CN102642620A - 小型直升机的气动式自动抓取/投放系统 - Google Patents
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Abstract
因为直升机悬停时受风的影响，尤其是近地悬停时受地面效应的影响，悬停不可能完全稳定，所以抓取机构的反应要足够快，而抓取的力量越大，所能抓住的物品的重量越大，且物品在被抓后不易脱落。本发明的小型直升机的气动式自动抓取/投放系统解决了抓取机构的抓取自动化问题、抓取机构的抓取速度及力量问题，还解决了抓取机构的重量问题。本发明提供了一种小型直升机的气动式自动抓取/投放系统，其特征在于包括：基座；安装在基座上的两个气动作动筒；两个夹板，用于夹持所要抓取/投放的对象；两个L型连杆，其各自的一端分别与所述两个气动作动筒相连；其各自的另一端分别与两个普通连杆相连；所述两个普通连杆，用于分别连接所述夹板和所述L型连杆。
Description
技术领域
本发明涉及无人驾驶飞行器部件的设计，属于机械设计领域
背景技术
近年来，无人机的发展突飞猛进。其中无人直升机由于其起降场地适应性强，机动性高而尤其的到大规模的应用。随着无人机技术的发展，无人直升机的起降重量也有了较大的提高，尤其是近年来，一些可以附带较大有效载荷的无人直升运输机的问世，更是拓宽了无人直升机的用途。无人直升机在航拍，搜救，电路巡线等方面的应用越来越广泛。其广泛的用途也提出了对无人直升机更高的要求。如在救援方面，对无人机的要求不仅仅局限于侦察航拍，还希望无人直升机具有发现待救者并将救援物资送往待救者处的能力。在农业及航拍等方面，不仅要求直升机进行单纯的航拍，还希望无人直升机能够取回一些农业样本进行分析。这都要求无人机具有自动抓取以及投放物品的功能。本发明旨在实现无人直升机的自动抓取及投放功能，使得无人直升机能够自动完成加载(抓取)，及卸载(投放)动作。
发明内容
根据本发明的一个方面，解决了抓取的自动化问题，即实现了自动抓取动作。
根据本发明的另一个方面，解决了抓取机构的抓取速度及力量问题。因为直升机在悬停时受风的影响，尤其是近地悬停时受地面效应的影响，其悬停不可能完全稳定，所以抓取机构的反应要足够快，否则会错过稍纵即逝的抓取时机，而抓取的力量越大，机构所能抓住的物品的重量越大，且物品在被抓后不易脱落。
根据本发明的又一个方面，解决了抓取机构的重量问题。无人直升机一般有效载荷有限，所以抓取机构应尽量的轻以提高飞机的有效载荷。
本发明提供了一种小型直升机的气动式自动抓取/投放系统，其特征在于包括：
基座；
安装在基座上的两个气动作动筒；
两个夹板，用于夹持所要抓取/投放的对象，
两个L型连杆，其各自的一端分别与所述两个气动作动筒相连；其各自的另一端分别与两个普通连杆相连；
所述两个普通连杆，用于分别连接所述夹板和所述L型连杆。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的抓取机构结构示意图。
图2是根据本发明的一个实施例的抓取机构结构示意图。
图3是根据本发明的一个实施例的抓取机构工作示意图(投放状态)。
图4是根据本发明的一个实施例的抓取机构工作示意图(抓取状态)。
图5是根据本发明的一个实施例的抓取机构与直升机装配后效果图。
具体实施方式
以下结合附图说明本发明的实施例。
图1与图2为根据本发明的一个实施例的物资抓取/投放机构的示意图，图3和4显示了其工作状态，下面结合图1-4进行说明。
气动式物资抓取/投放机构通过光电感应器机构(5，7)发现物品，并操纵抓取机构进行抓取动作。气动作动筒(1)的运动方向与夹板(4)夹取方向相垂直。L型连杆(3)的一端与气动作动筒(1)相连，另一端通过普通连杆(2)连接夹板(4)，从而增大夹板(4)的行程。
气动式自动抓取机构装配于直升机上，其效果如图5。假设直升机在进行救援任务。首先通过直升机上所搭载的摄像头进行侦察，发现待救者后，直升机向指挥所报告待救者位置(通过机载GPS实现)，并返回基地，抓取救援物资(食物，水等)，再快速返回待救者处，并将救援物资投放给待救者。有如进行农业灾害探测任务。首先通过直升机上机载的红外摄像头发现受灾农田，直升机降落至受灾农田处，抓取植物样本，并返回基地进行分析。
