CN107628248B - 一种多旋翼无人机机械臂装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多旋翼无人机机械臂装置，由四个结构相同的机械臂爪机构构成，呈十字形分布于机身下板下部，两两相对布置，机械臂爪机构包括第一舵机、第二舵机以及传动组件，其中，传动组件包括短曲柄、二级传动杆、长曲柄、定位轴和定位杆，二级传动杆的下端、定位杆下端以及长曲柄下端均安装在三角上，三角下部连接抓取组件，抓取组件朝机身下板内侧弯曲，包括底角、最长杆以及三级传动杆。与现有技术相比，本发明装置不仅实现简单的机械臂抓取固定，更解决了多尺寸物体运输的问题，能实现到达运输目的地后即投放货物，实现快速，高效的无人机运输，底角保持水平，能很好的托举并固定所运输的物体，对于不能倒放的货物也能运输。
Description
技术领域
本发明涉及多旋翼无人机领域，具体涉及一种多旋翼无人机机械臂装置。
背景技术
与有驾驶员亲自驾驶飞机相比，无人机往往更适合那些太“愚钝，肮脏或危险”的任务。目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。
在一些灾害后的危险地带比如地震灾区，山体滑坡等地方进行生活物资及急救药品运输投送，可能会造成人员伤亡，是十分危险的事，为了降低风险，减少救灾人员的伤亡，可使用无人机代替人力资源进行物资投送，此外无人机也可实现快递运输。目前无人机运输领域正越来越受到重视，但仍处于起步阶段，特别是快递运输行业，因被运输物体尺寸不一，运输难度大大增加。目前无人机运输中多尺寸物体运输难，效率低，无人机到达运输目的地后不能及时投放货物。
中国专利CN 105014687 A公开了一种带有多旋翼无人机的机械臂，包括机械臂和多旋翼无人机，机械臂连接在多旋翼无人机下方，机械臂由大臂、小臂和夹持器组成，大臂的上方与主框架相连，大臂的下方通过水平轴与小臂的上端连接，小臂的下端与夹持器连接，多旋翼无人机的外部结构包括八个螺旋桨、十字架转轴、八个第一无刷电机和无人机基座，无人机基座上交叉安装有十字架转轴，十字架转轴的轴末上、下端分别对称安装有第一无刷电机，第一无刷电机与对应的螺旋桨直连，但该机械臂只有一根，抓取物品时不够牢固、平稳。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种多旋翼无人机机械臂装置。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种多旋翼无人机机械臂装置，该装置由四个结构相同的机械臂爪机构构成，四个机械臂爪机构呈十字形分布于机身下板下部，两两相对布置呈镜像分布，所述的机械臂爪机构包括第一舵机、第二舵机以及安装在它们之间的传动组件，其中，所述的传动组件包括短曲柄、二级传动杆、长曲柄、定位轴和定位杆，所述的短曲柄的一端与第一舵机的转动轴连接，另一端与二级传动杆的上端连接，所述的长曲柄的上端与第二舵机的转动轴连接，所述的定位杆的上端安装在定位轴上，所述的定位轴安装在第二舵机上，所述二级传动杆的下端、定位杆下端以及长曲柄下端均安装在三角上，所述的三角下部连接抓取组件，所述的抓取组件朝机身下板内侧弯曲，包括底角、最长杆以及三级传动杆，所述的最长杆以及三级传动杆连接在所述的三角下端。
作为优选的技术方案，所述的三角为等边三角形板，其三个顶角上分别开孔，孔与孔之间的距离相同，包括上侧孔、下侧孔和内侧孔。
作为优选的技术方案，所述二级传动杆的下端、最长杆的上端以及定位杆的下端均与三角的上侧孔连接，所述的二级传动杆位于最长杆外侧，所述长曲柄的下端以及最长杆的中间孔与三角的内侧孔连接，所述三级传动杆的上端与三角的外侧孔连接。
