CN110896628A - 无人飞行器及其机臂连接结构 - Google Patents

无人飞行器及其机臂连接结构 Download PDF

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CN110896628A
CN110896628A CN201880016624.9A CN201880016624A CN110896628A CN 110896628 A CN110896628 A CN 110896628A CN 201880016624 A CN201880016624 A CN 201880016624A CN 110896628 A CN110896628 A CN 110896628A
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horn
upper clutch
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aerial vehicle
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熊贤武
熊荣明
唐尹
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SZ DJI Technology Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U10/00—Type of UAV
    • B64U10/10—Rotorcrafts
    • B64U10/13—Flying platforms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U30/00—Means for producing lift; Empennages; Arrangements thereof
    • B64U30/20—Rotors; Rotor supports
    • B64U30/29—Constructional aspects of rotors or rotor supports; Arrangements thereof
    • B64U30/293—Foldable or collapsible rotors or rotor supports

Abstract

一种无人飞行器及其机臂连接结构，机臂连接结构(100)包括相互配合的上离合件(110)和下离合件(120)，上离合件(110)设有第一配合部(111)，下离合件(120)设有第二配合部(121)，其中至少一个配合部设有凸起结构，凸起结构的最高点与最低点之间对应的最大圆心角大于180度；用于支撑上离合件(110)与下离合件(120)的心轴(130)，心轴(130)贯穿于上离合件(110)与下离合件(120)；套设于心轴(130)与上离合件(110)外的轴套(140)，轴套(140)能够对离合件起到限制作用。设于轴套(140)与上离合件(110)之间的弹性件(150)，弹性件(150)能够为上离合件(110)及下离合件(120)提供弹性力；上述无人飞行器及其机臂连接结构能够方便折叠及/或展开机臂。

Description

无人飞行器及其机臂连接结构
技术领域
本发明实施例涉及无人飞行器领域，特别是一种无人飞行器及其机臂连接结构。
背景技术
无人飞行器通常包括机身及从机身向外伸展的多个机臂，机臂远离机身的末端上设置一个或多个旋翼叶片，该旋翼叶片的旋转可带动无人飞行器飞行。但是，向外伸展的机臂及其上的旋翼叶片增加了无人飞行器的体积，不利于便携。为提升便携性，一种可折叠机臂的无人飞行器应运而生。
但传统的可折叠机臂的最大展开角度为180度，即展开时机臂与机身处于相对平行的姿态。在机臂与机身相对平行的姿态下飞行，无人飞行器的稳定性和抗风性能不强，若机臂与机身存在一定的倾角，其飞行稳定性和抗风性能则能够显著提高。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种能够方便折叠和/或展开机臂的无人飞行器及其机臂连接结构。
