CN107176300A - 带有转向定位装置的无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有转向定位装置的无人机，包括机体，转向定位装置包括周转机构和俯仰机构，该周转机构包括：与机体转动配合的转轴；与转轴同轴固定的从动齿轮；驱动电机，该驱动电机的输出轴处固定有与从动齿轮相啮合的主动齿轮；该俯仰机构包括有：载具，该载具和转轴间通过万向接头连接；安装于载具处的轴承，该轴承包括轴承内圈、轴承外圈、及位于轴承内圈和轴承外圈之间的滚动体，轴承内圈与载具固定；俯仰液压缸，该俯仰液压缸其中一轴端与机体铰接配合，俯仰液压缸另一轴端与轴承外圈铰接配合。可为多角度转向和定位提供结构基础，而且结构合理简单，节省了主动齿轮和从动齿轮，成本更低，能实现转向和摆动定位同步进行。

Description

带有转向定位装置的无人机

技术领域

本发明涉及一种无人机，尤其是一种带有转向定位装置的无人机。

背景技术

无人机是一个新兴领域，但是却发展迅速。为了发挥无人机最大的作用，赋予无人机的作用，主要还是在于载重输送和投递功能。而输送和投递功能中，最为重要的考量因素在于最大载重量，为此需要大幅度提高无人机的性能，而载重量的大幅上升后，转而变成如何实现重负载时，对负载物的转向定位。

特别是，用于战斗的无人机挂载有弹药，目前弹药的指向必须朝向前方区域，而要提高战斗的胜率，应该使得弹药具备多角度、大范围的攻击面，即当目标位于无人机侧方或后方时，如果弹药可在攻击前转向侧方或后方，势必能大大增加命中的可能性。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种结构合理简单，成本低，适用于高负载情况时，轻松解决负载的转向和定位，并能实现转向和摆动定位同步进行的带有转向定位装置的无人机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种带有转向定位装置的无人机，包括机体，机体下部设有负载区，所述转向定位装置位于负载区处，该转向定位装置包括周转机构和俯仰机构，该周转机构包括：

竖直设置于负载区处、且与机体转动配合的转轴；

与转轴同轴固定的从动齿轮；

驱动电机，该驱动电机的输出轴处固定有与从动齿轮相啮合的主动齿轮；该俯仰机构包括有：

位于周转机构下方的载具，该载具和转轴间通过万向接头连接；

安装于载具处的轴承，该轴承包括轴承内圈、轴承外圈、及位于轴承内圈和轴承外圈之间的滚动体，轴承内圈套设于载具外侧、且与载具固定；

俯仰液压缸，该俯仰液压缸其中一轴端与机体铰接配合，俯仰液压缸另一轴端与轴承外圈铰接配合。

本发明的有益效果是：通过驱动电机输出轴处的主动齿轮，带动从动齿轮一起转动，那么悬挂于从动齿轮下方的载具也会一起转动，即绕转轴360°转动，而载具处可以根据需要固定任何部件。由于载具处套设有轴承，而俯仰液压缸与轴承外圈铰接，因此当载具转动时，只是带动轴承内圈转动，而轴承外圈处于相对静止状态，故不会影响俯仰液压缸伸缩时对载具产生推、拉的联动。此时，通过俯仰液压缸的伸缩，实现载具绕万向接头的活动关节处摆动，即实现载具完成俯或仰动作(相对低处或高处位置而言)。本发明能为多角度转向和定位提供结构基础，而且结构合理简单，成本低，能实现转向和摆动定位同步进行。液压缸具有轻巧，但驱动力强的特点，因此特别适合对于载荷需求较高的场所。对于本领域技术人员而言，电机和液压缸的控制已经非常成熟，属于常规技术，需要对电机和液压缸进行控制的时候，任何一位本领域技术人员都能找到对应的控制单元来满足所需目的，故，在此不对控制单元的型号、结构做进一步赘述；下同。液压缸的特性是具有体型小型化，质量轻量化，输出力量强大化，而且反应速度快，工作环境中承受的温度范围广(160～200℃)，液压杆输出力量大(可做大功率的动力元件)，工作效率高，性能稳定可靠，使用维护方便等优点。转向定位装置反应速度更快，而且能同时实现转向和摆动定位，输出力量也足够大，完全可以带着导弹做一定角度的俯仰。

