CN105857610A - 一种导轨式配重装置以及送货无人机 - Google Patents

一种导轨式配重装置以及送货无人机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种导轨式配重装置，用于送货无人机，包括固定导轨以及转动导轨，其中，固定导轨固设于送货无人机的机身上，转动导轨设置有至少一个并可相对于固定导轨转动与固定导轨构成X形结构，固定导轨上在转动导轨的两侧以及转动导轨上在固定导轨的两侧均分别设置有至少一个可滑动的机械手；在使用时，通过机械手抓取货物，当所抓取的货物影响到无人机的中心时，可通过使转动导轨相对于固定导轨转动，并使机械手沿转动导轨或者固定导轨滑动来使多件货物的总重心与送货无人机的重心重合，从而使送货无人机在携带多件货物的情况下保持平衡，提高送货无人机的载货量，从而提高送货无人机的送货效率。本发明还公开了一种送货无人机。

Description

一种导轨式配重装置以及送货无人机
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种导轨式配重装置以及送货无人机。
背景技术
随着人力成本的上升以及交通拥堵的日益严重，为了提高收益及效率，很多货运公司开始尝试使用无人机送货，从长远来看，无人机送货相对于人工送货具有很多优势，比如成本低、时效有保障等等，但是目前，无人机还远远不能够替代人工，其中一个主要的原因就是目前无人机的效率低。
现有技术中，无人机在送货时只能够携带很少量的货物，甚至只能够一次携带一件货物进行派送，从而导致了无人机效率较低，而导致这种问题的原因在于每件货物的重量不一，当无人机同时携带多件货物时，无法保持平衡，无人机的飞行姿态受到影响，导致无人机无法同时携带多件货物进行派送，上述的问题极大的制约了无人机送货的发展。
因此，如何提供一种用于无人机的配重装置，使其能够在无人机携带多件货物的同时使无人机保持平衡，从而提高无人机的送货效率，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种导轨式配重装置以及送货无人机，以达到使其能够在无人机携带多件货物的同时使无人机保持平衡，从而提高无人机的送货效率的目的。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案：
一种导轨式配重装置，用于送货无人机，包括固设于所述送货无人机的机身上的固定导轨以及至少一个可相对于所述固定导轨转动并与所述固定导轨构成X形结构的转动导轨，所述固定导轨上在所述转动导轨的两侧以及所述转动导轨上在所述固定导轨的两侧均分别设置有至少一个可滑动的机械手。
优选地，所述固定导轨呈倒T形，包括支撑柱以及连接于所述支撑柱第一端的固定导轨主体，所述固定导轨主体通过所述支撑柱连接于所述送货无人机的机身上。
优选地，所述转动导轨在第一驱动装置的驱动下转动，所述第一驱动装置包括第一步进电机以及与所述第一步进电机相连的传动轴，所述第一步进电机设置于所述支撑柱的第二端，所述传动轴沿轴向穿过所述支撑柱与所述转动导轨连接。
优选地，所述固定导轨主体包括同轴且关于所述支撑柱轴线对称地设置于所述支撑柱第一端的两段第一导轨，两段所述第一导轨与所述支撑柱第一端连接的端部与所述支撑柱第一端之间形成供所述转动导轨通过的凹槽。
优选地，所述转动导轨包括转盘以及同轴且对称地设置于所述转盘两侧的两段第二导轨，所述转盘设置于所述凹槽中且与所述传动轴同轴连接。
优选地，所述机械手在第二驱动装置的驱动下沿所述第一导轨或者所述第二导轨往复滑动，所述第二驱动装置包括第二步进电机以及同步带传动机构，所述同步带传动机构包括主动轮、从动轮、行走轮以及同步带，所述主动轮与所述从动轮分别设置于所述第一导轨或者所述第二导轨的两端且所述主动轮与所述第二步进电机相连，所述行走轮可滑动地设置于所述第一导轨或者所述第二导轨上且可相对于所述第一导轨或者所述第二导轨转动，所述机械手设置于所述行走轮上，所述同步带围绕所述主动轮、所述从动轮以及所述行走轮设置。
