CN108820224B - 一种用于无人机的抓取机构及无人机 - Google Patents

Abstract

本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种用于无人机的抓取机构及无人机，包括固定座、夹持机构和驱动机构，固定座安装于无人机机体，夹持机构和驱动机构设于所述固定座上；夹持机构用于夹持物流箱，其有两个且相对设置，夹持机构包括夹持臂和夹持板，夹持臂的一端与所述固定座铰接，另一端与夹持板铰接；驱动机构与无人机的飞行控制器连接，并用于驱动两个夹持机构相对夹紧或张开。本发明提供了一种用于无人机的抓取机构及无人机，在无人机机体底部设置抓取机构，通过驱动机构驱动夹持机构张开或夹紧以实现对物流箱的抓取与投放；适用于物流运输、救援活动等领域，能够自动抓取货物投放至指定点，提高了运输效率。

Description

一种用于无人机的抓取机构及无人机

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种用于无人机的抓取机构及无人机。

背景技术

无人机是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。随着无人机行业的迅速发展，越来越多的无人机被应用到农业、林业、电力、测绘、遥测等行业。

目前，无人机物流运输行业正越来越受到重视，但是，现有的无人机在物流运输时通常需要采用人工将载有货物的物流箱固定在无人机机体底部，然后由无人机运送至目标点投递，该种无人机运输方式不仅增加了人工成本，而且采用人工装载物流箱，操作繁琐，无人机到达运输目的地后不能及时投放货物，物流运输效率较低。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供了一种用于无人机的抓取机构及无人机，解决了现有物流无人机运输效率低，人工成本较高的缺陷。

为达到上述技术效果，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种用于无人机的抓取机构，包括固定座、夹持机构和驱动机构，所述固定座安装于无人机机体，所述夹持机构和驱动机构设于所述固定座上；所述夹持机构用于夹持物流箱，其有两个且相对设置，所述夹持机构包括夹持臂和夹持板，所述夹持臂的一端与所述固定座铰接，另一端与所述夹持板铰接；所述驱动机构与无人机的飞行控制器连接，并用于驱动两个夹持机构相对夹紧或张开。

作为本发明结构上的改进，所述夹持臂的侧面为L形，两个夹持臂呈镜像设置且形成夹持空间，两者之间的距离由固定座向下先由小变大，再逐渐变小。

优选地，所述夹持臂通过销轴与所述夹持板外侧面连接；其中，所述夹持臂与所述夹持板的连接点位于所述夹持板中心点的上方。

进一步地，所述夹持板的内侧面贴覆有防滑垫。

进一步地，所述夹持臂包括第一组连接臂和第二组连接臂，所述第一组连接臂的一端与所述固定座铰接，另一端与所述第二组连接臂的一端固定连接，所述第二组连接臂的另一端与所述夹持板铰接。

优选地，所述第一组连接臂包括两个相对设置的三角形连杆，所述第二组连接臂包括两个平行设置的直杆，两个三角形连杆分别对应与两个直杆固定连接。

优选地，所述三角形连杆为直角三角形连杆，其中两个三角形连杆的直角处分别与固定座铰接，与短直角边对应的锐角处分别与两个直杆连接。

进一步地，所述两个三角形连杆中与短直角边对应的锐角处通过第一连接轴固定连接；所述两个三角形连杆中与长直角边对应的锐角处通过第二连接轴固定连接；所述两个三角形连杆的斜边通过平行支撑架与两个直杆连接。

更进一步地，所述驱动机构包括舵机、摇臂和球头连杆，所述驱动机构有两个，分别驱动两个夹持臂；所述舵机与无人机的飞行控制器连接，所述舵机的输出轴与所述摇臂的一端连接，所述摇臂的另一端与所述球头连杆连接，所述球头连杆另一端与其中一夹持臂连接。

第二方面，本发明提供了一种无人机，包括无人机机体和飞行控制器，所述飞行控制器安装于所述无人机机体上，还包括上述的用于无人机的抓取机构。

采用上述技术方案，包括以下有益效果：本发明提供了一种用于无人机的抓取机构及无人机，在无人机机体底部设置抓取机构，通过驱动机构驱动夹持机构张开或夹紧以实现对物流箱的抓取与投放；该抓取机构重量轻，适用于不同大小的物流箱，抓取稳定、不易脱落且在运输过程中能够保持物流箱的平衡性；具有该抓取机构的无人机适用于物流运输、救援活动等领域，能够自动抓取货物投放至指定点，提高了运输效率。

附图说明

图1为本发明所提供用于无人机的抓取机构的结构示意图；

图2为本发明所提供无人机的结构示意图。

图中：

1、无人机机体；2、夹持臂；2.1、第一组连接臂；2.2、第二组连接臂；2.3、平行支撑架；2.4、第一连接轴；2.5、第二连接轴；3、夹持板；4、固定座；5、舵机；6、摇臂；7、球头连杆。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例一：

本实施例提供了一种用于无人机的抓取机构，参阅图1，包括固定座4、夹持机构和驱动机构，所述固定座4安装于无人机机体1，本实施例中，优选地，所述固定座4为长方形安装板，其通过连接件固定于无人机机体1底部，连接件可以为螺丝、螺钉或螺栓等，固定座4也可采用焊接或一体连接的方式固定于无人机机体底部，此处不做限定。

