本申請涉及無人駕駛飛行器，且尤其涉及一種用于無人駕駛飛行器的棲息裝置和無人駕駛飛行器。

背景技術(shù)：

1、微型或小型無人駕駛飛行器作為新興的無人系統(tǒng)平臺，因其具備體積小等優(yōu)勢特征，在偵察等多個應(yīng)用場景中展現(xiàn)出顯著潛力。然而，受限于其微型化的設(shè)計特點，此類系統(tǒng)難以負(fù)載容量充足的儲能裝置，這導(dǎo)致其工作續(xù)航時間嚴(yán)重受限，成為阻礙其廣泛應(yīng)用的主要技術(shù)瓶頸。

2、目前主要通過棲息技術(shù)來實現(xiàn)飛行器在任務(wù)執(zhí)行過程中對環(huán)境中特定位置的臨時附著來實現(xiàn)能量消耗的減少和工作時間的延長。當(dāng)前的棲息技術(shù)方案主要包括實現(xiàn)對細(xì)桿狀目標(biāo)穩(wěn)固抓取的基于機(jī)械夾持的棲息、在特定材質(zhì)表面實現(xiàn)可靠固定的基于刺或棘結(jié)構(gòu)的棲息、對光滑表面有效附著的基于微結(jié)構(gòu)粘附的棲息，以及基于磁吸、機(jī)械懸掛、真空吸附、推進(jìn)力平衡等其他的棲息方案。

3、然而，目前的棲息方案對于無人駕駛飛行器如微型無人機(jī)來說還存在著諸多不足。例如，微型無人機(jī)較低的負(fù)載質(zhì)量限制了現(xiàn)有棲息方案中采用的結(jié)構(gòu)難以與微型無人機(jī)表面進(jìn)行集成；基于現(xiàn)有棲息方案的微型無人機(jī)的高能耗限制了其空中停留時間；基于現(xiàn)有棲息方案的微型無人機(jī)僅針對特定的表面條件進(jìn)行棲息，難以適應(yīng)復(fù)雜多變的實際應(yīng)用環(huán)境。

4、因此，需要一種能夠適用于多種環(huán)境表面的、響應(yīng)快速以及粘附和脫附可控的棲息裝置和無人駕駛飛行器。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、以下是對本文詳細(xì)描述的主題的概述。本概述并非是為了限制權(quán)利要求的保護(hù)范圍。

2、在一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N用于無人駕駛飛行器的棲息裝置，包括：

3、粘附器件，其直接或間接連接到所述無人駕駛飛行器，且包括：

4、第一封裝層；

5、第二封裝層，連接到所述第一封裝層并與所述第一封裝層形成流體密封的腔室，所述腔室適于容納選自電流變液體、電流變凝膠或電流變彈性體中的一種的材料；

6、第一導(dǎo)電層，其覆蓋所述第一封裝層的至少一部分；

7、第二導(dǎo)電層，其覆蓋所述第二封裝層的至少一部分；

8、第一粘附層，其覆蓋所述第一導(dǎo)電層；

9、電壓升壓器，其被配置成向所述粘附器件提供電場；

10、電氣隔離器，其被配置成對所述電壓升壓器與所述無人駕駛飛行器進(jìn)行電氣隔離；

11、其中用于所述第一粘附層的材料是具有70-90kpa范圍內(nèi)的拉伸模量且具有0.1-0.3j/m2范圍內(nèi)的表面能的絕緣材料。

12、在本申請中，術(shù)語“無人駕駛飛行器”可以簡稱為無人機(jī)。本申請使用的無人駕駛飛行器或無人機(jī)可以是多旋翼飛行器，如四旋翼飛行器、六旋翼飛行器等。

