一种抓地式无人机平衡脚架及其平衡方法与流程

1.本发明涉及一种无人机领域或自动平衡支架领域，尤其涉及一种抓地式无人机平衡脚架及其平衡方法。


背景技术：

2.目前，中国无人机行业主要业消费级无人机为主，但商业无人机也正在被 看好。随着无人机技术的逐步成熟，民用无人机在日常生活中已经得到了广泛 的应用。随着无人机应用领域的逐渐扩大，无人机市场需求逐渐提升，市场潜 力十足。
3.通过对无人机行业发展趋势分析，无人机从最初少数航模爱好者的小众消费品，到目前火热培训市场的招牌，再到正式入主部分高校相关专业，航空类院校创办了无人机研究机构，社会组织开展了各类航拍、无人机设计、无人机竞技等比赛活动，无人机产业联盟、无人机系统标准协会等行业组织相继成立，各地兴起建设无人机文化小镇、无人机研发制造基地的热潮，应用无人机已成为社会风尚。无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制系统操纵的不载人飞机，民用无人机在航空、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援等方面有着重要的作用；随着现代农业的飞速发展，数字农业逐渐改变着农业的发展方向，而无人机正是数字农业实施过程中不可缺少的一员，关于无人机方向的各种研究正呈现喷薄状态。
4.现有技术中，无人机带有支撑脚以便下落的时候支撑机体，为了提高稳定性和平稳性，有研究人员对支撑脚进行了改进，以提高降落的稳定性，但目前市场上较为常见的无人机的无人机，很少在无人机脚架上作出改进，在无人机落地时出现严重倾斜的现象，尤其是在高速降落时，很可能会因为重心失衡造成侧翻，另一方面，无人机脚架在一些泥沙地面处不能起到有效防滑的作用，让使用者觉得安全方面难以得到保障。


技术实现要素：

5.本发明克服了现有技术的不足，提供一种抓地式无人机平衡脚架及其平衡方法。
6.为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种抓地式无人机平衡脚架及其平衡方法，包括：通过转动轴连接的平衡板和支架机构，所述平衡板上表面等角度设置若干滑轨，若干所述滑轨上均设置有两个配重滑块，两个所述配重滑块通过连接杆连接压力传感器，所述压力传感器设置在所述平衡板上，所述平衡板外周侧面等角度设置若干所述转动组件，所述转动组件设置在所述滑轨的两端，所述转动组件包括固定架体和设置在所述固定架体上的转动轴，所述转动轴连接所述支架机构。
7.所述支架机构包括：通过传动轴承连接的第一支撑杆和第二支撑杆，所述第一支撑杆连接所述转动轴，所述转动轴连接所述第二支撑杆，所述第二支撑杆一端的端面处设置方形叶片槽，所述叶片槽内设置伸缩构件，所述伸缩构件连接所述伸缩爪，所述伸缩爪包括固定柱体和设置在所述固定柱体上的若干所述抓地叶片。
8.本发明一个较佳实施例中，当所述伸缩构件完全进入收缩状态时，所述抓地叶片
完全进入所述叶片槽内。
9.本发明一个较佳实施例中，若干所述抓地叶片下端均设置防滑齿牙。
10.本发明一个较佳实施例中，所述抓地叶片上下顶面分别紧贴所述叶片槽上下表面。
11.本发明一个较佳实施例中，所述伸缩构件伸缩方向与所述叶片槽延伸方向平行。
12.本发明一个较佳实施例中，不同所述滑轨上的所述连接杆不在同一高度，且互相不接触。
13.本发明一个较佳实施例中，所述第二支撑杆底面设置红外传感器。
14.本发明一个较佳实施例中，所述平衡板上方设置保护壳体。
15.本发明所使用的第二种技术方案为：当无人机落地之后，设置在第二支撑杆底面的红外传感器传输信号至控制系统，所述控制系统命令伸缩构件伸长，所述伸缩构件推动伸缩爪伸出叶片槽，所述抓地叶片伸出叶片槽后由于自身弹性向外展开，防止伸缩爪收缩产生松动，同时增大抓地面积；当无人机落在倾斜地面时，设置在所述平衡板上方的配重滑块会沿着倾斜方向有滑动的趋势，此时，设置在在同一滑轨两端的两个所述压力传感器受到的压力不再相同，两个所述压力传感器传输信号至控制系统，控制系统命令驱动装置驱动与压力传感器同一侧的转动轴和传动轴承旋转，通过调整支架机构的整体伸缩程度，使平衡板始终处于平衡状态。
