CN105799935B - 一种无人机飞行运载系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机飞行运载系统，包括升降机构、抓取机构；升降机构包括固定托板、升降托板和升降丝杠，升降丝杠一端设置从动齿，升降托板上设置主动齿，主动齿带动从动齿转动控制升降丝杠升降活动，升降丝杠的升降活动带动升降托板活动；抓取机构包括底座、活动臂以及控制活动臂的牵引装置，底座上设置有一对活动臂、转柄、牵引杆，转柄的正反转拉动牵引杆伸缩活动带动两个活动臂，抓取机构上还设置有托底机构。与现有技术相比，本发明的一种无人机飞行运载系统，通过升降机构的纵向活动和抓取机构对货物的夹取，可以基本实现飞行器的远程操控对货物进行运输动作，节省了人工劳动力，提高了工作效率。

Description

一种无人机飞行运载系统

技术领域

本发明涉及一种运输设备，特别是一种无人机飞行运载系统，属于无人控制运输领域。

背景技术

随着无人机行业的不断发展壮大，全球兴起了无人机运送快递这个新兴想法，并且在一些大的公司已经实现。顺丰快递公司采用的是在八旋翼飞行器中心板下方直接用魔术扎带固定好装有货物的箱子来实现物品的运输；亚马逊公司采用的是八旋翼飞行器抓取固定收纳箱的“耳朵”，将物品放在收纳箱里面，采用飞行器中心板下方简单的机械结构来固定收纳箱实现物品的运输；京东采用的是在四旋翼飞行器的中心板下方放一个正方体箱子，人工把物品放入到箱子里面，再由飞行器来实现物品的运输；谷歌采用的也和上述公司方法类似。上述这些公司采用的技术都需要人参与到物品的装纳运输过程中，大大增加了快递员的劳动强度。

如申请号为201510438430.6的一种无人机物流运输系统，包括无人机装置、总控制终端、移动终端和APP软件模块，总控制终端安置在运营商后台，APP软件模块嵌入在移动终端系统中，与总控制终端形成无线连接；总控制终端与多个无人机装置形成无线连接，总控制终端通过无线信号向无人机装置发送物流运输信息；无人机装置接收总控制终端物流运输信息后，无人机装置与移动终端形成一对一无线连接，无人机装置通过物流运输信息精确定位用户位置，飞向用户定位方位收发邮件；这是现在最为常见的无人运输工具，虽然可以基本实现无人运输，但其弊端也非常明显，比如还需要人工装卸货物，自动化性能低。

又如专利号为201420714650.8的供一种运输用旋翼式无人机，包括降落架、挂钩、升降气缸、主支架、连接杆、控制器、螺旋桨和电机，所述主支架中空，所述控制器通过连接杆固定在主支架内，所述主支架有一对平行设置的主支撑杆，所述电机有4个，所述电机固定在主支架的主支撑杆的端部，所述螺旋桨固定在电机转轴上，所述螺旋桨等角度绕电机转轴的中心线一周，所述电机底部有降落架，所述主支架的主支撑杆底部有一对升降气缸，所述挂钩固定在升降气缸的伸缩杆端部。本实用新型设计一种运输用旋翼式无人机，该无人机有4个旋翼，有4个伸缩式挂钩可将物件放在袋子内，挂钩钩住4个角进行运输，这样运输方便平稳性高；这种运输无人机可以通过人工无线操控，自动将挂钩挂上货物，再进行运输，但这种拾取货物的方式较为单一，需要放准货物才可方便拾取，不够人性化。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种可以360度全方位控制夹取货物的无人机飞行运载系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种无人机飞行运载系统，包括上部的升降机构、下部的抓取机构以及外部支架；所述升降机构包括固定托板、升降托板和升降丝杠，所述固定托板固定在外部支架上，所述升降托板位于固定托板下方，所述升降丝杠贯穿固定托板和升降托板，固定托板上具有与升降丝杠相配合的螺母件，升降丝杠穿过螺母件设置，升降丝杠与升降托板的连接处为限位设置，升降丝杠在径向方向上与升降托板活动连接，所述升降丝杠位于升降托板的一端设置从动齿，所述升降托板上设置第一电机以及由第一电机控制的主动齿，主动齿带动从动齿转动控制升降丝杠升降活动，升降丝杠的升降活动带动升降托板活动；所述抓取机构包括底座、活动臂以及控制活动臂的牵引装置，所述底座连接在升降机构上，底座上设置有一对活动臂，两个活动臂相对设置，活动臂上具有夹取板，所述牵引装置又包括第二电机、转柄、牵引杆，所述转柄由第二电机控制转动，转柄的两端分别连接一根牵引杆，两根牵引杆分别连接在两个活动臂上，转柄的正反转拉动牵引杆伸缩活动带动两个活动臂相对张开和夹紧；所述抓取机构上还设置有托底机构，所述托底机构包括固定在抓取机构上的箱体，箱体上设置主动臂和从动臂，箱体内设置舵机，舵机连接主动臂，所述主动臂的长度大于从动臂，主动臂和从动臂在远离箱体一端上设置起拖，起拖铰接在主动臂和从动臂上。

