本發(fā)明涉及無人機技術(shù)領(lǐng)域，具體地說,涉及一種滾輪式多級阻尼簧管無人機防摔裝置。

背景技術(shù)：

多旋翼無人機是近年來國內(nèi)外研究的前沿和熱點問題，在農(nóng)業(yè)、商業(yè)和勘測領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。多旋翼無人機在航拍和物品搭載輸運應(yīng)用方面，具有操控性靈活機動、反應(yīng)迅速的特點。但無人機操作人員熟練程度參差不齊，或偶有自身機械故障的發(fā)生，引起的非正常降落，容易造成飛機結(jié)構(gòu)和搭載設(shè)備的損壞。因此，具有一定阻尼的減震起落架的設(shè)計,對保護機體和設(shè)備安全尤為重要。

現(xiàn)有技術(shù)中的多旋翼無人機起落架通常為支柱式，底部不設(shè)滑輪。由于操控的精度和技術(shù)的限制，無人機在垂直降落碰觸地面時會受到強烈的震動。通常需要對無人機的起落架采取減震措施。發(fā)明專利CN 105416574 A中提出的通過拉線由內(nèi)側(cè)收起的起落架設(shè)計。該發(fā)明達(dá)到緩沖的效果主要是由拉線和支架的彈性材質(zhì)決定的，結(jié)構(gòu)上并沒有針對減震的目的做出改造。在中國專利CN 204846362 U中公開的與機身貼合的起落架設(shè)計。該專利結(jié)構(gòu)雖然節(jié)約了起落架空間，有一定減震效果，但其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，增加了機身重量，影響了飛行性能。在專利CN 204822063 U中介紹了一種倒V形結(jié)構(gòu)的起落架。該起落架采用輕型直管通過插接方式固定連接，減輕了重量,降低了制造成本，但全部采用剛性結(jié)構(gòu),減震效果不明顯。在專利CN 205022852 U中介紹了一種橡膠結(jié)構(gòu)的起落架減震裝置，該起落架減震裝置利用空心橡膠圈吸收無人機降落地瞬間的載荷，減震效果較好；但容易造成機體側(cè)翻，且無法在不平整的地面降落。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了降低現(xiàn)有技術(shù)中無人機著陸碰觸地面的強烈沖擊，克服無法在起伏路面降落及降落時容易側(cè)翻的問題，本發(fā)明提出一種滾輪式多級阻尼簧管無人機防摔裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:包括長簧管、短簧管、萬向輪支架、機身底板鉸鏈支座，長簧管與短簧管分別為三級阻尼簧管伸縮結(jié)構(gòu)，阻尼簧管為薄壁圓筒形鐵磁管，鐵磁管內(nèi)安裝有磁棒和彈簧；長簧管與短簧管為兩個結(jié)構(gòu)相同的部件，短簧管的長度為長簧管長度的三分之一；所述機身底板鉸鏈支座為多組，以過機身重心的機身底板外法線為基準(zhǔn)外法線，機身底板鉸鏈支座以基準(zhǔn)外法線為軸線在機身底板平面上按環(huán)形陣列排布，每兩個機身底板鉸鏈支座位于同一徑向，長簧管和短簧管的上端分別與機身底板鉸鏈支座連接，兩個機身底板鉸鏈支座間距與短簧管長度相等；

所述短簧管包括第一鉸鏈支座、第一磁棒、第一鐵磁管、第一彈簧、第一彈簧支座、第二磁棒、第二鐵磁管、第二彈簧、第二彈簧支座、第三鐵磁管、第二鉸鏈支座，第一鉸鏈支座旋接在第一鐵磁管上端部，第一磁棒位于第一鐵磁管內(nèi)，且與第一鐵磁管同軸安裝，第一磁棒上端與第一鉸鏈支座固連，第一彈簧嵌套在第一磁棒與第一鐵磁管內(nèi)壁之間，第一彈簧上端與第一鉸鏈支座接觸，下端與第一彈簧支座接觸；第一彈簧支座位于第一鐵磁管與第二鐵磁管之間，第二磁棒位于第二鐵磁管內(nèi)，第二磁棒上端與第一磁棒下端固定連接，第二彈簧嵌套在第二磁棒與第二鐵磁管內(nèi)壁之間，第二彈簧上端與第一彈簧支座接觸，下端與第二彈簧支座接觸，第三鐵磁管上端與第二彈簧支座連接，下端與第二鉸鏈支座連接；