俯仰液压缸位于轴承的上方，不会对载具、及载具所载物品产生干涉，提高使用效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种带有转向定位装置的无人机，包括机体，机体下部设有负载区，所述转向定位装置位于负载区处，该转向定位装置包括周转机构和俯仰机构，该周转机构包括：

竖直设置于负载区处、且与机体转动配合的转轴；

驱动电机，该驱动电机的输出轴与转轴同轴固定；该俯仰机构包括有：

位于周转机构下方的载具，该载具和转轴间通过万向接头连接；

安装于载具处的轴承，该轴承包括轴承内圈、轴承外圈、及位于轴承内圈和轴承外圈之间的滚动体，轴承内圈套设于载具外侧、且与载具固定连接；

俯仰液压缸，该俯仰液压缸其中一轴端与机体内壁铰接配合，俯仰液压缸另一轴端与轴承外圈铰接配合。

本发明的有益效果是：通过驱动电机输出轴直接带着转轴360°转动，而载具处可以根据需要固定任何部件。由于载具处套设有轴承，而俯仰液压缸与轴承外圈铰接，因此当载具转动时，只是带动轴承内圈转动，而轴承外圈处于相对静止状态，故不会影响俯仰液压缸伸缩时对载具产生推、拉的联动。此时，通过俯仰液压缸的伸缩，实现载具绕万向接头的活动关节处摆动，即实现载具完成俯或仰动作(相对低处或高处位置而言)。本发明能为多角度转向和定位提供结构基础，而且结构合理简单，节省了主动齿轮和从动齿轮，成本更低，能实现转向和摆动定位同步进行。

负载区处开设有供转轴穿过的轴孔，转轴处位于轴孔上方的部位凸设有与轴孔限位配合、且用于防止转轴向下穿过轴孔的支撑件。为了保证转轴不会因为载具处向下的拉力，使得转轴向下穿过轴孔、并与机体发生脱离，因此通过支撑件与轴孔孔缘的限位配合，来实现转轴在竖直方向上的相对静止。

转轴处套设有碟簧，该碟簧的直径大于轴孔的直径，碟簧夹设于支撑件和轴孔间。通过碟簧，可以将支撑件处所受力均匀分散到轴孔孔缘上，既较少了支撑件的承受力，而且还能起到缓冲作用，保护各机构、载具、载具处所载物件的正常工作

俯仰液压缸位于轴承的上方，不会对载具、及载具所载物品产生干涉，提高使用效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种带有转向定位装置的无人机，包括机体，机体下部设有负载区，所述转向定位装置位于负载区处，该转向定位装置包括周转机构和俯仰机构，该周转机构包括：

竖直设置于负载区处、且与机体转动配合的转轴；

该转轴的周壁处固定、且凸设有联动件；

用于驱动转轴转动的周转液压缸，该周转液压缸其中一轴端与机体铰接配合，周转液压缸另一轴端与联动件铰接配合；该俯仰机构包括有：

位于周转机构下方的载具，该载具和转轴间通过万向接头连接；

安装于载具处的轴承，该轴承包括轴承内圈、轴承外圈、及位于轴承内圈和轴承外圈之间的滚动体，轴承内圈套设于载具外侧、且与载具固定连接；

俯仰液压缸，该俯仰液压缸其中一轴端与机体内壁铰接配合，俯仰液压缸另一轴端与轴承外圈铰接配合。

本发明的有益效果是：通过周转液压缸的伸缩，对联动件实现推拉动作，从而使得转轴绕自身轴线正转或反转，同时带着下方的载具一起转动。由于载具处套设有轴承，而俯仰液压缸与轴承外圈铰接，因此当载具转动时，只是带动轴承内圈转动，而轴承外圈处于相对静止状态，故不会影响俯仰液压缸伸缩时对载具产生推、拉的联动。此时，通过俯仰液压缸的伸缩，实现载具绕万向接头的活动关节处摆动，即实现载具完成俯或仰动作(相对低处或高处位置而言)。本发明能为多角度转向和定位提供结构基础，而且结构合理简单，节省了主动齿轮和从动齿轮，成本更低，能实现转向和摆动定位同步进行。

负载区处开设有供转轴穿过的轴孔，转轴处位于轴孔上方的部位凸设有与轴孔限位配合、且用于防止转轴向下穿过轴孔的支撑件。为了保证转轴不会因为载具处向下的拉力，使得转轴向下穿过轴孔、并与机体发生脱离，因此通过支撑件与轴孔孔缘的限位配合，来实现转轴在竖直方向上的相对静止。

