一种具备载荷分离和栖息功能的无人机的制作方法

本发明属于无人机，尤其是涉及一种具备载荷分离和栖息功能的旋翼无人机。

背景技术：

1、随着无人机技术的进步和发展，无人机的使用场景越来越广泛，同时无人机的需求越来越大，很多场景需要具备特殊功能的专用无人机。受到电池技术发展的限制，目前无人机的续航时间普遍较短，且在飞行过程中会产生较大的噪音导致在任务过程中容易暴露。具备可栖息技术的无人机，将在监测、长续航工作的领域发挥越来越重要的作用。

2、无人机搭载不同载荷模块，可实现不同的功能，如定向抛投、监听、监测等。无人机与载荷模块可根据工作模式需要，执行与载荷分离动作，既可以实现无人机携带载荷共同栖息在目标位置，也可以实现载荷栖息在目标位置，无人机返回。

3、现有的可栖息的无人机方案，主要吸附方式为爪刺吸附、磁力吸附、负压吸附、顶部仿生吸附等。每一种方案都有其很局限的应用场景，并且负压吸附等还需要损耗无人机的电池动力。同时，现有方案只提及无人机本体的栖息，未提及载荷的携带与分离设计，无法同时实现载荷携带、分离和无人机或载荷的栖息。

4、发明专利201810616768.x公开了一种负压和静电复合的仿生机器人吸附装置及方法。该装置包括三层顺次设置的静电膜、弹性膜、弹性压板，弹性膜为整个吸附装置提供柔性和支撑；弹性压板一侧设置静电发生模块、单向阀体、链接管、真空泵，静电膜一侧设置吸盘；吸盘设置于静电膜中央，吸盘的底部固定在弹性压板上，且吸盘底部通过单向阀体与链接管一端相连，链接管的另一端接入真空泵。该发明装置提出的磁力吸附装置只在铁磁材料表面有效，吸附装置需要真空泵和空气管路提供负压，装置重量较重，且需要额外的能量损耗。

5、发明专利201911158340.6公开了一种旋翼无人机天花板栖息机构，包括旋翼无人机和栖息部件，栖息部件包括解锁机构和柔性粘附件，解锁机构固定在旋翼无人机上。旋翼无人机可以通过栖息部件携带的柔性粘附件粘附并停留在天花板上，延长旋翼无人机的续航时间，提高旋翼无人机执行高空定点观察和拍摄等任务的能力；旋翼无人机需要返航时，旋翼无人机为解锁机构输出控制信号，将柔性粘附件从解锁机构上解锁分离，旋翼无人机与解锁机构一起飞离天花板。该旋翼无人机天花板栖息机构的结构简单、体积小，对旋翼无人机的负载能力要求较低，栖息状态下功耗和噪声很低，续航时间长，隐蔽性强。该发明只适用于顶面吸附，侧面不能吸附栖息。

技术实现思路

1、本发明提出一种具备载荷分离和栖息功能的无人机，采用仿生吸附的原理设计吸附装置，面向常规建筑壁面(瓷砖、木门、水泥、大理石、玻璃面等建筑材料壁面)吸附牢固，能够满足无人机吸附停留在墙面或者壁面，实现无人机飞行-吸附-载荷分离多模式工作的切换。

2、根据本发明的一种实施方式，提供了一种具备载荷分离和栖息功能的无人机，包括无人机本体，还包括设置在所述无人机本体水平方向一侧的吸附装置和设置在无人机本体下方的载荷固定与分离装置。

3、在其他的实施例中，所述吸附装置包括与所述无人机本体固定连接的上端连接板、与所述载荷固定和分离装置固定连接的底部安装架、粘附材料、粘附板、下端连接板和连杆，所述下端连接板的下端与所述粘附板通过铰链机构连接，允许所述下端连接板沿垂直方向相对所述粘附板旋转；所述上端连接板、所述下端连接板的上端分别与所述粘附板通过卡扣结构进行连接，卡扣机构具有锁紧状态和解锁状态。