16.本发明一个较佳实施例中，当所述压力传感器受到拉力时，所述控制系统命令驱动装置驱动转动轴和传动轴承旋转带动支架机构整体收缩；当所述压力传感器受到压力时，所述控制系统命令驱动装置驱动转动轴和传动轴承旋转带动支架机构整体伸长；当同一配重滑块两端的所述压力传感器受到压力均为零时，所述控制系统命令驱动装置不再驱动所述转动轴和所述传动轴承旋转。
17.本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：（1）本发明通过红外传感器检测第二支撑杆与地面的距离，能够准确命令伸缩构件推动伸缩爪伸出叶片槽，进而保证无人机稳定落地。利用伸缩爪上的抓地叶片自身的弹性性质，能够在其伸出叶片槽后向外展开，靠近叶片槽两内侧面的叶片分别紧贴叶片槽开口处，达到锁紧抓地叶片与第二支撑杆的效果，防止伸缩爪收缩而产生松动；同时展开之后的抓地叶片增大了抓地面积，增强其稳定性；在抓地叶片下端设置防滑齿牙，当抓地叶片接触地面之后，防滑齿牙能够增大与地面之间的摩擦力，防止无人机快速斜向落地之后出现侧滑现象，从而进一步增强无人机在地面上的稳定性。
18.（2）本发明利用滑块和压力传感器之间的配合，快速识别无人机脚架的平衡状态，根据无人机脚架的倾斜角度，同一中滑轨两端设置的滑块对连接在两端的两端的压力传感器作用力相应发生改变，进而快速命令驱动装置驱动第一传动轴和第二传动轴旋转带动伸缩脚架快速调整状态，有效保证无人机脚架快速实现平衡。
19.（3）本发明中将伸缩构件伸缩方向与叶片槽延伸方向平行设置，确保设置在伸缩构件上的伸缩爪能够在叶片槽内顺利移动，由于抓地叶片为叶片状，在无人机飞行时会影响其周围气流，当伸缩构件完全进入收缩状态时，抓地叶片完全进入叶片槽内，确保抓地叶片在无人机飞行时不影响，抓地叶片上下顶面分别紧贴叶片槽上下表面，防止抓地叶片在叶片槽内出现松动现象，进一步保证无人机落地后的稳定性。
20.（4）本发明中通过将不同滑轨上的连接杆设置在不同高度，且互相不接触，当配重滑块有运动趋势时，能够有效防止因摩擦而影响压力传感器的读数，从而增强平衡状态调整的准确性。在平衡台板上方设置保护壳体，防止沙子等细小颗粒物进入滑轨等构件上，影响机构运行的流畅性，保证其运行的流畅性。
21.（5）本发明中抓地叶片的材质使用钢皮条，由于钢皮条在具有一定硬度的同时，韧性也非常好，将若干抓地叶片呈竖直状态设置在固定柱体上，因此，在无人机落地之后，抓地叶片在竖直方向不易改变其自身形态，使无人机稳定降落；而抓地叶片因较小的厚度，在伸缩构件的拉力作用下，抓地叶片在水平方向会因叶片槽的侧向压力而改变其形态，进而确保其能够顺利进入叶片槽中。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明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发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本发明优选实施例的立体结构图；图2为本发明优选实施例的爆炸示意图；图3为本发明优选实施例平衡板的立体结构图；图4为本发明优选实施例支架结构的立体结构图；图5为本发明优选实施例的第二支撑杆透明示意图；图6为本发明优选实施例伸缩爪的立体结构图。
