CN109250118A - 一种小型无人机可调控鸟爪式机械抓手装置 - Google Patents
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Abstract
一种小型无人机可调控鸟爪式机械抓手装置，涉及一种小型无人机用搭载装置，抓手上连接板(1)主体为正十字型的饼状体，饼状体几何中心开有螺纹孔(11)，用以连接动力源结构(2)，在饼状体上表面四个互相垂直的方向引出四个U型卡槽(13)，卡槽两个立体表面间距尺寸与动力杆头部宽度尺寸一致，上面开有异型孔(12)，用内六角螺丝将其与动力杆(8)的上头异型孔(82)进行串联；抓手中心连接板(3)与抓手上连接板(1)形状区别在于抓手中心连接板(3)开有圆柱中心螺纹孔(31)。该装置利用一个伸缩杆控制四个抓手的张开闭合，能够稳定准确的控制抓取的位置和力度，更加适用于精确操控，稳定性和可控性强，抓取效果明显。
Description
技术领域
本发明涉及一种小型无人机用搭载装置，特别是涉及一种小型无人机可调控鸟爪式机械抓手装置。
背景技术
无人机与传统行业跨界融合，拥有巨大的应用领域和广阔的发展前景，“无人机+”将成为消费级爆发的重要着力点，物流无人机就是其中之一。据搜狐科技报道，菜鸟ET物流实验室在2018年3月首度利用无人机完成了狮峰龙井第一采运输任务，京东、亚马逊等企业也在加紧研究无人机物流配送技术。但现有技术中，无人机在起飞前仍需借助于人力将物品加载到无人机上，如果能实现物品的自动装载，将极大地提高运输效率，而且无人机也可应用到更加广泛的场景中，如反恐排爆之类的危险场合。
现有技术中，无人机抓取装置结构较为复杂，成本较高，影响无人机的飞行稳定性，且无人机在起飞前仍需借助于人力将物品加载到无人机上，如果能实现物品的自动装载，将极大地提高运输效率，而且无人机也可应用到更加广泛的场景中。市面上现有的搬运无人机多能达到运输的效果，即便能抓取也仅限于对于规则物品的抓取，大多数机械抓手对目前主流的各种小型无人机设备适应性较差，无法满足实际日常生产需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种小型无人机可调控鸟爪式机械抓手装置，该装置利用一个伸缩杆控制四个抓手的张开闭合，能够稳定准确的控制抓取的位置和力度，更加适用于精确操控，稳定性和可控性强，抓取效果明显。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种小型无人机可调控鸟爪式机械抓手装置，机械抓手采用碳纤维材质，轻量化可调节鸟爪式机械抓手包括抓手上连接板、动力源结构、抓手中心连接板、鸟爪大关节、鸟爪小关节、凹型槽口、推杆连接口、动力杆；抓手上连接板主体为正十字型的饼状体，饼状体几何中心开有螺纹孔，用以连接动力源结构，在饼状体上表面四个互相垂直的方向引出四个U型卡槽，卡槽两个立体表面间距尺寸与动力杆头部宽度尺寸一致，上面开有异型孔，用内六角螺丝将其与动力杆的上头异型孔进行串联；抓手中心连接板与抓手上连接板形状区别在于抓手中心连接板开有圆柱中心螺纹孔，与动力源结构的底座镶嵌；动力源结构为丝杆电机或气动推杆器件，由两个半径不同，圆心相合的圆柱体构成，动力源结构底部与抓手中心连接板几何中心开凿的螺纹孔进行串联，动力源结构顶部与抓手上连接板中心螺纹孔相接入。
所述的一种小型无人机可调控鸟爪式机械抓手装置，所述爪子整体弯度范围为130°-150°，鸟爪大关节外侧表面设有凹型槽口，鸟爪大关节设有异型孔，可与动力杆末端异型孔连接，鸟爪大关节外壁中心切有槽口，鸟爪大关节配有动力杆连接口，鸟爪小关节跟鸟爪大关节相接。
所述的一种小型无人机可调控鸟爪式机械抓手装置，所述推杆连接口为圆筒状，采用贴片安装在抓手中心连接板边缘位置，底座为矩形贴面，为一个自由度的方向扩展。
所述的一种小型无人机可调控鸟爪式机械抓手装置，所述上连接板与鸟爪大关节的动力杆为长方体结构，两端设计为圆滑曲面，动力杆末端开有异型孔，动力杆顶端开有异型孔，动力杆末端异型孔与鸟爪大关节面凸起的导孔用螺丝杆串联，动力杆顶端异型孔可以和上连接板侧边的U型卡槽上的异型孔进行连接，动力杆共四个，每个动力杆下端异型孔与鸟爪大关节的导孔连接，鸟爪大关节与鸟爪大关节进行串联。
本发明的优点与效果是：
1. 本发明结构简洁，稳定性和可控性强，抓取效果明显。整体机械结构采用“鸟爪”式，既能使其具备抓取不规则物体的能力，又由于外形自带的特点，抓取物不易脱落。
2. 本发明中抓手可采用碳纤维结构，极大地降低了抓手的重量，具有质量轻、强度高的优势，增大了其实用范围。
