一种无人机轮胎侧偏刚度在线测量回正装置

技术领域

本发明涉及无人机起降技术领域，具体为一种无人机轮胎侧偏刚度在线测量回正装置。

背景技术

无人驾驶飞机简称“无人机”，利用无线电遥控设备和自备的程序控制和操纵的非载人飞机，随着无人机在军事和民用领域的广泛应用，回收事故也不断出现，无人机由于没有驾驶员，在进行起降时有非常高的几率出现飞行故障，其中飞机在起降过程中最常见的故障就是滑跑侧倾，由于无人机经常在有风的条件下起飞和降落，且速度较快，侧向风对无人机起降过程影响很大，一旦发生偏航，有可能造成坠机，影响无人机安全起降。

多种因素会导致无人机滑跑发生侧偏，在无人机发生小角度侧偏时，通过轮胎自身弹性就可以发生回位，由于轮胎需要承载无人机整体重力和快速降落的惯性力，需要保证轮胎具有一定的硬度，在侧向力较小时，可以自动复位，常规检测方法无法精确检测轮胎的侧偏刚度，而一旦无人机侧偏角度过大，需要对轮胎进行回正，防止无人机发生侧倾损毁。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人机轮胎侧偏刚度在线测量回正装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种无人机轮胎侧偏刚度在线测量回正装置，包括机身组件、测量装置、回正装置和滑行装置，所述机身组件和测量装置活动连接，所述测量装置和滑行装置紧固连接，所述机身组件和回正装置紧固连接，所述滑行装置位于机身组件下方，所述测量装置包括导气管，所述滑行装置包括负重组件，所述负重组件包括负重轮和辅助轮，所述负重轮和辅助轮通过导气管连接，所述导气管依次与负重轮和辅助轮密封连接，所述负重轮比辅助轮直径大，相同载荷下所述辅助轮比负重轮形变量大。

机身组件和测量装置之间通过活动连接对轮胎侧偏力和侧偏角度进行测量，从而对轮胎侧偏刚度进行计算，测量装置和滑行装置通过紧固连接，保证传动效率，机身组件和回正装置紧固连接，对回正装置进行固定，防止松动，滑行装置位于机身组件下方，无人机通过滑行装置进行起降，负重轮和辅助轮通过导气管连通，负重轮比辅助轮直径大，在无人机进行起降时，负重轮和地面接触，通过负重轮承担载荷，在无人机降落时，由于速度较高，负重轮在惯性作用下受压形变，在形变过大时，通过辅助轮对负重轮进行辅助支撑，防止负重轮受损，影响无人机起降平衡，负重轮和辅助轮内充有氮气，对无人机保证轮胎形变能力，在负重轮受到地面作用力发生形变时，随着形变的产生，负重轮被压缩，负重轮被压缩量与受到的侧偏力大小有关，通过负重轮被压缩的程度可以测量受到的侧偏力，由于无人机降落速度过快，负重轮和地面接触，要承担整机载荷，负重轮外圈要具有较大的硬度，在受到侧向力时，变形量较小，检测不准确，通过导气管将压缩量排进辅助轮，相同载荷下辅助轮比负重轮形变量大，通过辅助轮扩大形变量，使检测更加准确。

在无人机进行降落时，由于速度过快，侧向风力容易导致无人机发生偏航，在无人机落地时，地面作用力容易导致无人机侧偏，无人机通过负重轮和地面接触，负重轮受地面作用力发生侧偏，产生形变，通过导气管将形变量传进辅助轮，通过辅助轮带动测量滑块滑动，测量滑块上设有刻度，对应显示出侧倾力，负重轮受侧倾力发生倾斜，通过弹性片扩大变形量，由于导向滑片和第一电磁铁的磁性相同，通过第一电磁铁推动导向滑片沿导向滑道滑动，通过导向滑片上的刻度显示负重轮的侧倾角度，通过对侧倾角度和侧倾力的计算得出轮胎侧倾刚度，在轮胎发生较小角度侧倾时，由于负重轮自身具有弹性，会发生回正，不会导致无人机侧倾偏航，在无人机发生大角度侧倾时，通过辅助轮上的第二电磁铁对负重轮上的第一电磁铁产生排斥，从而使负重轮回正，防止无人机发生侧偏影响降落。

