本发明专利技术涉及一种自适应多壁面的无人机栖停装置，属于无人机技术领域，解决了现有技术中的无人机栖停装置不能自适应多种壁面、结构复杂和能耗高的问题。本发明专利技术的无人机栖停装置包括基座、仿生抓附件和仿生吸附件；基座的上表面与无人机连接，下表面连接仿生吸附件；仿生吸附件采用硅橡胶材料为基底，通过微纳米加工工艺与刻蚀工艺加工出刚毛和/或绒毛；仿生抓附件设置多组，多组仿生抓附件设置于基座的外周；每组仿生抓附件包括多个弹性臂和多个仿生钩爪；弹性臂的一端与基座连接，另一端设置仿生钩爪。仿生钩爪。仿生钩爪。
【技术实现步骤摘要】
一种多壁面自适应的无人机栖停装置
[0001]本专利技术属于无人机
，具体涉及一种自适应多壁面的无人机栖停装置。
技术介绍
[0002]近年来，无人机技术迅猛发展，应用场景越来越广泛。例如，战事中无人机可在非常隐蔽的位置进行潜伏侦查，提供作战信息，执行打击任务。为提高其作战效能，无人机需要能够长时间驻留战场的同时降低噪音增加隐蔽性以提高生存能力。
[0003]针对上述需求，一种方法是将无人机停靠在壁面上，既能增加战场驻留时间、减少功耗；又能避免因飞行产生的噪音、增加隐蔽性和生存能力，从而实现更加隐蔽地对目标地点进行长时间的侦察任务。实际环境中的壁面有各种光滑度，因此，迫切需要提出一款结构简单、简便实用的适应性广的无人机吸抓装置，让无人机能够停靠于各种壁面，降低功耗和噪音，甚至补充能量，增加其隐蔽性同时延长工作时间。中国专利CN111874217A公开了一种带有收放机构的无人机吸附装置，该装置在一定程度上解决了无人机长时间在建筑物光滑壁面稳定吸附停靠的难题；CN113911357A公开了一种垂面栖停四旋翼无人机，栖停装置能够实现无人机在近壁面时刻的粗糙壁面抓附；CN106625737A和CN113998024A公开了不同的高适应性复合抓附结构。
[0004]但是现有的装置对于不同壁面适应对象单一，缺少对多种壁面的自适应性，或者机构复杂，工作运行耗能高，增加了无人机的能耗负担。
技术实现思路
[0005]鉴于上述分析，本专利技术提供了一种无人机集群协同攻防对抗方法，用以解决现有的无人机栖停装置不能自适应多种壁面、结构复杂和能耗高的问题。
[0006]本专利技术的一种无人机集群协同攻防对抗方法，包括基座、仿生抓附件和仿生吸附件；
[0007]基座的上表面与无人机连接，下表面连接仿生吸附件；
[0008]仿生吸附件采用硅橡胶材料为基底，通过微纳米加工工艺与刻蚀工艺加工出刚毛和/或绒毛；
[0009]仿生抓附件设置多组，多组仿生抓附件设置于基座的外周；
[0010]每组仿生抓附件包括多个弹性臂和多个仿生钩爪；弹性臂的一端与基座连接，另一端设置仿生钩爪。
[0011]可选地，多个弹性臂设置四组，每组设置2个弹性臂，每组弹性臂分别设置于基座的四的边上。
[0012]可选地，仿生吸附件采用硅橡胶材料在完全粘附的情况下达到的力学性能为：法向粘附力2.7N/cm2，切向摩擦力3N/cm2，能够使其紧密吸附在壁面上。
[0013]可选地，在找到需要停靠的目标壁面后，无人机调整飞行姿态，使基座与目标壁面平行，然后以一定的初速度飞向壁面。
[0014]可选地，当壁面光滑时，栖停装置吸附于光滑壁面；无人机以小于0.5m/s的速度飞向壁面，在惯性作用和无人机推力作用下，弹性臂由于弹性较大，发生扩张形变，仿生钩爪沿壁面向外侧滑动，同时部分冲击力和推力垂直作用在仿生吸附件底面，保证吸附件与壁面以最大的接触面积充分接触，使仿生吸附件紧密吸附在壁面上。
[0015]可选地，栖停装置抓附于粗糙壁面；无人机以大于0.5m/s的初速度飞向壁面，在钩爪与壁面接触时产生超过壁面破坏强度的冲击力，从而能够使得钩爪尖端刺入粗糙壁面；同时弹性臂与仿生钩爪相互耦合为一体，由于钩爪受到壁面的支持力，弹性臂扩张弹性变形，产生收缩恢复力矩，使仿生钩爪向内收紧，调节抓附角度至小于等于90
°
。
[0016]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0017](1)本专利技术的栖停装置仿生壁虎趾结构和昆虫兼具钩爪和黏附垫的附着系统，将黏性的仿生吸附件与钩爪相结合，使得无人机能够长时间稳定吸附或抓附停靠在各种角度和表面光滑度的壁面，对多种壁面自适用性大大提高。
[0018](2)本专利技术的栖停装置结构简单、适用性强、功耗低、易于加工、质量轻，降低了无人机总体重量和能耗负担。
