一种旋翼无人机的起落装置及其起落方法与流程

本发明涉及有旋翼无人机技术领域，尤其是一种旋翼无人机的起落装置及其起落方法。

背景技术：

旋翼无人机凭借着其飞行灵活，可以悬停等特点，近些年得到了广泛的应用。为了保证旋翼无人机在降落时的平稳、安全，需要对起落架进行专门设计。简单的起落架是通过加装弹簧，实现对于降落冲击力的缓冲。但是这种简单的缓冲装置只能提供弹性力而没有阻尼力，导致无人机着陆时存在弹跳现象，中国发明专利cn104895995b公开了一种小型无人机起落架缓冲器，通过设计油液缓冲结构，实现了缓冲过程的阻尼力释放，降低了无人机着陆时的弹跳现象。但是，这种结构由于使用的油液缓冲结构，其自重较大，导致旋翼机的负重能力下降，无法携带更多的设备进行飞行。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种旋翼无人机的起落装置及其起落方法，能够解决现有技术的不足，不使用油液缓冲结构，进一步降低了旋翼无人机的自重。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种旋翼无人机的起落装置，包括外筒，外筒内通过第一弹簧体活动套接有内筒，内筒底部连接有支撑架，外筒顶部环形排布有若干个通孔，通孔内活动插接有第一连接杆，第一连接杆顶部固定连接有挡风板，第一连接杆的内侧通过第一弹性伸缩体连接有第一楔形部，内筒外侧固定有与第一楔形部选择性接触的第二楔形部，第一连接杆的内侧固定有与内筒顶部选择性接触的限位板，限位板，第一连接杆的外侧套接有第二弹性伸缩体，第二弹性伸缩体的两端分别与挡风板和外筒连接。

作为优选，所述第一楔形部外表面设置有若干个滑槽，滑槽的底面铺设有第一橡胶层，滑槽的内侧壁对称固定有两个弧形金属弹片，弧形金属弹片的外侧铺设有第二橡胶层，滑槽的内侧壁对称轴接有若干个第二连接杆，第二连接杆的端部轴接有第三连接杆，滑槽和第三连接杆之间连接有第二弹簧体，第三连接杆的端部固定有橡胶头，第二连接杆位于弧形金属弹片的上方，第三连接杆连接有橡胶头的一端位于第三连接杆与第二连接杆轴接一端的下方，第二楔形部外表面设置有与滑槽一一对应的插条，当插条插入滑槽后，插条分别与第一橡胶层、橡胶头和有第二橡胶层相接触。

作为优选，所述插条的径向截面为等腰梯形，插条的两侧开设有凹槽，橡胶头和弧形金属弹片与凹槽选择性接触。

作为优选，所述第一弹性伸缩体包括若干个水平设置的第三弹簧体，第三弹簧体的外侧设置有活动套接的第一外套管和第一内套管，第一外套管上设置有第一螺纹通孔，第一螺纹通孔上连接有第一调节螺栓，第一调节螺栓底部通过第四弹簧体连接有第一橡胶块，第一橡胶块与第一内套管相接触。

作为优选，所述第二弹性伸缩体包括若干个垂直设置的第五弹簧体，第五弹簧体外侧设置有活动套接的第二外套管和第二内套管，第二外套管上设置有第二螺纹通孔，第二螺纹通孔上连接有第二调节螺栓，第二调节螺栓底部通过第六弹簧体连接有第二橡胶块，第二橡胶块与第二内套管相接触。

作为优选，所述支撑架包括与内筒底部连接的万向节，万向节下方设置有连接板，连接板底面铰接有若干个支撑杆，支撑杆与连接板之间连接有第七弹簧体。

一种上述的旋翼无人机的起落装置的起落方法，降低旋翼转速，使无人机保持恒定加速度的下落状态，当无人机的下落速度达到1.5～2m/s时，提高旋翼转速，逐渐减低无人机的下落速度，当无人机的下落速度达到0.25～0.3m/s时，重复上述过程，直至支撑架接触地面；支撑架接触地面后，将旋翼提高至额定最高转速，保持0.2～0.3s，然后旋翼电机停机，无人机降落完成。