进一步的，所述负重组件还包括回转轴，所述回转轴外圆面和负重轮内圈紧固连接，所述测量装置还包括弹性片、第一电磁铁、导向滑片、测量滑块和传动环，所述负重轮沿周向设有若干弹性片，所述弹性片一端和负重轮内圈紧固连接，弹性片一侧设有第一电磁铁，所述第一电磁铁和导向滑片活动连接，所述导向滑片和第一电磁铁接触面磁性相同，所述机身组件包括机身、负重支架和辅助支架，所述负重支架顶端和机身下侧连接，所述辅助支架一侧和负重支架一侧紧固连接，所述回转轴两端和负重支架底端活动连接，所述辅助支架从上到下依次设有导向滑道和测量滑道，所述导向滑片和导向滑道滑动连接，所述测量滑块和测量滑道滑动连接，所述辅助轮远离负重轮一侧设有传动环，所述传动环和测量滑块活动连接，所述测量滑块和导向滑片上设有刻度。

负重组件还包括回转轴，机身和负重支架顶端连接，负重支架底端通过回转轴对负重轮进行支撑连接，负重轮通过回转轴在负重支架底端转动，辅助支架和负重支架紧固连接，防止辅助支架松动，影响检测精度，辅助支架从上到下依次设有导向滑道和测量滑道，导向滑道和导向滑片滑动连接，测量负重轮所受侧偏力，测量滑块和测量滑道滑动连接，测量负重轮侧偏角度，负重轮上设有若干弹性片，弹性片一端和负重轮内圈紧固连接，防止弹性片松动，另一端设有第一电磁铁，导向滑片具有磁性，第一电磁铁通电后和导向滑片接触面磁性相同，在负重轮受力侧倾时，通过两个相同磁性接触面，将导向滑片向无人机内侧推动，导向滑片滑动距离和负重轮侧倾角度有关，侧倾角度越大，导向滑片滑动距离越长，辅助轮随着负重轮转动，将形变量通过传动环输出到测量滑块上，推动测量滑块滑动，通过刻度将侧倾力和侧倾角度表现出来，便于阅读记录。

进一步的，所述回正装置包括机翼和螺旋管，所述机翼对称布置在机身两侧,机翼上设有若干进风口，所述进风口尾端和螺旋管连接，所述螺旋管中间设有流道，螺旋管一侧设有进气孔，所述进气孔和进风口连通。

无人机在进行起降时，由于速度过快，地面侧向风力容易造成无人机偏航，本发明通过回正装置降低地面侧向风对机身起降性能影响，机翼对称布置在机身两侧，机翼上设有若干进风口，通过进风口对侧向风进行收集，进风口尾端和螺旋管连通，进行空气导流，通过螺旋管扩大受力面积，使空气流在流道内沿螺旋管两侧不断撞击，降低气流速度，防止偏航角过大。

进一步的，所述滑行装置还包括导向组件，所述导向组件位于机身下端，所述机身下端依次设置导向组件和负重组件，机身向下延伸设有导向支架，所述导向支架包括支柱，所述支柱底端向下延伸设有若干安装架，所述安装架和支柱通过转向轴连接，相邻所述安装架之间通过弹簧连接，所述安装架下端设有导向组件，所述导向组件包括导向轮，所述导向轮和安装架通过导向轴连接。

滑行装置是无人机在进行滑行时，主要的承重装置，对无人机进行承重导向，导向组件位于机身下侧，在无人机航向前方，起主要的导向作用，负重组件位于无人机航向后方，起辅助导向作用，防止无人机发生侧偏，机身通过导向支架和导向组件连接，导向组件从前到后最少设有两组，通过前后设置的导向轮，对地面进行多点接触，增大接触面积，降低侧向力对无人机航向影响，保证无人机航向一致，支柱和安装架通过转向轴连接，使安装架可以沿转向轴轴线转动，无人机中心位于负重轮附近，在进行降落时，负重轮先和地面接触，随着速度降低，重心转移，导向轮开始接地，由于接触面积增大，无人机速度骤降，重心突然前移，机头部分在惯性作用下发生前倾，导向轮和地面接触力增大，通过设置的两个导向轮对前倾力进行均匀分布，安装架之间通过弹簧连接，辅助无人机重心后移，达到平衡。

作为优化，在负重轮两侧对称设有辅助轮，防止负重轮受力变形过大，通过辅助轮对机身进行辅助支撑，辅助轮靠近负重轮一侧设有第二电磁铁，负重轮两侧对称设置有第一电磁铁，负重轮受地面侧向力发生侧倾时，负重轮外圈发生侧偏，且形变最大，负重轮通过弹性片将第一电磁铁顶出，通过弹性片扩大形变量，对第一电磁铁和第二电磁铁通电，由于第一电磁铁和第二电磁铁磁性相同，第二电磁铁被固定在辅助轮上，通过第二电磁铁将第一电磁铁推回原位，防止无人机发生侧偏，相同载荷下辅助轮比负重轮形变量大，进一步缩小第一电磁铁和第二电磁铁间距离，使斥力增大，提高负重轮回位性能。