3. 本发明利用一个伸缩杆控制四个抓手的张开闭合，能够稳定准确的控制抓取的位置和力度，更加适用于精确操控。
附图说明
图1为机械抓手的立体结构图；
图2为机械抓手在小型无人机上的应用实例。
附图标记: 1.抓手上连接板，11.抓手上连接板1螺纹孔，12上连接板1 U型卡槽，2.动力源结构，21.动力源结构2中丝杆电机，22.动力源结构2螺纹底座，3.抓手中心连接板，31.抓手中心连接板3中心螺纹孔，4.鸟爪大关节，41.鸟爪大关节4顶部异型孔，5.鸟爪小关节，6.凹型槽口，7.推杆连接口，8.动力杆，81.动力杆8底部异型孔，82.动力杆8顶部异型孔，9.无人机机体。
具体实施方式
下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。
本发明轻量化可调节 “鸟爪”式机械抓手包括抓手上连接板1，动力源结构2，抓手中心连接板3，鸟爪大关节4，鸟爪小关节5，凹型槽口6，推杆连接口7，动力杆8。鸟爪大关节4、鸟爪小关节5、凹型槽口6相连接构成了单鸟爪结构体，鸟爪大关节4、鸟爪小关节5与抓手中心连接板3连接构成抓手底层机构，动力源结构2分别连接抓手上连接板1和抓手中心连接板3，动力杆8连接抓手上连接板1和抓手中心连接板3构成整个抓取系统。抓手上连接板1主体为正十字型的饼状体，饼状体几何中心开有螺纹孔11，用以连接动力源结构2，在饼状体上表面四个互相垂直的方向引出四个U型卡槽13，卡槽两个立体表面间距尺寸与动力杆头部宽度尺寸一致，上面开有异型孔12，可用内六角螺丝将其与动力杆8的上头异型孔82进行串联；所述抓手中心连接板3与抓手上连接板1形状类似，区别在于抓手中心连接板3几何中心开有圆柱中心螺纹孔31，可与动力源结构2的底座镶嵌。
动力源结构2可为丝杆电机或气动推杆等器件，由两个半径不同，圆心相合的圆柱体构成，动力源结构2底部与抓手中心连接板3几何中心开凿的螺纹孔31进行串联，动力源结构2顶部与抓手上连接板1中心螺纹孔11相接入，动力源结构2可控制抓手的闭合开张程度。
爪子整体弯度范围为130°-150°，鸟爪大关节4外侧表面设有凹型槽口6，鸟爪大关节4设有异型孔41，可与动力杆8末端异型孔81连接，鸟爪大关节4外壁中心切有槽口6，鸟爪大关节4配有动力杆8连接口41，鸟爪小关节5跟鸟爪大关节4相接。
推杆连接口7为圆筒状，采用贴片安装在抓手中心连接板3边缘位置，底座71为矩形贴面，可方便一个自由度的方向扩展。
上连接板1与鸟爪大关节4的动力杆8为长方体结构，两端设计为圆滑曲面，动力杆8末端开有异型孔81，动力杆8顶端开有异型孔82，动力杆8末端异型孔81与鸟爪大关节4面凸起的导孔41用螺丝杆串联，动力杆8顶端异型孔82可以和上连接板1侧边的U型卡槽13上的异型孔12进行连接，动力杆8共四个，每个动力杆8下端异型孔81与鸟爪大关节4的导孔41连接，鸟爪大关节4与鸟爪大关节5进行串联。
如图2所示，展示机械抓手在小型无人机上的应用实例，在实际应用中，抓手采用碳纤维材质，抓手上连接板1几何中心开有螺纹孔11，用于动力源结构2的连接，上连接板1四个互相垂直的方向引出四个U型卡槽12，可与动力杆8的上头异型孔82用内六角螺丝进行串联，抓手上连接板1螺纹导孔11可用螺丝将无人机机体9和抓手上连接板1连接起来，动力源结构2为由步进电机和螺纹杆构成的丝杆电机，鸟爪大关节4顶部设有异型孔41，鸟爪大关节4外壁中心切有一定宽度的凹型槽口6，可在内侧加入压力传感器，鸟爪大关节4异型孔41和和动力杆8底部异型孔81连接，鸟爪小关节5跟鸟爪大关节4脚部相接，上连接板1与鸟爪大关节4的动力杆8为配套尺寸的长方体，两头带有一定角度倒角的圆滑曲面，在两头侧面各有一个半径与长杆螺丝配套的异型孔81，连接杆末端可以与鸟爪大关节4面凸起的导孔41进行螺丝杆串联，连接杆前端可以和上连接板1侧边的U型卡槽13上的12进行连接，动力杆8共四个，每个连接一个抓手，至此，结构连接完毕。
丝杆电机动力源安装在动力源结构2上，丝杆电机接入嵌入式控制板，可进行收缩控制。正常抓手整体处于收缩状态，无人机起飞后，无人机脚架收起，在需要进行抓取动作时丝杆电机正向运作，抓手随着丝杆电机头部伸出去，具体的位置可由推杆电机的量程及行程距离决定，上连接板1与鸟爪大关节4的动力杆8两端进行转动，转到柱体丝杆螺纹卡槽22的最低端，此时动力杆向外部扩展力，四个爪子向外张开，初始化动作完成。