优选地，所述第一导轨以及所述第二导轨的两端均设置有用于对所述行走轮进行限位的行程开关。
优选地，所述机械手通过重力传感器连接于所述行走轮。
一种送货无人机，包括：
机身；
如上述第1-7项所述的导轨式配重装置，通过转动所述导轨式配重装置的转动导轨并滑动所述机械手改变货物在所述送货无人机内的位置以使所述送货无人机保持平衡。
一种送货无人机，包括：
机身，其上设置有控制器；
如上述第8所述的导轨式配重装置，所述控制器用于根据所述重力传感器的检测信号控制所述第一驱动装置以及所述第二驱动装置按照预定指令动作以改变货物在所述送货无人机内的位置使所述送货无人机保持平衡。
从上述技术方案可以看出，本发明提供的导轨式配重装置，用于送货无人机，包括固定导轨以及转动导轨，其中，固定导轨固设于送货无人机的机身上，转动导轨设置有至少一个并可相对于固定导轨转动与固定导轨构成X形结构，固定导轨上在转动导轨的两侧以及转动导轨上在固定导轨的两侧均分别设置有至少一个可滑动的机械手；在使用时，通过机械手抓取货物，当所抓取的货物影响到无人机的中心时，可通过使转动导轨相对于固定导轨转动，并使机械手沿转动导轨或者固定导轨滑动来使多件货物的总重心与送货无人机的重心重合，从而使送货无人机在携带多件货物的情况下保持平衡，提高送货无人机的载货量，从而提高送货无人机的送货效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的导轨式配重装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的导轨式配重装置中固定导轨的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的导轨式配重装置中转动导轨的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种导轨式配重装置以及送货无人机，以达到使其能够在无人机携带多件货物的同时使无人机保持平衡，从而提高无人机的送货效率的目的。
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。
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的导轨式配重装置的结构示意图。
本发明实施例提供的一种导轨式配重装置，用于送货无人机，包括固定导轨1以及转动导轨7。
其中，固定导轨1固设于送货无人机的机身上，转动导轨7设置有至少一个并可相对于固定导轨1转动与固定导轨1构成X形结构，固定导轨1上在转动导轨7的两侧以及转动导轨7上在固定导轨1的两侧均分别设置有至少一个可滑动的机械手2。
与现有技术相比，本发明实施例提供的导轨式配重装置，在使用时，通过机械手2抓取货物，当所抓取的货物影响到无人机的中心时，可通过使转动导轨7相对于固定导轨1转动，并使机械手2沿转动导轨7或者固定导轨1滑动来使多件货物的总重心与送货无人机的重心重合，从而使送货无人机在携带多件货物的情况下保持平衡，提高送货无人机的载货量，从而提高送货无人机的送货效率。
固定导轨1可以根据实际情况采用多种结构，在本发明实施例中，请参阅图2，图2为本发明实施例提供的导轨式配重装置中固定导轨1的结构示意图，固定导轨1呈倒T形，包括支撑柱4以及连接于支撑柱4第一端的固定导轨主体，固定导轨主体通过支撑柱4连接于送货无人机的机身上。
上述结构的固定导轨1不仅能为自身的安装提供便利，而且还有助于转动导轨7的安装，在本发明实施例中，转动导轨7在第一驱动装置的驱动下转动，第一驱动装置包括第一步进电机6以及与第一步进电机6相连的传动轴5，第一步进电机6设置于支撑柱4的第二端，传动轴5沿轴向穿过支撑柱4与转动导轨7连接。
