CN107199554B - 一种无人机快速维护调试机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无人机快速维护调试机器人，其特征在于：包括底座、滑轨A、滑架、滑轨B、并联调姿机构、升降同步带，底座每个分支各竖直固定安装有一对滑轨A和滑轨B，滑轨A和滑轨B一端加工有圆孔，滑轨B圆孔处通过销轴各转动安装有一个同步轮B；滑架滑动安装在滑轨A的槽内，同时通过皮带卡口固定安装在升降同步带上；本发明通过并联调姿机构实现无人机各自由度姿态模拟；设置了机械臂A和机械臂B两种机械臂快速进行装拆桨和电池等动作，提高效率和准确率；采用了四连杆机构做夹紧装置，利用四连杆机构的自锁实现夹紧，简便、可靠。

Description

一种无人机快速维护调试机器人

技术领域

本发明涉及无人机智能设备技术领域，特别涉及一种无人机快速维护调试机器人。

背景技术

目前使用无人机进行快递投递的案例屡见不鲜，随着无人机在快递领域或其他领域的使用，其数量必然会急剧增加。由于无人机属于较精密的设备，需要经常进行检测和定期调试，因此需要一种能够较快完成监测调试的辅助设备。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种无人机快速维护调试机器人，本发明通过并联调姿机构实现无人机俯仰，横滚和航向各自由度姿态模拟；设置了机械臂A和机械臂B两种两自由度机械臂快速进行装拆桨和电池等动作，提高效率和准确率；采用了四连杆机构做夹紧装置，利用四连杆机构的自锁实现无人机的夹紧，简便、可靠。

本发明所使用的技术方案是：一种无人机快速维护调试机器人，其特征在于：包括底座、滑轨A、滑架、滑轨B、并联调姿机构、升降同步带，所述的底座为十字形结构，在十字形的每个分支外端各竖直固定安装有一对滑轨A和滑轨B，安装时须将有孔一端向上；所述的滑轨A和滑轨B均为凹字形型材，一端加工有圆孔，所述的滑轨B圆孔处通过销轴各转动安装有一个同步轮B；所述的滑架通过滑轮滑动安装在滑轨A的槽内，同时通过皮带卡口固定安装在升降同步带上，使其能够跟随升降同步带上下滑动；所述的并联调姿机构通过其圆形平台竖直固定安装在底支架中间圆盘处；所述的升降同步带安装在滑轨B和底座的两个同步轮B之间；

所述的底座包括底支架、传动轴、同步轮A、步进电机、同步轮B、传动同步带，所述的底支架为十字形结构，十字形中部为圆盘，十字的四个分支外端各加工有一个安装滑轨A、B的方孔，在安装滑轨B的两个分支下侧各加工有一个安装传动轴的圆孔，所述的传动轴转动安装在这两个圆孔内；所述的步进电机水平固定安装在底支架下侧的安装凸台处；所述的同步轮A一个固定安装在步进电机的电机轴上，另一个同步轮A与安装在电机轴上的同步轮A对齐放置，并固定安装在传动轴上；所述的同步轮B分别左右放置固定安装在传动轴的两端，并对齐底支架方孔；所述的传动同步带安装在两个同步轮A之间；

所述的滑架包括方形框架、机械手A、柔性拆桨头、皮带卡口、机械手B、滑轮、电机A，所述的方形框架主体为正方形框架结构，在其四个角处各加工有一个三角形安装平台，所述的方形框架的一组对边上加工有供滑轮安装用的凸台；所述的电机A两两一组竖直向上放置，顺时针依次固定安装在方形框架相邻的三个三角形安装平台上，其余的一个三角形安装平台上竖直向上固定安装有一个电机A；所述的机械手A分别通过其两个连杆A固定安装在一组电机A的电机轴上，其余两个机械手A的安装方式与其相同；所述的皮带卡口固定安装在方形框架未安装滑轮的两侧；所述的机械手B通过其连杆C固定安装在电机A 的电机轴上；所述的滑轮两两一组，每组滑轮均竖直放置并固定在方形框架两侧的安装凸台上，其中每组滑轮的滑轮轴要错开一段距离，保证两个滑轮分别只与滑轨A的滑槽的一个侧面接触；所述的柔性拆桨头分别固定安装在机械手A的旋转电机和机械手B的关节电机的电机轴上；