所述夹持机构和驱动机构设于所述固定座4上；所述夹持机构用于夹持物流箱，其有两个且相对设置，所述夹持机构包括夹持臂2和夹持板3，所述夹持臂2的一端与所述固定座4铰接，另一端与所述夹持板3铰接；所述驱动机构与无人机的飞行控制器连接，并用于驱动两个夹持机构相对夹紧或张开。

本实施例所提供抓取机构的工作过程如下：当需要抓取物流箱时，控制无人机降落至物流箱上方，驱动机构在飞行控制器的控制下驱动两个夹持臂同步运动以张开形成夹持物流箱的空间，从而将物流箱收拢在其内，驱动机构控制夹持臂向内运动，两个夹持板逐渐夹紧在物流箱侧面，将物流箱抓取后运输到目标点投放。

本实施例中所提供的用于无人机的抓取机构，通过与无人机飞行控制器连接的驱动机构驱动两个夹持机构相对夹紧或张开，两个夹持机构协同运动，两个夹持臂相对张开后将物流箱收拢在其内，并通过相对的两个夹持板夹在物流箱相对的两侧面，夹持板与物流箱侧面相贴合后形成夹紧状态，从而能够将物流箱抓取后运输至目标点投放。本实施例中，为了提高夹持板与物流箱之间的摩擦力，在夹持板的内侧面贴覆有防滑垫，有利于夹板将物流箱夹紧，避免在运输过程中出现脱落现象。无人机可以自主完成物流箱的装载与投放，适用于不同大小的物流箱，无需人工参与，能够实现定点投放，节省了人工成本，提高了运输效率。

实施例二：

在实施例一的基础上，本实施例中所提供夹持臂的侧面为L形，两个夹持臂呈镜像设置且形成夹持空间，两者之间的距离由固定座4向下先由小变大，再逐渐变小。上述结构的夹持臂能够加大夹持机构的张开行程，适用于不同大小的物流箱运输，无人机在不载物的情况下着陆时，能够使得无人机在着陆后相对降低距离地面的高度，有利于无人机稳定地降落，可知地，无人机通过固定于其底部的起落架（图中未示出），以支撑降落，抓取机构与起落架的安装互不干涉。另外，本实施例所提供抓取机构，只需采用两个夹持臂结合夹持板即可实现对物流箱的抓取及运输，与现有设置有多个抓取机构以采用托举式的无人机相比，本实施例中所提供抓取机构体积小，重量轻，占用空间小，通过两个夹持臂形成夹持空间，结合夹持板夹紧在物流箱两个侧面，从而将物流箱夹持后运输到目标点直接投放，无人机体积和重量相对较小，有利于延长无人机续航时间。

所述夹持臂2通过销轴与所述夹持板外侧面连接；其中，所述夹持臂与所述夹持板3的连接点位于所述夹持板中心点的上方。本实施例中，优选地，夹持板为长方形板，将夹持臂与夹持板的连接点设置在夹持板中心点的上方，能够保证无论无人机姿态如何变化，夹持板始终保持垂直向下的状态，增强了夹持板与物流箱侧面的贴合效果，在抓取机构抓取该物流箱运输的过程中，使得抓取更加牢靠，有利于保持物流箱的稳定性，从而进一步提高了无人机飞行的稳定性和安全性。

本实施例中，所述夹持臂2包括第一组连接臂2.1和第二组连接臂2.2，所述第一组连接臂2.1的一端与所述固定座4铰接，另一端与所述第二组连接臂2.2的一端固定连接，所述第二组连接臂2.2的另一端与所述夹持板3铰接。第一组连接臂2.1和第二组连接臂2.2连接后侧面为L形。

优选地，所述第一组连接臂2.1包括两个相对设置的三角形连杆，所述第二组连接臂2.2包括两个平行设置的直杆，两个三角形连杆分别对应与两个直杆固定连接。所述三角形连杆为直角三角形连杆，其中两个三角形连杆的直角处分别与固定座铰接，与短直角边对应的锐角处分别与两个直杆连接。

本实施例中，第一组连接臂由两个平行的三角形连杆组成，采用双层三角形连杆结构，第一组连接臂由两个平行的直杆组成，两个三角形连杆分别与两个直杆连接，使得夹持臂的结构更加稳固，从而能够稳定地支撑大件物流箱的运输。

另外，采用直角三角形连杆，并将直角处与固定座4铰接，与短直角边对应的锐角处分别与两个直杆连接，能够在保证夹持臂结构稳定的情况下最大限度地加大夹持臂张开的行程，且降低无人机机体在降落时相对地面的高度。

为了进一步增强第一组连接臂2和第二组连接臂3结构的稳固性，在所述两个三角形连杆中与短直角边对应的锐角处通过第一连接轴2.4固定连接；所述两个三角形连杆中与长直角边对应的锐角处通过第二连接轴2.5固定连接；所述两个三角形连杆的斜边通过平行支撑架2.3与两个直杆连接。