为了进一步优化上述技术方案，简化安装难度，使导轨式配重装置结构紧凑，在本发明实施例中，固定导轨主体包括同轴且关于支撑柱4轴线对称地设置于支撑柱4第一端的两段第一导轨，两段第一导轨与支撑柱4第一端连接的端部与支撑柱4第一端之间形成供转动导轨7通过的凹槽，这样，转动导轨7的中部就能够隐藏于凹槽中，从而减少导轨式配重装置所占用的空间，避免导轨式配重装置在空间有限的送货无人机内部空间中与其他设备或货物发生干涉，同时也便于转动导轨7的安装。
进一步地，在本发明实施例中，请参阅图3，图3为本发明实施例提供的导轨式配重装置中转动导轨7的结构示意图，转动导轨7包括转盘8以及同轴且对称地设置于转盘8两侧的两段第二导轨，转盘8设置于凹槽中且与传动轴5同轴连接。
可以驱动机械手2沿第一导轨或者第二导轨滑动的结构有很多，比如可以采用丝杠传动结构，丝杠传动结构可以包括伺服电机、平行的设置于第一导轨或者第二导轨上的丝杠以及至少一条滑杆以及滑块，丝杆与伺服电机相连，滑块可滑动地设置于滑杆上并通过螺纹通孔与丝杆配合，机械手2设置于滑块上，这样，通过伺服电机带动丝杆正转或者反转，就可以实现机械手2沿第一导轨或者第二导轨的往复运动，当然还可以采用其他的结构，比如链条传动、凸轮传动等等，在本发明实施例中，机械手2在第二驱动装置的驱动下沿第一导轨或者第二导轨往复滑动，第二驱动装置包括第二步进电机3以及同步带传动机构，同步带传动机构包括主动轮9、从动轮13、行走轮11以及同步带12，主动轮9与从动轮13分别设置于第一导轨或者第二导轨的两端且主动轮9与第二步进电机3相连，行走轮11可滑动地设置于第一导轨或者第二导轨上且可相对于第一导轨或者第二导轨转动，机械手2设置于行走轮11上，同步带12围绕主动轮9、从动轮13以及行走轮11设置，上述第二驱动装置为同步带12传动结构，同步带12传动结构具有传动比准确、效率高、能耗低、结构紧凑、运转费用低等优点，能够适应较为恶劣的工作环境，因此这种结构能够很好的适应送货无人机这种空间狭小、动力不足、工作环境经常发生变化的装置，保证导轨式配重装置能够长时间工作，提高送货无人机的稳定性。
当行走轮11行走至第一导轨或者第二导轨的端部时，第二步进电机3如不能及时停止导致第二步进电机3堵转，长时间出现上述情况将会导致步进电机寿命降低或直接烧损，为了避免上述现象的发生，进一步优化上述技术方案，延长第二步进电机3的使用寿命，在本发明实施例中，第一导轨以及第二导轨的两端均设置有用于对行走轮11进行限位的行程开关10，这样，当行走轮11行走至第一导轨或者第二导轨的端部时就会与行程开关10接触，使第二步进电机3断电，从而避免第二步进电机3堵转，延长第二步进电机3的使用寿命。
为了使送货无人机能够在装货或者飞行过程中自动调整货物的位置，从而提高送货无人机的自动化水平，更好的保证送货无人机的平衡，在本发明实施例中，机械手2通过重力传感器连接于行走轮11，这样，通过重力传感器对机械手2抓取的货物的重量进行测量，并将检测到的数据传送到送货无人机的控制器中，控制器得到数据后，根据预先输入的参数，如导轨总长，行走轮11半径等进行计算，控制第一驱动装置以及第二驱动装置，使转动导轨7以及机械手2到达合适的位置，使送货无人机保持平衡，从而实现送货无人机重心的自动调整，节省人力，提高效率。
进一步地，控制器还可以通过行程开关确定行走轮11的位置，在使用过程中，当行走轮11行走至第一导轨或者第二导轨的端部与行程开关接触时，控制器能够通过行程开关的通断了解到行走轮11此刻的位置，并以此位置为原点，通过第二步进电机3对机械手2的位置进行开环控制。
本发明实施例还提供了一种送货无人机，包括机身以及如说明书具体实施方式中第4-12段所描述的导轨式配重装置，其中，通过转动导轨7式配重装置的转动导轨7并滑动机械手2改变货物在送货无人机内的位置以使送货无人机保持平衡。转动导轨7的转动以及机械手2的滑动既可以通过人工来实现，也可以通过上述的第一驱动装置以及第二驱动装置来实现。
