CN110525629A - 一种可折弯无人机机臂及无人机 - Google Patents

Abstract

一种可折弯无人机机臂，包括始端臂体、中部臂体和末端臂体；始端臂体一端枢接连接在中部臂体的始端，末端臂体一端枢接连接在中部臂体的末端，始端臂体一端和末端臂体一端上分别固定有从动齿轮，中部臂体的始端和末端上对称设有分别通过转轴枢接在中部臂体上的且与从动齿轮相啮合的主动齿轮，始端臂体朝向中部臂体一侧，末端臂体朝向中部臂体另一侧，且始端臂体与末端臂体保持平行；中部臂体的中部设有驱动单元，驱动单元通过传动单元驱动转轴转动。本发明可以调整无人机外形尺寸并保持水平方向重心，从而降低无人机整体外形的尺寸，令无人机可以在更加狭窄的空间飞行，提高无人机在复杂环境中的生存能力和作业质量。

Description

一种可折弯无人机机臂及无人机

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种可折弯无人机机臂及无人机。

背景技术

随着微电子芯片的蓬勃发展，以四旋翼为代表的小型民用无人机也像雨后春笋般冒出来。与有人机相比，无人机有着得天独厚的优势，整个无人机机体可以做得更小巧，能做更为复杂的飞行动作，因此往往更适合执行更“危险”的任务。目前无人机在航拍、森林消防、运输、灾难救援、野生动物追踪、城市维稳、测绘、电力巡检、侦察等领域有着广泛的应用，国内整个无人机行业进入到空前繁荣的发展阶段。

现阶段的技术中，采用无人机进行森林搜索、对输电线路进行巡检、复杂环境中的航拍作业都需要依赖地面控制人员实时跟随控制，对飞行器的外形尺寸有着巨大的限制。过远的距离，不能保证任务完成的质量。若选用过小的无人机则无法保证搜救、巡检、航拍等专业机载设备的挂载。而过大的无人机对航道则有较高的要求，无法解决架空线路输电设备密集、树木植被障碍、电影拍摄复杂环境等挑战，不能保证作业任务的完成。

因此，如何保证无人机在森林、输电线路、电影工厂等复杂环境中安全作业是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种可折弯无人机机臂，能够在作业过程中根据任务需要实现伸缩，同时调整无人机外形尺寸并保持水平方向重心，有利于提高无人机在复杂环境中的生存能力和作业质量。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种可折弯无人机机臂，包括始端臂体、中部臂体和末端臂体；始端臂体一端枢接连接在中部臂体的始端，末端臂体一端枢接连接在中部臂体的末端，始端臂体一端和末端臂体一端上分别固定有从动齿轮，中部臂体的始端和末端上对称设有分别通过转轴枢接在中部臂体上的且与从动齿轮相啮合的主动齿轮，始端臂体朝向中部臂体一侧，末端臂体朝向中部臂体另一侧，且始端臂体与末端臂体保持平行；中部臂体的中部设有驱动单元，驱动单元通过传动单元驱动转轴转动。

由上可知，本发明在使用时，始端臂体另一端固定在无人机机体上，末端臂体另一端上设有由无刷电机驱动旋转的螺旋桨，然后利用驱动单元通过传动单元驱动转轴转动，使得中部臂体绕始端臂体转动，而末端臂体绕中部臂体转动，从而实现机臂的伸缩，而在转动过程中始端臂体与末端臂体保持平行，则同时调整无人机外形尺寸并保持水平方向重心，使得无人机可以在复杂环境中通过改变机臂的伸张直径而改变无人机螺旋桨之间的水平距离，从而降低无人机整体外形的尺寸，令无人机可以在更加狭窄的空间飞行，提高无人机在复杂环境中的生存能力和作业质量。

作为本发明的一种改进，所述中部臂体一侧面设有轴向的通槽，所述主动齿轮、驱动单元和传动单元都设在通槽内。

作为本发明的一种改进，所述中部臂体始端设有下限位器，下限位器用于限制中部臂体绕始端臂体旋转的角度，中部臂体末端设有上限位器，上限位器用于限制末端臂体绕中部臂体旋转的角度。

作为本发明的一种改进，所述下限位器和上限位器分别包括固定在中部臂体两侧面的一对限位板，限位板一端固定中部臂体侧面上、另一端伸出至中部臂体外，一对限位板的另一端之间通过限位杆连接。

