一种用于无人机辅助降落的标识投放与展开装置及其方法与流程

1.本发明涉及无人机投放合作目标的降落场景技术领域，具体涉及一种用于无人机辅助降落的标识投放与展开装置及其方法。

背景技术：

2.近年来随着人工智能技术与机器人技术的不断发展，使得无人机具备更加丰富的功能并且也更加智能化，与此同时无人机系统面临的工程化问题逐渐得到解决。常见的旋翼无人机具有体积小、灵活性高、可低空悬停飞行、制造成本低廉等系统优势，已经在军事侦察、灾后搜救、电力巡检、农药喷洒、影视摄影等生产生活的方方面面得到了广泛的应用。
3.旋翼无人机自主着陆方式主要包括两种，一种是传统导航式着陆，另一种为视觉导航着陆。传统的导航定位方法中惯性导航累积误差较大，不适合长时间连续工作；而gps导航在狭小空间或遮挡严重的环境中信号明显变弱、极易受到干扰，均不便于实现旋翼无人机的精确自主着陆。视觉导航着陆则通过机载相机获取降落场景中的合作目标，利用计算机视觉和图像处理技术对拍摄的标识图案进行检测识别，解算出无人机的位置和姿态数据，通过飞行控制实现着陆任务。实际降落任务所处的环境通常是非结构化且着陆区纹理特征不明显，常常需要使用人为额外投放的合作目标或特定标识物。由此可见，与传统导航方式相比，视觉导航着陆方式具有成本低、精度高、抗电磁干扰、易于系统实现等优点，并且整个降落过程可以实现完全自主。因此本发明设计一种针对无人机降落阶段合作目标投放与自展开装置，用于无人机着陆标识图案的锁紧与舒展，适用于着陆区图像纹理特征不明显或需要人为投放合作目标的降落场景，进而可以实现无人机在狭小空间中的精准、平稳降落。