4、在其他的实施例中，所述无人机的吸附装置吸附在一物体表面上且所述无人机未停机时，所述卡扣机构处于锁紧状态，所述无人机本体所在的平面与所述物体表面垂直；在锁紧状态下，当所述无人机本体停止动力，所述无人机本体在自重作用下，所述下端连接板相对所述粘附板旋转运动，所述卡扣机构切换至解锁状态，使得所述无人机本体所在的平面处于竖直平面内。

5、在其他的实施例中，所述粘附板的上下两部分分别布置卡扣槽，与所述上端连接板、所述下端连接板的卡扣头连接，通过卡扣结构锁紧，所述无人机本体在自重状态下旋转时，可将卡扣结构解锁。

6、在其他的实施例中，所属吸附装置还包括加强板，所述连杆和所述加强板固结在一起；所述连杆的一端与所述下端连接板固结在一起；所述连杆的另一端与所述载荷固定与分离装置固结在一起。

7、在其他的实施例中，所述前端粘附材料布置在粘附板的前端，具备粘附性能，可与待吸附表面粘附一起。

8、在其他的实施例中，根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述载荷固定与分离装置布置在无人机中间位置的下方，包括与无人机本体固定连接的支架板、开槽销轴、弹簧、左夹爪、右夹爪、直线舵机、导杆支架、舵机固定架，所述左夹爪通过所述开槽销轴、所述弹簧固定在左侧的所述支架板上；所述右夹爪通过所述开槽销轴、所述弹簧固定在右侧的所述支架板上，所述左夹爪和所述右夹爪，可相对所述支架板旋转，所述直线舵机、所述导杆支架分布在所述载荷固定与分离装置的两侧，所述直线舵机的推杆通过所述导杆的导向支架孔中伸出或缩回。

9、在其他的实施例中，所述左夹爪和所述右夹爪旋转至水平初始位置前，载荷放置在所述左夹爪和所述右夹爪的中间，所述左夹爪和所述右夹爪旋转至水平位置时，所述直线舵机的推杆伸出，插入至所述左夹爪和所述右夹爪的固定孔中，将所述左夹爪和所述右夹爪锁紧在水平位置，此时所述弹簧处于压缩状态，所述载荷固定与分离装置处于水平锁紧状态；所述直线舵机的推杆从伸出状态切换至缩回状态时，所述直线舵机的推杆从所述左夹爪和所述右夹爪的固定孔中缩回，所述左夹爪和所述右夹爪在所述弹簧的弹力作用下，旋转至垂直位置，此时，所述载荷在自重的作用下，从所述左夹爪和所述右夹爪的中间分离，所述载荷固定与分离装置处于垂直分离状态。

10、在其他的实施例中，所述无人机本体还包括视觉装置，所述视觉装置设置在所述无人机本体前端上方，用于采集所述吸附装置附近的图像信息。

11、在其他的实施例中，所述无人机本体还包括电池固定架和电池，其中，所述固定架的支腿固定连接在无人机本体中间上方，以避开所述无人机本体的螺旋桨运动空间；所述电池放置在所述电池固定架的内部腔体内。

12、本发明提出的仿生吸附装置无需提供额外的动力和能量，可自适应吸附在不平整的表面上，具备缓冲减震装置，可以减小吸附时的撞击振动。完成吸附后，无人机可自动变化姿态，重心更靠近壁面，更加稳定吸附。

13、本发明提出的一种具备载荷分离和栖息功能的无人机，无人机携带特定功能的载荷，可与载荷模块一起执行特定的功能。无人机可与载荷一起通过吸附装置栖息在目标壁面，同时，无人机也可与载荷分离，无人机返回或飞行执行其他任务，将载荷单独留在目标表面，独立执行任务。

14、与现有技术相比相比，本发明的无人机体积重量可以更小，无动力损耗，运动控制变量相对较少，系统可靠性较高。

15、本发明具有如下的有益效果：本发明在实现栖息吸附时，无需额外的动力损耗，运动控制变量相对较少，能够通过姿态转换实现更长时间的稳定栖息。

16、本发明提出的无人机具备吸附装置和载荷固定分离装置，可通过姿态和机构的变化，实现三种栖息状态，以满足不同工况的工作需求。

17、通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。