一种基于多足结构的垂直起降无人机自适应起落架系统的制作方法

本发明属于无人机起落架技术领域，特别涉及一种基于多足结构的垂直起降无人机自适应起落架系统。

背景技术：

随着无人机技术的发展，应用场景的不断丰富，垂直起降无人机的起降场地越来越复杂，要求垂直起降无人机平台能够适应起伏的地面，和舰船起降过程中能够适应其在横摇纵摇过程中的角度变化，常规垂直起降无人机平台通常采用滑橇式起落架和轮式起落架，均要求起降场地能够相对平坦，在舰船起降时需要复杂的鱼叉锁止机构固定垂直起降无人机平台，以防止其倾倒。

在自然环境中，多足昆虫和动物经过若干年的进化，通过腿、足构成的连杆机构能够在复杂地表环境下保持身体的平衡，并通过调节连杆机构的各关节角度实现身体与地面的距离，借鉴昆虫和动物的多足结构，通过控制系统实现对各关节的控制，能够有效的解决现有技术的缺陷，实现垂直起降无人机平台在复杂地面的平稳起降，为此，本发明提出一种基于多足结构的垂直起降无人机自适应起落架系统。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于多足结构的垂直起降无人机自适应起落架系统，该基于多足结构的垂直起降无人机自适应起落架系统设计合理，能够有效的降低垂直起降无人机对起降场地的要求，使垂直起降无人机能够在山地、海浪中运动的舰船上实现平稳起降，消除因起降场地限制带来的设备风险。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种基于多足结构的垂直起降无人机自适应起落架系统，包括机身、支腿、控制器和智能处理系统，所述支腿包括一号关节臂、二号关节臂、三号关节臂、四号关节臂、万向足和3个关节，所述一号关节臂与二号关节臂之间、二号关节臂与三号关节臂之间和三号关节臂与四号关节臂之间分别通过三个关节连接，所述万向足包括万向足基座和橡胶垫，所述橡胶垫通过螺栓安装在万向足基座的底部，杆端球头包括内环和外环，所述杆端球头的内环与四号关节臂刚性连接，所述杆端球头的外环与万向足基座刚性连接，所述关节由力矩电机与行星减速器组成，所述支腿通过一号关节臂与机身刚性连接，所述控制器固定安装在机身底部，所述控制器上设置有控制系统电气接口和支腿电气接口，所述智能处理系统包括处理器、压力传感器、激光扫描仪、旋转电位器和力矩电机驱动器，所述处理器安装在控制器内，所述压力传感器安装在万向足底部的中心位置处，所述激光扫描仪安装在控制器的底部，所述旋转电位器设置在行星减速器内，所述力矩电机驱动器的数量为3个，三个所述力矩电机驱动器分别安装在二号关节臂、三号关节臂和四号关节臂内并与对应的力矩电机电性连接。

作为本发明的一种优选方式，所述杆端球头的内环与外环之间填充有润滑脂。

作为本发明的一种优选方式，所述橡胶垫的底部设置有凸起。

作为本发明的一种优选方式，所述支腿的数量为4个。

作为本发明的一种优选方式，所述处理器通过支腿电气接口分别与压力传感器、激光扫描仪、旋转电位器和力矩电机驱动器电性连接。

作为本发明的一种优选方式，所述控制系统电气接口用于与无人机控制系统通讯。

本发明的有益效果：本发明的一种基于多足结构的垂直起降无人机自适应起落架系统，包括机身、支腿、控制器、一号关节臂、二号关节臂、三号关节臂、四号关节臂、万向足、关节、外环、万向足基座、橡胶垫、内环、压力传感器、控制系统电气接口、激光扫描仪、支腿电气接口、力矩电机、行星减速器、处理器、力矩电机驱动器和旋转电位器。

1、此基于多足结构的垂直起降无人机自适应起落架系统能够有效的降低垂直起降无人机对起降场地的要求，使垂直起降无人机能够在山地、海浪中运动的舰船上实现平稳起降，消除因起降场地限制带来的设备风险，经处理器实时调整的多足结构起落架，实现垂直起降无人机能够适应在起伏地表、斜坡和舰船甲板动态坡度变化的场景中的应用。

2、此基于多足结构的垂直起降无人机自适应起落架系统通过地形扫描、正向计算、地面接触压力反馈相结合的方式进行反馈控制，保持无人机的平衡，以及在舰船起降时动态的纵摇横摇时保持垂直起降无人机机身处于水平状态，防止侧滑，解决了现有技术的缺陷。

3、此基于多足结构的垂直起降无人机自适应起落架系统的橡胶垫底部设置了凸起，能够增加着地过程中的摩擦力，防止万向足侧滑，支腿的数量能够根据无人机机型的不同选择设置，适应性广。