转轴处套设有碟簧，该碟簧的直径大于轴孔的直径，碟簧夹设于支撑件和轴孔间。通过碟簧，可以将支撑件处所受力均匀分散到轴孔孔缘上，既较少了支撑件的承受力，而且还能起到缓冲作用，保护各机构、载具、载具处所载物件的正常工作

俯仰液压缸位于轴承的上方，不会对载具、及载具所载物品产生干涉，提高使用效果。

附图说明

图1为本发明实施例一中机体的结构示意图。

图2为本发明实施例一中转向定位装置的结构示意图。

图3为本发明实施例二中转向定位装置的结构示意图。

图4为本发明实施例三中转向定位装置的结构示意图。

图5为本发明实施例三中周转机构的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

实施例一：如图1、2所示，本实施例包括机体3和控制单元(未画出)，机体3下部设有负载区31，在负载区31处设有转向定位装置，该转向定位装置包括有周转机构1和俯仰机构2，该周转机构1包括竖直设置于负载区31处、且与机体3转动配合的转轴11；该转轴11处同轴固定有从动齿轮12；固定于机体3处的驱动电机13，该驱动电机13的输出轴处固定有与从动齿轮12相啮合的主动齿轮14。俯仰机构2包括位于周转机构1下方的载具21，该载具21和转轴11间通过万向接头22连接。该万向接头2为常规技术，万向接头2主要包括第一活动件、第二活动件、及用于连接第一活动件和第二活动件的活动关节，万向接头2上第一活动件与转轴11固定连接，第二活动件与载具21固定连接。载具21可以为卡爪、机械爪、挂钩等设备，但凡是常用的载具21，无论是用于抓取物体，还是弹药设备，均落入载具21的定义范围内。

载具21的上部为杆状结构，则载具21的上部套设有轴承23，该轴承23包括轴承内圈、轴承外圈、及位于轴承内圈和轴承外圈之间的滚动体，则轴承内圈套设于载具21的杆状结构处处、且与载具21固定连接。负载区31处还安装有俯仰液压缸24，沿俯仰液压缸24的轴线方向，则俯仰液压缸24具有两个轴端，分别为俯仰液压缸24缸体所在轴端、及俯仰液压缸24液压缸所在轴端；本实施例中，俯仰液压缸24缸体所在轴端与机体3铰接配合，俯仰液压缸24液压杆所在轴端与轴承外圈铰接配合。驱动电机13和俯仰液压缸24通过线路受控于控制单元。

本实施例中，驱动电机采用三相异步电动机，而控制单元采用西门子S7-200系列PLC的变频调速与转角。其中，可替代的方案非常多，如：驱动电机还可以采用步进电机，控制单元采用步进电机控制器与步进电机驱动器所组成的控制系统。或如：基本MSP430MCU与步进控制驱动器IC(如DRV8412)配合使用，能够以极低的成本提供全步进或高达16个微步进；更复杂的步进电机控制可通过或C2000TMMCU实现；板载外设(如ADC和PWM)创建高度集成的解决方案，可满足步进电机的所有应用要求。由此可见，对于本领域技术人有而言，采用何种类型的电机作为实施例中的驱动电机，采用什么控制器或控制电路作为控制单元，都属于行业内的公知常识，因此，在此不做赘述。

实施例二：如图3所示，与实施例一的区别仅在于周转机构1，该周转机构没有主动齿轮12和从动齿轮结构14，而驱动电机13的输出轴直接与转轴11同轴固定。除此之外，负载区31处开设有供转轴11穿过的轴孔，转轴的周壁处凸设有与轴孔限位配合的支撑件(未画出)，该支撑件与轴孔周缘相抵触、且滑动配合。即，支撑件架设于轴孔孔缘处，防止转轴11从轴孔处脱出，从而为驱动电机13减轻受力。驱动电机13和俯仰液压缸24通过线路受控于控制单元。

实施例三：如图4、5所示，与实施例一的区别也在于周转机构1，该周转机构1包括竖直设置于负载区31处、且与机体3转动配合的转轴11；该转轴11的周壁处固定、且凸设有联动件111；机体3处还铰接有周转液压缸15，该周转液压缸15缸体所在轴端与机体3铰接配合，周转液压缸15液压杆所在轴端与联动件111铰接配合，周转液压缸15所在平面与转轴11相垂直，故当周转液压缸15伸缩时，就会给联动件111施加一个切向力，使得联动件111带动转轴11转动。除此之外，机体3上开设有供转轴11穿过的轴孔，转轴11的周壁处凸设有与轴孔限位配合的支撑件(未画出)，该支撑件与轴孔周缘相抵触、且滑动配合。即，支撑件架设于轴孔孔缘处，防止转轴11从轴孔处脱出，从而为驱动电机13减轻受力。驱动电机13、周转液压缸15和俯仰液压缸24通过线路受控于控制单元。

