一种多旋翼无人机用机械臂及多旋翼无人机

文档序号:1809263 发布日期:2021-11-09 浏览:19次 >En<

阅读说明:本技术 一种多旋翼无人机用机械臂及多旋翼无人机 (Many rotor are arm and many rotor unmanned aerial vehicle for unmanned aerial vehicle ) 是由 龚帮民 艾剑良 于 2021-08-24 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种多旋翼无人机用机械臂及多旋翼无人机,属于无人机领域,机械臂包括安装板、舵机、夹爪、夹爪支架和夹爪驱动装置;舵机的输出轴上固定安装有舵机支架,舵机支架、舵机中的一个与安装板固定连接;夹爪可转动地连接在夹爪支架上,夹爪支架则与舵机支架、舵机中的另一个固定连接;夹爪有两个且相互配合使用,夹爪驱动装置固定安装在夹爪支架上,且夹爪驱动装置与两个夹爪驱动连接以带动两个夹爪同步反向运动。多旋翼无人机则包括机身、脚架、机臂和旋翼组件以及安装在机身上的机械臂。本发明中的机械臂通过舵机和夹爪的设置,使无人机能够在飞行状态下抓取物体,并且确保无人机的飞行不受影响。(The invention discloses a mechanical arm for a multi-rotor unmanned aerial vehicle and the multi-rotor unmanned aerial vehicle, and belongs to the field of unmanned aerial vehicles, wherein the mechanical arm comprises a mounting plate, a steering engine, a clamping jaw bracket and a clamping jaw driving device; a steering engine bracket is fixedly arranged on an output shaft of the steering engine, and one of the steering engine bracket and the steering engine is fixedly connected with the mounting plate; the clamping jaw is rotatably connected to the clamping jaw support, and the clamping jaw support is fixedly connected with the other one of the steering engine support and the steering engine; the clamping jaw has two and uses mutually supporting, and clamping jaw drive arrangement fixed mounting is on the clamping jaw support, and clamping jaw drive arrangement and two clamping jaw drives and is connected in order to drive two clamping jaw synchronous reverse motion. Many rotor unmanned aerial vehicle then includes fuselage, foot rest, horn and rotor subassembly and installs the arm on the fuselage. According to the invention, the mechanical arm enables the unmanned aerial vehicle to grab objects in a flying state through the arrangement of the steering engine and the clamping jaw, and the flying of the unmanned aerial vehicle is not influenced.)

一种多旋翼无人机用机械臂及多旋翼无人机

技术领域

本发明涉及无人机领域,特别涉及一种多旋翼无人机用机械臂及多旋翼无人机。

背景技术

无人驾驶飞机简称无人机,俗称:无人飞机、无人机、无人航空载具、无人作战飞机、蜂型机;广义上为不需要驾驶员登机驾驶的各式遥控飞行器,一般特指军方的无人侦察飞机。无人机实际上是无人驾驶飞行器的统称,按飞行平台构型分类,无人机可分为固定翼无人机、旋翼无人机、无人飞艇、伞翼无人机、扑翼无人机等。与载人飞机相比,无人机具有体积小、造价低、使用方便、对作战环境要求低、战场生存能力较强等优点。

多旋翼无人机是一种具有三个及以上旋翼轴的特殊的无人驾驶直升机,其通过每个轴上的电动机转动带动旋翼旋转,从而产生升力/推力。无人机旋翼的总距固定,不像一般直升机那样可变,飞行时无人机通过改变不同旋翼之间的相对转速,可以改变单轴推进力的大小,从而控制飞行器的运行轨迹。

多旋翼无人机具有操控性强,可垂直起降和悬停的特点,主要适用于低空、低速、有垂直起降和悬停要求的任务类型。悬停是多旋翼无人机的主要特点,并且进行任务操作。多旋翼无人机的应用场景不断提高,任务程度越来越复杂,因此需要对多旋翼无人机进行改装操作,针对不同任务设计结构模块。

例如,传统的多旋翼无人机无法进行物体抓取活动,不能够对目标进行精准定位,导致多旋翼无人机作业时间变长,作业效果变差,甚至长时间低空悬停容易造成多旋翼无人机坠毁,使得无人机受损。

发明内容

针对现有技术存在的多旋翼无人机不便于进行物体抓取活动的问题,本发明的目的在于提供一种多旋翼无人机用机械臂及多旋翼无人机。

为实现上述目的,本发明的技术方案为:

一方面,本发明提出一种多旋翼无人机用机械臂,包括安装板、舵机、夹爪、夹爪支架和夹爪驱动装置;所述舵机的输出轴上固定安装有舵机支架,所述舵机支架、所述舵机中的一个与所述安装板固定连接;所述夹爪可转动地连接在所述夹爪支架上,所述夹爪支架则与所述舵机支架、所述舵机中的另一个固定连接;所述夹爪有两个且相互配合使用,所述夹爪驱动装置固定安装在所述夹爪支架上,且所述夹爪驱动装置与两个所述夹爪驱动连接以带动两个所述夹爪同步反向运动。

优选的,所述舵机为双轴舵机。

优选的,所述夹爪驱动装置包括启闭电机,所述启闭电机的输出轴上安装有主动齿轮,两个所述夹爪上均安装有与所述主动齿轮相适配的从动齿轮,或者两个所述夹爪上均设置有与所述主动齿轮相啮合的齿廓。

优选的,所述夹爪包括至少两个沿所述夹爪的转动轴线呈一列间隔布置的弧形爪片,而相邻的两个所述弧形爪片之间通过连接杆固定,且其中的两个所述弧形爪片分别可转动连接在所述夹爪支架的两侧。

优选的,所述连接杆的两端均设置有螺纹孔,所述弧形爪片上设置有螺钉穿孔,所述连接杆通过螺钉与所述弧形爪片可拆卸固定连接。

优选的,所述弧形爪片上间隔地布置有三个所述螺钉穿孔。

优选的,所述弧形爪片的内侧壁上设置有齿。

进一步的,还包括用于探测目标的探测器,所述探测器固定安装在所述夹爪支架上。

优选的,所述舵机配置有至少两个,至少两个所述舵机通过所述舵机支架依次连接,且全部的所述舵机的输出轴互相平行。

另一方面,本发明还提出一种多旋翼无人机,包括机身、脚架、机臂和旋翼组件,所述机身上还安装有如上所述的多旋翼无人机用机械臂。

采用上述技术方案,由于机械臂中舵机、夹爪、夹爪驱动装置的设置,使得多旋翼无人机悬停后,通过舵机的转动即能够改变夹爪的俯仰角度,进而使夹爪正确地指向待夹持的目标;而夹爪驱动装置的设置,则使得两个配合使用的夹爪能够进行张、合运动,从而夹持和松开目标,完成物体抓取。

附图说明

图1为本发明多旋翼无人机用机械臂的一种结构示意图;

图2为本发明多旋翼无人机用机械臂中夹爪的侧视图;

图3为本发明多旋翼无人机用机械臂的另一种结构示意图;

图4为本发明一种多旋翼无人机的结构示意图。

图中:1-安装板、2-舵机、3-夹爪、31-弧形爪片、32-连接杆、4-夹爪支架、5-夹爪驱动装置、6-舵机支架、7-探测器、10-机身、20-脚架、30-机臂、40-旋翼组件、50-电缆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是,对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明,但并不构成对本发明的限定。此外,下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

需要说明的是,在本发明的描述中,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示对本发明结构的说明,仅是为了便于描述本发明的简便,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。

对于本技术方案中的“第一”和“第二”,仅为对相同或相似结构,或者起相似功能的对应结构的称谓区分,不是对这些结构重要性的排列,也没有排序、或比较大小、或其他含义。

另外,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“连接”应做广义理解,例如,连接可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个结构内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据本发明的总体思路,联系本方案上下文具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

一种多旋翼无人机用机械臂,如图1及图2所示,包括安装板1、舵机2、夹爪3、夹爪支架4和夹爪驱动装置5。

其中,舵机2优选为双轴舵机,其两个相对的侧壁上各有一个输出轴,且两个输出轴共轴线布置。舵机2的输出轴上固定安装有舵机支架6,对应的,该舵机支架6配置为门型或者半框型支架,其两个相对的侧壁分别与舵机2的一个输出轴固定连接。可以理解的是,舵机2为单轴舵机也是可行的。

舵机支架6、舵机2中的一个与上述的安装板1固定连接,本实施例中,优选舵机支架6与安装板1通过螺栓可拆卸固定连接,且舵机支架6固定在安装板1的底面,安装板1的顶面用于在使用时连接到无人机的机身的底面。

夹爪支架4则与舵机支架6、舵机2中的另一个固定连,本实施例中,夹爪支架4则是通过螺栓可拆卸连接在舵机2的侧壁上。而夹爪3则通过销轴或者螺杆可转动地连接在夹爪支架4的侧壁上,例如在夹爪支架4的侧壁上开设安装销轴的销孔或者连接螺杆的螺纹孔,而在夹爪3上对应的设置可供销轴或者螺杆穿过的穿孔即可。容易理解的是,夹爪3配置有两个且两个夹爪3呈对称状布置在夹爪支架4上以便于两个夹爪3相互配合使用,并且,夹爪3的转动轴线所在的平面平行于舵机2的输出轴所在的平面,例如都位于水平面内,本实施例则优选夹爪3的转动轴线垂直于舵机2的输出轴。本实施例中,配置夹爪支架4也呈门型或者半框型,其包括两个侧壁以及连接在两个侧壁之间的顶壁,而夹爪3则通过夹爪支架4的两个侧壁实现可转动连接,并且两个夹爪3分别位于夹爪支架4两端上。