一种无人飞行器的机臂连接结构，包括：相互配合的上离合件和下离合件，所述上离合件设有第一配合部，所述下离合件设有第二配合部，其中至少一个所述配合部设有凸起结构，所述凸起结构的最高点与最低点之间对应的最大圆心角大于180度；用于支撑所述上离合件与下离合件的心轴，所述心轴贯穿于所述上离合件与下离合件；套设于所述心轴与上离合件外的轴套，所述轴套能够对所述离合件起到限制作用；以及设于轴套与上离合件之间的弹性件，所述弹性件能够为所述上离合件及所述下离合件提供弹性力；其中，当所述第一配合部与所述第二配合部的接触点沿所述凸起结构转动，推动所述第一配合部沿心轴方向移动，促使所述弹性件发生弹性形变产生弹性力，所述上离合件与下离合件在弹性力的作用下紧密配合，从而使具有所述机臂连接结构的无人飞行器的机臂能够相对于无人飞行器的机身在展开位置和折叠位置之其中一者向另一者旋转，旋转角度大于180度。
一种无人飞行器，包括：机身；多个机臂，所述多个机臂与机身连接；以及多个上述机臂连接结构，所述机臂连接结构能够使所述机臂相对于所述机身在展开位置与折叠位置之间旋转，旋转角度大于180度。
在上述无人飞行器的机架中，机臂可相对机身在展开位置与折叠位置之间旋转。在机臂从展开位置和折叠位置的其中之一向其中另一的旋转过程中，上离合件与下离合件相互配合，使弹性件发生弹性形变，则弹性件的弹性力矩将机臂保持机臂处于展开位置或折叠位置。因此，上述无人飞行器的机架无需手动操作锁扣，只需将机臂在展开位置与折叠位置旋转，即可实现机臂的固定。
并且，在机臂的旋转过程中，第一配合部与第二配合部的接触点沿凸起结构移动，能够促使弹性件发生弹性形变，凸起结构的最高点与最低点之间相对应的最大圆心角大于180度。因此，机臂在展开位置或折叠位置的时候，弹性件的弹性力矩不为零，弹性力矩同样可以使机臂保持固定在展开位置或折叠位置上。当机臂折叠在机身上的时候，弹性件的弹性力矩将机臂保持稳定固定在机身上，避免机臂由于晃动不能保持固定。同样，当机臂在展开位置的时候，弹性件的弹性力矩同样将机臂保持稳定在展开位置处，避免机臂晃动，提高机臂的抗风性。
附图说明
图1为本实施方式的无人飞行器的机臂处于展开位置时的结构示意图；
图2为本实施方式的无人飞行器的机臂处于折叠位置时的结构示意图；
图3为本实施方式的无人飞行器的机臂连接结构的结构示意图；
图4为图3所示的机臂连接结构的上离合件的结构示意图；
图5为图3所示的机臂连接结构的下离合件的结构示意图；
图6为图4所示的机臂连接结构的上离合件的俯视图；
图7为机臂转过0°时机臂连接结构的结构示意图；
图8为机臂转过100°时机臂连接结构的结构示意图；
图9为机臂转过200°时机臂连接结构的结构示意图。
附图标记说明如下：11、机身；12A、机臂；12B、机臂；13、螺旋桨；100、机臂连接结构；110、上离合件；111、第一配合部；112、内层凹陷；113、外层凹陷；114、卡槽；120、下离合件；121、第二配合部；122、内层凸起；123、外层凸起；130、心轴；140、轴套；150、弹性件；160、固定件。
具体实施方式
尽管本发明实施例可以容易地表现为不同形式的实施方式，但在附图中示出并且在本说明书中将详细说明的仅仅是其中一些具体实施方式，同时可以理解的是本说明书应视为是本发明原理的示范性说明，而并非旨在将本发明限制到在此所说明的那样。
由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本发明实施例的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本发明实施例的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。
