一种直升机仿生腿起落架自适应着陆控制方法与流程

1.本技术属于直升机着陆控制技术领域，具体涉及一种直升机仿生腿起落架自适应着陆控制方法。


背景技术：

2.直升机着陆时，依靠起落架进行支撑，传统的直升机的起落架多为刚性结构，在非平整地面降落时，不能够使直升机保持水平姿态，为此，当前，设计有一种仿生腿起落架，包括有多个仿生腿，各个仿生腿足端相对于直升机可自由伸缩，以能够调整使直升机在非平整地面降落时处于水平姿态，然而，目前，缺少一种可在直升机着陆时，快速调整各个仿生腿足端伸缩，使直升机处于水平姿态的方案。
3.鉴于上述技术缺陷的存在提出本技术。
4.需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本技术的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本技术的新颖性和创造性。


技术实现要素：

5.本技术的目的是提供一种直升机仿生腿起落架自适应着陆控制方法，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。
6.本技术的技术方案是：
7.一种直升机仿生腿起落架自适应着陆控制方法，包括：
8.选定直升机着陆区域；
9.在直升机着陆区域内确定各个仿生腿足端的着陆点；
10.基于各个仿生腿足端的着陆点信息，以直升机着陆时能够处于水平姿态为准，计算各个仿生腿足端的标准位置坐标；
11.基于各个仿生腿足端的标准位置坐标、直升机机身质心坐标，计算各个仿生腿足端在直升机着陆时应承受的标准压力；
12.在直升机着陆时，调整各个仿生腿足端的位置坐标，使各个仿生腿足端承受的压力与对应的标准压力一致。
13.根据本技术的至少一个实施例，上述的直升机仿生腿起落架自适应着陆控制方法中，所述选定直升机着陆区域，具体为：
14.选定直升机着陆目标区域；
15.采集目标区域的图像，得到目标区域的地质信息；
16.基于目标区域的地质信息，判断目标区域是否适合直升机着陆，若否，则重新选定直升机着陆目标区域，直至选定的目标区域适合直升机着陆，以适合直升机着陆的目标区域作为直升机着陆区域。
17.根据本技术的至少一个实施例，上述的直升机仿生腿起落架自适应着陆控制方法
中，所述采集目标区域的图像，得到目标区域的地质信息，包括：
18.以视觉相机采集目标区域的图像；
19.将目标区域的图像与训练的地图库进行比对，得到目标区域的地貌，基于目标区域的地貌判断得到目标的地质软硬程度，其中，
20.适合直升机着陆目标区域的地貌包括草地、路面、沙土、碎石；
21.适合直升机着陆目标区域的地质软硬程度符合各个仿生腿足端的承载要求。
22.根据本技术的至少一个实施例，上述的直升机仿生腿起落架自适应着陆控制方法中，所述采集目标区域的图像，得到目标区域的地质信息，包括：
23.以三维激光雷达扫描目标区域，得到目标区域的高程，其中，
24.适合直升机着陆目标区域的高程差不超出各个仿生腿足端的适应范围。
25.根据本技术的至少一个实施例，上述的直升机仿生腿起落架自适应着陆控制方法中，所述在直升机着陆区域内确定各个仿生腿足端的着陆点，具体为：
26.以各个仿生腿足端在直升机着陆区域内沿竖直方向的投影为其着陆点。
27.根据本技术的至少一个实施例，上述的直升机仿生腿起落架自适应着陆控制方法中，所述基于各个仿生腿足端的着陆点信息，以直升机着陆时能够处于水平姿态为准，计算各个仿生腿足端的标准位置坐标，具体为：
28.在第1个仿生腿足端附加δ1，以更新第1个仿生腿足端到对应着陆点的高度；在第2个仿生腿足端附加
‑
δ1，以更新第2个仿生腿足端到对应着陆点的高度；其中，h2为当前第2个仿生腿足端到对应着陆点的高度，h1为当前第1个仿生腿足端到对应着陆点的高度；
29.在第1个仿生腿足端附加δ2，以更新第1个仿生腿足端到对应着陆点的高度；在第2个仿生腿足端附加δ2，以更新第2个仿生腿足端到对应着陆点的高度；在第3个仿生腿足端附加
‑
δ2，以更新第3个仿生腿足端到对应着陆点的高度；其中，h3为当前第2个仿生腿足端到对应着陆点的高度，h2为当前第2个仿生腿足端到对应着陆点的高度，h1为当前第1个仿生腿足端到对应着陆点的高度；
30.……
；
31.在第1个仿生腿足端附加δ
n
‑1，以更新第1个仿生腿足端到对应着陆点的高度；在第2个仿生腿足端附加δ
n
‑1，以更新第2个仿生腿足端到对应着陆点的高度；
……
；在第n
‑
1个仿生腿足端附加δ
n
‑1，以更新第n
‑
1个仿生腿足端到对应着陆点的高度；在第n个仿生腿足端附加
‑
δ
n
