CN110802990B - 一种分体式多旋翼飞行汽车的对接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分体式多旋翼飞行汽车的对接装置，该对接装置包括第一对接机构和第二对接机构；第一对接机构包括第一支撑件、用于与第二对接机构连接的连接臂和用于校正第一对接机构位置的位置校正件，连接臂和位置校正件均设置在第一支撑件上；第二对接机构包括第二支撑件、对接孔、锁定装置、定位块和驱动定位块移动的移动机构；分体式多旋翼飞行汽车包括飞行翼单元、驾驶室和行驶单元，行驶单元设置在驾驶室底部，飞行翼单元通过本发明的对接装置与驾驶室连接。本发明的对接装置可以实现飞行翼单元和驾驶室的快速准确的对接，且平稳性和可靠性高。

Description

一种分体式多旋翼飞行汽车的对接装置

技术领域

本发明属于飞行汽车技术领域，具体涉及一种分体式多旋翼飞行汽车的对接装置。

背景技术

目前，城市交通拥挤、港口运输不便已经成为一种城市普遍的现状，城市分体式多旋翼飞行汽车的问世较好地缓解了这个现状，同时其各个单元间的关键对接技术的在国内仍处于空白状态。

分体式多旋翼飞行汽车由飞行模态和行驶模态两个模态组成。飞行模态由飞行单元与箱体单元组成，通过对接装置将其两个单元相互连接，用于空中行驶；行驶模态由箱体单元与行驶单元组成，通过对接装置将其两个单元相互连接，用于地面行驶。

对接装置是分体式城市多旋翼的关键技术之一。目前，国外POPUP公司所研发的旋转自锁对接技术处于原理验证阶段，因此，当前的对接技术在高可靠性、轻量化、高冗余度、低空间占比方面都具有一定的局限性，不能实现多次快速对接、分离，综合性能欠缺，没有适合于多旋翼飞行汽车的对接机构。为此，本发明的设计者有鉴于现有技术存在的上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期从事相关产业的经验和成果，研究出一种对接装置，以克服上述问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种分体式多旋翼飞行汽车的对接装置，基于满足产品可靠性的前提下能多次实现快速的对接、分离功能，解决了目前对接装置响应慢、结构复杂、质量大等技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种分体式多旋翼飞行汽车的对接装置，包括用于连接飞行翼单元的第一对接机构和用于连接驾驶室的第二对接机构；所述的第一对接机构包括第一支撑件、用于与第二对接机构连接的连接臂和用于校正第一对接机构位置的位置校正件，所述的连接臂和位置校正件均设置在第一支撑件上；所述的第二对接机构包括第二支撑件、对接孔、锁定装置、定位块和驱动定位块移动的移动机构；

所述的对接孔设置在第二支撑件上，对接孔的孔径与连接臂外部轮廓匹配，所述的锁定装置将连接臂固定在对接孔中；

所述的移动机构连接在第二支撑件上，所述的定位块连接在移动机构上，通过移动机构带动定位块移动并可将定位块挤顶在第一支撑件；

所述的位置校正件设置在第一支撑件上，位置校正件能够在第一支撑件上移动，所述的定位块能够卡接在位置校正件上。

具体的，所述的位置校正件包括校正块、滑轨、第一丝杠和第一驱动装置，所述的校正块上设置有V形开口，所述的滑轨固定在第一支撑件上，所述的校正块通过设置在其上的滑槽与滑轨连接，所述的第一驱动装置固定在第一支撑件上，所述的第一丝杠的两端分别与校正块和第一驱动装置连接；所述的第二支撑件上的定位块可挤顶在校正块上的V形开口中。

进一步的，所述的校正块的V形开口内侧壁设置有凹槽，凹槽内设置有滚轮。

具体的，所述的锁定装置为电磁插销，所述的对接孔的周围设置有供电磁插销穿过的插销孔；所述的连接臂上设置有供电磁插销卡接的限位槽。

进一步的，所述的对接孔中套设有一套筒，套筒的一端封闭，另一端设置有连接法兰，所述的连接臂能够插入套筒中，所述的套筒壁上设置有所述的插销孔；所述的套筒的封闭端设置有压力传感器，通过压力传感器信号控制电磁插销的伸缩。