在附图所示的实施方式中，方向的指示(诸如上、下、左、右、前和后)用于解释本发明实施例的各种元件的结构和运动不是绝对的而是相对的。当这些元件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些元件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。
以下结合本说明书的附图，对本发明实施例的较佳实施方式予以进一步地详尽阐述。
本发明实施例提供一种无人飞行器及其机臂连接结构，无人飞行器的机臂通过机臂连接结构的转动连接可以折叠收容于机身两侧，也可以快速展开飞行。
请参阅图1，本实施例提供折叠状态的无人飞行器10。在本实施例中，无人飞行器10包括机身11、多个可以转动折叠的机臂12A、多个可以旋转折叠的机臂12B以及多个机臂连接结构100。在机臂12A和机臂12B上还分别搭载电机和螺旋桨13。在本实施例中，可以旋转折叠的机臂12B通过机臂连接结构100与机身11进行连接，机臂12B处于折叠状态时，其上搭载螺旋桨13的上端面朝下，此时机臂12B的折叠角度为0度。需要说明的是，下述的机臂12B的旋转角度都是相对于折叠状态而言，即机臂12B展开时的角度时相对于折叠状态转过的角度。
请参阅图2，本实施例提供展开状态的无人飞行器10。其中，机身11位于无人飞行器的中心，为多个机臂12A和机臂12B提供支撑平台。机臂12A和机臂12B的一端与机身11连接，另一端用于支撑动力机构电机和螺旋桨13。
在本实施例中，机臂12A和机臂12B均处于展开状态。在机臂12B处于展开状态时，机臂12B上所搭载的螺旋桨13的上端面朝上。当动力机构以及螺旋桨13进行工作时，能够为无人飞行器提供飞行动力。
请参阅图3，机臂连接结构100设于机臂12B与机身11的连接处，用于将机臂12B与机身11进行连接。在本实施例中，机臂连接结构100为两个个，分别位于两个机臂12B与机身11的连接处，使得机臂12B能够与机身11可旋转地连接在一起。机臂连接结构100能够使机臂12B相对于机身11在展开位置与折叠位置之间旋转，具体地，机臂的旋转角度可以大于180度。
具体在本实施方式中，机臂连接结构100包括上离合件110、下离合件120、心轴130、轴套140以及弹性件150。上离合件110与下离合件120能够相互配合。心轴130贯穿于上离合件110与下离合件120之中，并能为离合件提供支撑。轴套140套设于离合件外，对离合件的运动能够起到限制作用。在轴套140内部与上离合件110之间设有一个弹性件150，弹性件150能够被压缩，提供弹性力。
请参阅图4及图5，上离合件110和下离合件120能够相互配合，并通过心轴130进行连接。上离合件110设有第一配合部111，下离合件120设有第二配合部121。其中，至少一个配合部111设有凸起结构。
在本实施例中，下离合件120的第二配合部121设有凸起结构。上离合件110的第一配合部111设有与凸起结构相适配的凹陷结构。可以理解的是，在其他实施例中，也可以是上离合件110的第一配合部111设有凸起结构。下离合件120的第二配合部121设有与凸起结构相适配的凹陷结构。凸起结构与凹陷结构能够相互配合，将上离合件110与下离合件120相配合。
更进一步地，凸起结构的最高点与最低点之间对应的最大圆心角大于180度。因此，当上离合件110与下离合件120发生相对转动的时候，上离合件110与下离合件120通过凸起结构增大上离合件110与下离合件120之间的距离。上离合件110与下离合件120的接触点沿凸起结构转动。当接触点位于凸起结构的最高点的时候，机臂12对应位于一工作位置。当接触点位于凸起结构的最低点的时候，机臂12对应位于另一工作位置。具体地，机臂12的两个工作位置分别为折叠位置与展开位置。
心轴130用于支撑上离合件110与下离合件120。心轴130贯穿于上离合件110与下离合件120。在机臂12通过机臂连接结构100进行旋转运动时，下离合件120能够绕心轴130转动。
