一种无人机落地支架、系统和落地方法

1.本发明属于无人机精准作业技术领域，具体涉及一种无人机落地支架、系统和落地方法。


背景技术：

2.无人机具有广泛的应用，尤其是航空拍摄领域，可以搭载不同的成像设备，进行不同光谱的成像。但是，目前无人机起降地点只能在较为平整的区域，而对任意地方的目标进行微观作业有着重要意义，尤其是农业领域，培育新种、农药研发等领域均需要微观观测植物表型；某些特殊场景(例如山坡等凹凸不平的地区)下也需要对目标物进行微观拍摄和微观采集样本。
3.无人机在微观作业时的精度不高，主要是无人机的电机转动时机身抖动造成的。例如微观成像领域，目前的微观成像设备(体式显微镜等微观成像设备)对抖动非常敏感，因此无人机搭载微观成像设备时无法获取清晰的成像目标。同时，无人机旋翼转动造成的风力对无人机微观作业也造成一定干扰，在微观取样领域，风力的干扰(尤其是植物体采集样本)以及机身的抖动使采样设施无法精准获取目标。
4.因此，对于微观作业最好的方法是，将无人机悬停或者停留在所需要拍摄的位置后，通过支撑减少电机转动所带来的无人机的抖动影响，从而使得无人机能够进行精准作业，然而现有的无人机，由于起落支架的限制，并不能够悬停或者直接停留在任意形状的路面上，无法实现作业任务，地形条件限制了无人机的起降，进一步限制了无人机的微观作业。


技术实现要素：

5.本发明为了解决上述问题，本发明提供了一种无人机落地支架、系统和落地方法，该支架和系统可在使得无人接具有在任意地面起降的能力，从而扩展无人机的落地范围，同时也可避免无人机进行微观作业时机身抖动和旋翼风力的干扰。
6.本发明所采用的技术方案是：一种无人机落地支架，包括活动支腿机构和张紧机构，所述活动支腿机构和张紧机构连接，所述活动支腿机构可相对于无人机伸出/缩回，所述活动支腿机构为柔性结构件；所述张紧机构用于在所述活动支腿机构伸出于所述无人机后，张紧活动支腿机构的伸出部分为刚性结构。
7.优选的，所述活动支腿机构包括卷曲部和支撑部，所述卷曲部柔性绕设于所述无人机内；所述支撑部与张紧机构连接，所述支撑部伸出于所述无人机并由张紧机构牵拉张紧构成刚性支撑，所述支撑部提供无人机支撑力。
8.优选的，所述活动支腿机构为单向弯曲链条，所述单向弯曲链条由若干连接块依次铰接构成，两两所述连接块之间可相对滑动，所述活动支腿机构通过转动机构带动伸出/缩回于无人机；所述活动支腿机构上支撑部的端部设置链脚，所述链脚与张紧机构连接。
9.优选的，所述转动机构包括链轮，所述链轮与第一电机连接，所述链轮与单向弯曲
链条啮合适配；所述单向弯曲链条通过链条导轨伸出于无人机外部，所述链条导轨设置于无人机内，所述链条导轨的长度与无人机内部通过张紧机构张紧的单向弯曲链条部分的长度相当。
10.优选的，所述张紧机构包括线轮，所述线轮上设置有拉线，所述拉线的一端与线轮固定连接，所述拉线的另一端穿过链条导轨与链脚连接；所述线轮与第二电机连接，位于所述链条导轨的入口端、靠近线轮一侧设置压线轮，所述压线轮与拉线紧密贴合，所述压线轮将拉线压于与支撑部支撑受力相同的方向。
11.一种无人机落地系统，包括执行机构和控制机构；
12.所述执行机构为升降架，所述升降架内设置单向弯曲链条，所述单向弯曲链条由若干连接块依次铰接构成，两两所述连接块之间可相对滑动，所述单向弯曲链条通过转动机构带动伸出/缩回于无人机；所述单向弯曲链条包括卷曲部和支撑部，所述卷曲部柔性绕设于所述无人机内，所述上支撑部的端部设置链脚，所述链脚与张紧机构连接；所述支撑部伸出于所述无人机并由张紧机构牵拉张紧构成刚性支撑，所述支撑部提供无人机支撑力；所述执行机构设置的数量不少于无人机落地后保持稳定的最少点位；
13.所述控制机构包括倾角测量传感器、角速度传感器、压力传感器、测距传感器和控制器，所述倾角测量传感器、测距传感器设置在无人机内部，所述压力传感器、测距传感器设置在链脚上；所述倾角测量传感器、测距传感器、压力传感器、测距传感器和控制器连接，所述控制器与无人机上的旋翼控制电机、执行机构连接。
