无人机缓冲软着陆装置

1.本发明涉及软体机器人技术领域，尤其涉及一种无人机缓冲软着陆装置。


背景技术：

2.随着机器人技术的不断发展，由于传统刚性机器人具有刚性链接和本体结构，这限制了传统机器人在复杂环境中的应用和与环境动态交互的能力。例如，传统的无人机降落都是硬着陆，只能在特定的环境降落和起飞，与环境的动态交互能力较差，适用范围窄。在过去的十余年中，软体机器人由于其固有的顺应性、前所未有的敏捷性和无限多的自由度吸引了很多学者的关注。与刚性机器人相比，软体机器人的本体是由柔软且可扩展的材料制成，这些材料具有良好的弹性可以产生大的变形，并可以吸收运动过程中碰撞产生的大部分能量。因此，有必要利用软体机器人设计一种能够降低无人机由于硬着陆而造成的损伤。


技术实现要素：

3.针对现有技术不足，本发明的目的在于提供一种无人机缓冲软着陆装置。
4.为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：
5.一种无人机缓冲软着陆装置，包括：
6.承载架，所述承载架包括沿水平方向相对设置的两个承载板、分别设置于两个所述承载板外侧的两个连接件，其中一个所述承载板上设置有至少两个充排气口；
7.波纹管气囊组件，所述波纹管气囊组件包括沿水平方向相对设置的两个侧板、连接于两个所述侧板之间的至少一个波纹管气囊，所述波纹管气囊内部设置有波纹管气道，两个所述侧板分别装配于两个所述承载板；
8.折叠气囊，所述折叠气囊包括折叠气囊本体、开设于所述折叠气囊本体外部的多个空隙以及设于所述折叠气囊本体内部的折叠气道，所述折叠气囊本体的顶部连接于所述至少一个波纹管气囊的底部。
9.作为本发明的进一步改进，多个所述空隙呈上下交错设置，所述折叠气道包括多个竖直气道、连接相邻两个所述竖直气道的多个水平气道，相邻两个所述竖直气道相对于所述空隙对称设置，多个所述水平气道呈上下交错设置。
10.作为本发明的进一步改进，所述折叠气囊本体呈长方体状。
11.作为本发明的进一步改进，所述折叠气囊本体的底端低于所述承载板的底端。
12.作为本发明的进一步改进，所述承载板上设置有插槽，所述侧板插入所述插槽。
13.作为本发明的进一步改进，所述连接件包括第一卡件和第一连接板，所述第一连接板的一端转动连接于所述第一卡件。
14.作为本发明的进一步改进，所述第一卡件包括两个第一限位块，所述第一连接板包括连接臂、设置于所述连接臂一端的第一支轴以及设置于所述连接臂另一端的第二支轴，所述第一支轴的两端分别置入两个所述第一限位块。
15.作为本发明的进一步改进，所述连接件还包括第二连接板，所述第二连接板包括安装板、设置于所述安装板上的两个第二卡件，所述第二卡件包括两个第二限位块，所述第二支轴的两端分别置入两个所述第二限位块。
16.作为本发明的进一步改进，所述第一限位块、第二限位块均呈c形。
17.作为本发明的进一步改进，还包括控制端、电源、通信模块、继电器、微型常闭电磁阀和微型气泵，所述控制端、电源均与所述通信模块相连接，所述通信模块与所述继电器相连接，所述继电器分别与所述微型常闭电磁阀、微型气泵相连接，所述微型常闭电磁阀、微型气泵均与所述至少两个充排气口相连接。
18.本发明的有益效果是：
19.本发明将波纹管气囊和折叠气囊组合起来，波纹管气囊可以很好地配合折叠气囊的伸展变形，同时，波纹管气囊的伸展能够限制折叠气囊因膨胀而导致的弯曲，使整个装置向水平状态接近，避免倾斜，实现无人机降落缓冲和平稳软着陆，减少无人机的损伤，便于在较平坦地带以及崎岖地带等复杂环境下起飞和降落，环境适应性强。
附图说明
20.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。
21.图1为本发明的优选实施例的立体图；
22.图2为本发明的优选实施例的另一角度的立体图；
23.图3为本发明的优选实施例的波纹管气囊的内部主视图；
24.图4为本发明的优选实施例的折叠气囊的立体图；
25.图5为本发明的优选实施例的折叠气囊的内部主视图；
26.图6为本发明的优选实施例的第二连接板的结构示意图；
27.图7为本发明的优选实施例的充排气的电路连接原理图；
28.图8为本发明的优选实施例的波纹管气囊和折叠气囊充气后的状态示意图；
29.图中：1、承载架，11、承载板，111、插槽，12、连接件，121、第一卡件，1211、第一限位块，122、第一连接板，1221、连接臂，1222、第一支轴，1223、第二支轴，123、第二连接板，1231、安装板，1232、第二限位块，1233、安装孔，2、波纹管气囊组件，21、侧板，22、波纹管气囊，221、波纹管气道，3、折叠气囊，31、折叠气囊本体，32、空隙，33、竖直气道，34、水平气道，41、控制端，42、电源，43、通信模块，44、继电器，45、微型常闭电磁阀，46、微型气泵，51、波纹管气囊充排气口，52、折叠气囊充排气口。
具体实施方式
30.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，都应当属于本发明保护
的范围。