作为优化，在机翼一侧揩油出风口，通过出风口将从螺旋管尾端出气孔传来的高速气流导出，出风口朝向无人机航向前方，通过气流对无人机形成反向推力，进一步降低无人机速度，防止无人机滑跑时间过长，有助于缩短跑道。

作为优化，螺旋管内流道直径从进气孔到出气孔逐渐缩小，随着直径缩小，提高出风口处流出的空气流速，使通过空气产生的反向作用力增大，有助于提高降落性能，气流从出风口流出的方向垂直于机翼迎风面，使通过的高速气流具有良好的回正性能，有利于保证无人机整体平衡稳定。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过负重轮和地面接触，负重轮受地面作用力发生侧偏，产生形变，通过导气管将形变量传进辅助轮，通过辅助轮带动测量滑块滑动，测量滑块上设有刻度，对应显示出侧倾力，负重轮受侧倾力发生倾斜，通过弹性片扩大变形量，由于导向滑片和第一电磁铁的磁性相同，通过第一电磁铁推动导向滑片沿导向滑道滑动，通过导向滑片上的刻度显示负重轮的侧倾角度，通过对侧倾角度和侧倾力的计算得出轮胎侧倾刚度；在无人机发生大角度侧倾时，通过辅助轮上的第二电磁铁对负重轮上的第一电磁铁产生排斥，从而使负重轮回正，防止无人机发生侧偏影响降落；由于第一电磁铁和第二电磁铁磁性相同，第二电磁铁被固定在辅助轮上，通过第二电磁铁将第一电磁铁推回原位，防止无人机发生侧偏，相同载荷下辅助轮比负重轮形变量大，进一步缩小第一电磁铁和第二电磁铁间距离，使斥力增大，提高负重轮回位性能。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的总装结构示意图；

图2是图1视图的左视图；

图3是图2视图的测量装置A向视图；

图4是图3视图的D处放大视图；

图5是本发明的压缩传气结构示意图；

图6是本发明的负重轮复位示意图；

图7是本发明的空气换向示意图；

图8是图1视图的B处放大视图；

图9是图1视图的C向剖视图；

图中：1-机身组件、11-机身、12-负重支架、13-导向支架、131-支柱、132- 安装架、133-转向轴、134-弹簧、14-辅助支架、141-导向滑道、142-测量滑道、2-测量装置、21-导气管、22-弹性片、23-第一电磁铁、24-第二电磁铁、25-导向滑片、26-测量滑块、27-传动环、3-回正装置、31-机翼、311-进风口、312- 出风口、32-螺旋管、321-流道、322-进气孔、323-出气孔、4-滑行装置、41-负重组件、411-负重轮、412-辅助轮、413-回转轴、42-导向组件、421-导向轮、 422-导向轴。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

本发明提供技术方案：

如图1～6所示，一种无人机轮胎侧偏刚度在线测量回正装置，包括机身组件1、测量装置2、回正装置3和滑行装置4，所述机身组件1和测量装置2活动连接，所述测量装置2和滑行装置4紧固连接，所述机身组件1和回正装置 3紧固连接，所述滑行装置4位于机身组件1下方，所述测量装置2包括导气管21，所述滑行装置4包括负重组件41，所述负重组件41包括负重轮411和辅助轮412，所述负重轮411和辅助轮412通过导气管21连接，所述导气管21依次与负重轮411和辅助轮412密封连接，所述负重轮411比辅助轮412直径大，相同载荷下所述辅助轮412比负重轮411形变量大。

机身组件1和测量装置2之间通过活动连接对轮胎侧偏力和侧偏角度进行测量，从而对轮胎侧偏刚度进行计算，测量装置2和滑行装置4通过紧固连接，保证传动效率，机身组件1和回正装置3紧固连接，对回正装置3进行固定，防止松动，滑行装置4位于机身组件1下方，无人机通过滑行装置4进行起降，负重轮411和辅助轮412通过导气管21连通，负重轮411比辅助轮412 直径大，在无人机进行起降时，负重轮411和地面接触，通过负重轮411承担载荷，在无人机降落时，由于速度较高，负重轮411在惯性作用下受压形变，在形变过大时，通过辅助轮412对负重轮411进行辅助支撑，防止负重轮411 受损，影响无人机起降平衡，负重轮411和辅助轮412内充有氮气，对无人机保证轮胎形变能力，在负重轮411受到地面作用力发生形变时，随着形变的产生，负重轮411被压缩，负重轮411被压缩量与受到的侧偏力大小有关，通过负重轮411被压缩的程度可以测量受到的侧偏力，由于无人机降落速度过快，负重轮411和地面接触，要承担整机载荷，负重轮411外圈要具有较大的硬度，在受到侧向力时，变形量较小，检测不准确，通过导气管21将压缩量排进辅助轮412，相同载荷下辅助轮412比负重轮411形变量大，通过辅助轮412 扩大形变量，使检测更加准确。

