CN106314798B - 空中抓取飞行机器人 - Google Patents

Abstract

发明提供一种空中抓取飞行机器人，包括人机部分和机械爪部分。当机械爪抓取物品时，由于机械爪自身重量和铰链四杆机构的特点会使得爪自动向外分离，当物品进入爪的范围后当拉动机械爪向上提升的过程中机械爪会自动闭合并将物品抓紧。根据本发明所述的空中抓取飞行机器人，无需增加电源作为动力，节省了能耗；机械爪依靠机械结构进行爪的闭合，结构简易。

Description

空中抓取飞行机器人

技术领域

本发明涉及无人机领域，特别涉及一种空中抓取飞行机器人。

背景技术

随着科技的发展，无人机以其使用灵活、生存概率高、机载配置多样化、滞空时间长、操作灵活等优点在多个领域得到广泛的应用。无人机在战场毁伤评估、地质勘探、海岸缉毒、灾情监测、农业植保、航拍巡视、物品运输、医疗救援、危险地区采样等方面发挥着重要的作用。

例如在高山拾取的水瓶垃圾拾取工作时，往往会使人类面临一些不必要的危险。无人机机械爪的作用就可以发挥出来了，无人机通过搭载无人机机械爪后，通过无人机飞行将机械爪带到指定位置进行工作，不但可以出色完成工作，同时可以降低危险发生的可能。

如今城市高楼耸立，窗台外也有一些我们不经意间掉落的物品和一些垃圾，在高楼的一些人类不易到达的地点，在这些地方的物品不取会造成经济损失，垃圾不清理会使得环境不雅观并可能污染环境。

如果在发生自然灾害和一些危险情况的时候，如果需要对现场的物品进行取样并带回的时候，在一些形状规则适合抓取的物品可以采用该爪进行现场抓取，因为操作简单、重量轻不但可以节省操作时间，而且容易上手。

然而现有技术中的机械爪存在诸多弊端，例如利用金属板进行加工制作，对加工精度有一定要求，如果间隙较大最终会是的金属爪在合拢的时候无法到达理想状态，最终影响抓取效果。有时完全靠机械结构和自身重量实现爪的张开和合拢，在抓取后无法自动放开抓取物品只能人为进行释放。而且，对抓取的物品外形有一定的限定，有些外形平整、过大等物品无法进行抓取。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种空中抓取飞行机器人，由无人机和机械爪两个部分组成，其中机械爪部分由五个爪和四杆机构组成的。该机械爪无需电源驱动，在机械爪表面接触到物体表面的时候机械爪会自动张开将物品包覆在爪内，之后当尼龙绳拉动机械爪上升的时候，机械爪在铰链的作用下会自动合拢而且会紧固闭合，这样机械爪就能够抓起物品。

为实现上述目的，发明提供如下技术方案：

空中抓取飞行机器人，包括无人机部分和机械爪部分。

进一步的，无人机部分包括四轴无人机，通过飞控和接收机对无人机的飞行状态进行调整。

进一步的，机械爪部分包括顶面板、顶面连接件、上拉杆、下拉杆、爪定位柱和爪。

进一步的，顶面连接件、上拉杆与下拉杆与爪形成一个铰链四杆机构，当机械爪抓取物品时，由于机械爪自身重量和铰链四杆机构的特点会使得爪自动向外分离，当物品进入爪的范围后当拉动机械爪向上提升的过程中机械爪会自动闭合并将物品抓紧。

本发明还提供一种无人机抓取物品的方法，采用上述空中抓取飞行机器人，所述方法包括：

遥控无人机到指定地点，释放舵机上的线绳使得机械爪到待抓取物品的上方后开始抓取，抓取后收紧线绳机械爪自动闭合并将物品抓紧。

附图说明

图1为本发明的空中抓取飞行机器人的示意图。

图2为本发明的机械爪的示意图。

图3为本发明的绕线轮部分示意图。

(注意：附图中的所示结构只是为了说明发明特征的示意，并非是要依据附图所示结构。

具体实施方式

根据发明所述的空中抓取飞行机器人，通过无人机搭载机械爪可以完成许多人类无法轻易完成的工作和任务，由于无人机具有成本低，效费比好，无人员伤亡风险，生存能力强，机动性能好，使用方便等优点，在搭载上机械爪以后，可以通过远程遥控，让无人机到达一些危险的地区，操作完成这些工作。

如图1所示，根据本发明所述的空中抓取飞行机器人，包括无人机部分100和机械爪部分200。其中无人机部分100采用四轴无人机进行搭载，四轴无人机的机身和重量较轻。在机身下方放置绕线轮用来给机械爪进行释放和回收工作，将绕线轮固定在无人机上以后，再用尼龙绳将机械爪固定，绕在绕线轮上，当遥控器给无人机控制系统发送信号的时候，无人机就可以通过绕线轮释放尼龙绳来控制绳子长度，以便无人机更方便的进行抓取。

进一步的，无人机可采用自制的四轴无人机，飞机主体是通过碳纤维板和碳纤维管进行支撑，通过铝合金管夹将碳纤管固定，焊接好电机电调等位置，装上飞控和接收机之后就是对无人机飞行状态的调整工作，通过调整电机的角度和无人机的重量提高无人机的飞行稳定性和续航时间。