Claims (10)

1.一种带有转向定位装置的无人机，包括机体，机体下部设有负载区，其特征是，所述转向定位装置位于负载区处，该转向定位装置包括周转机构和俯仰机构，该周转机构包括：

竖直设置于负载区处、且与机体转动配合的转轴；

与转轴同轴固定的从动齿轮；

驱动电机，该驱动电机的输出轴处固定有与从动齿轮相啮合的主动齿轮；该俯仰机构包括有：

位于周转机构下方的载具，该载具和转轴间通过万向接头连接；

安装于载具处的轴承，该轴承包括轴承内圈、轴承外圈、及位于轴承内圈和轴承外圈之间的滚动体，轴承内圈套设于载具外侧、且与载具固定；

俯仰液压缸，该俯仰液压缸其中一轴端与机体铰接配合，俯仰液压缸另一轴端与轴承外圈铰接配合。

2.根据权利要求1所述的一种带有转向定位装置的无人机，其特征是：所述俯仰液压缸位于轴承的上方。

3.一种带有转向定位装置的无人机，包括机体，机体下部设有负载区，其特征是，所述转向定位装置位于负载区处，该转向定位装置包括周转机构和俯仰机构，该周转机构包括：

竖直设置于负载区处、且与机体转动配合的转轴；

驱动电机，该驱动电机的输出轴与转轴同轴固定；该俯仰机构包括有：

位于周转机构下方的载具，该载具和转轴间通过万向接头连接；

安装于载具处的轴承，该轴承包括轴承内圈、轴承外圈、及位于轴承内圈和轴承外圈之间的滚动体，轴承内圈套设于载具外侧、且与载具固定连接；

俯仰液压缸，该俯仰液压缸其中一轴端与机体内壁铰接配合，俯仰液压缸另一轴端与轴承外圈铰接配合。

4.根据权利要求3所述的一种带有转向定位装置的无人机，其特征是：所述负载区处开设有供转轴穿过的轴孔，转轴处位于轴孔上方的部位凸设有与轴孔限位配合、且用于防止转轴向下穿过轴孔的支撑件。

5.根据权利要求4所述的一种带有转向定位装置的无人机，其特征是：所述转轴处套设有碟簧，该碟簧的直径大于轴孔的直径，碟簧夹设于支撑件和轴孔间。

6.根据权利要求3所述的一种带有转向定位装置的无人机，其特征是：所述俯仰液压缸位于轴承的上方。

7.一种带有转向定位装置的无人机，包括机体，机体下部设有负载区，其特征是，所述转向定位装置位于负载区处，该转向定位装置包括周转机构和俯仰机构，该周转机构包括：

竖直设置于负载区处、且与机体转动配合的转轴；

该转轴的周壁处固定、且凸设有联动件；

用于驱动转轴转动的周转液压缸，该周转液压缸其中一轴端与机体铰接配合，周转液压缸另一轴端与联动件铰接配合；该俯仰机构包括有：

位于周转机构下方的载具，该载具和转轴间通过万向接头连接；

安装于载具处的轴承，该轴承包括轴承内圈、轴承外圈、及位于轴承内圈和轴承外圈之间的滚动体，轴承内圈套设于载具外侧、且与载具固定连接；

俯仰液压缸，该俯仰液压缸其中一轴端与机体内壁铰接配合，俯仰液压缸另一轴端与轴承外圈铰接配合。

8.根据权利要求7所述的一种带有转向定位装置的无人机，其特征是：所述负载区处开设有供转轴穿过的轴孔，转轴处位于轴孔上方的部位凸设有与轴孔限位配合、且用于防止转轴向下穿过轴孔的支撑件。

9.根据权利要求8所述的一种带有转向定位装置的无人机，其特征是：所述转轴处套设有碟簧，该碟簧的直径大于轴孔的直径，碟簧夹设于支撑件和轴孔间。

10.根据权利要求7所述的一种带有转向定位装置的无人机，其特征是：所述俯仰液压缸位于轴承的上方。