14.优选的，所述转动机构包括链轮，所述链轮与第一电机连接，所述链轮与单向弯曲链条啮合适配；所述单向弯曲链条通过链条导轨伸出于无人机外部，所述链条导轨设置于无人机内，所述链条导轨的长度与无人机内部通过张紧机构张紧的单向弯曲链条部分的长度相当。
15.优选的，所述张紧机构包括线轮，所述线轮上设置有拉线，所述拉线的一端与线轮固定连接，所述拉线的另一端穿过链条导轨与链脚连接；所述线轮与第二电机连接，位于所述链条导轨的入口端、靠近线轮一侧设置压线轮，所述压线轮与拉线紧密贴合，所述压线轮将拉线压于与支撑部支撑受力相同的方向。
16.一种无人机落地方法，包括以下步骤：
17.s1：落地位置确定：无人机通过机身内的位姿检测系统评估降落过程中，所落地位置的地面起伏数据，并评估无人机机身上的落地支架分别与落地位置之间的距离，确定距离后，根据所确定的距离下放落地支架；所述落地支架为升降架，所述升降架内设置单向弯曲链条，所述单向弯曲链条由若干连接块依次铰接构成，两两所述连接块之间可相对滑动，所述单向弯曲链条通过转动机构带动伸出/缩回于无人机；所述单向弯曲链条包括卷曲部和支撑部，所述卷曲部柔性绕设于所述无人机内，所述上支撑部的端部设置链脚，所述链脚与张紧机构连接；所述支撑部伸出于所述无人机并由张紧机构牵拉张紧构成刚性支撑，所述支撑部提供无人机支撑力；
18.s2：下放支撑链脚：链脚下放，并且在下放的过程中，通过机身内的位姿检测系统不断评估与地面之间的距离，当链脚接触地面后，随着机身内的位姿检测系统内压力值的反馈确定链脚下放的最终长度；通过机身位姿检测系统检测机身的倾角与悬浮高度，实时调整旋翼的转速来调整悬浮力，维持旋翼悬浮力与链脚承受压力总和相对稳定，旋翼转速
逐渐降低，维持无人机身姿水平降落；
19.s3：机身位姿调整：无人机平稳落地后，通过机身内的位姿检测系统评估机身倾角数据并反馈给无人机内部的控制器，若需机身保持水平，则中央处理器控制落地支架内的单向弯曲链条伸出/缩回，消除机身倾角；若需机身具有一定倾角进行作业，则控制无人机上不同位点上的落地支架根据需要的倾角伸出/缩回，使得无人机调整到需要作业时的所需倾角。
20.优选的，机身内的位姿检测系统包括倾角测量传感器、角速度传感器、压力传感器、测距传感器和控制器，所述倾角传感器、红外传感器、角速度传感器设置在无人机内部，所述压力传感器、测距传感器设置在链脚上；所述倾角传感器、红外传感器、角速度传感器、压力传感器、测距传感器和控制器连接，所述控制器与无人机上的旋翼控制电机、执行机构连接。
21.本发明具有以下有益效果：
22.1、本发明的落地支架采用柔性结构的单向弯曲链条，单向弯曲链条可以卷曲存储在无人机内部或者落地支架的壳体内，从而保证可以根据任意地形进行不同长度的伸缩；本发明的单向弯曲链条采用拉线绷紧，绷紧后形成刚性结构，从而对无人机进行支撑，本发明的单向弯曲链条可以根据需要进行柔性和刚性之间的转换，从而满足不同的使用需求；
23.2、本发明通过链脚处的压力传感器与测距传感器双重检测，确定无人机是否成功降落，当链脚接触复杂地形降落地，支撑链脚的接触点避开压力传感器检测范围时，压力传感器未曾检测到压力值失效，需要测距传感器验证，链脚继续下放，当链脚的测距传感器检测到链脚与降落地的距离不再变化且机身倾斜，判定无人机链脚成功着地；通过双重检测确保去人机的成功降落；
24.3、本发明的落地支架根据无人机能够保持平稳的最少落地点数确定，各个落地支架可以分别调整伸出长度，每个落地支架能够独立控制，从而可以根据不同的地形确定伸出长度，使得无人机能够平稳的降落在各种非水平地面，扩展无人机的作业范围。
附图说明
25.图1为本发明落地支架的结构示意图；
26.图2为落地支架的外部结构示意图；
27.图3为无人机的结构示意图。
具体实施方式
28.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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
