装有自适应起落架用于复杂地形起降的旋翼飞行器及控制方法与流程

本发明涉及一种安装有自适应起落架用于复杂地形起降的旋翼飞行器及控制方法，属于飞行器在未知地形降落的相关装备及控制技术领域。

背景技术：

目前，随着人类工作空间的拓展，无人飞行器以及载人飞行器等一系列飞行器的工作条件也变得极为苛刻，很多情况下要求飞行器要具有能够在复杂多变的环境中实现安全高效的起降。

而现有自适应起落架技术仍然不够成熟，传统的轮式起落架、撬式起落架无法高效地辅助飞行器独立完成在崎岖地面上或者摇晃平面上起降，很多自适应起落架无法应用于能够载人的重型飞行器，而且无法使得飞行器在摇晃平面上起降，其实用性和通用性较差，而且控制的准确度不高，有待于改进。

技术实现要素：

本发明为了解决上述背景技术中提到的自适应起落架无法应用于能够载人的重型飞行器，而且无法使得飞行器在摇晃平面上起降，其实用性和通用性较差，而且控制的准确度不高的问题，提出一种装有自适应起落架用于复杂地形起降的旋翼飞行器及控制方法，其能够提高飞行器降落过程中地面适应性，从而实现在复杂地形上安全的起降，以满足现代飞行器能够在复杂地形上起降的需求。

本发明提出一种装有自适应起落架用于复杂地形起降的旋翼飞行器，包括飞行器本体、控制器、陀螺仪和三个起落架；所述飞行器本体顶部安装有控制器、陀螺仪和螺旋桨，所述控制器用于接收激光测距仪和陀螺仪传回的数据，所述陀螺仪用于测量飞行器本体自身倾角，所述飞行器本体上按照前三点式起落架布局方式布置一个前起落架和两个主起落架；每个起落架均包括第一动力机构、第二动力机构、上连接杆、下连接杆、激光测距仪、缓冲器和承重机轮，所述第一动力机构铰接在上连接杆中间部分，上连接杆的上端铰接在飞行器本体上，下端铰接于下连接杆一端，所述第二动力机构铰接在下连接杆中间部分，所述下连接杆的上端铰接在飞行器本体上，下端连接缓冲器，所述缓冲器下连接承重机轮，所述激光测距仪延下连接杆近地方向外挂在下连接杆上。

优选地，所述第一动力机构包括第一伺服阀、第一液压缸和第一液压杆，在起落架运动过程中通过控制第一伺服阀开合调节第一液压缸带动第一液压杆的伸缩量来实现第一动力机构的运动，第一液压缸缸体上端铰接在飞行器本体上，第一液压杆下端铰接在上连接杆中间部分。

优选地，所述第二动力机构包括第二伺服阀、第二液压缸和第二液压杆，在起落架运动过程中通过控制第二伺服阀开合调节第二液压缸带动第二液压杆的伸缩量来实现第二动力机构的运动，第二液压缸缸体上端铰接在上连接杆上，第二液压杆下端铰接在下连接杆中间部分。

优选地，所述装有自适应起落架用于复杂地形起降的旋翼飞行器还包括电机泵和油箱，所述电机泵和油箱用于为液压伺服系统提供液压油。

一种所述的装有自适应起落架用于复杂地形起降的旋翼飞行器的控制方法，具体包括以下步骤：

s1、旋翼飞行器在崎岖地面上开始起飞，飞行器本体起飞，通过激光测距仪判断所有承重机轮全部离地后，起落架收回；

s2、旋翼飞行器在崎岖地面上空开始降落，飞行器本体悬停在崎岖地面上空，将起落架由飞行时全部收起状态展开到机械结构展开最大状态，并分别记录三个激光测距仪所在起落架展开过程中所测得的各自的路径上的所有高度数据，通过控制器计算出三条起落架期望的空间位置，控制起落架伸展姿态，使得起落架调整到期望的空间位置，开始降落，通过激光测距仪判断所有承重机轮全部触地后，完成降落；

