CN108357687A - 一种基于蝙蝠仿生可悬挂四旋翼飞行器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械技术领域，涉及一种基于蝙蝠仿生可悬挂四旋翼飞行器，其解决了现有四旋翼飞行器续航时间短等技术问题。四旋翼飞行器包括本体，本体的四周均匀设置有4个旋翼电机，旋翼电机的输出端连接有螺旋桨；四旋翼飞行器还包括间隔分布于本体两侧的机械手，机械手包括机械臂，机械臂的下端与本体相连接，机械臂的上端活动设置有可张开及合拢的夹口。本发明具有续航时间长等优点。
Description
技术领域
本发明属于机械技术领域，涉及一种基于蝙蝠仿生可悬挂四旋翼飞行器。
背景技术
目前，国内对于将四旋翼飞行器与机械手相结合的设计研究相对较少。虽然近年来四旋翼飞行器的功能有所改善，但这种动态的空中操纵，在生活中并没有得到很好的使用。目前最先进的空中操纵，范围从利用夹持器用于建设到利用悬索载荷的动态交通。在进行获取、运输、部署有效载荷的同时保持一个显著的速度是非常重要的，尤其当我们通过最小化四旋翼飞行器所需的飞行时间来节省其完成目标动作所需时间和能量的时候。
我国专利CN 202170018U公开了一种消防监测用垂直起降小型无人机，包括机身、机翼、脚架、灭火模块和图像采集模块五大部分，机翼和其下方的脚架各为四个，分别对称插接在机身左右两侧；灭火模块和图像采集模块位于机身下部；机身由控制模块电路仓，GPS接收模块仓和电池仓一体成型组接而成；机翼为可旋角机翼；脚架包括起落脚架和起震脚架避震器；灭火模块包括灭火钢瓶、机械手臂抱夹、机械手臂油缸、灭火器压把和压把给压装置；图像采集模块包括摄像设备和无线数据传输装置。
上述无人机用于消防监测中，而在秘密侦查行动中，秘密侦查行动对于速度和时间的要求是非常苛刻的，它要求四旋翼飞行器快速、及时地抓握住就近的栖息地，并对目标进行监视，避免其由于飞行产生不必要的噪声而被目标发现，节省其完成目标动作所需时间和能量，通过减少悬停时间来提高续航时间。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种基于蝙蝠仿生可悬挂四旋翼飞行器，本发明所要解决的技术问题是：如何提高四旋翼飞行器的续航时间。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
一种基于蝙蝠仿生可悬挂四旋翼飞行器，其特征在于，所述四旋翼飞行器包括本体，所述本体的四周均匀设置有4个旋翼电机，所述旋翼电机的输出端连接有螺旋桨；所述四旋翼飞行器还包括间隔分布于本体两侧的机械手，所述机械手包括机械臂，所述机械臂的下端与本体相连接，所述机械臂的上端活动设置有可张开及合拢的夹口。
其工作原理如下：本四旋翼飞行器在飞行时，如遇到需要悬停或者其它无需移动的时候，如遇到大风天气需要避风、需要定点拍摄等，则可将四旋翼飞行器飞行至有树枝或者其它悬挂的杆状物体下方，张开机械手臂上端的夹口夹住树枝，然后合拢夹口，即实现四旋翼飞行器的悬停，此时旋翼电机无需转动，有效的节省了电池的能耗，从而提高本四旋翼飞行器续航时间。
在上述的一种基于蝙蝠仿生可悬挂四旋翼飞行器中，所述机械臂的上端活动设置有两个相对应的夹爪，两个夹爪可通过相对运动使其端部相互贴合及分离，所述机械臂上还设置有能够带动夹爪运动的舵机。舵机可带动夹爪运动，从而实现夹持及松开；舵机控制机械手的夹爪实现夹持动作，为现有技术，如专利CN203471773U中公开的一种可抓取式机械手臂、专利CN205674196U中公开的舵机驱动的夹持机器人中，均公开了该结构，其具体结构并不是本申请的主要创新点，因此，不再加以赘述。
在上述的一种基于蝙蝠仿生可悬挂四旋翼飞行器中，位于同一机械臂上的两个夹爪端部均设置有一个磁铁，两个磁铁的外端磁极相反。两个磁铁的外端磁极相反，则可保证在悬停时，两个夹爪仅通过磁铁吸合即可实现悬述，即使连舵机也没电的时候，也不会发生四旋翼飞行器中掉落的情况；并且在悬停时，为了进一步省电，也可将舵机关闭，进而提高续航时间。