如图2所示，无人机无动力机械爪部分200包括：1、顶面板2、顶面连接件3、上拉杆4、下拉杆5、爪定位柱6、爪。

其中，首先通过螺栓将顶面板1与蝶翼状的顶面连接件2连接好，然后将爪定位柱5安装到爪6上。其中，爪6包括六组或更多组，每组由两片爪片构成，两片爪片形状相同，均为一端较细一端较粗的爪状结构，通过爪定位柱5将两片爪片固定在一起，且两片爪片之间间隔一定距离，用于容纳上拉杆3与下拉杆4。

上拉杆3与下拉杆4为两片平行的指状结构，二者的一端通过紧固件分别固定在蝶翼状的顶面连接件2上的上下位置，另一端分别通过紧固件固定在爪6的两片爪6之间。优选的，可以采用鸡眼铆钉固定上拉杆3与下拉杆4。

由此，顶面连接件2、上拉杆3与下拉杆4与爪6形成一个铰链四杆机构。当机械爪下面有物品的时候由于机械爪自身重量和铰链四杆机构的特点会使得爪6自动向外分离，当物品进入爪6的范围后当拉动机械爪向上提升的过程中机械爪会自动闭合并将物品抓紧。

如图3所示，绕线轮装置包括：7、舵机架8、舵机9、舵机连接件10、线绳11、绕线轮。

将舵机8和舵机架7通过螺栓连接好然后将线绳10固定在绕线轮11上，再用螺栓固定好舵机8和绕线轮11部分，其中舵机8固定在绕线轮11的外端。通过舵机8的旋转，使线绳10绕着绕线轮11进行缠绕，从而达到控制线绳10长短的目的。

固定时，将绕线轮装置用螺栓固定在无人机的底部，然后将无人机机械爪通过线绳10固定在绕线轮11上，然后调节好遥控器与无人机、遥控器与舵机8之间的控制关系。当无人机起飞的时候，舵机8将线绳10绕紧，这样在无人机起飞后飞达指定地点以后再释放舵机8上的线绳10即可进行抓取。优选的，线绳10可采用尼龙绳。

根据本发明所述的空中抓取飞行机器人的技术方案可知，无需增加电源作为动力，节省了能耗，并且自身的重量也减轻，在加载到无人机上以后减轻了飞行抓取机器人的整体重量。这样，无人机的负载能力得到相对提升。其次，该机械爪依靠机械结构进行爪的闭合，结构相对简易，操作者可以在远程遥控无人机控制机械爪，对一些物品进行抓取，可以到达人们无法轻易到达的地点，还能够完成一些危险的工作。

以上所述，仅为发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，凡在发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.空中抓取飞行机器人，包括无人机部分(100)和机械爪部分(200)，其特征在于：

无人机部分(100)包括四轴无人机，通过飞控和接收机对无人机的飞行状态进行调整；

机械爪部分(200)包括顶面板(1)、顶面连接件(2)、上拉杆(3)、下拉杆(4)、爪定位柱(5)和爪(6)；

其中，顶面连接件(2)、上拉杆(3)与下拉杆(4)与爪(6)形成一个铰链四杆机构，当机械爪抓取物品时，由于机械爪自身重量和铰链四杆机构的特点会使得爪(6)自动向外分离，当物品进入爪(6)的范围后当拉动机械爪向上提升的过程中机械爪会自动闭合并将物品抓紧；

还包括绕线轮装置，用于将机械爪部分(200)连接到无人机部分(100)；

绕线轮装置包括：舵机架(7)、舵机(8)、舵机连接件(9)、线绳(10)、绕线轮(11)；

通过螺栓将顶面板(1)与蝶翼状的顶面连接件(2)连接好，然后将爪定位柱(5)安装到爪(6)上；

其中，爪(6)包括六组或更多组，每组由两片爪片构成，两片爪片形状相同，均为一端较细一端较粗的爪状结构，通过爪定位柱(5)将两片爪片固定在一起，且两片爪片之间间隔一定距离，用于容纳上拉杆(3)与下拉杆(4)；

上拉杆(3)与下拉杆(4)为两片平行的指状结构，二者的一端通过紧固件分别固定在蝶翼状的顶面连接件(2)上的上下位置，另一端分别通过紧固件固定在爪(6)的两片爪片之间；

将舵机(8)和舵机架(7)通过螺栓连接好然后将线绳(10)固定在绕线轮(11)上，再用螺栓固定好舵机(8)和绕线轮(11)，其中舵机(8)固定在绕线轮(11)的外端，通过舵机(8)的旋转，使线绳(10)绕着绕线轮(11)进行缠绕，从而达到控制线绳(10)长短的目的。

2.根据权利要求1所述的空中抓取飞行机器人，其特征在于：

线绳(10)可采用尼龙绳。

3.一种无人机抓取物品的方法，其特征在于，采用权利要求1-2任一项所述的空中抓取飞行机器人，所述方法包括：

遥控无人机到指定地点，释放舵机(8)上的线绳(10)使得机械爪到待抓取物品的上方后开始抓取，抓取后收紧线绳(10)机械爪自动闭合并将物品抓紧。