轴套140套设于心轴130与上离合件110外，轴套140能够对离合件的运动起到限制作用。轴套140限制了心轴130与上离合件110的转动空间，避免上离合件110从轴套140内移出，保持上离合件110与下离合件120之间的稳定配合转动。可以理解，下离合件120也可以收容于轴套140内。
弹性件150设于轴套140与上离合件110之间。该弹性件150与轴套140的内上壁以及上离合件的上端面接触，在上离合件110移动时，弹性件150能够被压缩，提供弹性力。可以理解，弹性件150可以为弹簧、锥簧、弹片等。
在上述无人飞行器10中，机臂12B可相对机身11在展开位置与折叠位置之间旋转。在机臂12B从展开位置和折叠位置之其中一者向另一者旋转过程中，上离合件110与下离合件120相对转动，第一配合部111与第二配合部121的边沿相接触移动，此时，上离合件110在运动过程中沿着心轴130的轴向方向移动，压缩弹性件，从而使弹性件150发生弹性形变，产生弹性力。当上离合件110与下离合件120转过一定角度，并到达另一配合角度时，在弹性力的作用下，能够使上离合件110与下离合件120紧密配合，此时，弹性件150的弹性力矩将机臂12B保持展开位置或折叠位置。因此，上述无人飞行器的机架无需手动操作锁扣，只需将机臂12B在展开位置与折叠位置旋转，即可实现机臂12B的固定。
具体在本实施方式中，当第一配合部111与第二配合部121的接触点沿凸起结构转动，推动第一配合部111沿心轴130方向移动，促使弹性件150发生弹性形变产生弹性力，上离合件110与下离合件120在弹性力的作用下紧密配合，从而使具有机臂连接结构100的无人飞行器的机臂12B能够相对于无人飞行器的机身11在展开位置和折叠位置之其中一者向另一者旋转，旋转角度大于180度。
因此，在机臂12B工作位置进行切换的旋转过程中，由于凸起结构的最高点与最低点之间相对应的最大圆心角大于180度。因此，机臂12B在展开位置或折叠位置的时候，弹性件150的弹性力矩均不为零，弹性力矩同样可以使机臂12B保持固定在展开位置或折叠位置上。当机臂12折叠在机身11上的时候，弹性件150的弹性力矩将机臂12B保持稳定固定在机身11上，避免机臂12B由于连接结构100内部的配合不够紧密而出现晃动不能保持固定。同样，当机臂12B在展开位置的时候，弹性件150的弹性力矩同样将机臂12B保持稳定在展开位置处，避免机臂12B晃动，提高机臂12B的连接可靠性和稳定性。
并且，上述无人飞行器的机臂连接结构100可以实现机臂12B在大于或等于180的折叠范围内可靠的工作。
具体在本实施方式中，凸起结构包括内层凸起122和外层凸起123。内层凸起122和外层凸起123为非对称设置。与凸起结构相对应的凹陷结构包括内层凹陷112和外层凹陷113。相应地，内层凹陷112与外层凹陷113为非对称设置。内层凸起122与内层凹陷112相适配，外层凸起123与外层凹陷113相适配。
内层凸起122与内层凹陷112，外层凸起123与外层凹陷113的边沿能够通紧密配合。当两离合件相对转动时，内层凸起122的最高点和内层凹陷112的边沿以及外层凸起123的最高点与外层凹陷113的边沿均有一接触点。从而使得，上离合件110与下离合件120在转动时能够通过上述两个接触点进行接触，同时在两离合件内部依靠心轴130做支撑，避免在转动的过程中发生晃动，影响机臂12的稳定性。
具体地，内层凸起122为弧形凸起，内层凸起122的表面为弧形面。外层凸起123为弧形凸起，外层凸起123的表面为弧形面。相应地，外层凸起123及外层凸起123的表面为弧形面。
弧形面方便上离合件110与下离合件120之间发生转动。并且，内层凸起122与外层凸起123的弧形面为非对称结构。
请参阅图6，内层凹陷112为弧形凹陷，弧形凹陷的表面为弧形面。内层凹陷112包括两个最低点。两个最低点对应的最大圆心角A大于180度。具体在本实施方式中，两个最低点对应的最大圆心角A为200度。