作为本发明的一种改进，所述限位板为弧形板，弧形板上设有弧形孔，螺钉穿过弧形孔将弧形板的一端固定在中部臂体侧面上。

作为本发明的一种改进，所述驱动单元包括第一伺服电机和第二伺服电机，第一伺服电机和第二伺服电机以中部臂体中心为对称点对称地位于同一轴线上，第一伺服电机输出轴通过传动单元驱动位于中部臂体始端的转轴转动，第二伺服电机输出轴通过传动单元驱动位于中部臂体末端的转轴转动。

作为本发明的一种改进，所述传动单元包括固定在第一伺服电机输出轴和第二伺服电机输出轴的主锥齿轮，转轴上设有与主锥齿轮相啮合的从锥齿轮。

本发明还提供一种无人机。

一种无人机，包括无人机机体以及上述所述机臂，所述机臂的始端臂体另一端固定在无人机机体上，所述机臂的末端臂体另一端上设有由无刷电机驱动旋转的螺旋桨。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明通过中部臂体绕始端臂体转动，而末端臂体绕中部臂体转动，从而实现机臂的伸缩，而在转动过程中始端臂体与末端臂体保持平行，则同时调整无人机外形尺寸并保持水平方向重心，使得无人机可以在复杂环境中通过改变机臂的伸张直径而降低无人机整体外形的外径，令无人机可以在更加狭窄的空间飞行，提高无人机在复杂环境中的生存能力和作业质量。

附图说明

图1为本发明可折弯无人机机臂的示意图；

图2为本发明无人机的示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例

请参考图1，一种可折弯无人机机臂，包括始端臂体10、中部臂体20和末端臂体30；

始端臂体10一端枢接连接在中部臂体20的始端，末端臂体30一端枢接连接在中部臂体20的末端，始端臂体10一端和末端臂体30一端上分别固定有从动齿轮40，中部臂体20的始端和末端上对称设有分别通过转轴51枢接在中部臂体20上的且与从动齿轮40相啮合的主动齿轮50，始端臂体10朝向中部臂体20一侧，末端臂体30朝向中部臂体20另一侧，且始端臂体10与末端臂体30保持平行；

中部臂体20的中部设有驱动单元60，驱动单元60通过传动单元驱动转轴51转动。

由上可知，本发明在使用时，始端臂体另一端固定在无人机机体上，末端臂体另一端上设有由无刷电机驱动旋转的螺旋桨，然后利用驱动单元通过传动单元驱动转轴转动，使得中部臂体绕始端臂体转动，而末端臂体绕中部臂体转动，从而实现机臂的伸缩，而在转动过程中始端臂体与末端臂体保持平行，则同时调整无人机外形尺寸并保持水平方向重心，使得无人机可以在复杂环境中通过改变机臂的伸张直径而改变无人机螺旋桨之间的水平距离，从而降低无人机整体外形的尺寸，令无人机可以在更加狭窄的空间飞行，提高无人机在复杂环境中的生存能力和作业质量。

在本实施例中，所述中部臂体20一侧面设有轴向的通槽21，所述主动齿轮50、驱动单元60和传动单元都设在通槽21内。通过将主动齿轮、驱动单元和传动单元都设在通槽内，便于结构布置，可以保持中部臂体整体的整洁，而且有利于降低中部臂体的体积及重量，使机臂结构更紧凑，飞行阻力更小。

在本实施例中，所述中部臂体20始端设有下限位器80，下限位器80用于限制中部臂体20绕始端臂体10旋转的角度，中部臂体20末端设有上限位器90，上限位器90用于限制末端臂体30绕中部臂体20旋转的角度。通过下限位器限制中部臂体绕始端臂体旋转的角度，上限位器限制末端臂体绕中部臂体旋转的角度，避免过度转动。具体地，所述下限位器80和上限位器90分别包括固定在中部臂体20两侧面的一对限位板81，限位板81一端固定中部臂体20侧面上、另一端伸出至中部臂体81外，一对限位板81的另一端之间通过限位杆82连接。

在本实施例中，所述限位板81为弧形板，弧形板上设有弧形孔83，螺钉84穿过弧形孔83将弧形板的一端固定在中部臂体20侧面上。通过松开螺钉，即可调节弧形板的位置，具体是利用弧形孔绕螺钉滑动后即可调节弧形板的位置，从而调节限位杆的限制末端臂体绕中部臂体旋转或中部臂体绕始端臂体旋转的角度，方便便捷。