29.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
30.实施例一
31.如图1-3所示，一种无人机落地支架，包括活动支腿机构和张紧机构，所述活动支腿机构和张紧机构连接，所述活动支腿机构可相对于无人机伸出/缩回，伸出后形成落地支架，可支撑无人机能够平稳的降落在地面上，所述活动支腿机构为柔性结构件；所述张紧机构用于在所述活动支腿机构伸出于所述无人机后，张紧活动支腿机构的伸出部分为刚性结构。
32.所述活动支腿机构包括卷曲部和支撑部，所述卷曲部柔性绕设于所述无人机内，卷曲部为柔性结构，可以盘绕在无人机内部，或者设置有单独的支架外壳，将活动支腿机构设置在其中；所述支撑部与张紧机构连接，所述支撑部伸出于所述无人机并由张紧机构牵拉张紧构成刚性支撑，所述支撑部提供无人机支撑力。
33.本发明中，所述活动支腿机构为单向弯曲链条2，所述单向弯曲链条2由若干连接块依次铰接构成，连接块一面呈齿状，从而可以与链轮6啮合适配，两两所述连接块之间可相对滑动，也即两两连接块之间具有相对移动的空间，该空间能够保持与链轮6之间的啮合即可，所述活动支腿机构通过转动机构带动伸出/缩回于无人机；所述活动支腿机构上支撑部的端部设置链脚9，链脚9的面积为能够支撑无人机平稳降落的面积，所述链脚9与张紧机构连接，通过张紧机构的牵拉，使得伸出于无人机的连接块，一块一块紧紧贴合，从而形成刚性结构，提供支撑力。
34.所述转动机构包括链轮6，所述链轮6与第一电机14连接，所述链轮6与单向弯曲链条2啮合适配；所述单向弯曲链条2通过链条导轨7伸出于无人机外部，所述链条导轨7设置于无人机内，所述链条导轨7的长度与无人机内部通过张紧机构张紧的单向弯曲链条2部分的长度相当。单向弯曲链条2如图1所示，竖直时往左有弯曲空间，往右则无弯曲空间，
35.所述张紧机构包括线轮5，线轮5位于单向弯曲链条2的不可弯曲一侧，所述线轮5上设置有拉线4，所述拉线4的一端与线轮5固定连接，所述拉线4的另一端穿过链条导轨7与链脚9连接；所述线轮5与第二电机10连接，位于所述链条导轨7的入口端、靠近线轮5一侧设置压线轮3，所述压线轮与拉线4紧密贴合，所述压线轮将拉线4压于与支撑部支撑受力相同的方向。单向弯曲链条2与链轮6配合时相切于链轮6的边线，单向弯曲链条2一端安装在壳体内部的转动轴上形成储链轮8，一端连接拉线4做支撑链脚9，转动轴安装有涡卷弹簧，拉线储存在线轮5上，安装于单向弯曲链条2不可弯曲一侧，本实施例中，采用的是单向弯曲链条，也可以采用双向弯曲，两侧配合两个线轮5一起使用进行拉紧。拉线4的端部与链脚9相连且绷紧，并通过压线轮3紧贴于单向弯曲链条2的不可弯曲一侧，两个控制电机(第一电机14、第二电机10)分别控制链轮6和线轮5。两个电机皆通过微型涡轮蜗杆等自锁机构控制链轮6和线轮5同步转动，方向相反。
36.电机转动时可以同步下放或收回单向弯曲链条2和拉线4，且下放的链条与拉线4长度相等，因此下放的链条始终被拉住而无法弯曲，又无法缩回，链条具备支撑重量的功能。涡轮蜗杆可以给予链条自锁功能，只能由电机控制链条收放而链条受力不可带动电机转动，以此降低电机工作负担。链条导轨7，具有辅助链条伸直、防止链条脱轨的作用，如图1所示，在链轮6处也设置有部分链条导轨7，链条导轨7和链轮6之间的间隙构成单向弯曲链条2通过的路径，从而将单向弯曲链条2限制在该空间内。
37.较小的密度材料的链条无人机落地支架可升降范围将更长，链条伸长率、材质与有效受力面积由无人机重量和最大悬浮力决定。普通航拍无人机的重量为200～450g。链脚
受力则不小于1.2n。以链脚截面10mm2为例，链脚有效受力截面面积为5mm2，材料抗压性能仅需满足240mpa，铝合金、钛合金等合金均能满足。以1m长铝合金链条为例，其质量小于28g。为了减轻重量，机壳采用镁合金材质，控制电机使用微型无刷伺服减速电机，比同体积电机有着更大的力矩。
38.实施例二
39.基于上述的实施例一中的无人机落地支架，本实施例中还提供了一种无人机落地系统，该系统包括执行机构和控制机构；