24.具体地，100-平衡板，110-滑轨，120-配重滑块，130-压力传感器，140-连接杆，200-支架机构，210-第二支撑杆，211-红外传感器，220-伸缩爪，221-抓地叶片，222-防滑齿牙，223-固定柱体，224-伸缩构件，225-叶片槽，230-第一支撑杆，240-驱动装置，250-传动轴承，310-转动轴，320-固定架体，400-保护壳体。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
27.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗
示所指的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，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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；可以直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.如图1、图2和图3所示，一种抓地式无人机平衡脚架，包括：通过转动轴310连接的平衡板100和支架机构200，平衡板100上表面等角度设置若干滑轨110，若干滑轨110上均设置有两个配重滑块120，两个配重滑块120通过连接杆140连接压力传感器130，压力传感器130设置在平衡板100上，平衡板100外周侧面等角度设置若干转动组件，转动组件设置在每个滑轨110的两端，转动组件包括固定架体320和设置在固定架体320上的转动轴310，转动轴310连接支架机构200。
30.如图4、图5和图6所示，支架机构200包括：通过传动轴承250连接的第一支撑杆230和第二支撑杆210，第一支撑杆230连接转动轴310，转动轴310连接第二支撑杆210，第二支撑杆210一端的端面处设置方形叶片槽225，叶片槽225内设置伸缩爪220，伸缩爪220包括固定柱体223和设置在固定柱体223上的若干抓地叶片221，伸缩爪220通过伸缩构件224连接在叶片槽225内部。
31.本发明一个较佳实施例中，可以在配重滑块120下方设置滚轮，将配重滑块120与滑轨110之间的滑动摩擦改变为滚动摩擦，通过滚轮减小配重滑块120与滑轨110之间的摩擦力，很大程度上增加了压力传感器130检测平衡板100倾斜度的精确度，且增加了压力传感器130检测平衡板100状态的灵敏度，使无人机脚架平衡板100状态的调整更加迅速。
32.本发明一个较佳实施例中，在伸缩构件224的作用下，伸缩爪220沿叶片槽225延伸方向运动，固定柱体223的大小与叶片槽225大小一致，且横截面相同，能够保证固定柱体223恰好在叶片槽225内移动，同时防止固定柱体223在叶片槽225内出现松动现象，进而破坏无人机落地之后的稳定性。
33.本发明一个较佳实施例中，在第二支撑杆210底面设置红外传感器211，通过红外传感器211检测第二支撑杆210与地面的距离，当无人机支架机构200落地时，能够发出信号至控制系统，控制系统及时作出响应，命令伸缩构件224推动伸缩爪220伸出叶片槽225，进而保证无人机稳定落地。利用伸缩爪220上的抓地叶片221自身的弹性性质，能够在其伸出叶片槽225后向外展开，靠近叶片槽225两内侧面的叶片分别紧贴叶片槽225开口处，达到锁紧抓地叶片221与第二支撑杆210的效果，防止伸缩爪220收缩产生松动；同时展开之后的抓地叶片221增大了抓地面积，增强其稳定性；在抓地叶片221下端设置防滑齿牙222，当抓地叶片221接触地面之后，防滑齿牙222能够增大与地面之间的摩擦力，防止无人机快速斜向落地之后出现侧滑现象，从而进一步增强无人机在地面上的稳定性。
34.需要说明的是，抓地叶片221的材质使用金属材质，可以选择钢皮条，由于钢皮条