所述的机械手A包括连杆A、连杆B、旋转电机，所述的连杆A和连杆B结构完全相同，将连杆A和连杆B的较厚一端转动安装在一起，构成连杆组，将两组连杆组的连杆A通过一个套筒转动安装在一起，构成复合铰链；所述的旋转电机竖直向下放置并固定安装在套筒上，电机轴不与套筒接触；

所述的机械手B包括连杆C、关节电机、吸盘，所述的连杆C与连杆A、B结构相同；所述的关节电机分别固定安装在第二节连杆C的两端，其电机轴分别固定安装在第一节和第三节的连杆C的较薄一端；所述的吸盘固定安装在第三节连杆C的厚端；

所述的并联调姿机构包括圆形平台、缸套、推杆、夹紧装置、微调电机，所述的圆形平台主体为圆盘结构，在圆盘的表面上两两一组加工有三组球铰支座；所述的缸套一端加工有一个球形端，通过球形端将所述的缸套转动安装在各个球铰支座内，构成球铰；所述的推杆的一端也加工有一个球形端，另一端滑动安装在缸套内，而球形端与上侧的圆形平台的球铰支座相配合构成球铰；所述的微调电机竖直向上放置并固定安装在上侧圆形平台的下表面；所述的夹紧机构通过其旋转底座固定安装在微调电机的电机轴上；

所述的夹紧装置包括旋转底座、夹紧爪、可动杆A、可动杆B、原动电机、固定杆，所述的旋转底座主体是一个方形的底座，底座下方加工有一个转轴，上侧加工有一个方形安装凸台；所述的夹紧爪转动安装在旋转底座的安装凸台处；所述的固定杆水平放置并固定安装在安装凸台处；所述的原动电机固定安装在固定杆上；所述的可动杆B固定安装在原动电机的电机轴上；所述的可动杆A一端转动安装在可动杆B上，另一端转动安装在夹紧爪上。

进一步地，所述的柔性拆桨头使用柔性材料制成，通过气动控制能够适应各种形状。

本发明有益效果：1. 本发明通过并联调姿机构实现无人机俯仰，横滚和航向各自由度姿态模拟。

2.通过设置了机械臂A和机械臂B两种两自由度机械臂快速进行装拆桨和电池等动作，提高效率和准确率。

3.通过采用了四连杆机构做夹紧装置，利用四连杆机构的自锁实现无人机的夹紧，简便、可靠。

附图说明

图1、图2为本发明的整体结构示意图。

图3为本发明的底座部件结构示意图。

图4、图5为本发明的滑架部件结构示意图。

图6为本发明柔性拆桨头零件结构示意图。

图7为本发明机械手A部件结构示意图。

图8为本发明机械手B部件结构示意图。

图9、图10为本发明并联调姿机构部件结构示意图。

图11为本发明夹紧装置部件结构示意图。

附图标号：1-底座；2-滑轨A；3-滑架；4-滑轨B；5-并联调姿机构；

6-升降同步带；101-底支架；102-传动轴；103-同步轮A；104-步进电机；105-同步轮B；106-传动同步带；301-方形框架；302-机械手A；303-柔性拆桨头；304-皮带卡口；305-机械手B；306-滑轮；307-电机A； 501-圆形平台；502-缸套；503-推杆；504-夹紧装置；505-微调电机；302A-连杆A；302B-连杆B；302C-旋转电机；305A-连杆C；305B-关节电机；305C-吸盘；504A-旋转底座；504B-夹紧爪；504C-可动杆A；504D-可动杆B；504E-原动电机；504F-固定杆。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例

