一種被動增穩(wěn)可變形起落架陸空飛行機(jī)器人制造技術(shù)

一種被動增穩(wěn)可變形起落架陸空飛行機(jī)器人，包括本體、可變起落架裝置、翼身護(hù)架、旋翼裝置、電磁屏蔽倉和自動駕駛儀；本體上部安裝1旋轉(zhuǎn)自由度通用機(jī)械擴(kuò)展接口，接口上有CAN總線連接端口，可以根據(jù)不同任務(wù)連接末端工作模塊；本體上安裝有可變起落架裝置，可變起落架裝置上設(shè)置有導(dǎo)流槽，為本發(fā)明專利技術(shù)提供被動增穩(wěn)氣流，翼身護(hù)架安裝在可變起落裝置端尾，旋翼裝置安裝在本體上，電磁屏蔽倉安裝在本體下部，自動駕駛儀安裝在電磁屏蔽倉內(nèi)，自動駕駛儀分別驅(qū)動可變起落架裝置實(shí)現(xiàn)本發(fā)明專利技術(shù)在飛行/地面模式間的切換。本發(fā)明專利技術(shù)將螺旋槳保護(hù)器、起落架及被動增穩(wěn)器集成于可變形起落架裝置中，降低自重，提升動力部件及有效載荷在復(fù)雜環(huán)境中的生存能力。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種被動增穩(wěn)可變形起落架陸空飛行機(jī)器人
本專利技術(shù)涉及移動機(jī)器人領(lǐng)域，具體地說是一種復(fù)雜環(huán)境下可變起落架的多模態(tài)陸空飛行機(jī)器人領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
目前，軍事偵察、城市安防、災(zāi)害救援等許多應(yīng)用領(lǐng)域都要求飛行機(jī)器人在復(fù)雜惡劣的環(huán)境下具有很強(qiáng)的生存能力和抗干擾能力。起落架和螺旋槳保護(hù)器能有效提高機(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)能力，但目前大多數(shù)設(shè)計(jì)對機(jī)器人的保護(hù)性嚴(yán)重不足，二者分離的結(jié)構(gòu)也無法保證載荷的高利用率及結(jié)構(gòu)緊湊性。例如：常規(guī)的多旋翼飛行機(jī)器人難以面對因操縱失誤或強(qiáng)風(fēng)干擾造成的瞬間失穩(wěn)及過載落地等問題，而目前多旋翼飛行機(jī)器人的起落架結(jié)構(gòu)簡單，強(qiáng)度差，無法在0.5g以上過載情況下有效保證起落架不損壞，也就無法對下部有效載荷進(jìn)行足夠的保護(hù)；具有降落傘的多旋翼飛行機(jī)器人面臨降落傘需要嚴(yán)苛的展開高度保證的限制，僅能在有限條件下緩解因故障墜地的飛行機(jī)器人的損壞情況。同時(shí)，固定的起落架對于有效載荷，如航拍攝像機(jī)的全方位工作有一定的視野干擾作用，目前市面上可變起落架功能主要集中在起落架的收起與展開，造成不必要的非有效載荷占總重百分比的提升。另一方面，較大的有效載荷意味著螺旋槳的尺寸將非常大，在復(fù)雜環(huán)境飛行過程中對螺旋槳的雙向保護(hù)也至關(guān)重要。此外，在復(fù)雜電磁條件下，飛行機(jī)器人核心裝置易受到外界干擾對任務(wù)執(zhí)行造成不利影響。因此，將結(jié)構(gòu)增強(qiáng)裝置、核心電子部件電磁保護(hù)裝置、多任務(wù)擴(kuò)展功能、螺旋槳保護(hù)器、起落架及被動增穩(wěn)器集成于多旋翼可變起落架飛行機(jī)器人中，對于機(jī)器人更加穩(wěn)定高效地工作并減少外界對于機(jī)器人動力操作部件的雙向損壞可能性、同時(shí)減小單一功能組件同時(shí)安裝在機(jī)器人上造成的非有效載荷占總重的百分比增加，具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)缺陷，本專利技術(shù)旨在提供一種整合動力部件保護(hù)、核心電子部件保護(hù)、具有多任務(wù)擴(kuò)展功能、機(jī)體被動增穩(wěn)、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的可變起落架飛行機(jī)器人。