作为更进一步的有选方案，所述升降机构和抓取机构之间设置有转动机构，所述转动机构包括底盘和第三电机，所述底盘与升降托板之间由若干立柱固定连接，第三电机位于底盘上，第三电机连接抓取机构，从动齿和主动齿位于底盘和升降托板之间。

作为更进一步的有选方案，所述转动机构与抓取机构之间还设置有平移机构，所述平移机构包括导轨和滑块，滑块位于导轨上，所述导轨连接转动机构，滑块固定在抓取机构上。

作为更进一步的有选方案，所述滑块下部还设置有第四电机和转动轮，所述第四电机带动转动轮转动，所述转动轮上具有两个轮槽，两个轮槽内分别缠绕一根拉线，两根拉线的一头在对应的轮槽内固定，两根拉线的另一头分别固定在导轨的两端上，所述拉线在转动轮和导轨上处于拉紧状态，转动轮转动对导轨一端的拉线进行收卷，对导轨另一端的拉线进行放圈，带动滑块在导轨上移动。

作为更进一步的有选方案，所述固定托板的上部设置有上部托板，上部托板与升降托板之间设置若干的支撑柱,所述支撑柱贯穿固定托板设置。

作为更进一步的有选方案，所述活动臂分为两根曲臂，两根曲臂分别铰接在底座上，远离底座的一端，两根曲臂之间设置联动柄，联动柄活动连接在两根曲臂上，夹取板位于联动柄上，两根曲臂与联动柄和底座形成双曲柄结构。

有益效果

与现有技术相比，本发明的一种无人机飞行运载系统，通过升降机构的纵向活动和抓取机构对货物的夹取，可以基本实现飞行器的远程操控对货物进行运输动作，采用了机械手装置与多旋翼无人飞行器完美结合，既能发挥无人飞行器的节省时间的优点，又能很好地定位物品，采用机械手助力，更好的解决了投递员的劳动强度其实现升降抓取的结构精巧，节省了人工劳动力，提高了工作效率，操控简单，适合大规模生产应用，具体具有以下优点：

1.运用升降丝杠的转动作为升降机构升降的原理，可以将电机的动力源直接转化，机械功损耗小，且丝杠具有动精度高,摩擦阻力小,使用寿命长的特点。

2.转柄的转动带动牵引杆的推进和收缩，可以直接拉动活动臂进行往复活动，其结构精巧，夹紧力强。

3.升降机构整体机构分三层，即上部托板、固定托板和升降托板，三者之间由支撑柱固定，保证整体机构上下运行过程中的稳定性。

4.滑块在机电控制下可在导轨上活动，实现抓取机构的平移调节位置，而转动机构的加入又可以提供抓取机构转动活动的功能，配合升降机构，继而实现了抓取机构在一定范围内的多方调控，具备了对货物多方位的抓取功能

5.托底机构在抓取机构完成夹持货物后，可以托住货物底部，有助抓取机构减小其夹紧力，避免损坏货物，提高运输稳定性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是升降机构的侧视图；

图3是平移机构示意图；

图4是抓取机构的结构示意图；

图5是抓取机构的仰视图；

图6是托底机构的结构示意图；

其中，1-外部支架，2-固定托板，3-升降托板，4-升降丝杠，5-从动齿，6-主动齿，7-底座，8-活动臂，9-夹取板，10-转柄，11-牵引杆，12-底盘，13-导轨，14-滑块，15-转动轮，16-拉线，17-上部托板，18-支撑柱，19-联动柄，20-箱体，21-主动臂，22-从动臂，23-起拖。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选技术方案。

如图所示，本发明的一种无人机飞行运载系统，包括上部的升降机构、下部的抓取机构以及外部支架1，外部支架1上安装六旋翼飞行器，六旋翼飞行器由机架、电机、电调、可折叠螺旋桨以及收放起落架组成；

本发明配制遥控器、配接收机，遥控器采用Futaba 14SG(2.4G)，接收机采用7008SB，8通道，由天线、滤波器、放大器、A/D转换器组成，使用时先和遥控器对频，对频成功后接受遥控器的信号再输出给电机、电调来完成相应的飞行任务；