[0019](3)本专利技术的栖停装置采用弹性臂与仿生钩爪，可以使无人机附着在壁面上时更为稳定，显著提高其抗风能力和抗振性能。
附图说明
[0020]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。
[0021]图1为本专利技术的栖停装置的结构示意图；
[0022]图2为本专利技术的栖停装置吸附于光滑壁面的示意图；
[0023]图3为本专利技术的栖停装置吸附于光滑壁面时的受力分析图；
[0024]图4为本专利技术的栖停装置抓附于粗糙壁面的示意图；
[0025]图5为本专利技术的栖停装置抓附于粗糙壁面时的受力分析图；
[0026]图6为本专利技术的栖停装置另一种实施方式的示意图。
[0027]附图标记：
[0028]1.基座；2.弹性臂；3.仿生钩爪；4.仿生吸附件。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚、完整，下面结合附图为本专利技术作进一步的详细说明。应当理解的是，所描述的实施方式仅作为一种例示，并非用于限制本专利技术。
[0030]本专利技术的一个具体实施例，如图1
‑
6，公开了一种自适应多壁面的无人机栖停装置，包括基座1、仿生抓附件和仿生吸附件4。
[0031]基座1的上表面与无人机连接，下表面连接仿生吸附件4；
[0032]仿生吸附件4由硅橡胶(聚二甲基硅氧烷，PDMS)等材料为基底，通过微纳米加工工艺与刻蚀等工艺加工出类似壁虎爪的刚毛与绒毛。该材料在完全粘附的情况下在实验室内可以达到的力学性能为：法向粘附力2.7N/cm2，切向摩擦力3N/cm2，能够使其紧密吸附在壁面上；
[0033]仿生抓附件设置多组，多组仿生抓附件设置于基座1的外周；
[0034]每组仿生抓附件包括多个弹性臂2和多个仿生钩爪3；弹性臂2的一端与基座1连接，另一端设置仿生钩爪3。
[0035]可选地，参见附图6，多个弹性臂2设置四组，每组设置2个弹性臂2，每组弹性臂分别设置于基座1的四的边上。
[0036]在找到需要停靠的目标壁面后，无人机调整飞行姿态，使基座与目标壁面平行，然后以一定的初速度飞向壁面。
[0037]当壁面光滑时，如图2所示，栖停装置吸附于光滑壁面；无人机以小于0.5m/s的速度慢慢飞向壁面，在惯性作用和无人机推力作用下，弹性臂2由于弹性较大，发生扩张形变，仿生钩爪3沿壁面向外侧滑动，同时部分冲击力和推力垂直作用在仿生吸附件4底面，保证吸附件与壁面以最大的接触面积充分接触，使仿生吸附件4紧密吸附在壁面上。当仿生吸附件4与壁面之间存在大于等于壁面对钩爪的总支持力F
N1
+F
N2
的吸附力F时，无人机关闭动力系统，此时无人机栖停装置受力如图3所示，其受力包括无人机重力G，吸附力F，壁面对钩爪的支持力F
N1
、F
N2
，壁面对钩爪的摩擦力f1、f2，吸附件所受的摩擦力f3以及弹性臂由于扩张变形产生的收缩恢复力矩M1、M2。此时无人机的受力平衡方程如本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种自适应多壁面的无人机栖停装置，其特征在于，包括基座、仿生抓附件和仿生吸附件；基座的上表面与无人机连接，下表面连接仿生吸附件；仿生吸附件采用硅橡胶材料为基底，通过微纳米加工工艺与刻蚀工艺加工出刚毛和/或绒毛；仿生抓附件设置多组，多组仿生抓附件设置于基座的外周；每组仿生抓附件包括多个弹性臂和多个仿生钩爪；弹性臂的一端与基座连接，另一端设置仿生钩爪。2.根据权利要求1所述的无人机栖停装置，其特征在于，多个弹性臂设置四组，每组设置2个弹性臂，每组弹性臂分别设置于基座的四的边上。3.根据权利要求1所述的无人机栖停装置，其特征在于，仿生吸附件采用硅橡胶材料的力学性能为：法向粘附力2.7N/cm2，切向摩擦力3N/cm2，能够使其紧密吸附在壁面上。4.根据权利要求1所述的无人机栖停装置，其特征在于，在找到需要停靠的目标壁面后，无人机调整飞行姿态，使基座与目标壁面平行，...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋崇文，刘鹰，刘哲，胡姝瑶，李椿萱，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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