在上述的一种基于蝙蝠仿生可悬挂四旋翼飞行器中，同一机械臂上的两个夹爪上均设置有切刀，当两个夹爪的端部相对靠近时，两个夹爪上的切刀刀刃部位相贴。由于四旋翼飞行器中具体悬念的环境较为复杂，如遇到枝叶较多的情况，夹爪相对靠近形成夹口的同时，切刀可相配合将树枝周边的无关枝叶剪去，保证本悬挂四旋翼飞行器可成功悬停的机率，能够适应各种复杂的环境。
在上述的一种基于蝙蝠仿生可悬挂四旋翼飞行器中，所述机械臂铰接于本体上，所述本体上还设置有能够带动机械臂绕铰接轴摆动的驱动源；所述机械臂的上端内侧面上还沿水平方向设置有横杆，两个机械臂之间的横杆外端面之间具有0.5CM-1.5CM的间隙。机械手的夹爪所形成的夹口较小，如遇到较粗的树枝时，可通过驱动源带动两个机械臂摆动，让其中一根机械臂上端的横杆先位于树枝上方，然后调整四旋翼飞行器的方向直至另一根横杆也可抬起形成一个大夹口；或者事先两个机械臂的上端均抬起使横杆之间形成大夹口，然后将大夹口对准树枝套进实现悬停也可；本申请中的驱动源可采用电机或舵机。
在上述的一种基于蝙蝠仿生可悬挂四旋翼飞行器中，所述本体包括四根均匀分布的横梁，所述旋翼电机的下端固定于横梁上，所述横梁的下方连接有连杆，所述连杆上连接有能够浮于水面上的浮体。设计有浮体后，能使本四旋翼飞行器能够停于水面的场合，可避免该场合时不必要的耗电，进一步提高续航能力。
在上述的一种基于蝙蝠仿生可悬挂四旋翼飞行器中，所述本体的上方具有用于放置摄像机的支架，所述本体的中部设置有中央控制器，所述本体的下部设置有与摄像机、中央控制器、旋翼电机、舵机、驱动源相连接的电源，所述四旋翼飞行器还包括与所述中央控制器通过无线传输方式相连接的无线遥控器。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本基于蝙蝠仿生可悬挂四旋翼飞行器在飞行时，如遇到需要悬停或者其它无需移动的时候，如遇到大风天气需要避风、需要定点拍摄等，则可将四旋翼飞行器飞行至有树枝或者其它悬挂的杆状物体下方，张开机械手臂上端的夹口夹住树枝，然后合拢夹口，即实现四旋翼飞行器的悬停，此时旋翼电机无需转动，有效的节省了电池的能耗，从而提高本四旋翼飞行器续航时间；
2、两个磁铁的外端磁极相反，则可保证在悬停时，两个夹爪仅通过磁铁吸合即可实现悬述，即使连舵机也没电的时候，也不会发生四旋翼飞行器中掉落的情况；并且在悬停时，为了进一步省电，也可将舵机关闭，进而提高续航时间；
3、如遇到枝叶较多的情况，夹爪相对靠近形成夹口的同时，切刀可相配合将树枝周边的无关枝叶剪去，保证本悬挂四旋翼飞行器可成功悬停的机率，能够适应各种复杂的环境；
4、如遇到较粗的树枝时，可通过驱动源带动两个机械臂摆动，让其中一根机械臂上端的横杆先位于树枝上方，然后调整四旋翼飞行器的方向直至另一根横杆也可抬起形成一个大夹口；或者事先两个机械臂的上端均抬起使横杆之间形成大夹口，然后将大夹口对准树枝套进实现悬停也可。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1的局部放大图。
图中，1、旋翼电机；2、螺旋桨；3、机械手；4、机械臂；5、夹口；6、夹爪；7、舵机；8、磁铁；9、切刀；10、驱动源；11、横梁；12、连杆；13、浮体；14、支架；15、中央控制器；16、电源；17、本体；18、横杆。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1、图2所示，本基于蝙蝠仿生可悬挂四旋翼飞行器包括本体17，本体17的四周均匀设置有4个旋翼电机1，旋翼电机1的输出端连接有螺旋桨2；四旋翼飞行器还包括间隔分布于本体17两侧的机械手3，机械手3包括机械臂4，机械臂4的下端与本体17相连接，机械臂4的上端活动设置有可张开及合拢的夹口5。作为优选，本体17包括四根均匀分布的横梁11，旋翼电机1的下端固定于横梁11上，横梁11的下方连接有连杆12，连杆12上连接有能够浮于水面上的浮体13。