所述長簧管包括第三鉸鏈支座、第三磁棒、第四鐵磁管、第三彈簧、第五鉸鏈支座、第三彈簧支座、第四磁棒、第五鐵磁管、第四彈簧、第四彈簧支座、第六鐵磁管、第四鉸鏈支座,第三鉸鏈支座與第四鐵磁管上端部通過螺紋連接，第三磁棒位于第四鐵磁管內(nèi)，且與第四鐵磁管同軸安裝，第三磁棒上端與第三鉸鏈支座固連，第三彈簧嵌套在第三磁棒與第四鐵磁管內(nèi)壁之間，第三彈簧上端與第三鉸鏈支座接觸，下端與第三彈簧支座接觸；第三彈簧支座位于第四鐵磁管與第五鐵磁管之間，第四磁棒位于第五鐵磁管內(nèi)，第四磁棒上端與第三磁棒下端固定連接，第四彈簧嵌套在第四磁棒與第五鐵磁管內(nèi)壁之間，第四彈簧分別與第三彈簧支座和第四彈簧支座接觸，第六鐵磁管上端與第四彈簧支座連接，萬向輪支架安裝在第六鐵磁管下端，第五鉸鏈支座固定在第四鐵磁管側(cè)壁下部；短簧管的第二鉸鏈支座與第五鉸鏈支座連接；

所述萬向輪支架包括軸承底座、壓力球軸承、卡環(huán)、橡膠輪，軸承底座固定在第六鐵磁管內(nèi)下端，壓力球軸承位于軸承底座與第四鉸鏈支座之間，卡環(huán)與第六鐵磁管螺紋連接，橡膠輪安裝在第四鉸鏈支座上，壓力球軸承轉(zhuǎn)動實現(xiàn)橡膠輪的360度轉(zhuǎn)動。

所述第一磁棒、第二磁棒、第三磁棒與第四磁棒采用低密度多孔磁體材料。

有益效果

本發(fā)明提出的一種滾輪式多級阻尼簧管無人機防摔裝置，采用三級阻尼簧管伸縮結(jié)構(gòu)，阻尼簧管為薄殼圓筒形，阻尼簧管內(nèi)為磁棒，中間層為緩沖彈簧；兩根阻尼簧管長度不等，短簧管的長度為長簧管長度的三分之一，長簧管與短簧管分別連接在機身底板鉸鏈支座上，且短簧管的末端連接在長簧管第一級的側(cè)壁上。長簧管的鉸鏈支座下面裝有橡膠輪，連接處的壓力球軸承旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)橡膠輪的360度轉(zhuǎn)動。旋翼無人機降落時，防摔裝置通過壓縮彈簧來延緩觸地時間，以降低沖擊力，并將動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能，磁阻尼可減輕震動，耗散能量，萬向輪支架與橡膠輪配合避免由于水平速度引起的側(cè)翻，達(dá)到保護無人機的目的。

本發(fā)明滾輪式多級阻尼簧管無人機防摔裝置,有效地避免無人機墜落時造成機體和設(shè)備損壞，使旋翼無人機安全降落在不平整的地面，降低了無人機碰觸地面的強烈沖擊，克服無法在起伏路面降落，降落時容易側(cè)翻的問題。

本發(fā)明滾輪式多級阻尼簧管無人機防摔裝置,具有結(jié)構(gòu)簡單、易于拆裝更換、重量輕的特點。防摔裝置也可充當(dāng)起落架，使無人機能直接著陸。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明一種滾輪式多級阻尼簧管無人機防摔裝置作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1為本發(fā)明滾輪式多級阻尼簧管無人機防摔裝置示意圖。