如图1、图2、图3所示，一种无人机快速维护调试机器人，其特征在于：包括底座1、滑轨A2、滑架3、滑轨B4、并联调姿机构5、升降同步带6，所述的底座1为十字形结构，在十字形的每个分支外端各竖直固定安装有一对滑轨A2和滑轨B4，安装时须将有孔一端向上；所述的滑轨A2和滑轨B4均为凹字形型材，一端加工有圆孔，所述的滑轨B4圆孔处通过销轴各转动安装有一个同步轮B105；所述的滑架3通过滑轮306滑动安装在滑轨A2的槽内，同时通过皮带卡口304固定安装在升降同步带6上，使其能够跟随升降同步带6上下滑动；所述的并联调姿机构5通过其圆形平台501竖直固定安装在底支架101中间圆盘处；所述的升降同步带6安装在滑轨B4和底座1的两个同步轮B105之间；

所述的底座1包括底支架101、传动轴102、同步轮A103、步进电机104、同步轮B105、传动同步带106，所述的底支架101为十字形结构，十字形中部为圆盘，十字的四个分支外端各加工有一个安装滑轨A2、滑轨B4的方孔，在安装滑轨B4的两个分支下侧各加工有一个安装传动轴102的圆孔，所述的传动轴102转动安装在这两个圆孔内；所述的步进电机104水平固定安装在底支架101下侧的安装凸台处；所述的同步轮A103一个固定安装在步进电机104的电机轴上，另一个同步轮A103与安装在电机轴上的同步轮A103对齐放置，并固定安装在传动轴102上；所述的同步轮B105分别左右放置固定安装在传动轴102的两端，并对齐底支架101方孔；所述的传动同步带106安装在两个同步轮A103之间；

所述的滑架3包括方形框架301、机械手A302、柔性拆桨头303、皮带卡口304、机械手B305、滑轮306、电机A307，所述的方形框架301主体为正方形框架结构，在其四个角处各加工有一个三角形安装平台，所述的方形框架301的一组对边上加工有供滑轮306安装用的凸台；所述的电机A307两两一组竖直向上放置，顺时针依次固定安装在方形框架301相邻的三个三角形安装平台上，其余的一个三角形安装平台上竖直向上固定安装有一个电机A307；所述的机械手A302分别通过其两个连杆A302A固定安装在一组电机A307的电机轴上，其余两个机械手A302的安装方式与其相同；所述的皮带卡口304固定安装在方形框架301未安装滑轮306的两侧；所述的机械手B305通过其连杆C305A固定安装在电机A307 的电机轴上；所述的滑轮306两两一组，每组滑轮306均竖直放置并固定在方形框架301两侧的安装凸台上，其中每组滑轮306的滑轮轴要错开一段距离，保证两个滑轮306分别只与滑轨A2的滑槽的一个侧面接触；所述的柔性拆桨头303分别固定安装在机械手A302的旋转电机302C和机械手B305的关节电机305B的电机轴上；

所述的机械手A302包括连杆A302A、连杆B302B、旋转电机302C，所述的连杆A302A和连杆B302B结构完全相同，将连杆A302A和连杆B302B的较厚一端转动安装在一起，构成连杆组，将两组连杆组的连杆A302A通过一个套筒转动安装在一起，构成复合铰链；所述的旋转电机302C竖直向下放置并固定安装在套筒上，电机轴不与套筒接触；

所述的机械手B305包括连杆C305A、关节电机305B、吸盘305C，所述的连杆C305A与连杆A302A、连杆B302B结构相同；所述的关节电机305B分别固定安装在第二节连杆C305A的两端，其电机轴分别固定安装在第一节和第三节的连杆C305A的较薄一端；所述的吸盘305C固定安装在第三节连杆C305A的厚端；

所述的并联调姿机构5包括圆形平台501、缸套502、推杆503、夹紧装置504、微调电机505，所述的圆形平台501主体为圆盘结构，在圆盘的表面上两两一组加工有三组球铰支座；所述的缸套502一端加工有一个球形端，通过球形端将所述的缸套502转动安装在各个球铰支座内，构成球铰；所述的推杆503的一端也加工有一个球形端，另一端滑动安装在缸套502内，而球形端与上侧的圆形平台501的球铰支座相配合构成球铰；所述的微调电机505竖直向上放置并固定安装在上侧圆形平台501的下表面；所述的夹紧机构通过其旋转底座504A固定安装在微调电机505的电机轴上；