如图1、图2所示，具体来讲，机械臂4的上端活动设置有两个相对应的夹爪6，两个夹爪6可通过相对运动使其端部相互贴合及分离，机械臂4上还设置有能够带动夹爪6运动的舵机7。位于同一机械臂4上的两个夹爪6端部均设置有一个磁铁8，两个磁铁8的外端磁极相反。同一机械臂4上的两个夹爪6上均设置有切刀9，当两个夹爪6的端部相对靠近时，两个夹爪6上的切刀9刀刃部位相贴。
如图1、图2所示，机械臂4铰接于本体17上，本体17上还设置有能够带动机械臂4绕铰接轴摆动的驱动源10；机械臂4的上端内侧面上还沿水平方向设置有横杆18，两个机械臂4之间的横杆18外端面之间具有0.5CM-1.5CM的间隙。本体17的上方具有用于放置摄像机的支架14，本体17的中部设置有中央控制器15，本体17的下部设置有与摄像机、中央控制器15、旋翼电机1、舵机7、驱动源10相连接的电源16。
本基于蝙蝠仿生可悬挂四旋翼飞行器还包括与中央控制器15通过无线传输方式相连接的无线遥控器。
本发明的工作原理如下：本基于蝙蝠仿生可悬挂四旋翼飞行器在飞行时，如遇到需要悬停或者其它无需移动的时候，如遇到大风天气需要避风、需要定点拍摄等，则可将四旋翼飞行器飞行至有树枝或者其它悬挂的杆状物体下方，张开机械手臂上端的夹口夹住树枝，然后合拢夹口，即实现四旋翼飞行器的悬停，此时旋翼电机无需转动，有效的节省了电池的能耗，从而提高本四旋翼飞行器续航时间。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (8)
1.一种基于蝙蝠仿生可悬挂四旋翼飞行器，其特征在于，所述四旋翼飞行器包括本体(17)，所述本体(17)的四周均匀设置有4个旋翼电机(1)，所述旋翼电机(1)的输出端连接有螺旋桨(2)；所述四旋翼飞行器还包括间隔分布于本体(17)两侧的机械手(3)，所述机械手(3)包括机械臂(4)，所述机械臂(4)的下端与本体(17)相连接，所述机械臂(4)的上端活动设置有可张开及合拢的夹口(5)。
2.根据权利要求1所述的基于蝙蝠仿生可悬挂四旋翼飞行器，其特征在于，所述机械臂(4)的上端活动设置有两个相对应的夹爪(6)，两个夹爪(6)可通过相对运动使其端部相互贴合及分离，所述机械臂(4)上还设置有能够带动夹爪(6)运动的舵机(7)。
3.根据权利要求2所述的基于蝙蝠仿生可悬挂四旋翼飞行器，其特征在于，位于同一机械臂(4)上的两个夹爪(6)端部均设置有一个磁铁(8)，两个磁铁(8)的外端磁极相反。
4.根据权利要求3所述的基于蝙蝠仿生可悬挂四旋翼飞行器，其特征在于，同一机械臂(4)上的两个夹爪(6)上均设置有切刀(9)，当两个夹爪(6)的端部相对靠近时，两个夹爪(6)上的切刀(9)刀刃部位相贴。
5.根据权利要求4所述的基于蝙蝠仿生可悬挂四旋翼飞行器，其特征在于，所述机械臂(4)铰接于本体(17)上，所述本体(17)上还设置有能够带动机械臂(4)绕铰接轴摆动的驱动源(10)；所述机械臂(4)的上端内侧面上还沿水平方向设置有横杆(18)，两个机械臂(4)之间的横杆(18)外端面之间具有0.5CM-1.5CM的间隙。
6.根据权利要求5所述的基于蝙蝠仿生可悬挂四旋翼飞行器，其特征在于，所述本体(17)包括四根均匀分布的横梁(11)，所述旋翼电机(1)的下端固定于横梁(11)上，所述横梁(11) 的下方连接有连杆(12)，所述连杆(12)上连接有能够浮于水面上的浮体(13)。
7.根据权利要求6所述的基于蝙蝠仿生可悬挂四旋翼飞行器，其特征在于，所述本体(17)的上方具有用于放置摄像机的支架(14)，所述本体(17)的中部设置有中央控制器(15)，所述本体(17)的下部设置有与摄像机、中央控制器(15)、旋翼电机(1)、舵机(7)、驱动源(10)相连接的电源(16)。
8.根据权利要求7所述的基于蝙蝠仿生可悬挂四旋翼飞行器，其特征在于，还包括与所述中央控制器(15)通过无线传输方式相连接的无线遥控器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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