圖2為本發(fā)明滾輪式多級阻尼簧管無人機防摔裝置局部放大圖。

圖3為本發(fā)明滾輪式多級阻尼簧管無人機防摔裝置的短簧管示意圖。

圖4為本發(fā)明滾輪式多級阻尼簧管無人機防摔裝置的長簧管示意圖。

圖5為本發(fā)明的萬向輪支架局部放大示意圖。

圖6為本發(fā)明的長簧管一級末端與短簧管三級末端連接處局部放大圖。

圖中:

1.第一鉸鏈支座 2.第一磁棒 3.第一鐵磁管 4.第一彈簧 5.第一彈簧支座 6.第二磁棒 7.第二鐵磁管 8.第二彈簧 9.第二彈簧支座 10.第三鐵磁管 11.第二鉸鏈支座 12.第三鉸鏈支座 13.第三磁棒 14.第四鐵磁管 15.第三彈簧 16.第五鉸鏈支座 17.第三彈簧支座 18.第四磁棒 19.第五鐵磁管 20.第四彈簧 21.第四彈簧支座 22.第六鐵磁管 23.第四鉸鏈支座 24.軸承底座 25.壓力球軸承 26.卡環(huán) 27.橡膠輪 28.機身底板鉸鏈支座

具體實施方式

本實施例是一種滾輪式多級阻尼簧管無人機防摔裝置。

參閱圖1～圖6，本實施例以旋翼無人機為例。滾輪式多級阻尼簧管無人機防摔裝置由長簧管、短簧管、萬向輪支架、機身底板鉸鏈支座組成，長簧管與短簧管分別為三級阻尼簧管伸縮結(jié)構(gòu)，阻尼簧管為薄壁圓筒形鐵磁管，鐵磁管內(nèi)安裝有磁棒和彈簧。長簧管與短簧管為兩個結(jié)構(gòu)相同的部件，短簧管的長度為長簧管長度的三分之一。機身底板鉸鏈支座為多組，以過機身重心的機身底板外法線為基準(zhǔn)外法線，機身底板鉸鏈支座以基準(zhǔn)外法線為軸線在機身底板平面上按環(huán)形陣列排布，每兩個機身底板鉸鏈支座位于同一徑向，長簧管和短簧管的上端分別與機身底板鉸鏈支座連接，兩個機身底板鉸鏈支座間距與短簧管長度相等。其中,短簧管包括第一鉸鏈支座1、第一磁棒2、第一鐵磁管3、第一彈簧4、第一彈簧支座5、第二磁棒6、第二鐵磁管7、第二彈簧8、第二彈簧支座9、第三鐵磁管10、第二鉸鏈支座11，第一鉸鏈支座1通過螺紋旋接在第一鐵磁管3上端部，第一磁棒2位于第一鐵磁管3內(nèi)，且與第一鐵磁管3同軸安裝；第一磁棒2上端與第一鉸鏈支座1固定連接，第一彈簧4嵌套在第一磁棒2與第一鐵磁管3內(nèi)壁之間，第一彈簧4上端與第一鉸鏈支座1接觸，第一彈簧4下端與第一彈簧支座5接觸；第一彈簧支座5安裝在第一鐵磁管3與第二鐵磁管7之間。第二磁棒6安裝在第二鐵磁管7內(nèi)，第二磁棒6上端與第一磁棒2下端固定連接,第二彈簧8嵌套在第二磁棒6與第二鐵磁管7內(nèi)壁之間；第二彈簧8上端與第一彈簧支座5接觸，第二彈簧8下端與第二彈簧支座9接觸；第三鐵磁管10一端與第二彈簧支座9連接，第三鐵磁管10另一端與第二鉸鏈支座11連接。工作時,第二鐵磁管7伸縮進(jìn)第一鐵磁管3內(nèi)，第二磁棒6伸縮進(jìn)第三鐵磁管10內(nèi)。