夹爪驱动装置5固定安装在夹爪支架4的底面一侧,且夹爪驱动装置5与两个夹爪3驱动连接以带动两个夹爪3同步反向运动。例如本实施例中,设置夹爪驱动装置5包括启闭电机,例如减速电机或者步进电机,该启闭电机的输出轴上安装有主动齿轮,相应的在两个夹爪3上均安装有与主动齿轮相适配的从动齿轮,或者两个夹爪3上均设置有与主动齿轮相啮合的齿廓。

本实施例中,配置夹爪3包括至少两个沿夹爪3的转动轴线呈一列间隔布置的弧形爪片31,而相邻的两个弧形爪片31之间通过连接杆32固定,且夹爪3中的两个弧形爪片31分别可转动连接在夹爪支架4的两侧。其中,连接杆32的两端均设置有螺纹孔,弧形爪片31上设置有螺钉穿孔,以便于连接杆32通过螺钉与弧形爪片31可拆卸固定连接,从而构成夹爪3。优选的,弧形爪片31上间隔地布置有三个螺钉穿孔,以便于相邻的两个弧形爪片31通过至少三个连接杆32实现固定连接。可以理解的是,通过改变连接杆32的长度,或者串联连接杆32的数量即可调节两个弧形爪片31之间的宽度,从而控制夹爪3的宽度;另外,还可以通过增加弧形爪片31的数量改变夹爪3的整体宽度,并且在夹爪3的宽度超过夹爪支架4时,优选将夹爪3上中间的两个弧形爪片31与夹爪支架4可转动连接。

为了实现对物体的稳固夹持,在一个实施例中,配置弧形爪片31的内侧壁上设置有一排密布的齿,齿的尖端倒圆或者倒角过渡,以防止划伤物体。

使用前,本实施例的机械臂固定安装在多旋翼无人机的机腹位置,通过电缆将舵机2、启闭电机连接到多旋翼无人机自带的电池上,而当多旋翼无人机悬停时即可使用,使用时,首先舵机2工作,调节其底端的角度,使夹爪3朝向待夹持的物体,再控制夹爪驱动装置5工作,使两个夹爪3相互远离从而形成张开状,再通过控制舵机2的角度或者是控制多旋翼无人机,即可使物体进入呈张开状的两个夹爪3的夹持范围内,控制夹爪驱动装置5反向动作,即可通过两个夹爪3将物体夹持住,从而完成多旋翼无人机的悬停夹取物体的操作。

实施例二

其与实施例一的区别在于:本实施例中,还包括用于探测目标的探测器7,探测器7固定安装在夹爪支架4的底面一侧,使用时探测器7通过电缆连接到多旋翼无人机的电池以及控制器上,探测器7优选为超声波探测器,使用时通过超声波探测和定位物体。

实施例三

其与实施例一或者实施例二的区别在于:本实施例中,舵机2配置有至少两个,至少两个舵机2通过舵机支架6依次连接,且全部的舵机2的输出轴互相平行。本实施例以三个舵机2进行举例说明。

可以理解的是,三个舵机2依次连接的一种可能形式是:从安装板1一侧起,按照舵机支架6、舵机2、舵机支架6、舵机2、舵机支架6、舵机2的顺序进行连接,上述的夹爪支架4固定连接在最后的一个舵机2上,如图3所示;另一种可能形式是:从安装板1一侧起,按照舵机支架6、舵机2、舵机支架6、舵机2、舵机2、舵机支架6的顺序进行连接,上述的夹爪支架4固定连接在最后的一个舵机支架6上,如图1所示。即,将一个舵机2与一个舵机支架6作为一组,三组依次连接,但是每一组内的舵机2与舵机支架6不分前后顺序。

实施例四

一种多旋翼无人机,如图4所示,包括机身10、脚架20、机臂30和旋翼组件40,机身的机腹位置上还安装有上述任一实施例中公开的多旋翼无人机用机械臂,其中,机身10内部安装有电池,电池通过电缆50连接机械臂中的舵机2、夹爪驱动装置5以及探测器7,另外探测器7还通过通信线缆与机身10内部的控制器通信连接。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明,但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言,在不脱离本发明原理和精神的情况下,对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型,仍落入本发明的保护范围内。

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