所述的夹紧装置504包括旋转底座504A、夹紧爪504B、可动杆A504C、可动杆B504D、原动电机504E、固定杆504F，所述的旋转底座504A主体是一个方形的底座，底座下方加工有一个转轴，上侧加工有一个方形安装凸台；所述的夹紧爪504B转动安装在旋转底座504A的安装凸台处；所述的固定杆504F水平放置并固定安装在安装凸台处；所述的原动电机504E固定安装在固定杆504F上；所述的可动杆B504D固定安装在原动电机504E的电机轴上；所述的可动杆A504C一端转动安装在可动杆B504D上，另一端转动安装在夹紧爪504B上。

进一步地，所述的柔性拆桨头303使用柔性材料制成，通过气动控制能够适应各种形状。

本发明工作原理：本发明在使用时先将机械手A302和机械手B305运动至收缩状态；将无人机自动降落或者放置到并联调姿机构5的上侧圆形平台501上；原动电机504E带动可动杆B504D旋转至夹紧机构死点位置，夹紧无人机并形成自锁；滑架3上下移动至螺旋桨上方，机械手A302和机械手B305移动接近螺旋桨锁紧扣，再经过滑架3微调，捕捉到螺旋桨锁紧扣，柔性拆桨头303贴紧锁紧扣；关节电机305B和旋转电机302C旋转一定的角度，将锁紧扣打开，柔性拆桨头303离开锁紧扣一段微小距离，滑架3继续下降，柔性拆桨头303捕捉到螺旋桨后，滑架3上升，取下螺旋如有需要，机械手B305还可通过吸盘305C对无人机的电池进行更换。在进行无人机调试时，可以根据调试程序控制并联调姿机构5进行各个位姿的调整，配合相关仪器设备进行调试工作；完成所有调试维护工作后，滑架3配合机械手A302和机械手B305将螺旋桨和电池装回无人机；原动电机504E反向旋转，打开夹紧装置504。

Claims (2)

1.一种无人机快速维护调试机器人，其特征在于：包括底座（1）、滑轨A（2）、滑架（3）、滑轨B（4）、并联调姿机构（5）、升降同步带（6），所述的底座（1）为十字形结构，在十字形的每个分支外端各竖直固定安装有一对滑轨A（2）和滑轨B（4），安装时须将有孔一端向上；所述的滑轨A（2）和滑轨B（4）均为凹字形型材，一端加工有圆孔，所述的滑轨B（4）圆孔处通过销轴各转动安装有一个同步轮B（105）；所述的滑架（3）通过滑轮（306）滑动安装在滑轨A（2）的槽内，同时通过皮带卡口（304）固定安装在升降同步带（6）上，使其能够跟随升降同步带（6）上下滑动；所述的并联调姿机构（5）通过其圆形平台（501）竖直固定安装在底支架（101）中间圆盘处；所述的升降同步带（6）安装在滑轨B（4）和底座（1）的两个同步轮B（105）之间；

所述的底座（1）包括底支架（101）、传动轴（102）、同步轮A（103）、步进电机（104）、同步轮B（105）、传动同步带（106），所述的底支架（101）为十字形结构，十字形中部为圆盘，十字的四个分支外端各加工有一个安装滑轨A（2）、滑轨B（4）的方孔，在安装滑轨B（4）的两个分支下侧各加工有一个安装传动轴（102）的圆孔，所述的传动轴（102）转动安装在这两个圆孔内；所述的步进电机（104）水平固定安装在底支架（101）下侧的安装凸台处；所述的同步轮A（103）一个固定安装在步进电机（104）的电机轴上，另一个同步轮A（103）与安装在电机轴上的同步轮A（103）对齐放置，并固定安装在传动轴（102）上；所述的同步轮B（105）分别左右放置固定安装在传动轴（102）的两端，并对齐底支架（101）方孔；所述的传动同步带（106）安装在两个同步轮A（103）之间；