作为优选的技术方案，所述的短曲柄两孔孔心之间的距离以及定位轴轴心至第二舵机转动轴轴心的距离等于三角的上侧孔孔心与内侧孔孔心之间的距离等于三角的上侧孔与内侧孔之间的距离，所述的二级传动杆两孔距离、长曲柄两孔距离、定位杆两孔距离、三级传动杆两孔距离以及长曲柄中间孔至下端孔距离均相等。
作为优选的技术方案，所述的第一舵机和第二舵机分别由第一舵机夹块和第二舵机夹块固定于机身下板上，所述的第一舵机和第二舵机的转动轴位于同一直线上且对向分布，保证传动的稳定性。
作为优选的技术方案，所述的短曲柄与最长杆位于同一平面，所述的长曲柄与定位杆以及三级传动杆位于同一平面，所述的三角与底角位于上述两平面之间，保证传动的稳定性。
作为优选的技术方案，所述的底角呈梯形块，前伸处为托举平面。
作为优选的技术方案，所述的定位轴轴心与第二舵机转动轴轴心连线平行于三角的内侧孔孔心及上侧孔孔心连线，以保证底角在机械臂爪运动过程中始终保持水平，四根机械臂爪协同运动使得四个底角处于同一水平面，以实现对物体的托举并固定。
本发明装置的工作原理为，机械臂爪呈镜像分布，并同步做镜像运动，操控可使得各底角向内及向上收拢，当机械臂系统需要夹持物体时，通过适当操控两对相向机械臂爪的第一舵机及第二舵机转动，带动各自短曲柄及长曲柄，经各部件传动使得四个底角向内及向上收拢以抓取并固定物体。两对机械臂爪各受控制，由此机械臂系统抓取中心便始终位于无人机的整体中心线上，防止因重心偏移而导致的坠机。
与现有技术相比，本发明的优点为：
1、底角保持水平，能很好的托举并固定所运输的物体，对于不能倒放的货物也能运输。
2、装置不仅实现简单的机械臂抓取固定，更解决了多尺寸物体运输的问题，能实现到达运输目的地后即投放货物，实现快速，高效的无人机运输。
附图说明
图1、2为本发明机械臂爪机构的结构示意图；
图3为本发明使用时的结构示意图；
图中：机身下板1、第一舵机2、第一舵机夹块3、短曲柄4、长曲柄5、二级传动杆6、最长杆7、第二舵机夹块8、定位轴9、第二舵机10、定位杆11、三角12、三级传动杆13、底角14。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种多旋翼无人机机械臂装置，参见图1、2，由四根结构相同的二自由度机械臂爪共同构成，单根机械臂爪包括第一舵机2、第一舵机夹块3、短曲柄4、长曲柄5、二级传动杆6、最长杆7、第二舵机夹块8、定位轴9、第二舵机10、定位杆11、三角12、三级传动杆13、底角14，第一舵机2和第二舵机8分别由第一舵机夹块3和第二舵机夹块8固定于机身下板1上，第一舵机2连接短曲柄4，二级传动杆6一端连接在短曲柄4上，另一端连接在最长杆7上端，第二舵机10连接长曲柄5，长曲柄5下侧孔与三角12内侧孔以及最长杆7中间孔三孔同轴心，三角12起到中间传动与角度定位的作用；定位轴9固定于第二舵机夹块8，并与定位杆11连接，定位杆11另一端与三角12上端孔连接；三级传动杆13一端与三角12外侧连接，其下端与最长杆7下端连接于底角14两孔。四根如上所述结构相同的机械臂爪呈十字形分布于机身下板1上，且底角14抓取运动方向均朝向机身下板1内侧。
第一舵机2和第二舵机10的转动轴位于同一直线上，且两舵机呈对向分布，短曲柄4及长曲柄5由第一舵机2及第二舵机10直接驱动。短曲柄4及最长杆7位于同一平面，长曲柄5及定位杆11以及三级传动杆13位于同一平面，三角12及底角14位于上述两平面之间，运动部件如此分布能保证传动的稳定性。
短曲柄4两孔长度等于长曲柄7中间孔至上端孔长度，定位轴9轴心至第二舵机10转动轴轴心距离等于三角12内侧孔至上侧孔距离，三角12内侧孔至外侧孔距离等于底角14两孔距离；二级传动杆6两孔距离、长曲柄5两孔距离、定位杆11两孔距离、三级传动杆13两孔距离以及长曲柄7中间孔至下端孔距离，此五段距离均相等。底角14前伸处为托举平面，定位轴9轴心与第二舵机10转动轴轴心连线始终平行于三角12内侧孔及上侧孔中心连线，以保证底角14在机械臂爪运动过程中始终保持水平，四根机械臂爪协同运动使得四个底角处于同一水平面，以实现对物体的托举并固定。