在无人机进行降落时，由于速度过快，侧向风力容易导致无人机发生偏航，在无人机落地时，地面作用力容易导致无人机侧偏，无人机通过负重轮 411和地面接触，负重轮411受地面作用力发生侧偏，产生形变，通过导气管 21将形变量传进辅助轮412，通过辅助轮412带动测量滑块26滑动，测量滑块 26上设有刻度，对应显示出侧倾力，负重轮411受侧倾力发生倾斜，通过弹性片22扩大变形量，由于导向滑片25和第一电磁铁23的磁性相同，通过第一电磁铁23推动导向滑片25沿导向滑道141滑动，通过导向滑片25上的刻度显示负重轮411的侧倾角度，通过对侧倾角度和侧倾力的计算得出轮胎侧倾刚度，在轮胎发生较小角度侧倾时，由于负重轮411自身具有弹性，会发生回正，不会导致无人机侧倾偏航，在无人机发生大角度侧倾时，通过辅助轮412上的第二电磁铁24对负重轮411上的第一电磁铁23产生排斥，从而使负重轮411回正，防止无人机发生侧偏影响降落。

如图5～6所示，所述负重组件41还包括回转轴413，所述回转轴413外圆面和负重轮411内圈紧固连接，所述测量装置2还包括弹性片22、第一电磁铁 23、导向滑片25、测量滑块26和传动环27，所述负重轮411沿周向设有若干弹性片22，所述弹性片22一端和负重轮411内圈紧固连接，弹性片22一侧设有第一电磁铁23，所述第一电磁铁23和导向滑片25活动连接，所述导向滑片 25和第一电磁铁23接触面磁性相同，所述机身组件1包括机身11、负重支架 12和辅助支架14，所述负重支架12顶端和机身11下侧连接，所述辅助支架 14一侧和负重支架12一侧紧固连接，所述回转轴413两端和负重支架12底端活动连接，所述辅助支架14从上到下依次设有导向滑道141和测量滑道142，所述导向滑片25和导向滑道141滑动连接，所述测量滑块26和测量滑道142 滑动连接，所述辅助轮412远离负重轮411一侧设有传动环27，所述传动环27 和测量滑块26活动连接，所述测量滑块26和导向滑片25上设有刻度。

负重组件41还包括回转轴413，机身11和负重支架12顶端连接，负重支架12底端通过回转轴413对负重轮411进行支撑连接，负重轮411通过回转轴 413在负重支架12底端转动，辅助支架14和负重支架12紧固连接，防止辅助支架14松动，影响检测精度，辅助支架14从上到下依次设有导向滑道141和测量滑道142，导向滑道141和导向滑片25滑动连接，测量负重轮411所受侧偏力，测量滑块26和测量滑道142滑动连接，测量负重轮411侧偏角度，负重轮411上设有若干弹性片22，弹性片22一端和负重轮411内圈紧固连接，防止弹性片22松动，另一端设有第一电磁铁23，导向滑片25具有磁性，第一电磁铁23通电后和导向滑片25接触面磁性相同，在负重轮411受力侧倾时，通过两个相同磁性接触面，将导向滑片25向无人机内侧推动，导向滑片25滑动距离和负重轮411侧倾角度有关，侧倾角度越大，导向滑片25滑动距离越长，辅助轮412随着负重轮411转动，将形变量通过传动环27输出到测量滑块26上，推动测量滑块26滑动，通过刻度将侧倾力和侧倾角度表现出来，便于阅读记录。

如图7～9所示，所述回正装置3包括机翼31和螺旋管32，所述机翼31对称布置在机身11两侧,机翼31上设有若干进风口311，所述进风口311尾端和螺旋管32连接，所述螺旋管32中间设有流道321，螺旋管32一侧设有进气孔 322，所述进气孔322和进风口311连通。

无人机在进行起降时，由于速度过快，地面侧向风力容易造成无人机偏航，本发明通过回正装置3降低地面侧向风对机身11起降性能影响，机翼31 对称布置在机身11两侧，机翼31上设有若干进风口311，通过进风口311对侧向风进行收集，进风口311尾端和螺旋管32连通，进行空气导流，通过螺旋管扩大受力面积，使空气流在流道321内沿螺旋管两侧不断撞击，降低气流速度，防止偏航角过大。