一种所述的装有自适应起落架用于复杂地形起降的旋翼飞行器的控制方法，具体包括以下步骤：

s1、旋翼飞行器在摇晃平面上开始起飞，飞行器本体根据陀螺仪测得的机身倾斜数据，控制起落架伸展姿态，并不断根据陀螺仪测得的数据调整起落架，重复上述过程，使飞行器本体维持水平状态，飞行器本体起飞，通过激光测距仪判断所有承重机轮全部离地后，起落架收回；

s2、旋翼飞行器在摇晃平面上空开始降落，飞行器本体悬停在摇晃平面上空，将起落架由飞行时全部收起状态展开到机械结构展开最大状态，根据激光测距仪所测得的实时数据，通过控制器计算出三条起落架期望的空间位置，控制起落架伸展姿态，使得起落架可以调整到期望的空间位置，开始降落，并不断根据激光测距仪测得的数据调整起落架，重复上述过程，通过激光测距仪判断所有承重机轮全部触地后，起落架收回，完成降落。

本发明所述的装有自适应起落架用于复杂地形起降的旋翼飞行器及控制方法的有益效果为：

1、本发明所述的装有自适应起落架用于复杂地形起降的旋翼飞行器，具有主动调节姿态的功能可以确保飞行器在崎岖地面或摇晃平面上进行起飞时保持飞行器平稳，不会侧翻。

2、本发明所述的装有自适应起落架用于复杂地形起降的旋翼飞行器，通过采用前三点式起落架结构布局搭载具有动力的起落架可以确保飞行器在崎岖地面或摇晃平面上进行降落时保持自身平稳，大大减少操作员控制飞行器起降时所消耗的时间，提高整体作业效率和起降过程安全性。

3、本发明所述的装有自适应起落架用于复杂地形起降的旋翼飞行器，在机器人安装底座上安装激光测距仪以及在飞行器上安装陀螺仪，可以准确的探测舰面情况，为起落架的平稳降落提供有效信息。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1为本发明所述的一种装有自适应起落架用于复杂地形起降的旋翼飞行器的结构示意图；

图2为本发明所述的一种装有自适应起落架用于复杂地形起降的旋翼飞行器的控制方法中从崎岖地面上起飞的方式的原理图；

图3本发明所述的一种装有自适应起落架用于复杂地形起降的旋翼飞行器的控制方法中从摇曳平面起飞的方式的原理图；

图中，1-飞行器本体；2-电机泵；3-油箱；4-控制器；5-陀螺仪；6-第一伺服阀；7-第一液压缸；8-第一液压杆；9-上连接杆；10-下连接杆；11-激光测距仪；12-缓冲器；13-承重机轮；14-第二液压杆；15-第二液压缸；16-第二伺服阀。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明：

具体实施方式一：参见图1-3说明本实施方式。本实施方式所述的装有自适应起落架用于复杂地形起降的旋翼飞行器，包括飞行器本体1、控制器4、陀螺仪5和三个起落架；

所述飞行器本体1顶部安装有控制器4、陀螺仪5和螺旋桨，所述控制器4用于接收激光测距仪11和陀螺仪5传回的数据，所述陀螺仪5用于测量飞行器本体1自身倾角，所述飞行器本体1上按照前三点式起落架布局方式布置一个前起落架和两个主起落架，

每个起落架均包括第一动力机构、第二动力机构、上连接杆9、下连接杆10、激光测距仪11、缓冲器12和承重机轮13，所述第一动力机构铰接在上连接杆9中间部分，上连接杆9的上端铰接在飞行器本体1上，下端铰接于下连接杆10一端，所述第二动力机构铰接在下连接杆10中间部分，所述下连接杆10的上端铰接在飞行器本体1上，下端连接缓冲器12，所述缓冲器12下连接承重机轮13，所述激光测距仪11延下连接杆10近地方向外挂在下连接杆10上。