‑1，以更新第n个仿生腿足端到对应着陆点的高度；其中，，以更新第n个仿生腿足端到对应着陆点的高度；其中，h
n
为当前第n个仿生腿足端到对应着陆点的高度，h
n
‑1为当前第n
‑
1个仿生腿足端到对应着陆点的高度，
……
，h2为当前第2个仿生腿足端到对应着陆点的高度，h1为当前第1个仿生腿足端到对应着陆点的高度，计算各个仿生腿足端的位置坐标作为标准位置坐标。
32.根据本技术的至少一个实施例，上述的直升机仿生腿起落架自适应着陆控制方法中，所述基于各个仿生腿足端的标准位置坐标、直升机机身质心坐标，计算各个仿生腿足端
在直升机着陆时应承受的标准压力，具体为：
33.(f1,f2,......f
n
)
t
＝a
+
(0,0,mg)
t
；
34.a
+
＝a
t
(aa
t
)
‑1；
[0035][0036]
其中，
[0037]
f1,f2,......f
n
为第1，2
……
n个仿生腿足端的标准压力；
[0038]
mg为直升机的整机重量；
[0039]
(x
c
,y
c
)为直升机机身质心在水平面内的坐标；
[0040]
(x1,y1),(x2,y2),......(x
n
,y
n
)为各个仿生腿足端位置在水平面内的坐标。
[0041]
根据本技术的至少一个实施例，上述的直升机仿生腿起落架自适应着陆控制方法中，(x
c
,y
c
)＝(0,0)。
[0042]
根据本技术的至少一个实施例，上述的直升机仿生腿起落架自适应着陆控制方法中，所述在直升机着陆时，调整各个仿生腿足端的位置坐标，使各个仿生腿足端承受的压力与对应的标准压力一致，具体为：
[0043]
在直升机着陆时，调整各个仿生腿足端至标准位置坐标，在有一个仿生腿足端受到压力时，采用阻抗控制的方式，调整各个仿生腿足端的位置坐标，使各个仿生腿足端受到压力，其后进一步调整各个仿生腿足端的位置坐标，使各个仿生腿足端承受的压力与对应的标准压力一致。
附图说明
[0044]
图1是本技术实施例提供的直升机仿生腿起落架自适应着陆控制方法的示意图；
[0045]
图2是本技术实施例提供的在第1个仿生腿足端附加δ1，以及在第2个仿生腿足端附加
‑
δ1的示意图。
[0046]
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；此外，附图用于示例性说明，其中描述位置关系的用语仅限于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
具体实施方式
[0047]
为使本技术的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本技术的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本技术的部分实施例，其仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。
[0048]
此外，除非另有定义，本技术描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本技术描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对
象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本技术的限制。本技术描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本技术描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本技术描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
[0049]
此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本技术的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本技术中的具体含义。
[0050]
下面结合附图1至图2对本技术做进一步详细说明。
[0051]
一种直升机仿生腿起落架自适应着陆控制方法，包括：
[0052]
选定直升机着陆区域；
[0053]
在直升机着陆区域内确定各个仿生腿足端的着陆点；
[0054]
基于各个仿生腿足端的着陆点信息，以直升机着陆时能够处于水平姿态为准，计算各个仿生腿足端的标准位置坐标；
[0055]
基于各个仿生腿足端的标准位置坐标、直升机机身质心坐标，计算各个仿生腿足端在直升机着陆时应承受的标准压力；