為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)所采取的技術(shù)方案是：一種被動增穩(wěn)可變形起落架陸空飛行機(jī)器人，包括本體、可變起落架裝置、翼身護(hù)架、旋翼裝置、電磁屏蔽倉和自動駕駛儀；所述本體包括上機(jī)身板和下機(jī)身板，所述上機(jī)身板和下機(jī)身板通過多個翼臂支架連接，上機(jī)身板上安裝1旋轉(zhuǎn)自由度通用機(jī)械擴(kuò)展接口，所述下機(jī)身板上安裝電磁屏蔽倉，所述電磁屏蔽倉內(nèi)安裝自動駕駛儀；所述可變起落架裝置包括觸地支撐體、提拉桿、承力臂、承力固定支架、支撐桿和力矩電機(jī)，所述觸地支撐體上設(shè)有多個被動增穩(wěn)導(dǎo)流槽，觸地支撐體端頭兩側(cè)通過連接臂與本體的翼臂支架鉸接，所述提拉桿一端鉸接在觸地支撐體上，另一端通過承力臂與承力固定支架鉸接，所述承力固定支架安裝在本體的下機(jī)身板上，所述支撐桿底部鉸接在承力臂上，其頂部鉸接在兩連接臂之間，所述力矩電機(jī)安裝在承力固定支架一側(cè)；所述翼身護(hù)架分別安裝在觸地支撐體的端尾上；所述旋翼裝置分別安裝在本體的翼臂支架上；所述電磁屏蔽倉安裝在下機(jī)身板上；所述自動駕駛儀安裝在電磁屏蔽倉內(nèi)，通過自動駕駛儀分別驅(qū)動1旋轉(zhuǎn)自由度通用機(jī)械擴(kuò)展接口、可變起落架裝置和旋翼裝置。優(yōu)選地，所述旋翼裝置包括連接桿、支撐架、電機(jī)和螺旋漿，所述連接桿一端安裝在翼臂支架上，其另一端安裝有支撐架，所述支撐架上安裝電機(jī)，所述電機(jī)上安裝有螺旋槳。優(yōu)選地，所述翼身護(hù)架為半圓形。優(yōu)選地，所述1旋轉(zhuǎn)自由度通用機(jī)械擴(kuò)展接口具有CAN總線接口，可以連接不同功能的末端模塊。優(yōu)選地，所述可變起落架裝置設(shè)置為四個，四個可變起落架裝置與本體呈X形。優(yōu)選地，所述可變起落架裝置設(shè)置為兩個，兩個可變起落架裝置與本體呈I形。優(yōu)選地，所述被動增穩(wěn)導(dǎo)流槽為X形槽。優(yōu)選地，所述自動駕駛儀包括電源模塊、中央處理單元以及分別與中處理單元連接的數(shù)傳電臺、圖傳電臺、遙控器接收機(jī)、GPS模塊、三軸陀螺儀、三軸加速度計(jì)、三軸磁場計(jì)、氣壓高度計(jì)、超聲波傳感器、承力關(guān)節(jié)電機(jī)驅(qū)動器、螺旋槳電機(jī)驅(qū)動器、通用接口驅(qū)動器及通用接口總線模塊；所述數(shù)傳電臺用于將機(jī)器人的位置、速度等運(yùn)行狀態(tài)通過無線方式傳遞至遠(yuǎn)程地面控制站；所述圖傳電臺用于將機(jī)器人實(shí)時(shí)采集到的圖像信息通過無線方式傳遞至遠(yuǎn)程地面控制站；所述遙控器接收機(jī)用于接收遠(yuǎn)程遙控器發(fā)送的遙控指令；所述GPS模塊用于實(shí)時(shí)獲取機(jī)器人的地理坐標(biāo)信息；所述三軸陀螺儀用于測量機(jī)器人的三軸旋轉(zhuǎn)速率；所述三軸加速度計(jì)用于測量機(jī)器人的三軸加速度；所述三軸磁場計(jì)用于測量地磁在機(jī)器人上的三軸分量；所述氣壓高度計(jì)用于測量機(jī)器人所處的氣壓和高度；所述超聲波傳感器用于測量機(jī)器人相對于地面或障礙物間的距離；所述承力關(guān)節(jié)電機(jī)驅(qū)動器用于驅(qū)動旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的運(yùn)轉(zhuǎn)；所述螺旋槳電機(jī)驅(qū)動器用于驅(qū)動電機(jī)；所述通用接口驅(qū)動器用于驅(qū)動通用接口末端執(zhí)行器的運(yùn)轉(zhuǎn)；所述通用接口總線模塊用于末端執(zhí)行器的類型識別和數(shù)據(jù)交互。采用上述技術(shù)方案，本專利技術(shù)具有如下有益效果：(1)動力部件、有效掛載及機(jī)體部件生存能力強(qiáng)，環(huán)境適應(yīng)性好。集成有動力部件保護(hù)裝置，可以在外界干擾或誤操作情況下最大程度保護(hù)動力部件不受損壞。可變起落架的結(jié)構(gòu)在強(qiáng)化機(jī)體剛度的情況下可以增強(qiáng)機(jī)體部件的生存能力及耐久度。