在具有一定硬度的同时，韧性也非常好，将若干抓地叶片221呈竖直状态设置在固定柱体223上，因此，在无人机落地之后，抓地叶片221在竖直方向不易改变其自身形态，使无人机稳定降落；而抓地叶片221因较小的厚度，在伸缩构件224的拉力作用下，抓地叶片221在水平方向会因叶片槽225的侧向压力而改变其形态，进而顺利进入叶片槽225中。
35.本发明一个较佳实施例中，平衡板100上表面等角度设置若干滑轨110，若干滑轨110上均设置有两个配重滑块120，配重滑块120能够在滑轨110上往复移动，每个配重滑块120通过连接杆140连接一个压力传感器130，转动轴310和传动轴承250均通过驱动装置240驱动旋转，可以选择电机作为驱动装置240，利用滑块和压力传感器130之间的配合，快速识别无人机脚架的平衡状态，根据无人机脚架的倾斜角度，同一中滑轨110两端设置的滑块对连接在两端的两端的压力传感器130作用力相应发生改变，进而快速命令驱动装置240驱动第一传动轴和第二传动轴旋转带动伸缩脚架快速调整状态，有效保证无人机脚架快速实现平衡。
36.同时，也可以在转动轴310和传动轴承250上设置角度传感器，利用角度传感器作为支架机构200伸缩长度的辅助测量，通过压力传感器130和角度传感器同时检测，能够有效保证支架机构200长度伸缩的准确性，进一步使无人机精确保持平衡状态。
37.本发明一个较佳实施例中，在第二支撑杆210下表面可以设置防滑垫，利用防滑垫增大第二支撑杆210与地面之间的摩擦力，从而进一步增加无人机支架的防滑效果，可以选择橡胶防滑垫材质，由于橡胶材质具有一定柔韧性，能够在增大无人机支架与地面之间的摩擦力的同时，起到一定的缓冲作用，进而可以减小无人机上零部件的惯性冲击力，起到保护零部件的作用。
38.本发明一个较佳实施例中，将伸缩构件224伸缩方向与叶片槽225延伸方向平行设置，确保设置在伸缩构件224上的伸缩爪220能够在叶片槽225内顺利移动，由于抓地叶片221为叶片状，在无人机飞行时会影响其周围气流，当伸缩构件224完全进入收缩状态时，抓地叶片221能够完全进入叶片槽225内，确保抓地叶片221在无人机飞行时不影响，抓地叶片221上下顶面分别紧贴叶片槽225上下表面，防止抓地叶片221在叶片槽225内出现松动现象，进一步保证无人机落地后的稳定性。
39.本发明一个较佳实施例中，不同滑轨110上的连接杆140不在同一高度，且互相不接触，通过将不同滑轨110上的连接杆140设置在不同高度，当配重滑块120有运动趋势时，能够有效防止因摩擦而影响压力传感器130的读数，从而增强平衡状态调整的准确性。在平衡台板上方设置保护壳体400，防止沙子等细小颗粒物进入滑轨110等构件上，影响机构运行的流畅性，保证其运行的流畅性。
40.本发明使用时，当无人机落地之后，设置在第二支撑杆210底面的红外传感器211传输信号至控制系统，控制系统命令伸缩构件224伸长，伸缩构件224推动伸缩爪220伸出叶片槽225，抓地叶片221伸出叶片槽225后由于自身弹性向外展开，防止伸缩爪220收缩，同时增大抓地面积；当无人机落在倾斜地面时，设置在平衡板100上方的配重滑块120会沿着倾斜方向有滑动的趋势，此时连接在同一配重滑块120组件的两个压力传感器130受到的压力不再相同，两个压力传感器130传输信号至控制系统，当压力传感器130受到拉力时，控制系统命令驱动装置240驱动转动轴310和传动轴承250旋转带动支架机构200整体收缩，当压力传感器130受到压力时，控制系统命令驱动装置240驱动转动轴310和传动轴承250旋转带动
支架机构200整体伸长，当两个压力传感器130压力均为零时，转动轴310和传动轴承250停止旋转，平衡板100达到平衡状态。
41.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。
42.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。