采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明利用第一弹簧体实现着陆时的弹性压缩缓冲，利用内筒结构与外筒结构的配合实现缓冲过程的阻尼力释放，没有任何油液机构，除了弹簧、橡胶和金属弹片外，均可采用轻质材料（比如碳纤维）制作，自重轻。着陆时，第一弹簧体首先压缩，带动内筒向上移动，当内筒移动超出限位时，与限位板接触，利用第二弹性伸缩体的压缩弹性对内筒进行进一步缓冲。在着陆的初期，旋翼推动气流向下流动，气流与挡风板相互作用，使得挡风板压缩第二弹性伸缩体，使得第一连杆向下移动。这一移动趋势与内筒向上的移动趋势相反，从而可以利用限位板对内筒的位移进行有效的限制。当第一弹簧体开始反向复位时，利用第一楔形部和第二楔形部的接触摩擦，施加阻尼力，对第一弹簧体的弹性势能进行消耗，从而实现内筒的快速稳定，不产生多余的弹跳，第一弹性伸缩体和第二弹性伸缩体用来对第一楔形部和第二楔形部的相互作用力进行缓冲，避免第一楔形部和第二楔形部的刚性接触。第一楔形部和第二楔形部相接触时，插条插入滑槽内，在内筒相对于第一连接杆向下移动的过程中，插条的侧面与各个橡胶头产生滑动摩擦，插条的顶面与第一橡胶层产生滑动摩擦，阻尼力逐渐增大，当第一弹簧体的回弹力较大时，若单凭橡胶头和第一橡胶层的摩擦力无法对其进行缓冲，当插条继续向下运动时，其与弧形金属弹片外侧的第二橡胶层产生摩擦，利用弧形金属弹片的加持力，大大提高滑动摩擦力，从而实现第一弹簧体回弹力的快速缓冲。如果第一弹簧体在回弹时又发生了向下的弹性形变，在内筒到达最低点后会重新向上移动，此时插条会从弧形金属弹片之间拔出，为了避免施加在插条上的滑动摩擦力突然降低给第一弹簧体带来的振动干扰，通过插条与橡胶头的反向相对移动，带动第二连接杆和第三连接杆向上转动，第二弹簧体发生弹性形变，增加橡胶头与插条的滑动摩擦力，从而降低插条所受滑动摩擦力变化量。这一结构可以实现第一弹簧体无论向下运动还是向上运动过程中，均有足够的滑动摩擦力来提供阻尼效果，从而使第一弹簧体快速稳定，避免无人机发生弹跳。第一弹性伸缩体和第二弹性伸缩体可以对横向形变和纵向形变的摩擦力进行调节，从而改变弹性伸缩体的弹性系数。对于不同载重的无人机，可以实现具有针对性的调整。支撑架设置为活动结构，可以适应不同形状的地面，避免着陆地面的起伏导致无人机发生弹跳和倾倒。

附图说明

图1是本发明一个具体实施方式的结构图。

图2是本发明一个具体实施方式中第一楔形部的结构图。

图3是本发明一个具体实施方式中第二楔形部的结构图。

图4是本发明一个具体实施方式中第一弹性伸缩体的结构图。

图5是本发明一个具体实施方式中第二弹性伸缩体的结构图。

图6是本发明一个具体实施方式中支撑架底部的局部放大图。

图中：1、外筒；2、内筒；3、第一弹簧体；4、支撑架；5、通孔；6、第一连接杆；7、挡风板；8、第一弹性伸缩体；9、第一楔形部；10、第二楔形部；11、限位板；12、第二弹性伸缩体；13、滑槽；14、第一橡胶层；15、弧形金属弹片；16、第二连接杆；17、第三连接杆；18、第二弹簧体；19、橡胶头；20、插条；21、第二橡胶层；22、凹槽；23、第三弹簧体；24、第一外套管；25、第一内套管；26、第一螺纹通孔；27、第一调节螺栓；28、第四弹簧体；29、第一橡胶块；30、第五弹簧体；31、第二外套管；32、第二内套管；33、第二螺纹通孔；34、第二调节螺栓；35、第六弹簧体；36、第二橡胶块；37、万向节；38、连接板；39、支撑杆；40、第七弹簧体；41、安装槽；42、第三橡胶块；43、第八弹簧体；44、橡胶条。