40.执行机构可以直接设置在无人机内部，也可以如本实施例中，将执行机构作为单独的部件，安装于无人机的下方，如图3所示。所述执行机构为升降架1，所述升降架1内设置单向弯曲链条2，所述单向弯曲链条2由若干连接块依次铰接构成，两两所述连接块之间可相对滑动，所述单向弯曲链条2通过转动机构带动伸出/缩回于无人机；所述单向弯曲链条2包括卷曲部和支撑部，所述卷曲部柔性绕设于所述无人机内，所述上支撑部的端部设置链脚9，所述链脚9与张紧机构连接；所述支撑部伸出于所述无人机并由张紧机构牵拉张紧构成刚性支撑，所述支撑部提供无人机支撑力；所述执行机构设置的数量不少于无人机落地后保持稳定的最少点位，本实施例中，在无人机上设置有四个执行机构，执行机构分别位于无人机着陆的四个点位上，也可以根据无人机的实际形状，按照无人机的着陆点位具体设置；
41.所述控制机构(机身位姿检测系统)包括倾角测量传感器、角速度传感器、压力传感器、测距传感器和控制器，所述倾角测量传感器、测距传感器设置在无人机内部，所述压力传感器、测距传感器设置在链脚9上；所述倾角测量传感器、角速度传感器、压力传感器、测距传感器和控制器连接，所述控制器与无人机上的旋翼控制电机、执行机构连接。测距传感器可以包括红外测距传感器、超声测距传感器、激光测距传感器等，无人机的机身位姿检测系统，该系统可以测量机身倾角、飞行高度等数据反馈并控制旋翼转速调整无人机位姿，链脚底端安装有压力传感器和测距传感器。无人机降落时，通过机身位姿检测系统测量机身倾角、悬浮高度等数据反馈给控制器，进而控制旋翼转速维持水平悬浮和固定高度下放链脚；下放链脚过程中测量链脚所受压力值及链脚与降落地点的距离，在高低不平的地面降落，对应调整落地支架上不同位置链脚的高度补偿落地位置的高低差异，使无人机可以在任意地面平稳起降。
42.所述转动机构包括链轮6，所述链轮6与第一电机14连接，所述链轮6与单向弯曲链条2啮合适配；所述单向弯曲链条2通过链条导轨7伸出于无人机外部，所述链条导轨7设置于无人机内，所述链条导轨7的长度与无人机内部通过张紧机构张紧的单向弯曲链条2部分的长度相当。链轮6和线轮5由微型电机控制(第一电机14、第二电机10)，可以是微型步进电机、微型伺服电机或微型直流减速电机，链轮6、线轮5与电机之间的传动设立自锁机构，使电机可以控制链脚收放，链脚不可带动电机转动。自锁机构可以是具备自锁功能的蜗轮蜗杆机构。
43.所述张紧机构包括线轮5，所述线轮5上设置有拉线4，所述拉线4的一端与线轮5固定连接，所述拉线4的另一端穿过链条导轨7与链脚9连接；所述线轮5与第二电机10连接，位于所述链条导轨7的入口端、靠近线轮5一侧设置压线轮3，所述压线轮与拉线4紧密贴合，所述压线轮将拉线4压于与支撑部支撑受力相同的方向。
44.无人机降落过程中，旋翼转速受机身位姿检测系统反馈控制。无人机降落，链脚9获得压力对应旋翼转速降低过程中，机身位姿检测系统检测无人机倾角，进而控制旋翼转速，维持无人机水平悬空下放支架。当无人机落地支架伸出并成功落地后，线轮5对应的控制电机停止释放拉线4并反转使拉线4绷紧，单向弯曲链2被拉线4拉紧而不可弯曲，从而具备支撑功能。
45.检测无人机是否成功降落，采用压力传感器与测距传感器双重检测。当链脚9遇到不足以承载无人机重量的阻碍物(如叶片等)干扰时，测距传感器检测到链脚接触阻碍物判定链脚落地，此时压力传感器辅助验证，链脚9继续下放，阻碍物无法支撑无人机的重力，判定链脚9未曾着地，链脚9继续下放；当链脚9接触复杂地形降落地，支撑链脚9的接触点避开压力传感器检测范围时，压力传感器未曾检测到压力值失效，需要测距传感器验证，链脚9继续下放，当链脚9的测距传感器检测到链脚9与降落地的距离不再变化且机身倾斜，判定无人机链脚9成功着地。
46.实施例三
47.基于上述实施例一和实施例二，本实施例中提供了一种无人机落地方法，包括以下步骤：
