一种无人机降落时的脚架自动调节方法

本发明属于航空器降落，具体是涉及一种无人机降落时的脚架自动调节方法。

背景技术：

1、当今的无人机应用日益广泛，包括农业监测、地形测绘、救灾侦察等多个领域。然而，在复杂的环境中尤其是在地面不平整的情况下降落始终是一个挑战。传统的无人机脚架设计通常是固定长度，这意味着任何地面的不平可能导致无人机降落时不稳定甚至发生翻倒，从而损坏设备或者影响任务的完成。为了解决这个问题，需要开发出一种能够适应不同地面条件并确保无人机安全平稳降落的脚架系统。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、本发明主要针对以上问题，提出了一种无人机降落时的脚架自动调节方法，其目的是解决在地面不平整的情况下，实现无人机的稳定降落和防止降落时的倾斜或摔倒。

3、(二)技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供了一种无人机降落时的脚架自动调节方法，包括中央处理单元，所述中央处理单元通过接收连接至每个脚架末端的激光测距仪和重力感应传感器的数据；其中所述激光测距仪用于实时测量脚架与地面的垂直距离，所述重力感应传感器用于获取无人机当前的俯仰角和滚转角数据；所述中央处理单元根据所接收的数据，确定无人机相对于水平面的倾斜角度，并在此基础上输出控制信号至各个脚架相连的丝杠驱动器，指导脚架各自独立地伸缩调节脚架长度。

5、进一步地，所述中央处理单元具备接收来自激光测距仪的各个脚架末端到地面的距离数据，并存储预设的机体中心到地面的安全距离值，用于初始脚架高度的设置。

6、进一步地，包括如下步骤：

7、步骤1、在无人机降落第一阶段，悬停时，通过四个激光雷达测量机体中心与脚架底部对应地面的高度h0、h1、h2、h3和h4，并根据预设机体中心的安全降落高度h0，计算出各脚架在硬质平整地面保持机身平衡所需调整至的理想高度h1、h2、h3和h4；

8、步骤2、在无人机降落第二阶段，若地面为软质，无人机接触地面后，再次使用激光雷达测量获得新的高度值h0′、h1′、h2′、h3′和h4′；逐步调节四脚架实际高度h1′、h2′、h3′和h4′，以确保h0′保持在安全高度之上且飞行控制系统和陀螺仪确认机身水平平衡；

9、步骤3、如果在接触地面后测得的机体中心高度h0′小于预设的1/2h0，则将四脚架的实际高度均匀升高1/2h0后继续调整；

10、步骤4、根据无人机的俯仰角θ来微调第1和第2脚架或第3和第4脚架的高度，以减小俯仰角，直到该角度处于-10至+10度的范围内；

11、步骤5、根据无人机的滚转角φ来微调第1和第4脚架或第2和第3脚架的高度，以减小滚转角，直到该角度也处于-10至+10度的范围内；

12、步骤6、重复上述步骤，循环进行高度和角度调整，直到无人机的飞行控制系统和陀螺仪确认机身达到水平平衡状态，且机体中心高度h0’维持在安全高度之上。

13、进一步地，预设高度h0不低于5cm。

14、进一步地，在步骤1中，各脚架在硬质平整地面保持机身平衡所需调整至的理想高度h1、h2、h3和h4的计算公式分别为：

15、h1＝h1-h0+h0

16、h2＝h2-h0+h0

17、h3＝h3-h0+h0

18、h4＝h4-h0+h0。

19、进一步地，所述中央处理单元包括故障检测模块，该故障检测模块能够识别传感器、丝杠驱动器或通信链路中的异常情况，并在检测到故障时发出警告信号或将无人机置于安全模式。

20、进一步地，所述中央处理单元还将监控脚架调整过程中的电池电量消耗，以确保在低电量情况下优先执行必要的安全降落程序。

21、进一步地，每个丝杠驱动器都配有位置传感器，该位置传感器提供脚架实际伸缩位置的反馈信息给中央处理单元。

22、(三)有益效果

23、与现有技术相比，本发明提供的一种无人机降落时的脚架自动调节方法，通过利用激光测距仪和重力感应传感器获取的数据，结合处理单元对无人机相对水平面的倾斜角度进行精确计算。然后，该处理单元输出控制信号至丝杠驱动器，指导每个脚架独立地伸缩调节长度，从而实现在各种复杂地形上的稳定降落。这种智能调节机制显著提高了无人机在各种地面条件下的使用安全性和操作的便利性，使得无人机即使在极端的地面情况下也能保持平衡降落，从而降低了设备损坏风险，并增强了无人机的适应性和可靠性。

技术特征：

1.一种无人机降落时的脚架自动调节方法，其特征在于，包括中央处理单元，所述中央处理单元通过接收连接至每个脚架末端的激光测距仪和重力感应传感器的数据；其中所述激光测距仪用于实时测量脚架与地面的垂直距离，所述重力感应传感器用于获取无人机当前的俯仰角和滚转角数据；所述中央处理单元根据所接收的数据，确定无人机相对于水平面的倾斜角度，并在此基础上输出控制信号至各个脚架相连的丝杠驱动器，指导脚架各自独立地伸缩调节脚架长度。

2.根据权利要求1所述的一种无人机降落时的脚架自动调节方法，其特征在于，所述中央处理单元具备接收来自激光测距仪的各个脚架末端到地面的距离数据，并存储预设的机体中心到地面的安全距离值，用于初始脚架高度的设置。

3.根据权利要求1所述的一种无人机降落时的脚架自动调节方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种无人机降落时的脚架自动调节方法，其特征在于，预设高度h0不低于5cm。

5.根据权利要求4所述的一种无人机降落时的脚架自动调节方法，其特征在于，在步骤1中，各脚架在硬质平整地面保持机身平衡所需调整至的理想高度h1、h2、h3和h4的计算公式分别为：

6.根据权利要求1所述的一种无人机降落时的脚架自动调节方法，其特征在于，所述中央处理单元包括故障检测模块，该故障检测模块能够识别传感器、丝杠驱动器或通信链路中的异常情况，并在检测到故障时发出警告信号或将无人机置于安全模式。

7.根据权利要求1所述的一种无人机降落时的脚架自动调节方法，其特征在于，所述中央处理单元还将监控脚架调整过程中的电池电量消耗，以确保在低电量情况下优先执行必要的安全降落程序。

8.根据权利要求1所述的一种无人机降落时的脚架自动调节方法，其特征在于，每个丝杠驱动器都配有位置传感器，该位置传感器提供脚架实际伸缩位置的反馈信息给中央处理单元。

技术总结本发明属于航空器降落技术领域，具体是涉及一种无人机降落时的脚架自动调节方法。中央处理单元通过接收连接至每个脚架末端的激光测距仪和重力感应传感器的数据；激光测距仪用于实时测量脚架与地面的垂直距离，重力感应传感器用于获取无人机当前的俯仰角和滚转角数据；中央处理单元根据所接收的数据，确定无人机相对于水平面的倾斜角度，并输出控制信号至各个脚架相连的丝杠驱动器，指导脚架各自独立地伸缩调节脚架长度。通过利用激光测距仪和重力感应传感器获取的数据，结合处理单元对无人机相对水平面的倾斜角度进行精确计算。该处理单元输出控制信号至丝杠驱动器，指导每个脚架独立地伸缩调节长度，从而实现在各种复杂地形上的稳定降落。技术研发人员：杨大伟,李江博,李冬冬,姜秀蕊,贺英吉,肖瑶受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学重庆研究院技术研发日：技术公布日：2024/4/29