本实施例中，所述驱动机构包括舵机5、摇臂6和球头连杆7，所述驱动机构有两个，分别驱动两个夹持臂2；所述舵机5与无人机的飞行控制器连接，所述舵机的输出轴与所述摇臂6的一端连接，所述摇臂6的另一端与所述球头连杆7连接，所述球头连杆7另一端与其中一夹持臂2连接。其中，舵机5固定在舵机安装板上，舵机安装板通过连接件固定在固定座4底部。

两个驱动机构同步运动且分别与无人机的飞行控制器连接，，舵机在飞行控制器的控制下带动摇臂转动，摇臂通过球头连杆带动夹持臂相对固定座转动，两个夹持臂在驱动机构的作用下同步运动，从而实现张开与夹紧。

为了进一步扩大夹持臂的张开行程，三角性连杆的锐角端固定连接有固定杆8，球头连杆7的一端与摇臂转动连接，另一端与固定杆的自由端转动连接，通过作用于固定杆带动夹持臂运动。本实施例中，采用球头连杆连接摇臂与固定杆，有利于减小虚位。

实施例三：

在实施例一和二的基础上，本实施例提供了一种无人机，参阅图2，包括无人机机体1和飞行控制器，所述飞行控制器安装于所述无人机机体上，还包括上述的用于无人机的抓取机构。所述抓取机构安装于无人机机体底部，包括固定座4、夹持机构和驱动机构，所述固定座安装于无人机机体，所述夹持机构和驱动机构设于所述固定座4上；所述夹持机构用于夹持物流箱，其有两个且相对设置，所述夹持机构包括夹持臂2和夹持板3，所述夹持臂的一端与所述固定座铰接，另一端与所述夹持板铰接；所述驱动机构与无人机的飞行控制器连接，并用于驱动两个夹持机构相对夹紧或张开。

本实施例在无人机机体底部设置抓取机构，通过驱动机构驱动夹持机构张开或夹紧以实现对物流箱的抓取与投放；该抓取机构重量轻，适用于不同大小的物流箱，抓取稳定、不易脱落且在运输过程中能够保持物流箱的平衡性；具有该抓取机构的无人机适用于物流运输、救援活动等领域，能够自动抓取货物投放至指定点，提高了运输效率，节省了人工成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于无人机的抓取机构，其特征在于，包括固定座（4）、夹持机构和驱动机构，所述固定座（4）安装于无人机机体（1），所述夹持机构和驱动机构设于所述固定座（4）上；所述夹持机构用于夹持物流箱，其有两个且相对设置，所述夹持机构包括夹持臂（2）和夹持板（3），所述夹持臂（2）的一端与所述固定座（4）铰接，另一端与所述夹持板（3）铰接；所述驱动机构与无人机的飞行控制器连接，并用于驱动两个夹持机构相对夹紧或张开；

所述夹持臂（2）通过销轴与所述夹持板（3）外侧面连接；其中，所述夹持臂（2）与所述夹持板（3）的连接点位于所述夹持板（3）中心点的上方；

所述夹持臂（2）包括第一组连接臂（2.1）和第二组连接臂（2.2），所述第一组连接臂（2.1）的一端与所述固定座（4）铰接，另一端与所述第二组连接臂（2.2）的一端固定连接，所述第二组连接臂（2.2）的另一端与所述夹持板（3）铰接；

所述第一组连接臂（2.1）包括两个相对设置的三角形连杆，所述第二组连接臂包括两个平行设置的直杆，两个三角形连杆分别对应与两个直杆固定连接；

所述三角形连杆为直角三角形连杆，其中两个三角形连杆的直角处分别与固定座（4）铰接，与短直角边对应的锐角处分别与两个直杆连接；

所述两个三角形连杆中与短直角边对应的锐角处通过第一连接轴（2.4）固定连接；所述两个三角形连杆中与长直角边对应的锐角处通过第二连接轴（2.5）固定连接；所述两个三角形连杆的斜边通过平行支撑架（2.3）与两个直杆连接。

2.根据权利要求1所述的用于无人机的抓取机构，其特征在于，所述夹持臂（2）的侧面为L形，两个夹持臂（2）呈镜像设置且形成夹持空间，两者之间的距离由固定座向下先由小变大，再逐渐变小。

3.根据权利要求1所述的用于无人机的抓取机构，其特征在于，所述夹持板（3）的内侧面贴覆有防滑垫。

4.根据权利要求1所述的用于无人机的抓取机构，其特征在于，所述驱动机构包括舵机（5）、摇臂（6）和球头连杆（7），所述驱动机构有两个，分别驱动两个夹持臂（2）；所述舵机（5）与无人机的飞行控制器连接，所述舵机（5）的输出轴与所述摇臂（6）的一端连接，所述摇臂（6）的另一端与所述球头连杆（7）连接，所述球头连杆（7）另一端与其中一夹持臂（2）连接。

5.一种无人机，包括无人机机体（1）和飞行控制器，所述飞行控制器安装于所述无人机机体（1）上，其特征在于，还包括权利1-4任意一项中所述的用于无人机的抓取机构。