13、在一實施例中，所述電壓升壓器的輸入電壓的放大倍數(shù)大于或等于500。

14、在一實施例中，所述電氣隔離器選自光電耦合器、空氣隔離繼電器，巨磁阻隔離器，電容隔離器中的一種。

15、在一實施例中，用于所述第一粘附層的材料是硅膠；優(yōu)選地，用于所述第一粘附層的材料是ecoflextm。

16、在一實施例中，所述第一封裝層和所述第二封裝層是一體式的。

17、在一實施例中，用于所述第一封裝層的材料為聚合物薄膜。

18、在一實施例中，用于所述第二封裝層的材料為聚合物薄膜。

19、在一實施例中，所述聚合物薄膜為聚氨酯薄膜。

20、在一實施例中，所述第一封裝層呈一端封閉且另一端敞開的臺柱形，所述第二封裝層呈平板形，所述第二封裝層密封所述第一封裝層的敞開的另一端。

21、在一實施例中，所述第一封裝層和所述第二封裝層通過粘結(jié)劑密封連接。

22、在一實施例中，所述第一封裝層與所述第二封裝層同軸布置。

23、在一實施例中，所述第一封裝層和所述第二封裝層均呈帽狀物的形狀，所述第一封裝層的帽沿與所述第二封裝層的帽沿粘接固定。

24、在一實施例中，用于所述第一導(dǎo)電層的材料為碳納米管電極或液態(tài)金屬電極。

25、在一實施例中，用于所述第二導(dǎo)電層的材料為碳納米管電極或金屬電極。

26、在一實施例中，還包括第二粘附層，其覆蓋所述第二導(dǎo)電層。

27、在一實施例中，用于所述第二粘附層的材料是絕緣材料。

28、在一實施例中，用于所述第二粘附層的材料是硅膠或聚合物薄膜。

29、在另一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N飛行器，包括上述棲息裝置，其中所述棲息裝置的所述電氣隔離器連接到所述飛行器的i/o接口；所述飛行器經(jīng)由所述棲息裝置的電壓升壓器向所述粘附器件施加電場。

30、在一實施例中，所述飛行器經(jīng)由多根支柱連接到所述棲息裝置的第二電極層或第二粘附層。

31、本申請的包括棲息裝置的飛行器能夠適應(yīng)在城市和野外環(huán)境下的多種不同特性的表面上實現(xiàn)可靠穩(wěn)固的棲息，這些表面包括材質(zhì)多樣、表面粗糙度和幾何形態(tài)特征顯著不同的巖石、樹木表皮、玻璃、架空線纜、建筑外立面以及金屬結(jié)構(gòu)等。

32、通過在諸如無人機(jī)的飛行器中設(shè)置本申請的棲息裝置可以顯著延長續(xù)航時間，如將市售的feather?120無人機(jī)的續(xù)航時間從5分鐘顯著提升至19分鐘，實現(xiàn)了3.8倍的續(xù)航提升。

33、本申請的包括棲息裝置的飛行器實現(xiàn)了多場景、長續(xù)航的應(yīng)用，能夠在環(huán)境監(jiān)測、軍事偵察、災(zāi)難搜救等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

34、本申請的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得明顯的，或者通過實施本申請而了解。本申請的其他優(yōu)點可通過在說明書和附圖中所描述的方案來實現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種用于無人駕駛飛行器的棲息裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的棲息裝置，其特征在于，所述電壓升壓器的輸入電壓的放大倍數(shù)大于或等于500。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的棲息裝置，其特征在于，所述電氣隔離器選自光電耦合器、空氣隔離繼電器，巨磁阻隔離器，電容隔離器中的一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的棲息裝置，其特征在于，用于所述第一粘附層的材料是硅膠；優(yōu)選地，用于所述第一粘附層的材料是ecoflextm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的棲息裝置，其特征在于，所述第一封裝層和所述第二封裝層是一體式的；

6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的棲息裝置，其特征在于，用于所述第一導(dǎo)電層的材料為碳納米管電極或液態(tài)金屬電極；

7.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的棲息裝置，其特征在于，還包括第二粘附層，其覆蓋所述第二導(dǎo)電層。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的棲息裝置，其特征在于，用于所述第二粘附層的材料是絕緣材料；可選地，用于所述第二粘附層的材料是硅膠或聚合物薄膜。

9.一種無人駕駛飛行器，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的棲息裝置，

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無人駕駛飛行器，其特征在于，所述無人駕駛飛行器經(jīng)由多根支柱連接到所述棲息裝置的第二電極層或第二粘附層。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及一種用于無人駕駛飛行器的棲息裝置和無人駕駛飛行器。該棲息裝置包括直接或間接連接到無人駕駛飛行器的粘附器件、被配置成向粘附器件提供電場的電壓升壓器以及被配置成對電壓升壓器與無人駕駛飛行器進(jìn)行電氣隔離的電氣隔離器。該粘附器件包括第一封裝層；連接到第一封裝層并與第一封裝層形成流體密封的腔室的第二封裝層，腔室適于容納選自電流變液體、電流變凝膠或電流變彈性體中的一種的材料；覆蓋第一封裝層的至少一部分的第一導(dǎo)電層；覆蓋第二封裝層的至少一部分的第二導(dǎo)電層；覆蓋第一導(dǎo)電層的第一粘附層。用于第一粘附層的材料是低拉伸模量且低表面能的絕緣材料。通過本申請的棲息裝置能夠?qū)崿F(xiàn)無人駕駛飛行器在多種表面的棲息。

技術(shù)研發(fā)人員：趙慧嬋,潘依依,劉辛軍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：清華大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8