本發明屬于無人機航空技術領域，特別是一種可斜坡起飛和降落的無人機。

背景技術：

隨著科技的發展，無人機以其成本低廉、生存能力強、小巧靈活和操作方便的優點在多個領域得到廣泛的應用。無人機在地質勘探、災情監測、農業植保、航拍巡視、物品運輸、醫療救援、危險地區采樣方面發揮著重要的作用。

四旋翼無人機的四個旋翼對稱分布在機體的前后左右四個方向，處于同一高度平面，結構和半徑相同，四個電機對稱安裝在飛行器的支架端，支架中間空間安裝飛行控制系統和外部設備。四旋翼無人機通過調節四個電機轉速來改變旋翼轉速，實現升力的變化，從而控制飛行器的姿態和位置。

目前，四旋翼無人機只能在平地起飛和降落。在斜坡起飛會導致旋翼產生的升力不均衡，造成無人機失控；在斜坡降落容易導致無人機墜機，造成人員和財產損害。

技術實現要素：

本發明的目的在提供一種安全可靠、適應性強的可斜坡起飛和降落的無人機。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種可斜坡起飛和降落的無人機，包括：控制系統、移動飛行器、新型支撐裝置以及可360旋轉相機，其中，移動飛行器為多旋翼式無人機，移動飛行器上安裝可360旋轉相機，控制系統根據可360旋轉相機的圖像，通過遙控器控制無人機的移動、起降和飛行；在移動飛行器的底部安裝有新型支撐裝置，可輔助無人機在斜坡上起飛和降落。

進一步地，所述移動飛行器包括十字形的機體，在機體中央安裝有三軸傾角傳感器，所述三軸傾角傳感器檢測移動飛行器的機體是否水平；

在所述移動飛行器機體的四個頂點上各設置一個旋翼，在四個頂點的下端各設置一個支撐單體結構和一個紅外測距傳感器，所述紅外測距傳感器測量機體與起飛或降落的平面之間的距離；

所述新型支撐裝置由四個支撐單體結構組成。

進一步地，所述支撐單體結構包括與機體連接部分、舵機、連接桿、支撐桿和真空吸盤。

進一步地，所述舵機設置在機體旋翼的下方，舵機和支撐桿通過連接桿連接，構成支撐單體結構；所述舵機通過連接桿帶動支撐桿進行旋轉；

所述控制系統根據四個紅外測距傳感器所測量的機體與用于起飛或降落的平面之間的距離，計算斜坡的傾斜角度，從而確定四個支撐單體結構中支撐桿的旋轉角度。

進一步地，所述真空吸盤設置在支撐桿的底部，當無人機降落在斜坡平面并且三軸傾角傳感器數值為零時，真空吸盤啟動真空抽吸設備，使真空吸盤內產生負壓，從而將無人機固定在斜坡平面上，實現無人機的斜坡降落；當無人機要從斜坡平面起飛并且三軸傾角傳感器數值為零時，真空吸盤充氣，使真空吸盤內負壓消除，完成無人機的斜坡起飛。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：(1)能夠適應多種平面的起降，減少由于起降造成的損失；(2)計算支撐桿開合的角度，保證無人機旋翼組件保持水平狀態，實現所述無人機在斜坡起飛和降落的功能；(3)拓寬了無人機的應用領域，協助人們完成更多任務，提升工作效率。

附圖說明

圖1是本發明可斜坡起飛和降落的無人機的結構示意圖。

圖2是本發明可斜坡起飛和降落的無人機的移動飛行器的機構示意圖。

圖3是本發明可斜坡起飛和降落的無人機的支撐單體結構的結構示意圖。

圖4是本發明可斜坡起飛和降落的無人機的支撐桿的旋轉角度的計算原理。

圖5是本發明可斜坡起飛和降落的無人機的控制系統結構框圖。

圖6是本發明可斜坡起飛和降落的無人機斜坡降落流程圖。

圖7是本發明可斜坡起飛和降落的無人機斜坡起飛流程圖。

附圖標識：1為移動飛行器，2為新型支撐裝置，3為可360度旋轉相機，4為三軸傾角傳感器，5為支撐單體結構，6為紅外測距傳感器，7為與機體連接部分，8為舵機，9為連接桿，10為支撐桿，11為真空吸盤。