[0056]
在直升机着陆时，调整各个仿生腿足端的位置坐标，使各个仿生腿足端承受的压力与对应的标准压力一致。
[0057]
对于上述实施例公开的直升机仿生腿起落架自适应着陆控制方法，领域内技术人员可以理解的是，其在直升机着陆过程中，以直升机着陆时能够处于水平姿态为准，计算各个仿生腿足端的标准位置坐标，进而计算得到各个仿生腿足端在直升机着陆时应承受的标准压力，从而在直升机着陆时，调整各个仿生腿足端的位置坐标，使各个仿生腿足端承受的压力与对应的标准压力一致，以此，可有效保证直升机着陆时处于水平姿态，快捷、准确。
[0058]
对于上述实施例公开的直升机仿生腿起落架自适应着陆控制方法，领域内技术人员还可以理解的是，各个仿生腿足端承受的压力可通过在各个仿生腿足端设置的压力传感器监测得到，各个压力传感器可与直升机上的控制器连接，控制器可计算各个仿生腿足端的标准位置坐标、标准压力，以及与各个仿生腿足端的驱动机构连接，通过控制驱动机构调整各个仿生腿足端的位置坐标。
[0059]
在一些可选的实施例中，上述的直升机仿生腿起落架自适应着陆控制方法中，所述选定直升机着陆区域，具体为：
[0060]
选定直升机着陆目标区域；
[0061]
采集目标区域的图像，得到目标区域的地质信息；
[0062]
基于目标区域的地质信息，判断目标区域是否适合直升机着陆，若否，则重新选定直升机着陆目标区域，直至选定的目标区域适合直升机着陆，以适合直升机着陆的目标区域作为直升机着陆区域。
[0063]
对于上述实施例公开的直升机仿生腿起落架自适应着陆控制方法，领域内技术人员还可以理解的是，选定直升机着陆目标区域后，可将直升机飞至目标区域上空，调整至水平姿态，以直升机携带的设备采集目标区域的图像，传输给控制器进行处理，得到目标区域的地质信息，判断目标区域是否适合直升机着陆，在目标区域不适合直升机着陆时，重新选定直升机着陆目标区域。
[0064]
在一些可选的实施例中，上述的直升机仿生腿起落架自适应着陆控制方法中，所述采集目标区域的图像，得到目标区域的地质信息，包括：
[0065]
以视觉相机采集目标区域的图像；
[0066]
将目标区域的图像与训练的地图库进行比对，得到目标区域的地貌，基于目标区域的地貌判断得到目标的地质软硬程度，其中，
[0067]
适合直升机着陆目标区域的地貌包括草地、路面、沙土、碎石；
[0068]
适合直升机着陆目标区域的地质软硬程度符合各个仿生腿足端的承载要求。
[0069]
在一些可选的实施例中，上述的直升机仿生腿起落架自适应着陆控制方法中，所述采集目标区域的图像，得到目标区域的地质信息，包括：
[0070]
以三维激光雷达扫描目标区域，得到目标区域的高程，其中，
[0071]
适合直升机着陆目标区域的高程差不超出各个仿生腿足端的适应范围。
[0072]
在一些可选的实施例中，上述的直升机仿生腿起落架自适应着陆控制方法中，所述在直升机着陆区域内确定各个仿生腿足端的着陆点，具体为：
[0073]
以各个仿生腿足端在直升机着陆区域内沿竖直方向的投影为其着陆点。
[0074]
在一些可选的实施例中，上述的直升机仿生腿起落架自适应着陆控制方法中，所述基于各个仿生腿足端的着陆点信息，以直升机着陆时能够处于水平姿态为准，计算各个仿生腿足端的标准位置坐标，具体为：
[0075]
在第1个仿生腿足端附加δ1，以更新第1个仿生腿足端到对应着陆点的高度；在第2个仿生腿足端附加
‑
δ1，以更新第2个仿生腿足端到对应着陆点的高度；其中，h2为当前第2个仿生腿足端到对应着陆点的高度，h1为当前第1个仿生腿足端到对应着陆点的高度，如图2所示；
[0076]
在第1个仿生腿足端附加δ2，以更新第1个仿生腿足端到对应着陆点的高度；在第2个仿生腿足端附加δ2，以更新第2个仿生腿足端到对应着陆点的高度；在第3个仿生腿足端附加
‑
δ2，以更新第3个仿生腿足端到对应着陆点的高度；其中，h3为当前第2个仿生腿足端到对应着陆点的高度，h2为当前第2个仿生腿足端到对应着陆点的高度，h1为当前第1个仿生腿足端到对应着陆点的高度；
[0077]
……
；
[0078]
在第1个仿生腿足端附加δ
n
‑1，以更新第1个仿生腿足端到对应着陆点的高度；在第2个仿生腿足端附加δ
n
‑1，以更新第2个仿生腿足端到对应着陆点的高度；
……
；在第n
‑
1个仿生腿足端附加δ
n
‑1，以更新第n
‑
1个仿生腿足端到对应着陆点的高度；在第n个仿生腿足端附加
‑
δ
n
‑1，以更新第n个仿生腿足端到对应着陆点的高度；其中，
h
n
为当前第n个仿生腿足端到对应着陆点的高度，h
n
‑1为当前第n
‑
1个仿生腿足端到对应着陆点的高度，