31.请参阅图1-图5，本技术实施例公开了一种无人机缓冲软着陆装置，包括：承载架1，承载架1包括沿水平方向相对设置的两个承载板11、分别设置于两个承载板11外侧的两个连接件12，其中一个承载板11上设置有至少两个充排气口；波纹管气囊组件2，波纹管气囊组件2包括沿水平方向相对设置的两个侧板21、连接于两个侧板21之间的至少一个波纹管气囊22，波纹管气囊22内部设置有波纹管气道221，两个侧板21分别装配于两个承载板11；折叠气囊3，折叠气囊3包括折叠气囊本体31、开设于折叠气囊本体31外部的多个空隙32以及设于折叠气囊本体31内部的折叠气道，折叠气囊本体31的顶部连接于至少一个波纹管气囊22的底部。
32.请参阅图4、图5，多个空隙32呈上下交错设置，便于折叠气囊3沿水平方向的伸长和膨胀，同时便于折叠气囊3伸长时的平衡性，折叠气道包括多个竖直气道33、连接相邻两个竖直气道33的多个水平气道34，相邻两个竖直气道33相对于空隙32对称设置，多个水平气道34呈上下交错设置。
33.为了提高折叠气囊3充气后的平稳性，优选折叠气囊本体31呈长方体状。基于波纹管气囊22与折叠气囊3在充气后的极限伸展长度，初始状态时，波纹管气囊22的长度长于折叠气囊3，当波纹管气囊22与折叠气囊3充气达到变形时，波纹管气囊22的长度与折叠气囊3的长度可达到一致。
34.请参阅图7，折叠气囊本体31的底端低于承载板11的底端。这样，当无人机降落时，折叠气囊本体31最先与降落面接触，通过折叠气囊本体31进行缓冲，便于软着陆。
35.优选波纹管气囊22和折叠气囊本体31均采用硅橡胶材质制成。波纹管气囊22与折叠气囊本体31粘合在一起。具体地，波纹管气囊22和折叠气囊本体31均采用ecoflex00-30硅橡胶。
36.为了便于对波纹管气囊22和折叠气囊3的承载，优选承载板11上设置有插槽111，侧板21插入插槽111。侧板21限位在插槽111内，从而实现对波纹管气囊22和折叠气囊3的稳定支撑，便于波纹管气囊22和折叠气囊3的伸长。
37.本发明优选连接件12包括第一卡件121和第一连接板122，第一连接板122的一端转动连接于第一卡件121。这样，当波纹管气囊22和折叠气囊3伸长时会带动承载板11移动，第一连接板122与第一卡件121之间能够相对转动从而能够适应承载板11的移动。第一连接板122的另一端与无人机活动连接，第一连接板122能够活动，不会对无人机造成影响。
38.具体地，第一卡件121包括两个第一限位块1211，第一连接板122包括连接臂1221、设置于连接臂1221一端的第一支轴1222以及设置于连接臂1221另一端的第二支轴1223，第一支轴1222的两端分别置入两个第一限位块1211。
39.具体地，请参阅图6，连接件12还包括第二连接板123，第二连接板123包括安装板1231、设置于安装板1231上的两个第二卡件，第二卡件包括两个第二限位块1232，第二支轴1223的两端分别置入两个第二限位块1232。安装板1231用于与无人机固定连接。具体地，安装板1231上设置有至少一个安装孔1233，通过螺栓等锁紧件穿过该安装孔1233将安装板1231固定于无人机。
40.为了便于第一支轴1222在第一限位块1211内转动或者第一限位块1211绕第一支轴1222转动，同时便于第二支轴1223在第二限位块1232内转动或者第二限位块1232绕第二
支轴1223转动，优选与第一限位块1211、第二限位块1232均呈c形。两个第二连接板123分开独立设置，能够减小无人机的负载，同时能够节省制造时间，降低成本。
41.为了便于对波纹管气囊22和折叠气囊3的充排气，请参阅图7，还包括控制端41、电源42、通信模块43、继电器44、微型常闭电磁阀45和微型气泵46，控制端41、电源42均与通信模块43相连接，通信模块43与继电器44相连接，继电器44分别与微型常闭电磁阀45、微型气泵46相连接，微型常闭电磁阀45、微型气泵46均与至少两个充排气口相连接。控制端41可以是能够进行通信连接的智能手机或电脑，也可以集成在无人机遥控手柄内，能够发送和接收信号。通信模块43可以是wifi-duino。电源42、通信模块43、继电器44、微型常闭电磁阀45和微型气泵46可以安装在无人机顶部。为了更好地对充气后的折叠气囊3进行平衡，优选波纹管气囊22的数量为两个。其中一个承载板11上设置有三个充排气口，其中两个充排气口均为波纹管气囊充排气口51，另一个充排气口为折叠气囊充排气口52。折叠气囊充排气口52可以通过软管(图中未示出)与竖直气道33相连通。当继电器44控制微型常闭电磁阀45不工作、微型气泵46工作时，此时微型气泵46通过两个波纹管气囊充排气口51、一个折叠气囊充排气口52分别为两个波纹管气囊22、一个折叠气囊3充气；当继电器44控制微型常闭电磁阀45工作、微型气泵46停止工作，将波纹管气囊22和折叠气囊3内的气体通过微型常闭电磁阀45排出。
42.本发明在施加正压时，气体分别充入波纹管气囊22的波纹管气道221、折叠气囊3的竖直气道33和水平气道34，波纹管气囊22和折叠气囊3会不断横向伸长，且折叠气囊3在伸长的同时会不断膨胀，请参阅图8，此时，通过波纹管气囊22的伸长以限制折叠气囊3的弯曲，使得折叠气囊3趋于水平状态，避免倾斜，保持平稳，实现无人机降落缓冲的作用，完成平稳软着陆；不工作时，将波纹管气囊22和折叠气囊3内的气体排出，波纹管气囊22和折叠气囊3会不断收缩，直至恢复原状。
43.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。
44.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。