具体的，所述的移动机构包括第二丝杠和第二驱动装置，所述的第二驱动装置固定在第二支撑件上，第二丝杠一端与第二驱动装置连接，另一端通过轴承与定位块连接。

具体的，所述的第一支撑件和第二支撑件均为方形板件，所述的连接臂有多个，连接臂为设置在第一支撑件上的圆柱形凸起，连接臂的位置和数量均与对接孔对应；所述的位置校正件设置在方形板件的四角位置，所述的定位块设置在第二支撑件的四角位置，并与位置校正件位置对应。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的对接装置可以实现飞行翼单元和驾驶室的快速准确的对接，且平稳性和可靠性高：①通过第一对接机构上的位置校正件和第二对接机构上的定位块的配合，使得连接臂和对接孔能够准确对接，提升了对接效率；②通过锁定装置将连接臂稳定的固定在对接孔中，提升了第一对接机构和第二对接机构之间连接的平稳性和可靠性。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例记载的第一对接机构的结构示意图。

图2是图1中B的局部放大图。

图3是本发明实施例记载的第二对接机构的结构示意图。

图4是本发明实施例记载的第二对接机构的侧视图。

图5是图4中A的局部放大图。

图6是本发明实施例记载的飞行汽车的连接流程图。

图中各标号表示为：

1-飞行翼单元，2-驾驶室，3-行驶单元，4-第一对接机构，5-第二对接机构；

401-第一支撑件，402-连接臂，403-位置校正件，404-校正块，405-滑轨，406-第一丝杠，407-第一驱动装置，408-凹槽，409-滚轮，410-限位槽；

501-第二支撑件，502-对接孔，503-锁定装置，504-定位块，505-移动机构，506-连接法兰，507-第二丝杠，508-第二驱动装置，509-轴承，510-支撑底座，511-支撑杆，512-插销孔，513-套筒。

以下结合附图和具体实施方式对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

以下给出本发明的具体实施方式，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、底部、顶部”通常是指以相应附图的图面为基准定义的，“内、外”是指以相应附图的轮廓为基准定义的。

一般，分体式多旋翼飞行汽车主要包括飞行翼单元1、驾驶室2和行驶单元3，行驶单元3设置在驾驶室2底部，飞行翼单元1通过对接装置与驾驶室2连接，本发明的一个实施例中记载了一种对接装置，如图1所示，该对接装置包括用于连接飞行翼单元1的第一对接机构4和用于连接驾驶室2的第二对接机构5。

其中，第一对接机构4包括第一支撑件401、用于与第二对接机构5连接的连接臂402和用于校正第一对接机构4位置的位置校正件403，连接臂402和位置校正件403均设置在第一支撑件401上。第二对接机构5包括第二支撑件501、对接孔502、锁定装置503、定位块504和驱动定位块504移动的移动机构505。对接孔502设置在第二支撑件501上，对接孔502的孔径与连接臂402外部轮廓匹配，当连接臂402插入对接孔502中时，锁定装置503用于将连接臂402固定在对接孔502中。移动机构505连接在第二支撑件501上，定位块504连接在移动机构505上，移动机构能够沿垂直于第二支撑件501方向上下移动，通过移动机构505带动定位块504上下移动，通过定位块504将第一支撑件401支撑在第二支撑件501正上方。位置校正件403设置在第一支撑件401上，位置校正件403能够在第一支撑件401上移动，并且定位块504能够卡接在位置校正件403上，在第一对接机构4和第二对接机构5对接过程的初始阶段，位置校正件403位于第一支撑件401中心位置即远离定位块位置，当移动位置校正件403至定位块504处，并且定位块卡在位置校正件403上时，第一支撑件401上的连接臂402能够插入对接孔502中，以此实现连接臂402与对接孔502的准确定位。

在本发明的具体实施例中，如图2所示，位置校正件403包括校正块404、滑轨405、第一丝杠406和第一驱动装置407。其中，校正块404上设置有V形开口或者将校正块整体设置为V形，滑轨405固定在第一支撑件401上，最好的，滑轨405对称设置有两个，位于校正块404的两侧。校正块404上设置有滑槽，滑槽与滑轨405连接，第一驱动装置407固定在第一支撑件401上，第一丝杠406的两端分别与校正块404和第一驱动装置407连接；第二支撑件501上的定位块504可挤顶在校正块404上的V形开口中。第一驱动装置407为步进贯穿电机。

为了提高定位的准确性，滑轨405也设置有多对，围绕第一支撑板401中心设置，如图1所示，本实施例中设置有四对滑轨405，第一支撑件401为方形板件，四对滑轨405分别设置在方形板件的四角位置。