本发明的外部支架1上还设置图像识别装置，由显示器、摄像头、32频道rc832接收机和ts832发射机组成，在工作过程中，摄像头采集到图像的信息然后通过发射机发射给接收机，通过显示器观察，将摄像头放置在飞行器适当位置上，可以观察到物品的信息，给工作人员更好的反应能力；后期我们将采用视觉跟踪技术，通过摄像头采集到的信息发送给图像处理器，将处理结果发送给飞行控制系统，通过算法来修正物品的位置，可以实现物品的自主抓取。

所述升降机构包括固定托板2、升降托板3和升降丝杠4，所述固定托板2固定在外部支架1上，所述升降托板3位于固定托板2下方，所述升降丝杠4贯穿固定托板2和升降托板3，升降托板3利用升降丝杠4相对固定在固定托板2上，固定托板2上具有与升降丝杠4相配合的螺母件，升降丝杠4穿过螺母件设置，滚珠丝杠结构可以减小升降丝杠4活动的阻力，升降丝杠4与升降托板3的连接处为限位设置，升降丝杠4在径向方向上与升降托板3活动连接，即升降丝杠4与升降托板3相对固定，升降丝杠4在升降托板3上可转动设置，一般的，也可以将升降丝杠4转动固定在另一端头，在固定托板2上方设置固定在外部支架1上的固定结构，升降丝杠4转动连接在该固定结构上，则起到更好的稳定性；

所述升降丝杠4位于升降托板3的一端设置从动齿5，所述升降托板3上设置第一电机以及由第一电机控制的主动齿6，主动齿6带动从动齿5转动控制升降丝杠4升降活动，升降丝杠4的升降活动带动升降托板3活动，进一步的，所述固定托板2的上部设置有上部托板17，上部托板17与升降托板3之间设置若干的支撑柱18,所述支撑柱18贯穿固定托板2设置；

所述抓取机构包括底座7、活动臂8以及控制活动臂8的牵引装置，所述底座7连接在升降机构上，底座7上设置有一对活动臂8，两个活动臂8相对设置，活动臂8上具有夹取板9，所述牵引装置又包括第二电机、转柄10、牵引杆11，所述转柄10由第二电机控制转动，转柄10的两端分别连接一根牵引杆11，两根牵引杆11分别连接在两个活动臂8上，转柄10的正反转拉动牵引杆11伸缩活动带动两个活动臂8相对张开和夹紧，进一步的，所述活动臂8分为两根曲臂，两根曲臂分别铰接在底座7上，远离底座7的一端，两根曲臂之间设置联动柄19，联动柄19活动连接在两根曲臂上，夹取板9位于联动柄19上，两根曲臂与联动柄和底座7形成双曲柄结构，这样的好处是不管商品的宽度由多少，爪子在运动过程中与物品接触的部分都与地面垂直，可以最大面积的接触物品，增加摩擦力。爪子与物品接触部分采用圆形橡胶，增大摩擦力和摩擦面积，保证物品在抓取过程中不会脱落，保证物品安全；

进一步的，所述抓取机构上还设置有托底机构，托底机构一般安装在活动臂8的底端上，所述托底机构包括固定在抓取机构上的箱体20，箱体20上设置主动臂21和从动臂22，箱体20内设置舵机，舵机连接主动臂21，所述主动臂21的长度大于从动臂22，主动臂21和从动臂22在远离箱体20一端上设置起拖23，起拖23铰接在主动臂21和从动臂22上；当抓取机构完成抓取后，升降机构上升将物品脱离地面，这时候舵机旋转90度，起拖23直接拖住物品底部，实现物品锁死功能，保证物品运行安全。

所述升降机构和抓取机构之间设置有转动机构，所述转动机构包括底盘12和第三电机，所述底盘12与升降托板3之间由若干立柱固定连接，第三电机位于底盘12上，第三电机连接抓取机构，从动齿5和主动齿6位于底盘12和升降托板3之间。

所述转动机构与抓取机构之间还设置有平移机构，所述平移机构包括导轨13和滑块14，滑块14位于导轨13上，所述导轨13连接转动机构，滑块14固定在抓取机构上，进一步的，所述滑块14下部还设置有第四电机和转动轮15，所述第四电机带动转动轮15转动，所述转动轮15上具有两个轮槽，两个轮槽内分别缠绕一根拉线16，两根拉线16的一头在对应的轮槽内固定，两根拉线16的另一头分别固定在导轨13的两端上，所述拉线16在转动轮15和导轨13上处于拉紧状态，转动轮15转动对导轨13一端的拉线16进行收卷，对导轨13另一端的拉线16进行放圈，带动滑块14在导轨13上移动；