外层凹陷113为弧形凹陷，弧形凹陷的表面为弧形面。外层凹陷113包括两个最低点，两个最低点对应的最大圆心角B大于180度。具体在本实施方式中，两个最低点对应的最大圆心角B为200度。内层凹陷112和外层凹陷113的弧形面的最低点将弧形面分为圆心角分别为200度及160度的两个部分。即，内层凹陷112与外层凹陷113的弧形面为非对称结构。凸起结构的两个最高点与凹陷结构的两个最低点形成心轴130转动的两个死点位置。在所述的两个位置，内外凹陷和内外凸起能够紧密配合，形成机臂12B的折叠或展开位置。
因此，内层凸起122配合内层凹陷112，外层凸起123配合外层凹陷113，使机臂12折叠范围在小于200度的时候，均可以保证弹性件150的弹性力矩均不为零，保证机臂12能够稳定的处于折叠位置或展开位置。
请参阅图7，在机臂旋转角度为0°时，即机臂处于图7所示的折叠状态时，上离合件110与下离合件120之间相互配合，内层凸起122和内层凹陷112相互吻合。
请参阅图8，在机臂旋转角度为100°时，即机臂处于折叠状态向展开状态旋转过程中时，上离合件110与下离合件120之间相互配合，内层凸起122顶起内层凹陷112，外层凸起123顶起外层凹陷11，压缩弹性件150。
请参阅图9，在机臂旋转角度为200°时，即机臂处于图2所示的机臂展开状态时，上离合件110与下离合件120之间相互配合，外层凸起123与外层凹陷11相互吻合。
上离合件110与轴套140的内侧壁卡合连接。则转动下离合件120时，上离合件110由于轴套内侧壁上的卡合连接的限制，会沿着心轴130进行轴向移动，从而压弹性件140。具体地，上离合件110上设有卡槽114，轴套140上设有与卡槽114相配合的凸起(图未示)。
在其他实施方式中，轴套140内侧壁上设有卡槽，上离合件110上设有与卡槽相配合的凸起。只要上离合件110与轴套140能够配合卡合连接即可。
机臂连接结构100还包括固定件160，固定件160将轴套140与机臂12B固定连接。当转动机臂12B的时候，带动轴套140运动。
固定件160为铆接片。可以理解，固定件160还可以为螺钉或螺栓等，将轴套140与机臂12螺接固定连接。或者，固定件160可以省略，将轴套140直接焊接固定在机臂12上。
虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明实施例，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (22)

1.一种无人飞行器的机臂连接结构，其特征在于，包括：
相互配合的上离合件和下离合件，所述上离合件设有第一配合部，所述下离合件设有第二配合部，其中至少一个所述配合部设有凸起结构，所述凸起结构的最高点与最低点之间对应的最大圆心角大于180度；
用于支撑所述上离合件与下离合件的心轴，所述心轴贯穿于所述上离合件与下离合件；
套设于所述心轴与上离合件外的轴套，所述轴套能够对所述离合件起到限制作用；以及
设于轴套与上离合件之间的弹性件，所述弹性件能够为所述上离合件及所述下离合件提供弹性力；
其中，当所述第一配合部与所述第二配合部的接触点沿所述凸起结构转动，推动所述第一配合部沿心轴方向移动，促使所述弹性件发生弹性形变产生弹性力，所述上离合件与下离合件在弹性力的作用下紧密配合，从而使具有所述机臂连接结构的无人飞行器的机臂能够相对于无人飞行器的机身在展开位置和折叠位置的其中之一向其中另一旋转，旋转角度大于180度。
2.根据权利要求1所述的无人飞行器的机臂连接结构，其特征在于，所述第二配合部设有凸起结构，所述第一配合部设有与所述凸起结构相适配的凹陷结构；
或者，所述第一配合部设有凸起结构，所述第二配合部设有与所述凸起结构相适配的凹陷结构。
3.根据权利要求2所述的无人飞行器的机臂连接结构，其特征在于，所述凸起结构包括内层凸起和外层凸起，所述凹陷结构包括内层凹陷和外层凹陷，所述内层凸起与所述内层凹陷相适配，所述外层凸起与所述外层凹陷相适配。
4.根据权利要求3所述的无人飞行器的机臂连接结构，其特征在于，所述内层凸起和外层凸起为非对称设置。