对向设置的两根机械臂爪呈镜像分布，并同步做镜像运动，操控可使得各底角向内及向上收拢，当机械臂系统需要夹持物体时，通过适当操控两对相向机械臂爪的第一舵机及第二舵机转动，带动各自短曲柄及长曲柄，经各部件传动使四个底角向内及向上收拢以抓取并固定物体，对向的机械臂爪受同步控制，两对机械臂爪各受控制，由此机械臂系统抓取中心便始终位于无人机的整体中心线上，防止因重心偏移而导致的坠机。
具体使用时，如图3，当无人机上电后，所搭载机械臂便自动回位到预定的张开状态，等待抓取命令。对向的机械臂爪受同步控制，两对机械臂爪各受控制，操作人员需要抓取时，通过适当操控两对相向机械臂爪的第一舵机及第二舵机转动，带动各自短曲柄及长曲柄，各底角在机械臂爪运动过程中始终保持水平，四根机械臂爪协同运动使得四个底角处于同一水平面，经各部件传动使得四个底角向内及向上收拢，以实现对物体的托举抓取并固定。
Claims (1)
1.一种多旋翼无人机机械臂装置，其特征在于，该装置由四个结构相同的机械臂爪机构构成，四个机械臂爪机构呈十字形分布于机身下板（1）下部，两两相对布置呈镜像分布，所述的机械臂爪机构包括第一舵机（2）、第二舵机（10）以及安装在它们之间的传动组件，其中，所述的传动组件包括短曲柄（4）、二级传动杆（6）、长曲柄（5）、定位轴（9）和定位杆（11），
所述的短曲柄（4）的一端与第一舵机的转动轴连接，另一端与二级传动杆（6）的上端连接，所述的长曲柄（5）的上端与第二舵机的转动轴连接，所述的定位杆（11）的上端安装在定位轴（9）上，所述的定位轴（9）安装在第二舵机（10）上，
所述二级传动杆（6）的下端、定位杆（11）下端以及长曲柄（5）下端均安装在三角（12）上，所述的三角（12）下部连接抓取组件，
所述的抓取组件朝机身下板（1）内侧弯曲，包括底角（14）、最长杆（7）以及三级传动杆（13），所述的最长杆（7）以及三级传动杆（13）连接在所述的三角（12）下端；
所述的三角（12）为等边三角形板，其三个顶角上分别开孔，孔与孔之间的距离相同，包括上侧孔、下侧孔和内侧孔；
所述二级传动杆（6）的下端、最长杆（7）的上端以及定位杆（11）的下端均与三角（12）的上侧孔连接，所述的二级传动杆（6）位于最长杆（7）外侧，所述长曲柄（5）的下端以及最长杆（7）的中间孔与三角（12）的内侧孔连接，所述三级传动杆（13）的上端与三角（12）的外侧孔连接；
所述的短曲柄（4）两孔孔心之间的距离以及定位轴（9）轴心至第二舵机（10）转动轴轴心的距离等于三角（12）的上侧孔孔心与内侧孔孔心之间的距离，所述的二级传动杆（6）两孔距离、长曲柄（5）两孔距离、定位杆（11）两孔距离、三级传动杆（13）两孔距离以及长曲柄（5）中间孔至下端孔距离均相等；
所述的第一舵机（2）和第二舵机（10）分别由第一舵机夹块（3）和第二舵机夹块（8）固定于机身下板（1）上，所述的第一舵机（2）和第二舵机（10）的转动轴位于同一直线上且对向分布；
所述的短曲柄（4）与最长杆（7）位于同一平面，所述的长曲柄（5）与定位杆（11）以及三级传动杆（13）位于同一平面，所述的三角（12）与底角（14）位于上述两平面之间；
所述的底角（14）呈梯形块，前伸处为托举平面；
所述的定位轴（9）轴心与第二舵机（10）转动轴轴心连线平行于三角（12）的内侧孔孔心及上侧孔孔心连线。
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