附图说明

图1为一种基于多足结构的垂直起降无人机自适应起落架系统的结构示意图。

图2为一种基于多足结构的垂直起降无人机自适应起落架系统的支腿结构示意图。

图3为一种基于多足结构的垂直起降无人机自适应起落架系统的四号关节臂与万向足连接示意图。

图4为一种基于多足结构的垂直起降无人机自适应起落架系统的二号关节臂与三号关节臂连接示意图。

图5为一种基于多足结构的垂直起降无人机自适应起落架系统的万向足结构示意图。

图6为一种基于多足结构的垂直起降无人机自适应起落架系统的控制器结构示意图。

图7为一种基于多足结构的垂直起降无人机自适应起落架系统的智能处理系统示意图。

图中：1-机身、2-支腿、3-控制器、4-一号关节臂、5-二号关节臂、6-三号关节臂、7-四号关节臂、8-万向足、9-关节、10-外环、11-万向足基座、12-橡胶垫、13-内环、14-压力传感器、15-控制系统电气接口、16-激光扫描仪、17-支腿电气接口、18-力矩电机、19-行星减速器、20-处理器、21-力矩电机驱动器、22-旋转电位器。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

请参阅图1至图7，本发明提供一种技术方案：一种基于多足结构的垂直起降无人机自适应起落架系统，包括机身1、支腿2、控制器3和智能处理系统，所述支腿2包括一号关节臂4、二号关节臂5、三号关节臂6、四号关节臂7、万向足8和3个关节9，所述一号关节臂4与二号关节臂5之间、二号关节臂5与三号关节臂6之间和三号关节臂6与四号关节臂7之间分别通过三个关节9连接，所述万向足8包括万向足基座11和橡胶垫12，所述橡胶垫12通过螺栓安装在万向足基座11的底部，杆端球头包括内环13和外环10，所述杆端球头的内环13与四号关节臂7刚性连接，所述杆端球头的外环10与万向足基座11刚性连接，所述关节9由力矩电机18与行星减速器19组成，所述支腿2通过一号关节臂4与机身1刚性连接，所述控制器3固定安装在机身1底部，所述控制器3上设置有控制系统电气接口15和支腿电气接口17，所述智能处理系统包括处理器20、压力传感器14、激光扫描仪16、旋转电位器22和力矩电机驱动器21，所述处理器20安装在控制器3内，所述压力传感器14安装在万向足8底部的中心位置处，所述激光扫描仪16安装在控制器3的底部，所述旋转电位器22设置在行星减速器19内，所述力矩电机驱动器21的数量为3个，三个所述力矩电机驱动器21分别安装在二号关节臂5、三号关节臂6和四号关节臂7内并与对应的力矩电机18电性连接。

作为本发明的一种优选方式，所述杆端球头的内环13与外环10之间填充有润滑脂。

作为本发明的一种优选方式，所述橡胶垫12的底部设置有凸起。

作为本发明的一种优选方式，所述支腿2的数量为4个。

作为本发明的一种优选方式，所述处理器20通过支腿电气接口17分别与压力传感器14、激光扫描仪16、旋转电位器22和力矩电机驱动器21电性连接。

作为本发明的一种优选方式，所述控制系统电气接口15用于与无人机控制系统通讯。

工作原理：在使用此基于多足结构的垂直起降无人机自适应起落架系统时，将控制系统电气接口15与垂直起降无人机控制系统连接，在降落时，处理器20通过激光扫描仪16获取地表起伏情况，并控制各支腿2大致匹配降落点附近的地形起伏，在此过程中，处理器20通过力矩电机驱动器21启动各个关节9的力矩电机18，各个关节9的力矩电机18通过行星减速器19带动二号关节臂5、三号关节臂6、四号关节臂7和万向足8转动，力矩电机18通过行星减速器19增加扭矩，以提高支撑能力，同时在行星减速器19的内部设置旋转电位器22，用于测量关节9的旋转角度，反馈给处理器20，用于计算万向足8的空间位置，同时，当支腿2之间的地表高度高于某一限定值时，处理器20通过控制系统电气接口15与无人机控制系统进行通讯，使无人机控制器3在降落点附近平移，寻找更为合适的降落点，当万向足8接地后，在无人机重力的作用下，外环10与内环13发生相对转动，从而自动贴合地面，根据各个支腿2上的压力传感器14的测量值，进行精细调整，以便使垂直起降无人机机身1保持水平状态，如在存在纵摇和横摇运动的舰船甲板上应用，处理器20可根据各支腿2上的压力传感器14的压力值变化主动调整各支腿2的高度，在动态环境下使得机身1始终保持水平，此基于多足结构的垂直起降无人机自适应起落架系统能够有效的降低垂直起降无人机对起降场地的要求，使垂直起降无人机能够在山地、海浪中运动的舰船上实现平稳起降，消除因起降场地限制带来的设备风险，经处理器20实时调整的多足结构起落架，实现垂直起降无人机能够适应在起伏地表、斜坡和舰船甲板动态坡度变化的场景中的应用，此基于多足结构的垂直起降无人机自适应起落架系统通过地形扫描、正向计算、地面接触压力反馈相结合的方式进行反馈控制，保持无人机的平衡，以及在舰船起降时动态的纵摇横摇时保持垂直起降无人机机身处于水平状态，防止侧滑，解决了现有技术的缺陷，此基于多足结构的垂直起降无人机自适应起落架系统的橡胶垫12底部设置了凸起，能够增加着地过程中的摩擦力，防止万向足8侧滑，支腿2的数量能够根据无人机机型的不同选择设置，适应性广。

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，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。