技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于无人机辅助降落的标识投放与展开装置及其方法，该展开装置依靠自由落体冲击驱动展开，通过冲击块与地面接触的瞬间主支撑架因重力和惯性向下移动，导致垫片限位解除，旋紧状态下的扭簧依靠扭力复原驱动支撑杆向外侧展开，实现无人机降落标识图案的展开，从而协助无人机完成精准、平稳的降落。
5.本发明通过以下技术方案予以实现：
6.一种用于无人机辅助降落的标识投放与展开装置，包括：主支撑架、冲击块、锁紧扣、转轴、支撑杆、扭簧、锁紧钢丝和垫片；
7.所述主支撑架的轴向孔内阻尼滑动穿过有所述冲击块，所述冲击块的顶部设有所述锁紧扣，所述主支撑架的顶部四周与所述支撑杆之间通过转轴转动相连，所述转轴上套设有所述扭簧，且所述扭簧的两端卡扣分别与所述支撑杆和所述主支撑架相抵接，所述锁紧钢丝的一端固定在所述支撑杆的远端，另一端系在所述垫片上，所述垫片通过所述锁紧扣压紧放置于所述主支撑架的顶部周向开设的盲孔内。
8.优选的，还包括橡胶圈，所述橡胶圈嵌设于所述冲击块的凹槽内，通过所述橡胶圈实现与所述主支撑架之间的阻尼力作用，用于克服所述冲击块未受到冲击前所述扭簧的扭力，实现所述支撑杆的收紧。
9.优选的，所述锁紧扣与所述冲击块之间通过螺钉可拆卸锁紧。
10.优选的，所述转轴采用插接销的结构，且其插接销的端部开孔内还插接有开口销，用于限制所述转轴的轴向运动。
11.优选的，所述主支撑架和所述支撑杆上分别开设有限位槽，用于在所述扭簧旋紧时对其进行限位。
12.优选的，所述支撑杆设置的数量为四组，且周向分布于所述主支撑架的顶部。
13.优选的，所述主支撑架的顶部还包括轴向开设的扣紧槽，且所述扣紧槽位于所述轴向孔的外缘，且四组所述盲孔周向开设于所述扣紧槽的外缘。
14.优选的，所述扭簧为所述支撑杆的展开提供动力，实现着陆标识图案在空中自由落体过程中的展开。
15.优选的，通过调节所述锁紧钢丝的长度实现锁紧状态下所述支撑杆的张角，便于展开装置平稳精准落地。
16.本发明还提供了上述所述的一种用于无人机辅助降落的标识投放与展开装置的使用方法的技术方案，包括如下：
17.当旋翼无人机飞行到指定位置并悬停在一定高度时，将该展开装置抛出，展开装置在空中进行一段距离的自由落体运动，直到该展开装置接触到地面的瞬间，冲击块受地面限位停止移动，主支撑架在重力和惯性力的作用下突破橡胶圈的摩擦阻力继续向下移动，使得垫片和锁紧钢丝的限位约束解除，因此支撑杆在扭簧的扭力作用下向外张开，实现无人机降落标识图案的展开；旋翼无人机再利用计算机视觉和图像处理技术对拍摄的标识图案进行检测、识别，最终解算出无人机的位置和姿态数据，通过控制无人机飞行进行精准降落。
18.本发明的有益效果为：
19.1、该展开装置依靠自由落体冲击驱动展开，通过冲击块与地面接触的瞬间主支撑架因重力和惯性向下移动，导致垫片限位解除，旋紧状态下的扭簧依靠扭力复原驱动支撑杆向外侧展开，实现无人机降落标识图案的展开，从而协助无人机完成精准、平稳的降落。即本发明通过控制冲击块的重力和橡胶圈的摩擦力与扭簧的扭力之间的关系实现无人机标识图案的锁紧与展开。
20.2、本发明采用橡胶圈克服扭簧的扭力，实现支撑杆的收紧，结构设计新颖独特，控制简单，系统易实现，工作可靠性高。
21.3、本发明可以通过调节锁紧钢丝的长度实现锁紧状态下支撑杆的张角，便于展开装置平稳精准落地。
22.4、本发明中的支撑杆与主支架上均开设限位槽，用于给扭簧旋紧时限位，防止扭簧空转。
附图说明
23.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。
24.图1为本发明整体结构展开状态示意图；
25.图2为本发明整体结构展开状态俯视图；
26.图3为本发明整体结构锁紧状态示意图；
27.图4为本发明整体结构锁紧状态主视图；
28.图5为本发明整体结构锁紧状态俯视图；
29.图6为本发明主支撑架结构示意图；
30.图7为本发明支撑杆结构示意图。
31.图中：1-主支撑架、11-轴向孔、12-扣紧槽、13-盲孔、2-冲击块、3-橡胶圈、4-锁紧扣、5-转轴、6-支撑杆、7-扭簧、8-开口销、9-锁紧钢丝、10-垫片。
具体实施方式
32.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.实施例1：
34.请参阅图1～图7所示：本发明实施例提供了一种用于无人机辅助降落的标识投放与展开装置的技术方案，包括：主支撑架1、冲击块2、锁紧扣4、转轴5、支撑杆6、扭簧7、锁紧钢丝9和垫片10；
35.主支撑架1的轴向孔11内阻尼滑动穿过有冲击块2，冲击块2的顶部设有锁紧扣4，主支撑架1的顶部四周与支撑杆6之间通过转轴5转动相连，转轴5上套设有扭簧7，且扭簧7的两端卡扣分别与支撑杆6和主支撑架1相抵接，锁紧钢丝9的一端固定在支撑杆6的远端，另一端系在垫片10上，垫片10通过锁紧扣4压紧放置于主支撑架1的顶部周向开设的盲孔13内。
36.在本发明的具体实施例中，还包括橡胶圈3，橡胶圈3嵌设于冲击块2的凹槽内，通过橡胶圈3实现与主支撑架1之间的阻尼力作用，用于克服冲击块2未受到冲击前扭簧7的扭力，实现支撑杆6的收紧。
37.在本发明的具体实施例中，锁紧扣4与冲击块2之间通过螺钉可拆卸锁紧。
38.在本发明的具体实施例中，转轴5采用插接销的结构，且其插接销的端部开孔内还插接有开口销8，用于限制转轴5的轴向运动。
39.在本发明的具体实施例中，主支撑架1和支撑杆6上分别开设有限位槽，用于在扭簧7旋紧时对其进行限位。
40.在本发明的具体实施例中，支撑杆6设置的数量为四组，且周向分布于主支撑架1的顶部。