48.s1：落地位置确定：无人机通过机身内的位姿检测系统评估降落过程中，所落地位置的地面起伏数据，并评估无人机机身上的落地支架分别与落地位置之间的距离，确定距离后，根据所确定的距离下放落地支架，机身的测距传感器评估无人机与目标物的距离，设定距离h后，保持此高度下放支架的链脚；所述落地支架为升降架1，所述升降架1内设置单向弯曲链条2，所述单向弯曲链条2由若干连接块依次铰接构成，两两所述连接块之间可相对滑动，所述单向弯曲链条2通过转动机构带动伸出/缩回于无人机；所述单向弯曲链条2包括卷曲部和支撑部，所述卷曲部柔性绕设于所述无人机内，所述上支撑部的端部设置链脚9，所述链脚9与张紧机构连接；所述支撑部伸出于所述无人机并由张紧机构牵拉张紧构成刚性支撑，所述支撑部提供无人机支撑力；
49.s2：下放支撑链脚：链脚下放，并且在下放的过程中，通过机身内的位姿检测系统不断评估与地面之间的距离，当链脚接触地面后，随着机身内的位姿检测系统内压力值的反馈确定链脚下放的最终长度；通过机身位姿检测系统检测机身的倾角与悬浮高度，实时调整旋翼的转速来调整悬浮力，维持旋翼悬浮力与链脚承受压力总和相对稳定，旋翼转速逐渐降低，维持无人机身姿水平降落；在链脚下放并着地过程中，随着链脚伸长而链脚测距传感器检测链脚到地面的距离逐渐减小，至接触地面，链脚逐渐获得支撑力，压力传感器检测到压力值。通过检测机身位姿系统检测机身倾角与悬浮高度，实时调整旋翼的转速来调整悬浮力，维持旋翼悬浮力与链脚承受压力总和相对稳定。随着链脚压力k逐渐增大，对应旋翼转速逐渐降低，至链脚的测距传感器检测到链脚与地面的距离不再减小，旋翼停止转动且链脚压力达到设定临界值(若无人机重量为g，链脚个数为n，则为g/n)，链脚停止下放。无人机上的每个落地支架独立控制，降落地点的低处链条较长，高处较短，通过此方法用链脚对崎岖地面进行补偿，维持无人机水平降落。
50.s3：机身位姿调整：无人机平稳落地后，旋翼停止转动。通过机身内的位姿检测系统评估机身倾角数据并反馈给无人机内部的中央处理器(控制器)，若需机身保持水平，则中央处理器(控制器)控制落地支架内的单向弯曲链条2伸出/缩回，消除机身倾角；若需机
身具有一定倾角进行作业，则控制无人机上不同位点上的落地支架根据需要的倾角伸出/缩回，使得无人机调整到需要作业时的所需倾角。
51.机身内的位姿检测系统包括倾角测量传感器、测距传感器、压力传感器、测距传感器和控制器，所述倾角测量传感器、测距传感器设置在无人机内部，所述压力传感器、测距传感器设置在链脚9上；所述倾角测量传感器、角速度传感器、压力传感器、测距传感器和控制器连接，所述控制器与无人机上的旋翼控制电机、执行机构连接。
52.无人机位姿检测系统通过倾角传感器或加速度计等传感器测量机身倾角数据并反馈给中央处理器，若检测机身倾斜，则处理器控制支架上链轮控制电机转动，调节链脚高度消除机身倾角；进行作业时，无人机通过控制所有链轮控制电机同步转动，实现平衡状态下无人机升降，也可控制任意链轮控制电机转动，改变任意链脚高度调整无人机倾角，调整到精准作业所需要的位姿。
53.实施例四
54.以四旋翼无人机，四链脚无人机支架，携带微观成像设备，对麦田一株小麦进行精准拍摄微观表型为例，对专利进行详细描述。
55.无人机安装具有位姿检测系统，该系统具有倾角测量传感器和红外传感器检测机身倾角和飞行高度，链脚9位置安装有压力传感器和红外传感器检测链脚承受压力以及链脚到降落地点的距离。无人机需要对拍摄目标小麦微观表型时，通过机身的红外传感器测量无人机到小麦最高点的距离；维持此高度相对稳定时，通过链脚的红外传感器测量链脚到地面的距离，给予链脚下放长度参考。
56.无人机飞至小麦上空10～20cm并保持水平，通过机身的红外传感器检测无人机到小麦的距离，并维持此高度。此时无人机悬浮所受的力为旋翼转动产生的悬浮力，每个旋翼的悬浮力均相等。无人机悬浮后开始控制电机下放落地支架的链脚，每个旋翼对应方向有一个链脚9，在链脚9未触碰物体时，单向弯曲链条2持续下放。
