[發明專利]一種自適應行走起落架及其控制方法

有效

• 申請號: 202110239170.5
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN112977806B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 尹喬之;孫浩;魏小輝;陳帥;聶宏;王宇晟
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B64C25/24
• 分類號: B64C25/24;B64C25/32;B64C25/58;B64C25/60;B64C29/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本發明公開了一種自適應行走起落架及其控制方法，其中自適應行走起落架包括：至少兩個結構相同的支腿，所述支腿包括中空旋轉平臺，所述旋轉平臺上連接有轉軸，所述轉軸通過軸承與轉動連接件轉動連接；所述轉動連接件的一端與搖臂的一端活動連接，另一端與二級緩沖機構的一端連接，所述二級緩沖機構的另一端與所述搖臂的臂身轉動連接；所述搖臂的另一端活動連接有一級緩沖器；所述搖臂的臂身上與小動作筒的一端轉動連接，所述小動作筒的另一端與所述一級緩沖器轉動連接；該自適應行走起落架采用仿生四足結構，每個支腿有三個自由度，使起落架可以在全向范圍內改變各支腿的著陸點，保證了在各類地形起降時機體處于水平姿態。

技術領域

本發明涉及垂直起降飛行器起降技術領域，特別是涉及一種自適應行走起落及其控制方法，具有自適應地形著陸以及全向行走的功能。

背景技術

垂直起降飛行器由于其垂直起降的特點，對地形的適應能力強于固定翼飛行器，但是因為其結構固定，仍然對于各類復雜地形的適應能力不足。在各類山地、亂石灘等地形執行災區救援、物資運輸、地形勘察等任務時，復雜地形使得垂直起降飛行器難以著陸，因此對垂直起降飛行器的起落架提出了更高的地形適應能力要求。

目前傳統的垂直起降飛行器起落架，主要包括滑撬式和輪式起落架，只能著陸在水平度和平整度較高的地面。在崎嶇不平和傾斜的地面難以著陸，往往會導致側翻、機尾擦地等各類事故。本發明正是基于起落架地形適應能力不足的問題，提出了一種垂直起降飛行器起落架，采用仿生腿足式結構，每個支腿具有三個主動自由度，因此具備了適應地形調節起落架姿態的能力。并且四個三自由度的支腿，使得起落架具備了全向行走的能力，在著陸后可以完成全向行走，提高了垂直起降飛行器在地面的靈活性。

國內關于垂直起降飛行器地形自適應起落架的專利較少，主要是關于小型無人機的自適應起落架和月球著陸器的起落架。專利號為CN111959749A的《具備地形自適應起降和行走能力的直升機四足起落架》中提出了一種采用仿生四足結構的直升機起落架，具備地形適應能力和行走能力。但是該結構每個支腿只有兩個自由度，只能在固定工作平面內改變支腿姿態，對地形適應能力有限，并且只能在工作平面內進行單向行走。本專利的起落架每個支腿有三個自由度，周向轉動關節可以使支腿有更大的運動空間，具備更好的的地形適應能力和全向行走的能力。專利號為CN209739327U的《一種基于多足結構的垂直起降無人機自適應起落架系統》中提出了一種用于無人機的多足結構的起落架，采用串聯多節結構，對關節電機的驅動力矩要求較大；三個關節串聯，結構穩定性不好。本專利設計的起落架每個支腿的第三個自由度是周向轉動關節提供，承力較小，結構穩定性好。專利號為CN111746824A的《一種緩沖/行走一體化六足著陸器及其步態控制方法》中提出了一種六足著陸器，每個支腿采用了三自由度機械臂，活動空間有限，并且沒有給出著陸前起落架自適應調節的控制方法。本申請的起落架每個支腿采用串聯結構，在同樣的體積下有更大的活動空間，并給出了著陸前起落架的自適應調節控制方法。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種自適應行走起落架及其控制方法，解決現有的垂直起降飛行器起落架地形適應能力不足的問題，相比于已有的各類地形適應起落架，有更好的承載能力，著陸點有更大的選擇空間，通過自適應調節控制方法，保證起落架可以根據地形自適應調節姿態，安全平穩地著陸于崎嶇不平的地形；并且具備了全向行走的能力，極大地提高了垂直起降飛行器在地面時的靈活性，拓展了垂直起降飛行器執行任務的能力范圍。