5.根据权利要求3所述的无人飞行器的机臂连接结构，其特征在于，所述内层凸起为弧形凸起，且所述内层凸起的表面为弧形面。
6.根据权利要求3所述的无人飞行器的机臂连接结构，其特征在于，所述外层凸起为弧形凸起，且所述外层凸起的表面为弧形面。
7.根据权利要求3所述的无人飞行器的机臂连接结构，其特征在于，所述内层凹陷为弧形凹陷，所述内层凹陷包括两个最低点，两个所述最低点对应的最大圆心角大于180度。
8.根据权利要求3所述的无人飞行器的机臂连接结构，其特征在于，所述外层凹陷为弧形凹陷，所述外层凹陷包括两个最低点，两个所述最低点对应的最大圆心角大于180度。
9.根据权利要求1所述的无人飞行器的机臂连接结构，其特征在于，所述上离合件与所述轴套的内侧壁卡合连接。
10.根据权利要求9所述的无人飞行器的机臂连接结构，其特征在于，所述轴套内侧壁上设有卡槽，所述上离合件上设有与所述卡槽相配合的凸起；或所述上离合件上设有卡槽，所述轴套上设有与所述卡槽相配合的凸起。
11.根据权利要求1所述的无人飞行器的机臂连接结构，其特征在于，还包括固定件，所述固定件将所述轴套与所述机臂固定连接。
12.一种无人飞行器，其特征在于，包括：
机身；
多个机臂，所述多个机臂与机身连接；以及
多个机臂连接结构，所述无人飞行器的机臂连接结构，包括：
相互配合的上离合件和下离合件，所述上离合件设有第一配合部，所述下离合件设有第二配合部，其中至少一个所述配合部设有凸起结构，所述凸起结构的最高点与最低点之间对应的最大圆心角大于180度；
用于支撑所述上离合件与下离合件的心轴，所述心轴贯穿于所述上离合件与下离合件；
套设于所述心轴与上离合件外的轴套，所述轴套能够对所述离合件起到限制作用；以及
设于轴套与上离合件之间的弹性件，所述弹性件能够为所述上离合件及所述下离合件提供弹性力；
其中，当所述第一配合部与所述第二配合部的接触点沿所述凸起结构转动，推动所述第一配合部沿心轴方向移动，促使所述弹性件发生弹性形变产生弹性力，所述上离合件与下离合件在弹性力的作用下紧密配合，从而使具有所述机臂连接结构的无人飞行器的机臂能够相对于无人飞行器的机身在展开位置和折叠位置之其中一者向另一者旋转，旋转角度大于180度。
所述机臂连接结构能够使所述机臂相对于所述机身在展开位置与折叠位置之间旋转，旋转角度大于180度。
13.根据权利要求12所述的无人飞行器，其特征在于，所述第二配合部设有凸起结构，所述第一配合部设有与所述凸起结构相适配的凹陷结构；
或者，所述第一配合部设有凸起结构，所述第二配合部设有与所述凸起结构相适配的凹陷结构。
14.根据权利要求12所述的无人飞行器，其特征在于，所述凸起结构包括内层凸起和外层凸起，所述凹陷结构包括内层凹陷和外层凹陷，所述内层凸起与所述内层凹陷相适配，所述外层凸起与所述外层凹陷相适配。
15.根据权利要求14所述的无人飞行器，其特征在于，所述内层凸起和外层凸起为非对称设置。
16.根据权利要求14所述的无人飞行器，其特征在于，所述内层凸起为弧形凸起，且所述内层凸起的表面为弧形面。
17.根据权利要求14所述的无人飞行器，其特征在于，所述外层凸起为弧形凸起，且所述外层凸起的表面为弧形面。
18.根据权利要求14所述的无人飞行器，其特征在于，所述内层凹陷为弧形凹陷，所述内层凹陷包括两个最低点，两个所述最低点对应的最大圆心角大于180度。
19.根据权利要求14所述的无人飞行器，其特征在于，所述外层凹陷为弧形凹陷，所述外层凹陷包括两个最低点，两个所述最低点对应的最大圆心角大于180度。
20.根据权利要求12所述的无人飞行器，其特征在于，所述上离合件与所述轴套的内侧壁卡合连接。
21.根据权利要求20所述的无人飞行器，其特征在于，所述轴套内侧壁上设有卡槽，所述上离合件上设有与所述卡槽相配合的凸起；或所述上离合件上设有卡槽，所述轴套上设有与所述卡槽相配合的凸起。
22.根据权利要求12所述的无人飞行器，其特征在于，还包括固定件，所述固定件将所述轴套与所述机臂固定连接。
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