也可以在导轨13上设置皮带装置，设置滚盘，第四电机带动滚盘转动，滚盘与皮带摩擦，从而带动滑块14的活动，该实施例为平移机构的另一种实施方式，与拉线16拉动牵引的方式相比适合大重量货物的平移活动，但磨损更大。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种无人机飞行运载系统，其特征在于：包括上部的升降机构、下部的抓取机构以及外部支架(1)；所述升降机构包括固定托板(2)、升降托板(3)和升降丝杠(4)，所述固定托板(2)固定在外部支架(1)上，所述升降托板(3)位于固定托板(2)下方，所述升降丝杠(4)贯穿固定托板(2)和升降托板(3)，固定托板(2)上具有与升降丝杠(4)相配合的螺母件，升降丝杠(4)穿过螺母件设置，升降丝杠(4)与升降托板(3)的连接处为限位设置，升降丝杠(4)在径向方向上与升降托板(3)活动连接，所述升降丝杠(4)位于升降托板(3)的一端设置从动齿(5)，所述升降托板(3)上设置第一电机以及由第一电机控制的主动齿(6)，主动齿(6)带动从动齿(5)转动控制升降丝杠(4)升降活动，升降丝杠(4)的升降活动带动升降托板(3)活动；所述抓取机构包括底座(7)、活动臂(8)以及控制活动臂(8)的牵引装置，所述底座(7)连接在升降机构上，底座(7)上设置有一对活动臂(8)，两个活动臂(8)相对设置，活动臂(8)上具有夹取板(9)，所述牵引装置又包括第二电机、转柄(10)、牵引杆(11)，所述转柄(10)由第二电机控制转动，转柄(10)的两端分别连接一根牵引杆(11)，两根牵引杆(11)分别连接在两个活动臂(8)上，转柄(10)的正反转拉动牵引杆(11)伸缩活动带动两个活动臂(8)相对张开和夹紧；所述抓取机构上还设置有托底机构，所述托底机构包括固定在抓取机构上的箱体(20)，箱体(20)上设置主动臂(21)和从动臂(22)，箱体(20)内设置舵机，舵机连接主动臂(21)，所述主动臂(21)的长度大于从动臂(22)，主动臂(21)和从动臂(22)在远离箱体(20)一端上设置起拖(23)，起拖(23)铰接在主动臂(21)和从动臂(22)上。

2.根据权利要求1所述的一种无人机飞行运载系统，其特征在于：所述升降机构和抓取机构之间设置有转动机构，所述转动机构包括底盘(12)和第三电机，所述底盘(12)与升降托板(3)之间由若干立柱固定连接，第三电机位于底盘(12)上，第三电机连接抓取机构，从动齿(5)和主动齿(6)位于底盘(12)和升降托板(3)之间。

3.根据权利要求2所述的一种无人机飞行运载系统，其特征在于：所述转动机构与抓取机构之间还设置有平移机构，所述平移机构包括导轨(13)和滑块(14)，滑块(14)位于导轨(13)上，所述导轨(13)连接转动机构，滑块(14)固定在抓取机构上。

4.根据权利要求3所述的一种无人机飞行运载系统，其特征在于：所述滑块(14)下部还设置有第四电机和转动轮(15)，所述第四电机带动转动轮(15)转动，所述转动轮(15)上具有两个轮槽，两个轮槽内分别缠绕一根拉线(16)，两根拉线(16)的一头在对应的轮槽内固定，两根拉线(16)的另一头分别固定在导轨(13)的两端上，所述拉线(16)在转动轮(15)和导轨(13)上处于拉紧状态，转动轮(15)转动对导轨(13)一端的拉线(16)进行收卷，对导轨(13)另一端的拉线(16)进行放圈，带动滑块(14)在导轨(13)上移动。

5.根据权利要求1所述的一种无人机飞行运载系统，其特征在于：所述固定托板(2)的上部设置有上部托板(17)，上部托板(17)与升降托板(3)之间设置若干的支撑柱(18),所述支撑柱(18)贯穿固定托板(2)设置。

6.根据权利要求1所述的一种无人机飞行运载系统，其特征在于：所述活动臂(8)分为两根曲臂，两根曲臂分别铰接在底座(7)上，远离底座(7)的一端，两根曲臂之间设置联动柄(19)，联动柄(19)活动连接在两根曲臂上，夹取板(9)位于联动柄(19)上，两根曲臂与联动柄和底座(7)形成双曲柄结构。