……
，h2为当前第2个仿生腿足端到对应着陆点的高度，h1为当前第1个仿生腿足端到对应着陆点的高度，计算各个仿生腿足端的位置坐标作为标准位置坐标。
[0079]
对于上述实施例公开的直升机仿生腿起落架自适应着陆控制方法，领域内技术人员可以理解的是，可快速的计算得到各个仿生腿足端的位置坐标作为标准位置坐标，且在该标准位置坐标下，各个仿生腿足端到对应着陆点位置的高度相同，以该标准位置坐标为初始标准，可快速的实现对各个仿生腿足端位置的快速调整。
[0080]
在一些可选的实施例中，上述的直升机仿生腿起落架自适应着陆控制方法中，所述基于各个仿生腿足端的标准位置坐标、直升机机身质心坐标，计算各个仿生腿足端在直升机着陆时应承受的标准压力，具体为：
[0081]
(f1,f2,......f
n
)
t
＝a
+
(0,0,mg)
t
；
[0082]
a
+
＝a
t
(aa
t
)
‑1；
[0083][0084]
其中，
[0085]
f1,f2,......f
n
为第1，2
……
n个仿生腿足端的标准压力；
[0086]
mg为直升机的整机重量；
[0087]
(x
c
,y
c
)为直升机机身质心在水平面内的坐标；
[0088]
(x1,y1),(x2,y2),......(x
n
,y
n
)为各个仿生腿足端位置在水平面内的坐标。
[0089]
在一些可选的实施例中，上述的直升机仿生腿起落架自适应着陆控制方法中，(x
c
,y
c
)＝(0,0)，即在水平面内以直升机机身质心为坐标原点，构建沿着x向、y向的力矩平衡，使直升机机身受力平衡，得到各个仿生腿足端的标准压力。
[0090]
在一些可选的实施例中，上述的直升机仿生腿起落架自适应着陆控制方法中，所述在直升机着陆时，调整各个仿生腿足端的位置坐标，使各个仿生腿足端承受的压力与对应的标准压力一致，具体为：
[0091]
在直升机着陆时，调整各个仿生腿足端至标准位置坐标，在有一个仿生腿足端受到压力时，采用阻抗控制的方式，调整各个仿生腿足端的位置坐标，使各个仿生腿足端受到压力，其后进一步调整各个仿生腿足端的位置坐标，使各个仿生腿足端承受的压力与对应的标准压力一致。
[0092]
对于上述实施例公开的直升机仿生腿起落架自适应着陆控制方法，领域内技术人员可以理解的是，调整各个仿生腿足端处于标准位置坐标，各个仿生腿足端与对应着陆点高度距离相同，直升机以水平姿态进行着陆时，各个仿生腿足端理论上应该与对应的着陆点同时接触，使直升机着陆保持水平姿态，但实际上由于以下原因，难以保证该理想状态实现：
[0093]
1)直升机着陆过程中，受多方面不确定性因素的影响，例如操作人员的操作、外界的不稳定气流等，偏离水平姿态；
[0094]
2)获取各个仿生腿足端着陆点信息，以及对标准位置坐标计算的不精确；
[0095]
3)直升机着陆时，各个仿生腿足端着陆点的承载能力不均衡，部分着陆点的承载能力不足以承受仿生腿足端的标准压力；
[0096]
以上方面的原因，在实际中导致，直升机着陆过程中，处于标准位置坐标下的各个仿生腿足端不能够与对应的着陆点同时接触，或者，与对应的着陆点接触后不能够使直升机保持水平姿态。
[0097]
对于上述实施例公开的直升机仿生腿起落架自适应着陆控制方法，领域内技术人员还可以理解的是，其在直升机着陆时，调整各个仿生腿足端至标准位置坐标，以各个仿生腿足端处于标准位置坐标作为着陆时的基准姿态，是在不考虑不可控因素情形下，与直升机着陆并保持水平姿态最为接近的姿态，以此作为基准姿态，在有一个仿生腿足端受到压力时，开启仿生腿阻抗控制，消除误差、干扰的影响，调整各个仿生腿足端的位置坐标，使各个仿生腿足端以柔顺的方式与对应的着陆点接触，即使各个仿生腿足端受到压力，其后将力的偏差进一步转化为位置的偏差，进一步调整各个仿生腿足端的位置坐标，实现对期望力的跟踪，使各个仿生腿足端承受的压力与对应的标准压力一致，以此使直升机快速着陆并保持在水平姿态。
[0098]
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0099]
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本技术的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本技术的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本技术的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本技术的保护范围之内。