電磁屏蔽倉可以有效屏蔽外界電磁干擾使飛行機(jī)器人電氣系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，從而滿足各種復(fù)雜惡劣環(huán)境下的生存能力要求。(2)結(jié)構(gòu)緊湊、穩(wěn)定性好，機(jī)動性強(qiáng)。采用多旋翼結(jié)構(gòu)使得飛行模態(tài)穩(wěn)定性高、機(jī)動性強(qiáng)；強(qiáng)化的機(jī)體及起落架便于在同樣體積下采用大槳獲得更大的負(fù)載和機(jī)動性。飛行機(jī)器人在地面模式時(shí)起落架不提供被動增穩(wěn)氣流，可保證在起飛/降落階段機(jī)器人空氣動力的響應(yīng)敏捷度；飛行模式下起落架提供被動穩(wěn)定氣流可以提高飛行機(jī)器人在高機(jī)動模式下的機(jī)體穩(wěn)定性。(3)模塊化多任務(wù)能力。接口端子可以針對不同作業(yè)形式進(jìn)行外部設(shè)備搭載，從而滿足各種復(fù)雜環(huán)境下的多種任務(wù)要求。附圖說明圖1是本專利技術(shù)實(shí)施例一飛行模式示意圖圖2是本專利技術(shù)實(shí)施例一地面模式示意圖；圖3是本專利技術(shù)實(shí)施例一的可變起落架裝置結(jié)構(gòu)爆炸圖；圖4是本專利技術(shù)實(shí)施例一的本體結(jié)構(gòu)示意圖圖5是本專利技術(shù)實(shí)施例二飛行模式示意圖圖6是本專利技術(shù)實(shí)施例二地面模式示意圖；圖7是本專利技術(shù)實(shí)施例二的可變起落架裝置結(jié)構(gòu)爆炸圖；圖8是本專利技術(shù)實(shí)施例二的本體結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是自動駕駛儀結(jié)構(gòu)框圖；具體實(shí)施方式為使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案和特點(diǎn)更加清晰明了，以下結(jié)合兩個優(yōu)選的具體實(shí)施例，并參照附圖，對本專利技術(shù)進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1-圖4所示，本專利技術(shù)實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，包括本體1、可變起落架裝置2、翼身護(hù)架3和旋翼裝置4；本體1包括上機(jī)身板11和下機(jī)身板12，上機(jī)身板11和下機(jī)身板12通過多個翼臂支架13連接，上機(jī)身板11上安裝1旋轉(zhuǎn)自由度通用機(jī)械擴(kuò)展接口20，1旋轉(zhuǎn)自由度通用機(jī)械擴(kuò)展接口20具有CAN總線接口，可以連接不同功能的末端模塊；可變起落架裝置2包括觸地支撐體21、提拉桿22、承力臂23、承力固定支架24、支撐桿25和力矩電機(jī)26，觸地支撐體21端頭兩側(cè)通過連接臂27與本體的翼臂支架13鉸接，提拉桿22一端鉸接在觸地支撐體21上，另一端通過承力臂23與承力固定支架24鉸接，承力固定支架24安裝在本體的下機(jī)身板12上，支撐桿25底部鉸接在承力臂23上，其頂部鉸接在兩連接臂27之間，力矩電機(jī)26安裝在承力固定支架24一側(cè)，連接臂27可以繞翼臂支架13進(jìn)行一定角度的旋轉(zhuǎn)，且翼臂支架13左右兩側(cè)設(shè)置有可調(diào)固定旋鈕，可以設(shè)定連接臂27的最大旋轉(zhuǎn)角度本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種被動增穩(wěn)可變形起落架陸空飛行機(jī)器人，其特征在于：包括本體(1)、可變起落架裝置(2)、翼身護(hù)架(3)、旋翼裝置(4)、電磁屏蔽倉(5)和自動駕駛儀(6)；所述本體(1)包括上機(jī)身板(11)和下機(jī)身板(12)，所述上機(jī)身板(11)和下機(jī)身板(12)通過多個翼臂支架(13)連接，上機(jī)身板(101)上安裝1旋轉(zhuǎn)自由度通用機(jī)械擴(kuò)展接口(20)，所述下機(jī)身板(12)上安裝電磁屏蔽倉(5)，所述電磁屏蔽倉(5)內(nèi)安裝自動駕駛儀(6)；所述可變起落架裝置(2)包括觸地