如图1～3所示，所述滑行装置4还包括导向组件42，所述导向组件42位于机身11下端，所述机身11下端依次设置导向组件42和负重组件41，机身 11向下延伸设有导向支架13，所述导向支架13包括支柱131，所述支柱131 底端向下延伸设有若干安装架132，所述安装架132和支柱131通过转向轴133 连接，相邻所述安装架132之间通过弹簧134连接，所述安装架132下端设有导向组件42，所述导向组件42包括导向轮421，所述导向轮421和安装架132 通过导向轴422连接。

滑行装置4是无人机在进行滑行时，主要的承重装置，对无人机进行承重导向，导向组件42位于机身11下侧，在无人机航向前方，起主要的导向作用，负重组件41位于无人机航向后方，起辅助导向作用，防止无人机发生侧偏，机身11通过导向支架13和导向组件42连接，导向组件42从前到后最少设有两组，通过前后设置的导向轮421，对地面进行多点接触，增大接触面积，降低侧向力对无人机航向影响，保证无人机航向一致，支柱131和安装架132通过转向轴133连接，使安装架132可以沿转向轴133轴线转动，无人机中心位于负重轮411附近，在进行降落时，负重轮411先和地面接触，随着速度降低，重心转移，导向轮421开始接地，由于接触面积增大，无人机速度骤降，重心突然前移，机头部分在惯性作用下发生前倾，导向轮421和地面接触力增大，通过设置的两个导向轮421对前倾力进行均匀分布，安装架132之间通过弹簧134连接，辅助无人机重心后移，达到平衡。

如图3～6所示，在负重轮411两侧对称设有辅助轮412，防止负重轮411 受力变形过大，通过辅助轮412对机身11进行辅助支撑，辅助轮412靠近负重轮411一侧设有第二电磁铁24，负重轮411两侧对称设置有第一电磁铁23，负重轮411受地面侧向力发生侧倾时，负重轮411外圈发生侧偏，且形变最大，通过扩大形变量提高检测精度，防止偏移角度过小造成检测误差，负重轮411 通过弹性片22将第一电磁铁23顶出，通过弹性片22扩大形变量，对第一电磁铁23和第二电磁铁24通电，由于第一电磁铁23和第二电磁铁24磁性相同，第二电磁铁24被固定在辅助轮412上，通过第二电磁铁24将第一电磁铁23推回原位，防止无人机发生侧偏，相同载荷下辅助轮412比负重轮411形变量大，进一步缩小第一电磁铁23和第二电磁铁24间距离，使斥力增大，提高负重轮411回位性能。

如图7～9所示，在机翼31一侧揩油出风口312，通过出风口312将从螺旋管32尾端出气孔323传来的高速气流导出，出风口312朝向无人机航向前方，通过气流对无人机形成反向推力，进一步降低无人机速度，防止无人机滑跑时间过长，有助于缩短跑道。

螺旋管32内流道32直径从进气孔322到出气孔323逐渐缩小，随着直径缩小，提高出风口312处流出的空气流速，使通过空气产生的反向作用力增大，有助于提高降落性能，气流从出风口312流出的方向垂直于机翼31迎风面，使通过的高速气流具有良好的回正性能，有利于保证无人机整体平衡稳定。

本发明的工作原理：通过负重轮411和地面接触，负重轮411受地面作用力发生侧偏，产生形变，通过导气管21将形变量传进辅助轮412，通过辅助轮412 带动测量滑块26滑动，测量滑块26上设有刻度，对应显示出侧倾力，负重轮 411受侧倾力发生倾斜，通过弹性片22扩大变形量，由于导向滑片25和第一电磁铁23的磁性相同，通过第一电磁铁23推动导向滑片25沿导向滑道141滑动，通过导向滑片25上的刻度显示负重轮411的侧倾角度，通过对侧倾角度和侧倾力的计算得出轮胎侧倾刚度；在无人机发生大角度侧倾时，通过辅助轮412上的第二电磁铁24对负重轮411上的第一电磁铁23产生排斥，从而使负重轮411回正；由于第一电磁铁23和第二电磁铁24磁性相同，第二电磁铁24被固定在辅助轮412上，通过第二电磁铁24将第一电磁铁23推回原位，相同载荷下辅助轮 412比负重轮411形变量大，进一步缩小第一电磁铁23和第二电磁铁24间距离。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。