57.若任意链脚9碰触小麦叶子等阻碍物时，该链脚9受到来自叶子的作用力，红外传感器检测到链脚9落地，压力传感器检测到压力值，无人机对应位置的旋翼降低转速使悬浮力降低，此时旋翼的悬浮力与链脚9所受支撑力总和维持相对稳定(若无人机重量g为400g,则悬浮力与支撑力总和约为0.98n)。继续下放链脚9使链脚9承受的压力增大，由于植物叶部不足以支撑无人机重力，链脚9压力传感器检测到力的数值小于链脚停止下放的极限力，判定红外传感器检测本次落地数据失效，链轮6继续转动带动链脚下放，穿过阻碍的植物叶部，红外传感器重新检测到数据，压力传感器不再检测到压力值，此时链脚9对应的旋翼转速再次加快快使部位旋翼的悬浮力增大来维持无人机水平悬浮。
58.当有链脚9下放时接触到田埂，此链脚9的红外传感器检测到链脚落地，压力传感器检测再次到压力，为了维持无人机平稳落地，对应旋翼减小转速，旋翼的悬浮力降低；而没有接触到田埂的链脚红外传感器和压力传感器检测到链脚9没落地，单向弯曲链条2持续下放。在接触的田埂的链脚9未达到设定的临界压力值时(临界值为无人机重量的1/4，旋翼不再为无人机的水平提供悬浮力)，单向弯曲链条2持续下放，红外传感器检测到链脚9与落地点距离不变，压力传感器检测值压力继续增大，为了维持无人机水平，对应旋翼转速降低，至压力传感器检测到链脚9压力达到临界值，判定链脚9落地，链轮6控制电机停止转动，该链脚9停止下放。而未曾落在田埂的链脚9在未接触地面时持续下放，至测距传感器检测
到链脚9接触地面，链脚9所受压力逐渐增大至临界值，对应旋翼的转速逐渐减小至不再为无人机提供悬浮力。该过程期间无人机悬浮高度维持不变，且通过无人机上的倾角测量传感器实时检测无人机倾斜信息，并对应调整旋翼转速消除机身倾角。
59.当无人机降落后，无人机启动倾角检验程序，即通过倾角测量传感器检测机身倾斜状况，若倾角测量传感器检测到机身倾斜，则控制链轮电机转动，改变链脚9高度消除机身倾角。若检测机身左斜，对应增大左侧链脚9的高度；若检测机身右斜，对应增大右侧链脚9的高度，以此将无人机调整到水平状态。
60.当无人机安稳落地并调整水平后，需要调整无人机到合适的位姿拍摄植物微观表型。通过控制所有链轮6同步转动实现无人机高度调整，若需要倾斜拍摄植物微观表型，也可控制任意链脚9的高度，使无人机倾斜，由倾角测量传感器检测倾斜角。在无人机进行植物微观表型拍摄过程中，无人机和支架链脚均不发生机械运动，因此无人机可搭载微观成像设备进行精准拍摄植物微观表型。
61.待无人机微观作业完成后，启动旋翼使悬浮力增大而无人机起飞，起飞后链轮控制电机转动，控制落地支架每个链脚上升至初始位置。
62.实施例五
63.以四旋翼无人机，四链脚无人机支架，携带采样机械手，对山坡植物采集花蕊样本为例，对专利进行详细描述。
64.无人机安装具有位姿检测系统，该系统具有倾角传感器和红外传感器检测机身倾角和飞行高度，链脚9位置安装有压力传感器和红外传感器检测链脚9承受压力以及链脚到降落地点的距离。无人机需要对山坡植物花蕊取样时，通过机身的红外传感器测量无人机到目标植株最高点的距离；维持此高度相对稳定时，通过链脚9的红外传感器测量链脚9到地面的距离，给予链脚9下放长度参考。
65.无人机飞至植株上空10～20cm并保持水平，通过机身红外传感器检测无人机到植株最高点的距离，并维持此高度。此时无人机悬浮所受的力为旋翼转动产生的悬浮力，每个旋翼的悬浮力相等。链脚9下放之前，每个链脚的红外传感器检测与落地点的距离，为链脚下放距离做参考。无人机控制电机下放落地支架的链脚，每个旋翼对应方向有一个链脚，链脚和红外传感器检测链脚未触碰物体时，单向弯曲链条2持续下放。
66.由于山坡属于非水平地带，无人机降落时，链脚9接触降落地的时间不一，高度也不一。山坡高处的链脚9的红外传感器率先检测到链脚落地，压力传感器开始检测到压力判断链脚9是否落地，为了维持无人机平稳落地，对应旋翼减小转速使旋翼悬浮力与链脚支撑力总和维持相对稳定，维持整个降落过程水平。链脚9的红外传感器检测链脚落地后，接触山坡高处的链脚9未达到设定的临界压力值时，单向弯曲链条2持续下放，压力传感器检测值压力继续增大，对应旋翼转速持续降低，至压力传感器检测到链脚压力达到临界值，判定链脚9已经落地，链轮6控制电机停止，该链脚停止下放。