所述的滑架（3）包括方形框架（301）、机械手A（302）、柔性拆桨头（303）、皮带卡口（304）、机械手B（305）、滑轮（306）、电机A（307），所述的方形框架（301）主体为正方形框架结构，在其四个角处各加工有一个三角形安装平台，所述的方形框架（301）的一组对边上加工有供滑轮（306）安装用的凸台；所述的电机A（307）两两一组竖直向上放置，顺时针依次固定安装在方形框架（301）相邻的三个三角形安装平台上，其余的一个三角形安装平台上竖直向上固定安装有一个电机A（307）；所述的机械手A（302）分别通过其两个连杆A（302A）固定安装在一组电机A（307）的电机轴上，其余两个机械手A（302）的安装方式与其相同；所述的皮带卡口（304）固定安装在方形框架（301）未安装滑轮（306）的两侧；所述的机械手B（305）通过其连杆C（305A）固定安装在电机A（307） 的电机轴上；所述的滑轮（306）两两一组，每组滑轮（306）均竖直放置并固定在方形框架（301）两侧的安装凸台上，其中每组滑轮（306）的滑轮轴要错开一段距离，保证两个滑轮（306）分别只与滑轨A（2）的滑槽的一个侧面接触；所述的柔性拆桨头（303）分别固定安装在机械手A（302）的旋转电机（302C）和机械手B（305）的关节电机（305B）的电机轴上；

所述的机械手A（302）包括连杆A（302A）、连杆B（302B）、旋转电机（302C），所述的连杆A（302A）和连杆B（302B）结构完全相同，将连杆A（302A）和连杆B（302B）的较厚一端转动安装在一起，构成连杆组，将两组连杆组的连杆A（302A）通过一个套筒转动安装在一起，构成复合铰链；所述的旋转电机（302C）竖直向下放置并固定安装在套筒上，电机轴不与套筒接触；

所述的机械手B（305）包括连杆C（305A）、关节电机（305B）、吸盘（305C），所述的连杆C（305A）与连杆A（302A）、连杆B（302B）结构相同；所述的关节电机（305B）分别固定安装在第二节连杆C（305A）的两端，其电机轴分别固定安装在第一节和第三节的连杆C（305A）的较薄一端；所述的吸盘（305C）固定安装在第三节连杆C（305A）的厚端；

所述的并联调姿机构（5）包括圆形平台（501）、缸套（502）、推杆（503）、夹紧装置（504）、微调电机（505），所述的圆形平台（501）主体为圆盘结构，在圆盘的表面上两两一组加工有三组球铰支座；所述的缸套（502）一端加工有一个球形端，通过球形端将所述的缸套（502）转动安装在各个球铰支座内，构成球铰；所述的推杆（503）的一端也加工有一个球形端，另一端滑动安装在缸套（502）内，而球形端与上侧的圆形平台（501）的球铰支座相配合构成球铰；所述的微调电机（505）竖直向上放置并固定安装在上侧圆形平台（501）的下表面；所述的夹紧机构通过其旋转底座（504A）固定安装在微调电机（505）的电机轴上；

所述的夹紧装置（504）包括旋转底座（504A）、夹紧爪（504B）、可动杆A（504C）、可动杆B（504D）、原动电机（504E）、固定杆（504F），所述的旋转底座（504A）主体是一个方形的底座，底座下方加工有一个转轴，上侧加工有一个方形安装凸台；所述的夹紧爪（504B）转动安装在旋转底座（504A）的安装凸台处；所述的固定杆（504F）水平放置并固定安装在安装凸台处；所述的原动电机（504E）固定安装在固定杆（504F）上；所述的可动杆B（504D）固定安装在原动电机（504E）的电机轴上；所述的可动杆A（504C）一端转动安装在可动杆B（504D）上，另一端转动安装在夹紧爪（504B）上。

2.根据权利要求1所述的一种无人机快速维护调试机器人，其特征在于：所述的柔性拆桨头（303）使用柔性材料制成，通过气动控制能够适应各种形状。

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