具体实施方式

本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。

参照图1-6，本发明一个具体实施方式包括外筒1，外筒1内通过第一弹簧体3活动套接有内筒2，内筒2底部连接有支撑架4，外筒1顶部环形排布有若干个通孔5，通孔5内活动插接有第一连接杆6，第一连接杆6顶部固定连接有挡风板7，第一连接杆6的内侧通过第一弹性伸缩体8连接有第一楔形部9，内筒2外侧固定有与第一楔形部9选择性接触的第二楔形部10，第一连接杆6的内侧固定有与内筒2顶部选择性接触的限位板11，限位板11，第一连接杆6的外侧套接有第二弹性伸缩体12，第二弹性伸缩体12的两端分别与挡风板7和外筒1连接。第一楔形部9外表面设置有若干个滑槽13，滑槽13的底面铺设有第一橡胶层14，滑槽13的内侧壁对称固定有两个弧形金属弹片15，弧形金属弹片15的外侧铺设有第二橡胶层21，滑槽13的内侧壁对称轴接有若干个第二连接杆16，第二连接杆16的端部轴接有第三连接杆17，滑槽13和第三连接杆17之间连接有第二弹簧体18，第三连接杆17的端部固定有橡胶头19，第二连接杆16位于弧形金属弹片15的上方，第三连接杆17连接有橡胶头19的一端位于第三连接杆17与第二连接杆16轴接一端的下方，第二楔形部10外表面设置有与滑槽13一一对应的插条20，当插条20插入滑槽13后，插条20分别与第一橡胶层14、橡胶头19和有第二橡胶层21相接触。插条20的径向截面为等腰梯形，插条20的两侧开设有凹槽22，橡胶头19和弧形金属弹片15与凹槽22选择性接触。第一弹性伸缩体8包括若干个水平设置的第三弹簧体23，第三弹簧体23的外侧设置有活动套接的第一外套管24和第一内套管25，第一外套管24上设置有第一螺纹通孔26，第一螺纹通孔26上连接有第一调节螺栓27，第一调节螺栓27底部通过第四弹簧体28连接有第一橡胶块29，第一橡胶块29与第一内套管25相接触。第二弹性伸缩体12包括若干个垂直设置的第五弹簧体30，第五弹簧体30外侧设置有活动套接的第二外套管31和第二内套管32，第二外套管31上设置有第二螺纹通孔33，第二螺纹通孔33上连接有第二调节螺栓34，第二调节螺栓34底部通过第六弹簧体35连接有第二橡胶块36，第二橡胶块36与第二内套管32相接触。支撑架4包括与内筒2底部连接的万向节37，万向节37下方设置有连接板38，连接板38底面铰接有若干个支撑杆39，支撑杆39与连接板38之间连接有第七弹簧体40。

在支撑杆39的内侧设置有与支撑杆39轴向相平行的安装槽41，安装槽41内通过第八弹簧体43滑动连接有第三橡胶块42。支撑杆39受力时会向外侧转动，第三橡胶块42可以对支撑杆39内侧与着陆点的接触位置提供足够的纵向缓冲和摩擦力，提高支撑杆39的支撑稳定性。

在凹槽22的内侧壁与底面的连接处设置有橡胶条44，当橡胶头19或弧形金属弹片15插入凹槽22后，首先与橡胶条44相接触，橡胶条44对橡胶头19或弧形金属弹片15进行缓冲后，再与凹槽22的底面接触。这可以实现橡胶头19或弧形金属弹片15插入过程的二次缓冲，避免直接与凹槽22底面接触所出现的回弹。

一种上述的旋翼无人机的起落装置的起落方法，降低旋翼转速，使无人机保持恒定加速度的下落状态，当无人机的下落速度达到1.5～2m/s时，提高旋翼转速，逐渐减低无人机的下落速度，当无人机的下落速度达到0.25～0.3m/s时，重复上述过程，直至支撑架4接触地面；支撑架4接触地面后，将旋翼提高至额定最高转速，保持0.2～0.3s，然后旋翼电机停机，无人机降落完成。

本发明通过弹簧结构实现了降落过程的阻尼力均匀释放，不使用任何油液，自重轻，实现了无人机的轻量化设计原则。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。