本實施例中，長簧管包括第三鉸鏈支座12、第三磁棒13、第四鐵磁管14、第三彈簧15、第五鉸鏈支座16、第三彈簧支座17、第四磁棒18、第五鐵磁管19、第四彈簧20、第四彈簧支座21、第六鐵磁管22、第四鉸鏈支座23,第三鉸鏈支座12與第四鐵磁管14上端部通過螺紋連接；第三磁棒13位于第四鐵磁管14內(nèi)，且與第四鐵磁管14同軸安裝；第三磁棒13上端與第三鉸鏈支座12固定連接,第三彈簧15嵌套在第三磁棒13與第四鐵磁管14內(nèi)壁之間，第三彈簧15上端與第三鉸鏈支座12接觸，第三彈簧15下端與第三彈簧支座17接觸。第三彈簧支座17安裝在第四鐵磁管14與第五鐵磁管19之間；第四磁棒18位于第五鐵磁管19內(nèi)，第四磁棒18上端與第三磁棒13下端固定連接；第四彈簧20嵌套在第四磁棒18與第五鐵磁管19內(nèi)壁之間，第四彈簧20上端與第三彈簧支座17接觸，第四彈簧20下端與第四彈簧支座21接觸。第六鐵磁管22上端與第四彈簧支座21連接，萬向輪支架安裝在第六鐵磁管22下端，第五鉸鏈支座16固定在第四鐵磁管14側(cè)壁下部。短簧管的第二鉸鏈支座11與第五鉸鏈支座16連接。工作時，第五鐵磁管19伸縮進(jìn)第四鐵磁管14內(nèi)，第五鐵磁管19同時帶動第六鐵磁管22聯(lián)動，使第四磁棒18伸縮進(jìn)第六鐵磁管22內(nèi)。

萬向輪支架包括軸承底座24、壓力球軸承25、卡環(huán)26、橡膠輪27，軸承底座24固定在第六鐵磁管22內(nèi)下端，壓力球軸承25位于軸承底座24與第四鉸鏈支座23之間，卡環(huán)26與第六鐵磁管22螺紋連接，橡膠輪27安裝在第四鉸鏈支座23上；壓力球軸承25轉(zhuǎn)動實現(xiàn)橡膠輪27的360度轉(zhuǎn)動，油槽用于儲存少量潤滑油，帶有內(nèi)螺紋的卡環(huán)26用于固定內(nèi)部構(gòu)件，防止其脫落。

本實施例中，短簧管的第一鉸鏈支座1和長簧管的第三鉸鏈支座12分別與機身底板鉸鏈支座28通過螺栓、螺母連接，短簧管的第二鉸鏈支座11與長簧管的第五鉸鏈支座16通過螺栓、螺母連接，兩個機身底板鉸鏈支座28之間距離與短簧管長度相等。橡膠輪27與萬向輪支架的第四鉸鏈支座23通過螺栓、螺母連接。第一磁棒2、第二磁棒6、第三磁棒13與第四磁棒18采用低密度多孔磁體材料。

本實施例工作過程

當(dāng)旋翼無人機著陸時,旋翼無人機同時存在水平方向速度和豎直方向速度的情況時，橡膠輪觸地受壓，長簧管的第三彈簧、第四彈簧分別收縮，將旋翼無人機的一部分動能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能，起到延長落地的作用時間，降低沖擊力的作用。短簧管一方面輔助長簧管轉(zhuǎn)化旋翼無人機動能，另一方面，同時調(diào)節(jié)萬向輪支架與橡膠輪和旋翼無人機之間的豎直高度，使無人機平穩(wěn)降落在不平整的地面。萬向輪支架與橡膠輪配合將滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，使旋翼無人機在降落時朝原有水平速度方向滑行一段距離，防止旋翼無人機降落時因起落架與地面摩擦產(chǎn)生的扭矩過大而導(dǎo)致側(cè)翻。長簧管與短簧管內(nèi)的磁棒與鐵磁管產(chǎn)生輻射狀磁場，彈簧與鐵磁管構(gòu)成閉合回路；當(dāng)彈簧受壓收縮時會切割輻射狀磁感線產(chǎn)生電流，將動能轉(zhuǎn)化為電能繼而產(chǎn)生焦耳熱耗散能量。