支撐體(21)、提拉桿(22)、承力臂(23)、承力固定支架(24)、支撐桿(25)和力矩電機(jī)(26)，所述觸地支撐體(21)上設(shè)有多個被動增穩(wěn)導(dǎo)流槽(211)，觸地支撐體(21)端頭兩側(cè)通過連接臂(27)與本體的翼臂支架(13)鉸接，所述提拉桿(22)一端鉸接在觸地支撐體(21)上，另一端通過承力臂(23)與承力固定支架(24)鉸接，所述承力固定支架(24)安裝在本體的下機(jī)身板(12)上，所述支撐桿(25)底部鉸接在承力臂(23)上，其頂部鉸接在兩連接臂(27)之間，所述力矩電機(jī)(26)安裝在承力固定支架(24)一側(cè)；所述翼身護(hù)架(3)分別安裝在觸地支撐體(408)的端尾上；所述旋翼裝置(4)分別安裝在本體的翼臂支架(13)上；所述電磁屏蔽倉(5)安裝在下機(jī)身板(12)上；所述自動駕駛儀(6)安裝在電磁屏蔽倉(5)內(nèi)，通過自動駕駛儀(6)分別驅(qū)動1旋轉(zhuǎn)自由度通用機(jī)械擴(kuò)展接口(20)、可變起落架裝置(2)和旋翼裝置(4)。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種被動增穩(wěn)可變形起落架陸空飛行機(jī)器人，其特征在于：包括本體(1)、可變起落架裝置(2)、翼身護(hù)架(3)、旋翼裝置(4)、電磁屏蔽倉(5)和自動駕駛儀(6)；所述本體(1)包括上機(jī)身板(11)和下機(jī)身板(12)，所述上機(jī)身板(11)和下機(jī)身板(12)通過多個翼臂支架(13)連接，上機(jī)身板(101)上安裝1旋轉(zhuǎn)自由度通用機(jī)械擴(kuò)展接口(20)，所述下機(jī)身板(12)上安裝電磁屏蔽倉(5)，所述電磁屏蔽倉(5)內(nèi)安裝自動駕駛儀(6)；所述可變起落架裝置(2)包括觸地支撐體(21)、提拉桿(22)、承力臂(23)、承力固定支架(24)、支撐桿(25)和力矩電機(jī)(26)，所述觸地支撐體(21)上設(shè)有多個被動增穩(wěn)導(dǎo)流槽(211)，觸地支撐體(21)端頭兩側(cè)通過連接臂(27)與本體的翼臂支架(13)鉸接，所述提拉桿(22)一端鉸接在觸地支撐體(21)上，另一端通過承力臂(23)與承力固定支架(24)鉸接，所述承力固定支架(24)安裝在本體的下機(jī)身板(12)上，所述支撐桿(25)底部鉸接在承力臂(23)上，其頂部鉸接在兩連接臂(27)之間，所述力矩電機(jī)(26)安裝在承力固定支架(24)一側(cè)；所述翼身護(hù)架(3)分別安裝在觸地支撐體(408)的端尾上；所述旋翼裝置(4)分別安裝在本體的翼臂支架(13)上；所述電磁屏蔽倉(5)安裝在下機(jī)身板(12)上；所述自動駕駛儀(6)安裝在電磁屏蔽倉(5)內(nèi)，通過自動駕駛儀(6)分別驅(qū)動1旋轉(zhuǎn)自由度通用機(jī)械擴(kuò)展接口(20)、可變起落架裝置(2)和旋翼裝置(4)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種被動增穩(wěn)可變形起落架陸空飛行機(jī)器人，其特征在于：所述旋翼裝置(4)包括連接桿(41)、支撐架(42)、電機(jī)(43)和螺旋槳(44)，所述連接桿(41)一端安裝在翼臂支架(13)上，其另一端安裝有支撐架(42)，所述支撐架(42)上安裝電機(jī)(43)，所述電機(jī)(43)上安裝有螺旋槳(44)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種被動增穩(wěn)可變形起落架陸空飛行機(jī)器人，其特征在于：所述翼身護(hù)架(3)為半圓形。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種被動增穩(wěn)可變形起落架陸空飛行機(jī)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蒲志強(qiáng)，高俊龍，易建強(qiáng)，譚湘敏，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院自動化研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11