具體實施方式

結合圖1～3，本發明可斜坡起飛和降落的無人機，包括：控制系統、移動飛行器1、新型支撐裝置2以及可360旋轉相機3，其中，移動飛行器1為多旋翼式無人機，移動飛行器1上安裝可360旋轉相機3，控制系統根據可360旋轉相機3的圖像，通過遙控器控制無人機的移動、起降和飛行；在移動飛行器1的底部安裝有新型支撐裝置2，可輔助無人機在斜坡上起飛和降落。

進一步地，所述移動飛行器1包括十字形的機體，在機體中央安裝有三軸傾角傳感器4，所述三軸傾角傳感器4檢測移動飛行器1的機體是否水平；

在所述移動飛行器1機體的四個頂點上各設置一個旋翼，在四個頂點的下端各設置一個支撐單體結構5和一個紅外測距傳感器6，所述紅外測距傳感器6測量機體與起飛或降落的平面之間的距離；

所述新型支撐裝置2由四個支撐單體結構5組成。

進一步地，所述支撐單體結構5包括與機體連接部分7、舵機8、連接桿9、支撐桿10和真空吸盤11。

進一步地，所述舵機8設置在機體旋翼的下方，舵機8和支撐桿10通過連接桿9連接，構成支撐單體結構5；所述舵機8通過連接桿9帶動支撐桿10進行旋轉；

所述控制系統根據四個紅外測距傳感器6所測量的機體與用于起飛或降落的平面之間的距離，計算斜坡的傾斜角度，從而確定四個支撐單體結構5中支撐桿10的旋轉角度。

進一步地，所述真空吸盤11設置在支撐桿10的底部，當無人機降落在斜坡平面并且三軸傾角傳感器4數值為零時，真空吸盤11啟動真空抽吸設備，使真空吸盤11內產生負壓，從而將無人機固定在斜坡平面上，實現無人機的斜坡降落；當無人機要從斜坡平面起飛并且三軸傾角傳感器4數值為零時，真空吸盤11充氣，使真空吸盤11內負壓消除，完成無人機的斜坡起飛。

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。

實施例1

如圖1所示，為本發明所述的可斜坡起飛和降落的無人機的結構示意圖，包括：控制系統、移動飛行器1、新型支撐裝置2以及可360旋轉相機3，其中，移動飛行器1為多旋翼式無人機，移動飛行器1上安裝可360旋轉相機3，控制系統根據可360旋轉相機3的圖像，通過遙控器控制無人機的移動、起降和飛行；在移動飛行器1的底部安裝有新型支撐裝置2，可輔助無人機在斜坡上起飛和降落。

如圖2所示，為本發明所述的移動飛行器1的機構示意圖，移動飛行器1包括十字形的機體，在機體中央位置設置一個三軸傾角傳感器4，所述三軸傾角傳感器4檢測移動飛行器1的機體是否水平。在所述移動飛行器1機體的四個頂點上各設置一個旋翼，在四個頂點的下端各設置一個支撐單體結構5和一個紅外測距傳感器6，所述紅外測距傳感器6測量機體的四個頂點距起飛或降落平面之間的距離。此外，新型支撐裝置2由四個支撐單體結構5組成。

如圖3所示，為本發明所述的支撐單體結構5的結構示意圖，所述支撐單體結構5包括與機體連接部分7、舵機8、連接桿9、支撐桿10和真空吸盤11：

所述舵機8設置在機體旋翼的下方，舵機8和支撐桿10通過連接桿9連接，構成支撐單體結構5。所述舵機8通過連接桿9帶動支撐桿10進行旋轉；

所述控制系統根據四個紅外測距傳感器6所測量的機體與用于起飛或降落的平面之間的距離，計算斜坡的傾斜角度，從而確定四個支撐單體結構5中支撐桿10的旋轉角度，使移動飛行器1保持水平狀態；