所述飞行器本体1上按照前三点式起落架布局方式布置一个前起落架和两个主起落架，所述飞行器本体1按照前三点式分布方式水平延伸出三个承重点，每个承重点下均设有彼此独立工作但结构相同的起落架，通过采用前三点式起落架结构布局搭载具有动力的起落架可以确保飞行器在崎岖地面或摇晃平面上进行降落时保持自身平稳，大大减少操作员控制飞行器起降时所消耗的时间，提高整体作业效率和起降过程安全性。

所述第一动力机构包括第一伺服阀6、第一液压缸7和第一液压杆8，在起落架运动过程中通过控制第一伺服阀6开合调节第一液压缸7带动第一液压杆8的伸缩量来实现第一动力机构的运动，第一液压缸7缸体上端铰接在飞行器本体1上，第一液压杆8下端铰接在上连接杆9中间部分。

所述第二动力机构包括第二伺服阀16、第二液压缸15和第二液压杆14，在起落架运动过程中通过控制第二伺服阀16开合调节第二液压缸15带动第二液压杆14的伸缩量来实现第二动力机构的运动，第二液压缸15缸体上端铰接在上连接杆9上，第二液压杆14下端铰接在下连接杆10中间部分。

所述装有自适应起落架用于复杂地形起降的旋翼飞行器还包括电机泵2和油箱3，所述电机泵2和油箱3用于为液压伺服系统提供液压油。

所述第一动力机构由第一伺服阀6、第一液压缸7和第一液压杆8组成一套伺服液压系统，两端分别铰接于旋翼飞行器本体1上和上连接杆9中间部分，所述第二动力机构由第二伺服阀16、第二液压缸15和第二液压杆14组成一套伺服液压系统，两端分别铰接于上连接杆9末端和下连接杆10中间部分，上连接杆9一端与飞行器本体1铰接另一端与下连接杆10铰接，下连接杆10下端连接缓冲器，缓冲器10下连接承重机轮13，激光测距仪11延下连接杆10近地方向外挂在下连接杆10上。

一种所述的装有自适应起落架用于复杂地形起降的旋翼飞行器的控制方法，其为从崎岖地面上起飞的方式，具体包括以下步骤：

s1、旋翼飞行器在崎岖地面上开始起飞，飞行器本体1起飞，通过激光测距仪11判断所有承重机轮13全部离地后，起落架收回；

s2、旋翼飞行器在崎岖地面上空开始降落，飞行器本体1悬停在崎岖地面上空，将起落架由飞行时全部收起状态展开到机械结构展开最大状态，并分别记录三个激光测距仪11所在起落架展开过程中所测得的各自的路径上的所有高度数据，通过控制器4计算出三条起落架期望的空间位置，控制起落架伸展姿态，使得起落架调整到期望的空间位置，开始降落，通过激光测距仪11判断所有承重机轮13全部触地后，完成降落。

一种所述的装有自适应起落架用于复杂地形起降的旋翼飞行器的控制方法，其为从摇曳平面起飞的方式，具体包括以下步骤：

s1、旋翼飞行器在摇晃平面上开始起飞，飞行器本体1根据陀螺仪5测得的机身倾斜数据，控制起落架伸展姿态，并不断根据陀螺仪测得的数据调整起落架，重复上述过程，使飞行器本体1维持水平状态，飞行器本体1起飞，通过激光测距仪11判断所有承重机轮13全部离地后，起落架收回；

s2、旋翼飞行器在摇晃平面上空开始降落，飞行器本体1悬停在摇晃平面上空，将起落架由飞行时全部收起状态展开到机械结构展开最大状态，根据激光测距仪11所测得的实时数据，通过控制器4计算出三条起落架期望的空间位置，控制起落架伸展姿态，使得起落架可以调整到期望的空间位置，开始降落，并不断根据激光测距仪测得的数据调整起落架，重复上述过程，通过激光测距仪判断所有承重机轮13全部触地后，起落架收回，完成降落。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，还可以是上述各个实施方式记载的特征的合理组合，凡在本发明精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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