[发明专利]一种可以在空中抓取和停留的四旋翼飞行器

说明书

本发明涉及一种可以在空中抓取和停留的四旋翼飞行器，所述四旋翼飞行器下部设有用于抓取物体的被动侵入式卡具，以使四旋翼飞行器可以在飞行过程中与环境交互，允许四旋翼飞行器栖息在停靠物上以降低四旋翼飞行器的能耗；所述四旋翼飞行器上设有控制器，所述控制器用于估算飞行器质量和质心的偏移量，以提高跟踪性能。该四旋翼飞行器有利于在空中抓取物体以停留其上，进而提高与环境的交互能力。

技术领域

本发明属于空中飞行器领域，具体涉及一种可以在空中抓取和停留的四旋翼飞行器。

背景技术

四旋翼飞行器具有很多优势，这些飞行器可以缩小到很小的尺寸，并且可以在密闭的环境工作。随着体型的减小，敏捷性和适应能力性也随之增强。微型飞行器可以进入建筑物，在对人类危险的环境中获取信息。然而，对飞行器的大多数研究通常仅限于监视和监视应用，目标仅限于“查看”和“搜索”，但“不接触”。实际上，由于飞行器主要用于监视、搜索和救援等飞行，因此避免了与环境相交互。并且四旋翼飞行器执行任务的寿命受电量限制。

四旋翼飞行器已经在文献中被广泛讨论，从基本悬停、轨迹跟踪到特技动作。然而，在以前在大多数情况下，都是假设四旋翼飞行器的质心与几何中心重合。故而有必要设计一种四旋翼飞行器可以在空中抓取和停留，可以增强飞行器的续航能力，并且可以估计质量和质心的偏移量，从而做出调整。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以在空中抓取和停留的四旋翼飞行器，该四旋翼飞行器有利于在空中抓取物体以停留其上，进而提高与环境的交互能力。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种可以在空中抓取和停留的四旋翼飞行器，所述四旋翼飞行器下部设有用于抓取物体的被动侵入式卡具，以使四旋翼飞行器可以在飞行过程中与环境交互，允许四旋翼飞行器栖息在停靠物上以降低四旋翼飞行器的能耗；所述四旋翼飞行器上设有控制器，所述控制器用于估算飞行器质量和质心的偏移量，以提高跟踪性能。

进一步地，所述被动侵入式卡具包括弯曲臂连接件、弹性挂架和两个预加载弯曲臂，所述弯曲臂连接件设于中部，所述两个预加载弯曲臂的内侧端分别连接于弯曲臂连接件下端，所述弹性挂架设于两个预加载弯曲臂上侧中部，所述弹性挂架为具有中部触发杆和两侧挂臂的“个”字形结构，所述两个预加载弯曲臂的外侧端上部分别设有挂钩，所述两个预加载弯曲臂在受到预加载力时向上弯曲并经挂钩分别挂载于所述弹性挂架的两侧挂臂上；所述两个预加载弯曲臂的外侧端下部分别设有用于抓取物体的侵入爪，当弹性挂架的中部触发杆下端碰撞到物体并受到物体的向上作用力时，中部触发杆向上小幅运动并带动两侧挂臂摆动，使两个预加载弯曲臂的挂钩脱离弹性挂架，两个预加载弯曲臂在力的作用下反向向下通过侵入爪抓取物体。

进一步地，所述弯曲臂连接件设于两个预加载弯曲臂的上方旁侧，即所述弯曲臂连接件与预加载弯曲臂不在同一个竖向平面内；所述弯曲臂连接件下端设有两个连接部，所述两个预加载弯曲臂的内侧端分别通过紧固件与所述两个连接部固定连接。

进一步地，所述连接部为由可延展材料制成的弹性结构，所述连接部与伺服机构连接，并在伺服机构的预加载力作用下保持竖直状态；当需要侵入爪与物体脱离时，伺服机构释放连接部，连接部在弹力作用下向上弯曲而恢复弯曲状态，带动预加载弯曲臂及其上的侵入爪脱离物体。

进一步地，所述弯曲臂连接件上部固定安装于飞行器下部，所述弹性挂架的两侧挂臂上部分别与飞行器下部连接。

进一步地，在飞行器的下周部均匀设置有若干个所述被动侵入式卡具，以同时向下稳定抓住物体。

进一步地，在飞行器的下部四周均匀设置有四个所述被动侵入式卡具。

进一步地，所述四旋翼飞行器还通过所述被动侵入式卡具抓取一定量的有效载荷，以实现运输功能。