41.在本发明的具体实施例中，主支撑架1的顶部还包括轴向开设的扣紧槽12，且扣紧槽12位于轴向孔11的外缘，且四组盲孔13周向开设于扣紧槽12的外缘。
42.在本发明的具体实施例中，扭簧7为支撑杆6的展开提供动力，实现着陆标识图案在空中自由落体过程中的展开。
43.在本发明的具体实施例中，通过调节锁紧钢丝9的长度实现锁紧状态下支撑杆6的张角，便于展开装置平稳精准落地。
44.实施例2：
45.本发明实施例提供了还提供了上述的一种用于无人机辅助降落的标识投放与展开装置的使用方法的技术方案，包括如下：
46.当旋翼无人机飞行到指定位置并悬停在一定高度时，将该展开装置抛出，展开装置在空中进行一段距离的自由落体运动，直到该展开装置接触到地面的瞬间，冲击块2受地面限位停止移动，主支撑架1在重力和惯性力的作用下突破橡胶圈3的摩擦阻力继续向下移动，使得垫片10和锁紧钢丝9的限位约束解除，因此支撑杆6在扭簧7的扭力作用下向外张开，实现无人机降落标识图案的展开；旋翼无人机再利用计算机视觉和图像处理技术对拍摄的标识图案进行检测、识别，最终解算出无人机的位置和姿态数据，通过控制无人机飞行进行精准降落。
47.该展开装置依靠自由落体冲击驱动展开，通过冲击块2与地面接触的瞬间主支撑架1因重力和惯性向下移动，导致垫片10限位解除，旋紧状态下的扭簧7依靠扭力复原驱动支撑杆6向外侧展开，实现无人机降落标识图案的展开，从而协助无人机完成精准、平稳的降落。
48.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种用于无人机辅助降落的标识投放与展开装置，其特征在于，包括：主支撑架(1)、冲击块(2)、锁紧扣(4)、转轴(5)、支撑杆(6)、扭簧(7)、锁紧钢丝(9)和垫片(10)；所述主支撑架(1)的轴向孔(11)内阻尼滑动穿过有所述冲击块(2)，所述冲击块(2)的顶部设有所述锁紧扣(4)，所述主支撑架(1)的顶部四周与所述支撑杆(6)之间通过转轴(5)转动相连，所述转轴(5)上套设有所述扭簧(7)，且所述扭簧(7)的两端卡扣分别与所述支撑杆(6)和所述主支撑架(1)相抵接，所述锁紧钢丝(9)的一端固定在所述支撑杆(6)的远端，另一端系在所述垫片(10)上，所述垫片(10)通过所述锁紧扣(4)压紧放置于所述主支撑架(1)的顶部周向开设的盲孔(13)内。2.根据权利要求1所述的一种用于无人机辅助降落的标识投放与展开装置，其特征在于，还包括橡胶圈(3)，所述橡胶圈(3)嵌设于所述冲击块(2)的凹槽内，通过所述橡胶圈(3)实现与所述主支撑架(1)之间的阻尼力作用，用于克服所述冲击块(2)未受到冲击前所述扭簧(7)的扭力，实现所述支撑杆(6)的收紧。3.根据权利要求1所述的一种用于无人机辅助降落的标识投放与展开装置，其特征在于，所述锁紧扣(4)与所述冲击块(2)之间通过螺钉可拆卸锁紧。4.根据权利要求1所述的一种用于无人机辅助降落的标识投放与展开装置，其特征在于，所述转轴(5)采用插接销的结构，且其插接销的端部开孔内还插接有开口销(8)，用于限制所述转轴(5)的轴向运动。5.根据权利要求1所述的一种用于无人机辅助降落的标识投放与展开装置，其特征在于，所述主支撑架(1)和所述支撑杆(6)上分别开设有限位槽，用于在所述扭簧(7)旋紧时对其进行限位。6.根据权利要求1所述的一种用于无人机辅助降落的标识投放与展开装置，其特征在于，所述支撑杆(6)设置的数量为四组，且周向分布于所述主支撑架(1)的顶部。7.根据权利要求1所述的一种用于无人机辅助降落的标识投放与展开装置，其特征在于，所述主支撑架(1)的顶部还包括轴向开设的扣紧槽(12)，且所述扣紧槽(12)位于所述轴向孔(11)的外缘，且四组所述盲孔(13)周向开设于所述扣紧槽(12)的外缘。8.根据权利要求1所述的一种用于无人机辅助降落的标识投放与展开装置，其特征在于，所述扭簧(7)为所述支撑杆(6)的展开提供动力，实现着陆标识图案在空中自由落体过程中的展开。9.根据权利要求1所述的一种用于无人机辅助降落的标识投放与展开装置，其特征在于，通过调节所述锁紧钢丝(9)的长度实现锁紧状态下所述支撑杆(6)的张角，便于展开装置平稳精准落地。10.采用权利要求1-9任一项所述的一种用于无人机辅助降落的标识投放与展开装置的使用方法，其特征在于，包括如下：当旋翼无人机飞行到指定位置并悬停在一定高度时，将该展开装置抛出，展开装置在空中进行一段距离的自由落体运动，直到该展开装置接触到地面的瞬间，冲击块(2)受地面限位停止移动，主支撑架(1)在重力和惯性力的作用下突破橡胶圈(3)的摩擦阻力继续向下移动，使得垫片(10)和锁紧钢丝(9)的限位约束解除，因此支撑杆(6)在扭簧(7)的扭力作用下向外张开，实现无人机降落标识图案的展开；旋翼无人机再利用计算机视觉和图像处理技术对拍摄的标识图案进行检测、识别，最终解算出无人机的位置和姿态数据，通过控制无
人机飞行进行精准降落。

技术总结

本发明涉及无人机投放合作目标的降落场景技术领域，具体涉及一种用于无人机辅助降落的标识投放与展开装置及其方法，包括一个主支撑架、冲击块、橡胶圈、锁紧扣、支撑杆、扭簧、转轴、开口销、锁紧钢丝、垫片。其中冲击块穿过主支撑架中心孔并可自由滑动，橡胶圈套在冲击块凹槽中，锁紧扣与冲击块通过螺钉连接，支撑杆与主支撑架通过转轴连接，开口销用于限制转轴的轴向运动，扭簧穿过转轴，并放置于支撑杆内腔中，锁紧钢丝一端固定在支撑杆的远端，另一端固定在垫片上，垫片放置于主支撑架的四个盲孔中。本发明通过控制冲击块的重力和橡胶圈的摩擦力与扭簧的扭力之间的关系实现无人机标识图案的锁紧与展开。识图案的锁紧与展开。识图案的锁紧与展开。