技术特征：
1.一种无人机缓冲软着陆装置，其特征在于，包括：承载架，所述承载架包括沿水平方向相对设置的两个承载板、分别设置于两个所述承载板外侧的两个连接件，其中一个所述承载板上设置有至少两个充排气口；波纹管气囊组件，所述波纹管气囊组件包括沿水平方向相对设置的两个侧板、连接于两个所述侧板之间的至少一个波纹管气囊，所述波纹管气囊内部设置有波纹管气道，两个所述侧板分别装配于两个所述承载板；折叠气囊，所述折叠气囊包括折叠气囊本体、开设于所述折叠气囊本体外部的多个空隙以及设于所述折叠气囊本体内部的折叠气道，所述折叠气囊本体的顶部连接于所述至少一个波纹管气囊的底部。2.根据权利要求1所述的无人机缓冲软着陆装置，其特征在于，多个所述空隙呈上下交错设置，所述折叠气道包括多个竖直气道、连接相邻两个所述竖直气道的多个水平气道，相邻两个所述竖直气道相对于所述空隙对称设置，多个所述水平气道呈上下交错设置。3.根据权利要求1或2所述的无人机缓冲软着陆装置，其特征在于，所述折叠气囊本体呈长方体状。4.根据权利要求3所述的无人机缓冲软着陆装置，其特征在于，所述折叠气囊本体的底端低于所述承载板的底端。5.根据权利要求1所述的无人机缓冲软着陆装置，其特征在于，所述承载板上设置有插槽，所述侧板插入所述插槽。6.根据权利要求1所述的无人机缓冲软着陆装置，其特征在于，所述连接件包括第一卡件和第一连接板，所述第一连接板的一端转动连接于所述第一卡件。7.根据权利要求6所述的无人机缓冲软着陆装置，其特征在于，所述第一卡件包括两个第一限位块，所述第一连接板包括连接臂、设置于所述连接臂一端的第一支轴以及设置于所述连接臂另一端的第二支轴，所述第一支轴的两端分别置入两个所述第一限位块。8.根据权利要求7所述的无人机缓冲软着陆装置，其特征在于，所述连接件还包括第二连接板，所述第二连接板包括安装板、设置于所述安装板上的两个第二卡件，所述第二卡件包括两个第二限位块，所述第二支轴的两端分别置入两个所述第二限位块。9.根据权利要求8所述的无人机缓冲软着陆装置，其特征在于，所述第一限位块、第二限位块均呈c形。10.根据权利要求1所述的无人机缓冲软着陆装置，其特征在于，还包括控制端、电源、通信模块、继电器、微型常闭电磁阀和微型气泵，所述控制端、电源均与所述通信模块相连接，所述通信模块与所述继电器相连接，所述继电器分别与所述微型常闭电磁阀、微型气泵相连接，所述微型常闭电磁阀、微型气泵均与所述至少两个充排气口相连接。

技术总结
本发明公开了一种无人机缓冲软着陆装置，包括：承载架，承载架包括沿水平方向相对设置的两个承载板、分别设置于两个承载板外侧的两个连接件，其中一个承载板上设置有至少两个充排气口；波纹管气囊组件，波纹管气囊组件包括沿水平方向相对设置的两个侧板、连接于两个侧板之间的至少一个波纹管气囊，波纹管气囊内部设置有波纹管气道，两个侧板分别装配于两个所述承载板；折叠气囊，折叠气囊包括折叠气囊本体、开设于折叠气囊本体外部的多个空隙以及设于折叠气囊本体内部的折叠气道，折叠气囊本体的顶部连接于至少一个波纹管气囊的底部。本发明波纹管气囊可以很好地配合折叠气囊的伸展变形，且限制折叠气囊弯曲，实现无人机缓冲软着陆，减少损伤。减少损伤。减少损伤。


技术研发人员：金国庆 陆一帆 吴圣鹏 刘煜琦 李嘉晨
受保护的技术使用者：苏州大学
技术研发日：2023.03.23
技术公布日：2023/6/14