进一步地，为了提高上述送货无人机的自动化水平，本发明实施例还提供了另一种送货无人机，包括具有控制器的机身以及如说明书具体实施方式中第13段所描述的导轨式配重装置，控制器用于根据重力传感器的检测信号控制第一驱动装置以及第二驱动装置按照预定指令动作以改变货物在送货无人机内的位置使送货无人机保持平衡。这种送货无人机在工作过程中，控制器在得到重力传感器检测的数据后，根据预先输入的参数，如导轨总长，行走轮11半径等进行计算，然后驱动第一步进电机6以及第二步进电机3转动一合适的角度，将货物运送至合适的位置，从而使送货无人机保持平衡。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种导轨式配重装置，用于送货无人机，其特征在于，包括固设于所述送货无人机的机身上的固定导轨(1)以及至少一个可相对于所述固定导轨(1)转动并与所述固定导轨(1)构成X形结构的转动导轨(7)，所述固定导轨(1)上在所述转动导轨(7)的两侧以及所述转动导轨(7)上在所述固定导轨(1)的两侧均分别设置有至少一个可滑动的机械手(2)。
2.根据权利要求1所述的导轨式配重装置，其特征在于，所述固定导轨(1)呈倒T形，包括支撑柱(4)以及连接于所述支撑柱(4)第一端的固定导轨主体，所述固定导轨主体通过所述支撑柱(4)连接于所述送货无人机的机身上。
3.根据权利要求2所述的导轨式配重装置，其特征在于，所述转动导轨(7)在第一驱动装置的驱动下转动，所述第一驱动装置包括第一步进电机(6)以及与所述第一步进电机(6)相连的传动轴(5)，所述第一步进电机(6)设置于所述支撑柱(4)的第二端，所述传动轴(5)沿轴向穿过所述支撑柱(4)与所述转动导轨(7)连接。
4.根据权利要求3所述的导轨式配重装置，其特征在于，所述固定导轨主体包括同轴且关于所述支撑柱(4)轴线对称地设置于所述支撑柱(4)第一端的两段第一导轨，两段所述第一导轨与所述支撑柱(4)第一端连接的端部与所述支撑柱(4)第一端之间形成供所述转动导轨(7)通过的凹槽。
5.根据权利要求4所述的导轨式配重装置，其特征在于，所述转动导轨(7)包括转盘(8)以及同轴且对称地设置于所述转盘(8)两侧的两段第二导轨，所述转盘(8)设置于所述凹槽中且与所述传动轴(5)同轴连接。
6.根据权利要求5所述的导轨式配重装置，其特征在于，所述机械手(2)在第二驱动装置的驱动下沿所述第一导轨或者所述第二导轨往复滑动，所述第二驱动装置包括第二步进电机(3)以及同步带传动机构，所述同步带传动机构包括主动轮(9)、从动轮(13)、行走轮(11)以及同步带(12)，所述主动轮(9)与所述从动轮(13)分别设置于所述第一导轨或者所述第二导轨的两端且所述主动轮(9)与所述第二步进电机(3)相连，所述行走轮(11)可滑动地设置于所述第一导轨或者所述第二导轨上且可相对于所述第一导轨或者所述第二导轨转动，所述机械手(2)设置于所述行走轮(11)上，所述同步带(12)围绕所述主动轮(9)、所述从动轮(13)以及所述行走轮(11)设置。
7.根据权利要求6所述的导轨式配重装置，其特征在于，所述第一导轨以及所述第二导轨的两端均设置有用于对所述行走轮(11)进行限位的行程开关(10)。
8.根据权利要求6所述的导轨式配重装置，其特征在于，所述机械手(2)通过重力传感器连接于所述行走轮(11)。
9.一种送货无人机，其特征在于，包括：
机身；
如权利要求1-7任一项所述的导轨式配重装置，通过转动所述导轨式配重装置的转动导轨(7)并滑动所述机械手(2)改变货物在所述送货无人机内的位置以使所述送货无人机保持平衡。
10.一种送货无人机，其特征在于，包括：
机身，其上设置有控制器；
如权利要求8所述的导轨式配重装置，所述控制器用于根据所述重力传感器的检测信号控制所述第一驱动装置以及所述第二驱动装置按照预定指令动作以改变货物在所述送货无人机内的位置使所述送货无人机保持平衡。
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