67.而山坡低处的链脚的红外传感器检测到链脚9没有落地，对应单向弯曲链条2持续下放。至接触山坡支撑地点，链脚红外传感器检测到链脚落地，继续下放链脚使链脚所受压力逐渐增大至临界值，对应旋翼的转速逐渐减小至不再为无人机提供悬浮力，链脚停止下放。该过程期间无人机悬浮高度维持不变，且通过无人机上的倾角传感器实时检测无人机倾斜信息，并对应调整旋翼转速消除机身倾角。
68.当无人机降落后，无人机启动倾角检验程序，即通过倾角传感器检测机身倾斜状况，若倾角传感器检测到机身倾斜，则控制链轮电机转动，改变链脚高度消除机身倾角。若检测机身左斜，对应增大左侧链脚的高度；若检测机身右斜，对应增大右侧链脚的高度，以此将无人机调整到水平状态。
69.当无人机安稳落地并调整水平后，需要调整无人机到合适的位姿对目标植物的花蕊进行样品获取。通过控制所有链轮同步转动实现无人机高度调整，通过控制任意链脚的高度，调节无人机倾角，达到采集样品合适的位姿，倾角信息由倾角测量传感器测得。在无人机微观采集植物花蕊样本过程中，无人机和支架链脚均不发生机械运动，无机身抖动和旋翼风力干扰，因此无人机可安装微观样品采集设备进行样品采集。
70.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形、变型、修改、替换，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种无人机落地支架，其特征在于：包括活动支腿机构和张紧机构，所述活动支腿机构和张紧机构连接，所述活动支腿机构可相对于无人机伸出/缩回，所述活动支腿机构为柔性结构件；所述张紧机构用于在所述活动支腿机构伸出于所述无人机后，张紧活动支腿机构的伸出部分为刚性结构。2.根据权利要求1所述的无人机落地支架，其特征在于：所述活动支腿机构包括卷曲部和支撑部，所述卷曲部柔性绕设于所述无人机内；所述支撑部与张紧机构连接，所述支撑部伸出于所述无人机并由张紧机构牵拉张紧构成刚性支撑，所述支撑部提供无人机支撑力。3.根据权利要求2所述的无人机落地支架，其特征在于：所述活动支腿机构为单向弯曲链条(2)，所述单向弯曲链条(2)由若干连接块依次铰接构成，两两所述连接块之间可相对滑动，所述活动支腿机构通过转动机构带动伸出/缩回于无人机；所述活动支腿机构上支撑部的端部设置链脚(9)，所述链脚(9)与张紧机构连接。4.根据权利要求3所述的无人机落地支架，其特征在于：所述转动机构包括链轮(6)，所述链轮(6)与第一电机(14)连接，所述链轮(6)与单向弯曲链条(2)啮合适配；所述单向弯曲链条(2)通过链条导轨(7)伸出于无人机外部，所述链条导轨(7)设置于无人机内，所述链条导轨(7)的长度与无人机内部通过张紧机构张紧的单向弯曲链条(2)部分的长度相当。5.根据权利要求4所述的无人机落地支架，其特征在于：所述张紧机构包括线轮(5)，所述线轮(5)上设置有拉线(4)，所述拉线(4)的一端与线轮(5)固定连接，所述拉线(4)的另一端穿过链条导轨(7)与链脚(9)连接；所述线轮(5)与第二电机(10)连接，位于所述链条导轨(7)的入口端、靠近线轮(5)一侧设置压线轮(3)，所述压线轮(3)与拉线(4)紧密贴合，所述压线轮(3)将拉线(4)压于与支撑部支撑受力相同的方向。6.一种无人机落地系统，其特征在于：包括执行机构和控制机构；所述执行机构为升降架(1)，所述升降架(1)内设置单向弯曲链条(2)，所述单向弯曲链条(2)由若干连接块依次铰接构成，两两所述连接块之间可相对滑动，所述单向弯曲链条(2)通过转动机构带动伸出/缩回于无人机；所述单向弯曲链条(2)包括卷曲部和支撑部，所述卷曲部柔性绕设于所述无人机内，所述上支撑部的端部设置链脚(9)，所述链脚(9)与张紧机构连接；所述支撑部伸出于所述无人机并由张紧机构牵拉张紧构成刚性支撑，所述支撑部提供无人机支撑力；所述执行机构设置的数量不少于无人机落地后保持稳定的最少点位；所述控制机构包括倾角测量传感器、角速度传感器、压力传感器、测距传感器和控制器，所述倾角测量传感器、测距传感器设置在无人机内部，所述压力传感器、测距传感器设置在链脚(9)上；所述倾角测量传感器、测距传感器、压力传感器、测距传感器和控制器连接，所述控制器与无人机上的旋翼控制电机、执行机构连接。