为了提高第一对接机构和第二对接机构连接稳定性，设置有多个连接臂402，围绕第一支撑件401中心设置，两个相邻校正块404之间设置有一个连接臂402。连接臂402具体为设置在第一支撑件401上的圆柱形凸起，并在圆柱形凸起的柱面上设置有一圈限位槽410。

为了提高对接过程中校正块403与定位块504接触时的安全性，校正块403的V形开口内侧壁设置有凹槽408，凹槽408内设置有滚轮409。凹槽408和滚轮409对称设置在V形开口的两内侧壁上，用于减小定位块504与校正块404之间的摩擦力，有效的保护了箱体表面出现磕碰划痕等。

在本发明的具体实施例中，如图3所示，定位块504设置在第二支撑件501的四角位置，并与校正块404的V形开口位置对应。对接孔502的位置和数量均与连接臂402对应，两个相邻定位块504之间设置有一个对接孔502。

在本发明的具体实施例中，如图5所示，锁定装置503为电磁插销，电磁插销与一交流电机连接，控制插销的伸缩，电磁插销可通过市面购买获得。对接孔502的周围设置有供电磁插销穿过的插销孔512。对接孔502为盲孔，盲孔底部设置有压力传感器，当连接臂402底面与盲孔底面的压力传感器的接触时，控制电磁锁断电，插销伸出卡在连接臂402上的限位槽410中，实现连接臂402的定位。本实施例通过压力传感器反馈的信号控制交流电机的通断，进而控制电磁插销的伸缩，从而实现上、下两对接装置的锁紧。

更进一步的，为了减轻整体装置的重量，第二支撑件501也设置为方形板件，此时在对接孔502中套设有一套筒513，如图5所示。套筒一端封闭，另一端设置有连接法兰506，套筒513通过连接法兰506连接在第二支撑件501上。连接臂402能够插入套筒513中，即套筒513的内径与略大于连接臂402的外径。套筒513壁上设置有供电磁插销穿过的插销孔512；压力传感器设置在套筒513的封闭端底部。电磁插销的控制过程同上文记载。

最好的，在对接孔502周围设置倒角，该倒角形成的倾斜面可作为引导面，进行更准确快速的定位。

在本发明的具体实施例中，如图4所示，移动机构505包括第二丝杠507和第二驱动装置508，其中，第二驱动装置508为步进贯穿电机，通过电机支座固定在第二支撑件501底部。第二丝杠507垂直于第二支撑件板面设置，第二支撑件501上设置有供第二丝杠507穿过的通孔(图中未标出)，第二丝杠507一端与第二驱动装置508连接，另一端通过轴承509连接定位块504。通过第二丝杠507推动定位块504沿垂直于第二支撑件板面方向移动，支撑其上方的第一支撑件401。

该移动机构505可设置为一个整体部件，其中包括一个支撑底座510，第二丝杠507和第二驱动装置508均连接在该支撑底座510上，然后将支撑底座510通过支撑杆511支撑在第二支撑件501上，使得移动机构505与第二支撑件501之间可拆卸。

本发明的一个实施例中还公开了一种分体式多旋翼飞行汽车，如图6所示，该飞行汽车包括飞行翼单元1、驾驶室2和行驶单元3，行驶单元3设置在驾驶室2底部，飞行翼单元1通过对接装置与驾驶室2连接，该对接装置为上述实施例记载的对接装置，其中，第一对接机构4中的第一支撑件连接在飞行翼单元1的底部，第二对接机构5中的第二支撑件连接在驾驶室2的顶部。

本发明的一个实施例中还公开了上述对接装置的对接过程，大致过程如图6所示，具体包括以下步骤：

(1)引导过程：

在上方飞行翼单元1与下方驾驶室2对接时，采用GPS进行远距离导引，采用多级视觉导引进行近距离导引，引导飞行翼单元1至驾驶室2的正上空3m处，其飞行翼单元1的水平误差为0.1m、角度误差为5°。此时第一对接机构4上的校正块(404收缩至靠近第一支撑件401中心。

(2)辅助定位过程：

在导引阶段完成后，通过辅助定位阶段实现连接臂402与对接孔502的精确定位：

首先，第二驱动装置508在接收到通讯信号后开始工作，带动第二丝杠转动，推动顶部的定位块504上升至预定位置，此时飞行单元开始从3m的高空垂直下降至第一支撑件401与定位块504互相接触，第二驱动装置508停止工作；