在本实施例中，所述驱动单元60包括第一伺服电机61和第二伺服电机62，第一伺服电机61和第二伺服电机62以中部臂体20中心为对称点对称地位于同一轴线上，第一伺服电机61输出轴通过传动单元驱动位于中部臂体20始端的转轴51转动，第二伺服电机61输出轴通过传动单元驱动位于中部臂体20末端的转轴51转动。第一伺服电机和第二伺服电机以中部臂体中心为对称点对称地位于同一轴线上可以使得第一伺服电机和第二伺服电机在中部臂体上保持平衡，不需要再增加外物，避免增加中部臂体的重量，有利于提高中部臂体及机臂的平衡性能。

在上述基础上，进一步地，所述传动单元包括固定在第一伺服电机61输出轴和第二伺服电机62输出轴的主锥齿轮71，转轴51上设有与主锥齿轮71相啮合的从锥齿轮72。利用从锥齿轮和主锥齿轮相啮合可以转化扭矩方向，可以实现第一伺服电机和第二伺服电机沿中部臂体轴向布置的同时驱动转轴旋转，第一伺服电机和第二伺服电机沿中部臂体轴向布置可以减少中部臂体的外径，避免增加中部臂体的重量，有利于提高中部臂体及机臂的平衡性能。

请参考图2，一种无人机，包括无人机机体200以及上述所述机臂100，所述机臂100的始端臂体10另一端固定在无人机机体200上，所述机臂100的末端臂体30另一端上设有由无刷电机400驱动旋转的螺旋桨300。

本发明无人机通过中部臂体绕始端臂体转动以及末端臂体绕中部臂体转动，从而实现机臂的伸缩，而在转动过程中始端臂体与末端臂体保持平行，则同时调整无人机外形尺寸并保持水平方向重心，使得无人机可以在复杂环境中通过改变机臂的伸张直径而改变无人机螺旋桨之间的水平距离，从而降低无人机整体外形的尺寸，令无人机可以在更加狭窄的空间飞行，提高无人机在复杂环境中的生存能力和作业质量。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可折弯无人机机臂，其特征在于：包括始端臂体、中部臂体和末端臂体；始端臂体一端枢接连接在中部臂体的始端，末端臂体一端枢接连接在中部臂体的末端，始端臂体一端和末端臂体一端上分别固定有从动齿轮，中部臂体的始端和末端上对称设有分别通过转轴枢接在中部臂体上的且与从动齿轮相啮合的主动齿轮，始端臂体朝向中部臂体一侧，末端臂体朝向中部臂体另一侧，且始端臂体与末端臂体保持平行；中部臂体的中部设有驱动单元，驱动单元通过传动单元驱动转轴转动。

2.根据权利要求1所述的可折弯无人机机臂，其特征在于：所述中部臂体一侧面设有轴向的通槽，所述主动齿轮、驱动单元和传动单元都设在通槽内。

3.根据权利要求1所述的可折弯无人机机臂，其特征在于：所述中部臂体始端设有下限位器，下限位器用于限制中部臂体绕始端臂体旋转的角度，中部臂体末端设有上限位器，上限位器用于限制末端臂体绕中部臂体旋转的角度。

4.根据权利要求3所述的可折弯无人机机臂，其特征在于：所述下限位器和上限位器分别包括固定在中部臂体两侧面的一对限位板，限位板一端固定中部臂体侧面上、另一端伸出至中部臂体外，一对限位板的另一端之间通过限位杆连接。

5.根据权利要求4所述的可折弯无人机机臂，其特征在于：所述限位板为弧形板，弧形板上设有弧形孔，螺钉穿过弧形孔将弧形板的一端固定在中部臂体侧面上。

6.根据权利要求1所述的可折弯无人机机臂，其特征在于：所述驱动单元包括第一伺服电机和第二伺服电机，第一伺服电机和第二伺服电机以中部臂体中心为对称点对称地位于同一轴线上，第一伺服电机输出轴通过传动单元驱动位于中部臂体始端的转轴转动，第二伺服电机输出轴通过传动单元驱动位于中部臂体末端的转轴转动。

7.根据权利要求6所述的可折弯无人机机臂，其特征在于：所述传动单元包括固定在第一伺服电机输出轴和第二伺服电机输出轴的主锥齿轮，转轴上设有与主锥齿轮相啮合的从锥齿轮。

8.一种无人机，其特征在于：包括无人机机体以及上述权利要求1至7任一所述机臂，所述机臂的始端臂体另一端固定在无人机机体上，所述机臂的末端臂体另一端上设有由无刷电机驱动旋转的螺旋桨。