7.根据权利要求6所述的无人机落地系统，其特征在于：所述转动机构包括链轮(6)，所述链轮(6)与第一电机(14)连接，所述链轮(6)与单向弯曲链条(2)啮合适配；所述单向弯曲链条(2)通过链条导轨(7)伸出于无人机外部，所述链条导轨(7)设置于无人机内，所述链条导轨(7)的长度与无人机内部通过张紧机构张紧的单向弯曲链条(2)部分的长度相当。8.根据权利要求7所述的无人机落地系统，其特征在于：所述张紧机构包括线轮(5)，所述线轮(5)上设置有拉线(4)，所述拉线(4)的一端与线轮(5)固定连接，所述拉线(4)的另一端穿过链条导轨(7)与链脚(9)连接；所述线轮(5)与第二电机(10)连接，位于所述链条导轨
(7)的入口端、靠近线轮(5)一侧设置压线轮(3)，所述压线轮与拉线(4)紧密贴合，所述压线轮将拉线(4)压于与支撑部支撑受力相同的方向。9.一种无人机落地方法，其特征在于，包括以下步骤：s1：落地位置确定：无人机通过机身内的位姿检测系统评估降落过程中，所落地位置的地面起伏数据，并评估无人机机身上的落地支架分别与落地位置之间的距离，确定距离后，根据所确定的距离下放落地支架；所述落地支架为升降架(1)，所述升降架(1)内设置单向弯曲链条(2)，所述单向弯曲链条(2)由若干连接块依次铰接构成，两两所述连接块之间可相对滑动，所述单向弯曲链条(2)通过转动机构带动伸出/缩回于无人机；所述单向弯曲链条(2)包括卷曲部和支撑部，所述卷曲部柔性绕设于所述无人机内，所述上支撑部的端部设置链脚(9)，所述链脚(9)与张紧机构连接；所述支撑部伸出于所述无人机并由张紧机构牵拉张紧构成刚性支撑，所述支撑部提供无人机支撑力；s2：下放支撑链脚：链脚下放，并且在下放的过程中，通过机身内的位姿检测系统不断评估与地面之间的距离，当链脚接触地面后，随着机身内的位姿检测系统内压力值的反馈确定链脚下放的最终长度；通过机身位姿检测系统检测机身的倾角与悬浮高度，实时调整旋翼的转速来调整悬浮力，维持旋翼悬浮力与链脚承受压力总和相对稳定，旋翼转速逐渐降低，维持无人机身姿水平降落；s3：机身位姿调整：无人机平稳落地后，通过机身内的位姿检测系统评估机身倾角数据并反馈给无人机内部的控制器，若需机身保持水平，则中央处理器控制落地支架内的单向弯曲链条(2)伸出/缩回，消除机身倾角；若需机身具有一定倾角进行作业，则控制无人机上不同位点上的落地支架根据需要的倾角伸出/缩回，使得无人机调整到需要作业时的所需倾角。10.根据权利要求9所述的无人机落地方法，其特征在于：机身内的位姿检测系统包括倾角测量传感器、角速度传感器、压力传感器、测距传感器和控制器，所述倾角测量传感器、测距传感器设置在无人机内部，所述压力传感器、测距传感器设置在链脚(9)上；所述倾角测量传感器、测距传感器、压力传感器、测距传感器和控制器连接，所述控制器与无人机上的旋翼控制电机、执行机构连接。

技术总结
本发明具体涉及一种无人机落地支架、系统和落地方法，包括活动支腿机构和张紧机构，所述活动支腿机构和张紧机构连接，所述活动支腿机构可相对于无人机伸出/缩回，所述活动支腿机构为柔性结构件；所述张紧机构用于在所述活动支腿机构伸出于所述无人机后，张紧活动支腿机构的伸出部分为刚性结构；无人机降落时通过机身位姿检测系统检测无人机位姿信息并反馈，实时调整落地支架不同位置链脚的高度，对落地位置的高低差异进行补偿，维持机身水平、调整机身高度和倾斜角度。目的在于通过该支架和系统可在使得无人接具有在任意地面起降的能力，从而扩展无人机的落地范围，同时也可避免无人机进行微观作业时机身抖动和旋翼风力的干扰。机进行微观作业时机身抖动和旋翼风力的干扰。机进行微观作业时机身抖动和旋翼风力的干扰。


技术研发人员：蒋海波 李猛 高源 梁超凡
受保护的技术使用者：中国科学院成都生物研究所
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/6/7