所述真空吸盤11設置在支撐桿10的底部，當無人機降落在斜坡平面并且三軸傾角傳感器4數值為零時，真空吸盤11啟動真空抽吸設備，使真空吸盤11內產生負壓，從而將無人機固定在斜坡平面上，實現無人機的斜坡降落；當無人機要從斜坡平面起飛并且三軸傾角傳感器4數值為零時，真空吸盤11充氣，使真空吸盤11內負壓消除，完成無人機的斜坡起飛。

如圖4所示，為本發明支撐桿10旋轉角度的計算原理：

假設A端支撐單體結構距斜坡平面距離最大，已知A、B兩端支撐單體結構之間距離固定為a，支撐桿的長度為b，于是令A端兩支撐桿旋轉角度為零，即A端距斜坡平面距離為b，此時B端距斜坡平面距離為c，則

θ＝90°-α

其中α為斜坡的傾斜角度，θ為B端豎直與斜坡的夾角，根據三角形正弦定理可知：

β＝180°-θ-δ

其中δ為B端左邊支撐桿與斜坡的夾角，β為B端左邊支撐桿的旋轉角度，通過計算可知：

同理可知：

其中γ為B端右邊支撐桿的旋轉角度。

如圖5所示，為本發明可斜坡起飛和降落的無人機的控制系統結構框圖，所述控制系統、所述新型支撐裝置與所述傳感器系統構成一個閉環系統；其中，所述控制系統根據各傳感器數據，將外部指令轉化為運動指令發送給執行單元，即新型支撐裝置；所述傳感器包括紅外測距傳感器和三軸傾角傳感器；其中所述紅外測距傳感器測量無人機機體四個頂點距斜坡平面的距離，控制系統根據此數據計算各個支撐桿旋轉角度；所述三軸傾角傳感器檢測無人機是否水平，若傾角傳感器數值為零，則真空吸盤工作，若傾角傳感器數值不為零，則反饋給控制系統再次調節支撐桿的旋轉角度；所述無人機供電系統主要為所述主控制器、所述新型支撐裝置、所述通信系統和所述傳感器系統供電；所述通信系統用于將外部指令轉化為數字信號傳遞給控制系統。

如圖6所示，為本發明可斜坡起飛和降落的無人機斜坡降落流程圖，首先由操縱者通過遙控器向所述無人機發送降落指令，然后由安裝在所述移動飛行器1的機體四個頂點的紅外測距傳感器6測量機體四個頂點距降落平面之間的距離，所述無人機飛行控制系統根據所述計算原理計算出所述四個支撐單體結構5中各個支撐桿10的旋轉角度，飛行控制系統控制所述舵機8轉動使支撐桿10旋轉到相應角度。當支撐單體結構5接觸到斜坡平面并且所述三軸傾角傳感器4數值為零時，所述真空吸盤11啟動真空設備抽吸，將所述無人機固定在斜坡平面上，實現所述無人機的斜坡降落功能。

如圖7所示，為本發明可斜坡起飛和降落的無人機斜坡起飛流程圖，首先由操縱者通過遙控器向無人機發送起飛指令，然后真空吸盤11啟動真空設備抽吸，將所述無人機固定在起飛斜坡上，之后同樣由四個紅外測距傳感器6測量機體四個頂點與起飛平面的距離，所述無人機飛行控制系統根據所述計算原理計算出八根所述支撐桿10的旋轉角度，控制所述舵機8轉動使支撐桿10旋轉到響應角度。當所述三軸傾角傳感器4數值為零時，所述真空吸盤11充氣，同時飛行控制系統啟動無人機的四個旋翼，實現無人機的斜坡起飛功能。

以上所述，僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。