然后，启动第一对接机构1上的第一驱动装置407工作，第一丝杠406带动V形校正块404向第一支撑件401边缘处移动，直至四个定位块504均卡在四个校正块404的V形开口中时，第一驱动装置407。

(3)锁紧过程：

首先，锁定装置503上的电磁插销通电，电磁插销位于收回；然后第二对接机构2上的第二驱动装置508开始工作，动力传输至定位块504，定位块504下降至原始位置；当连接臂402底面与对接孔502的底面充分接触时，电磁锁断电，电磁插销经插销孔512伸出卡在连接臂的限位槽410上，对连接臂402进行锁紧。

对接机构的分离即为上述对接过程的逆过程。

在以上的描述中，除非另有明确的规定和限定，其中的“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接或成一体；可以是直接连接，也可以是间接连接等等。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术方案中的具体含义。

在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，只要其不违背本发明的思想，同样应当视其为本发明所公开的内容。

Claims (3)

1.一种分体式多旋翼飞行汽车的对接装置，其特征在于，包括用于连接飞行翼单元（1）的第一对接机构（4）和用于连接驾驶室（2）的第二对接机构（5）；

所述的第一对接机构（4）包括第一支撑件（401）、用于与第二对接机构（5）连接的连接臂（402）和用于校正第一对接机构（4）位置的位置校正件（403），所述的连接臂（402）和位置校正件（403）均设置在第一支撑件（401）上；所述的第二对接机构（5）包括第二支撑件（501）、对接孔（502）、锁定装置（503）、定位块（504）和驱动定位块（504）移动的移动机构（505）；

所述的对接孔（502）设置在第二支撑件（501）上，对接孔（502）的孔径与连接臂（402）外部轮廓匹配，所述的锁定装置（503）将连接臂（402）固定在对接孔（502）中；

所述的移动机构（505）连接在第二支撑件（501）上，所述的定位块（504）连接在移动机构（505）上，通过移动机构（505）带动定位块（504）移动并可将定位块（504）挤顶在第一支撑件（401）；

所述的位置校正件（403）设置在第一支撑件（401）上，位置校正件（403）能够在第一支撑件（401）上移动，所述的定位块（504）能够卡接在位置校正件（403）上；

所述的位置校正件（403）包括校正块（404）、滑轨（405）、第一丝杠（406）和第一驱动装置（407），所述的校正块（404）上设置有V形开口，所述的滑轨（405）固定在第一支撑件（401）上，所述的校正块（404）通过设置在其上的滑槽与滑轨（405）连接，所述的第一驱动装置（407）固定在第一支撑件（401）上，所述的第一丝杠（406）的两端分别与校正块（404）和第一驱动装置（407）连接；所述的第二支撑件（501）上的定位块（504）可挤顶在校正块（404）上的V形开口中；

所述的锁定装置（503）为电磁插销，所述的对接孔（502）的周围设置有供电磁插销穿过的插销孔（512）；所述的连接臂（402）上设置有供电磁插销卡接的限位槽（410）；

所述的对接孔（502）中套设有一套筒（513），套筒（513）的一端封闭，另一端设置有连接法兰（506），所述的连接臂（402）能够插入套筒（513）中，所述的套筒（513）壁上设置有所述的插销孔（512）；所述的套筒（513）的封闭端设置有压力传感器，通过压力传感器信号控制电磁插销的伸缩；

所述的移动机构（505）包括第二丝杠（507）和第二驱动装置（508），所述的第二驱动装置（508）固定在第二支撑件（501）上，第二丝杠（507）一端与第二驱动装置（508）连接，另一端通过轴承（509）与定位块（504）连接。

2.如权利要求1所述的分体式多旋翼飞行汽车的对接装置，其特征在于，所述的校正块（404）的V形开口内侧壁设置有凹槽（408），凹槽（408）内设置有滚轮（409）。

3.如权利要求1所述的分体式多旋翼飞行汽车的对接装置，其特征在于，所述的第一支撑件（401）和第二支撑件（501）均为方形板件，所述的连接臂（402）有多个，连接臂（402）为设置在第一支撑件（401）上的圆柱形凸起，连接臂（402）的位置和数量均与对接孔（502）对应；所述的位置校正件（403）设置在方形板件的四角位置，所述的定位块（504）设置在第二支撑件（501）的四角位置，并与位置校正件（403）位置对应。