本发明的气动式自动抓取机构具有以下几个特点：首先，可解决夹取范围太小的问题；其次，可以看出根据杠杆原理，夹板(4)的线速度大于气动作动筒(1)运动的线速度，使得夹板(4)的反应更加迅速；第三，当抓取机构闭合时接近死点结构，此时夹取方向上的力通过L型连杆(3)传到气动作动筒的分力很小，有效保护了气动作动筒(1)。为了实现每个夹板左右的运动统一，不至于因为左右两边运动不同步而卡住，如图3和4所示，在根据本发明的一个实施例中，将夹板(4)与基座之间两个连杆(8)的拐弯处的合页用钢丝(10)固连，这样将之前的一个多边形分为两个平行四边形，保证了夹板(4)的同步。
前后两桥通过铝制起落架(6)连接。
整个机构的气动功能，可通过采用诸如机器人上普遍使用的电磁阀(未显示)对气动作动筒(1)的伸缩进行控制来实现。
根据本发明的一个实施例，该电磁阀为低压供电，通过两个信号线的短路与否实现气动作动筒(1)的伸缩控制。
根据本发明的一个实施例，整个机构的两个气动作动筒(1)由一个气瓶(9)供气，由一个所述电磁阀进行控制，从而在保证机构运行稳定的前提下尽可能的使线路和气路简单化。
本发明的有益效果包括：
-抓取动作不用人为操作，完全实现了自动化；
-由于使用气动作动筒驱动抓取机构，所以抓取速度较快，反应灵敏；
-气动驱动较之以往的电动伺服机驱动有可靠性高，重量轻的优点；
-整个机构的高度很低，与直升机自身的起落架高度差别小，故对直升机重心影响小，侧面的迎风面积小，从而保证了直升机的操纵性及抗风性。
Claims (8)
1.小型直升机的气动式自动抓取/投放系统，其特征在于包括：
基座；
安装在基座上的两个气动作动筒(1)；
两个夹板(4)，用于夹持所要抓取/投放的对象；
两个L型连杆(3)，其各自的一端分别与所述两个气动作动筒(1)相连；其各自的另一端分别与两个普通连杆(2)相连；
所述两个普通连杆(2)，用于分别连接所述夹板(4)和所述L型连杆(3)。
2.根据权利要求1的气动式自动抓取/投放系统，其特征在于进一步包括：
光电感应器机构(5，7)，用于发现所要抓取的对象。
3.根据权利要求1的气动式自动抓取/投放系统，其特征在于进一步包括：
分别设置在所述两个夹板(4)与基座之间的两对连杆(8)，每个所述连杆(8)包括一个合页，
分别固连所述两对连杆(8)的合页的钢丝(10)，以保证所述两个夹板(4)的同步。
4.根据权利要求3的气动式自动抓取/投放系统，其特征在于：
夹板(4)的线速度大于气动作动筒(1)运动的线速度，使得夹板(4)的反应更加迅速；
当抓取机构闭合时接近死点结构，此时夹取方向上的力通过L型连杆(3)传到气动作动筒的分力很小，有效保护了气动作动筒(1)。
5.根据权利要求4的气动式自动抓取/投放系统，其特征在于：
气动作动筒(1)的伸缩由电磁阀进行控制。
6.根据权利要求5的气动式自动抓取/投放系统，其特征在于：
所述电磁阀为低压供电，并通过两个信号线的短路与否实现对气动作动筒(1)的伸缩的控制。
7.根据权利要求3的气动式自动抓取/投放系统，其特征在于进一步包括：
一个气瓶(9)，用于对两个气动作动筒(1)供气。
8.根据权利要求3的气动式自动抓取/投放系统，其特征在于进一步包括：
铝制起落架(6)，用于连接所述基座的前后两桥。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN2012101045570A CN102642620A (zh) | 2012-04-11 | 2012-04-11 | 小型直升机的气动式自动抓取/投放系统 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN2012101045570A CN102642620A (zh) | 2012-04-11 | 2012-04-11 | 小型直升机的气动式自动抓取/投放系统 |
Publications (1)
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| CN102642620A true CN102642620A (zh) | 2012-08-22 |
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Country Status (1)
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-
2012
- 2012-04-11 CN CN2012101045570A patent/CN102642620A/zh active Pending
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120822 |