆扎在上连接板11上。

如图3所示，四个超声波模块6通过热熔胶均布在下连接板12的周向，且位于支腿31的下部，在四旋翼飞行器与地面接近过程中，获取四个点与地面距离，构建降落位置地形信息，从而调整四条腿6的伸缩量，使得四旋翼飞行器以最佳姿态落在地面。

如图1和图4所示，飞控系统5设置在上连接板和下连接板形成的空腔内，且飞控系统5的集成电路板通过铜柱固定在下连接板12的固定孔上。

如图5所示，任一个支腿31包括一对支护板32、第一机械关节33、第二机械关节34和一个支杆35，第一机械关节33和第二机械关节34分别固定在一对支护板32的两端，一个支杆35通过缓冲装置36连接在第二机械关节上。

如图6所示，第一机械关节33包括第一舵机331、第一舵盘332、第一舵机螺钉333和第一骨架334，第一骨架334为U形件，第一舵机331设置在U形件内侧，并通过第一舵机螺钉与U形件的一侧连接，且与该侧的支护板32连接；该 U形件的另一侧与另一个支护板32连接；如图1所示，U形件的中间侧与下连接板12连接；第一舵机331与飞控系统5电连接。

如图7所示，第二机械关节34包括第二舵机341、第二舵盘342、第二舵机螺钉343和第二骨架344，第二骨架为U形件，第二舵机341设置在该U形件内侧，并通过第二舵机螺钉343与U形件的一侧连接，且与该侧的支护板32连接；该U形件的另一侧与另一个支护板32连接，如图5所示，该U形件的中间侧与支杆连接；如图1所示，第二舵机341与飞控系统5电连接。

如图8所示，缓冲装置36包括套管361和弹簧362，支杆35套嵌在套管361内，并延伸出套管361，且在套管内滑动；362弹簧放置在套管361内，弹力沿着支杆的轴向；套管与U形件344的中间侧连接，以使弹簧压缩在套管内。在四旋翼飞行器降落时，在支杆与地面接触过程中，产生的冲击力通过弹簧迅速衰减，减少了冲击力对四旋翼飞行器机体的影响。此外，在对目标物体进行抓取时，不需要考虑目标物的形状，具有一定的自适应能力，四条支腿的控制与目标物的形状相关。因此，本实用新型同时实现多旋翼飞行器的降落与抓取目标物，可以高效应用于各种地形和复杂任务中。

在上述实施例中，飞控系统5包括STM32F407RGT6处理器、NRF24L01无线模块、MPU9150传感器和其他外围电路。用STM32F407RGT6处理器保证系统实时性，同时进行数据的处理和控制指令的发送；NRF24L01无线模块用来接收来自操作者遥控器的指令；MPU9150传感器用来获取四旋翼飞行器姿态数据。在四旋翼飞行器正常飞行过程中，使用MPU9150传感器不断获取当前姿态，通过卡尔曼滤波器对数据进行处理，输入PID控制器后，将输出作用在无刷电机上，实现飞控系统对飞行器状态的控制。

在上述实施例基础上，四路超声波模块对地面进行测距，返回数据可以构件目标区域的深度数据，获得地貌信息，经过数据处理，输出八路PWM信号用于四条支腿的姿态控制，使四旋翼飞行器始终保持水平，尽量避免发生倾覆；若发生倾覆，通过调整四条腿，即可使其重新处于待起飞状态。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。