确定好爪子与物体的几何位置后，丝杆电机开始反向运作，电机丝杆向上提升，带动动力杆8进行闭合动作，被抓取物随着爪子的受力向爪子内部运动，直到物体进入抓手抓取范围，贴近地面时，鸟爪小关节5可进行一定的角度变化，以保证抓手不受地面力的作用，而损坏抓手机械结构，同时为了抓取物不被破坏，每个爪子外侧都留有曲面U型槽6，可在U型槽6内安装压力传感器，当压力到达一定范围时，丝杆电机停止工作，抓手停止闭合动作，只要保证物体在爪子内部即可，由于“鸟爪”式结构的特性，抓取后的形状为球形，可以将抓取物体包在球体内部，保证了抓取物体不会掉落。
抓取物体成功后，无人机飞回目的地，回到一定得位置放置物体，丝杆电机伸长，爪子被支开，物体放置成功后，丝杆电机沿着丝杆螺纹卡槽22向下运作，爪子闭合，回到初始位置，即一次抓取动作完成。
以上描述仅为本申请的较佳实施范例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中涉及的实施范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其他技术方案。例如上述特征与本申请中公开的但不限于具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (4)
1.一种小型无人机可调控鸟爪式机械抓手装置，其特征在于，机械抓手采用碳纤维材质，轻量化可调节鸟爪式机械抓手包括抓手上连接板(1)、动力源结构(2)、抓手中心连接板(3)、鸟爪大关节(4)、鸟爪小关节(5)、凹型槽口(6)、推杆连接口(7)、动力杆(8)；抓手上连接板(1)主体为正十字型的饼状体，饼状体几何中心开有螺纹孔(11)，用以连接动力源结构(2)，在饼状体上表面四个互相垂直的方向引出四个U型卡槽(13)，卡槽两个立体表面间距尺寸与动力杆头部宽度尺寸一致，上面开有异型孔(12)，用内六角螺丝将其与动力杆(8)的上头异型孔(82)进行串联；抓手中心连接板(3)与抓手上连接板(1)形状区别在于抓手中心连接板(3)开有圆柱中心螺纹孔(31)，与动力源结构(2)的底座镶嵌；动力源结构(2)为丝杆电机或气动推杆器件，由两个半径不同，圆心相合的圆柱体构成，动力源结构(2)底部与抓手中心连接板(3)几何中心开凿的螺纹孔(31)进行串联，动力源结构(2)顶部与抓手上连接板(1)中心螺纹孔(11)相接入。
2.根据权利要求1所述的一种小型无人机可调控鸟爪式机械抓手装置，其特征在于，所述爪子整体弯度范围为130°-150°，鸟爪大关节(4)外侧表面设有凹型槽口(6)，鸟爪大关节(4)设有异型孔(41)，可与动力杆(8)末端异型孔(81)连接，鸟爪大关节(4)外壁中心切有槽口(6)，鸟爪大关节(4)配有动力杆(8)连接口(41)，鸟爪小关节(5)跟鸟爪大关节(4)相接。
3.根据权利要求1所述的一种小型无人机可调控鸟爪式机械抓手装置，其特征在于，所述推杆连接口(7)为圆筒状，采用贴片安装在抓手中心连接板(3)边缘位置，底座(71)为矩形贴面，为一个自由度的方向扩展。
4.根据权利要求1所述的一种小型无人机可调控鸟爪式机械抓手装置，其特征在于，所述上连接板(1)与鸟爪大关节(4)的动力杆(8)为长方体结构，两端设计为圆滑曲面，动力杆(8)末端开有异型孔(81)，动力杆(8)顶端开有异型孔(82)，动力杆(8)末端异型孔(81)与鸟爪大关节(4)面凸起的导孔(41)用螺丝杆串联，动力杆(8)顶端异型孔(82)可以和上连接板(1)侧边的U型卡槽(13)上的异型孔(12)进行连接，动力杆(8)共四个，每个动力杆(8)下端异型孔(81)与鸟爪大关节(4)的导孔(41)连接，鸟爪大关节(4)与鸟爪大关节(5)进行串联。
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Effective date of registration: 20230927 Address after: Room 405, Building N05, No. 54 Lianhe Road, Dadong District, Shenyang City, Liaoning Province, 110000 Applicant after: Shenyang Weina Visual Technology Co.,Ltd. Address before: 110044 Liaoning Province, Shenyang City District wanghuanan Street No. 21 Applicant before: SHENYANG University |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20190122 |