CN110949669A - 一种无人机多功能取物装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机多功能取物装置，包括无人机本体和固定连接在无人机本体下方的取物装置，无人机本体包括主机本体、飞控主板、锂电池、旋翼、电动机和桨叶，飞控主板与锂电池相连接且固定连接在主机本体的内部，主机本体顶部固定连接有安装架，安装架的边缘处固定连接有环形分布的旋翼，旋翼的端部固定连接有电动机，电动机的输出端固定连接有桨叶，取物装置包括固定架、步进电机、连杆机构、夹持爪、电磁铁和继电器。本发明通过在无人机的底部固定连接有取物装置，利用步进电机控制夹持爪对非铁制物品进行夹持，同时配合电磁铁对铁制物品进行吸附，方便利用无人机对物品进行运输和取放，提高物品运输的方便性和高效。

Description

一种无人机多功能取物装置及方法

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体为一种无人机多功能取物装置及方法。

背景技术

随着科学技术的发展，在生活生产过程中，旋翼无人机的使用范围越来越广泛，由于旋翼无人机具有机动灵活，飞行平稳等优点，因此旋翼无人机也被应用到商业物流运输系统中来，用于挂载、运输和投递物品。

目前，物品运输类的无人机使用越来越广泛，能够方便快速的对物品进行输运和移动，但是，现有的无人机需要工作人员手动将物品吊挂在无人机的底部，无论是在取、放的过程中都需要工作人员进行配合，操作不够方便，且吊挂结构过于简单，使用不够方便，对于无人机的运输效率造成影响。为此，需要设计一种新的技术方案给予解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人机多功能取物装置及方法，通过在无人机的底部固定连接有取物装置，利用步进电机控制夹持爪对非铁制物品进行夹持，同时配合电磁铁对铁制物品进行吸附，方便利用无人机对物品进行运输和取放，提高物品运输的方便性和高效。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无人机多功能取物装置，包括无人机本体和固定连接在无人机本体下方的取物装置，所述无人机本体包括主机本体、飞控主板、锂电池、旋翼、电动机和桨叶，所述飞控主板与锂电池相连接且固定连接在主机本体的内部，所述主机本体顶部固定连接有安装架，所述安装架的边缘处固定连接有环形分布的旋翼，所述旋翼的端部固定连接有电动机，所述电动机的输出端固定连接有桨叶，所述取物装置包括固定架、步进电机、连杆机构、夹持爪、电磁铁和继电器，所述固定架的内部固定连接有步进电机和继电器，所述固定架的边缘处设有转动连接的夹持爪，所述固定架与夹持爪之间设有连杆机构，所述固定架的下表面固定连接有电磁铁，所述电磁铁与继电器相连接。

作为上述技术方案的改进，所述主机本体的底部固定连接有固定板，所述固定板的上表面与安装架固定连接且下表面与固定架固定连接。

作为上述技术方案的改进，所述夹持爪包括四个且呈环形均匀分布在固定架的边缘，所述夹持爪呈倒L形且与固定架的连接处设有转动销。

作为上述技术方案的改进，所述夹持爪内表面的底部固定连接有夹板，所述夹板的表面内嵌有压力传感器，所述压力传感器与飞控主板相连接。

作为上述技术方案的改进，所述连杆机构包括连杆、螺纹套筒和螺杆，所述螺杆垂直分布在固定架内的中心处且与固定架转动连接，所述螺杆的表面设有转动连接有的螺纹套筒，所述连杆的两端分别与螺纹套筒和夹持爪转动连接。

作为上述技术方案的改进，所述步进电机的输出端固定连接有驱动齿轮，所述螺杆的顶部固定连接有从动齿轮，所述驱动齿轮与从动齿轮啮合连接。

作为上述技术方案的改进，所述步进电机、电动机和继电器分别与飞控主板相连接。

一种无人机多功能取物方法，包括以下步骤：

步骤1：遥控无人机移动至物品的正上方，根据物品的可吸附性选择合适的固定方式，并对物品进行夹持固定；

步骤2：使用步进电机驱动螺杆转动，从而带动夹持爪收放，对非铁制物品进行夹持；使用继电器控制电磁铁的通断电，从而控制电磁铁对铁制物品进行磁性吸附；

步骤3：利用遥控装置对无人机的飞行状态进行控制，将物品提升至空中并飞向目的地；

步骤4：通过控制步进电机反向转动推动夹持爪张开，松开被夹持的物品，或控制继电器断电，使铁制物品从电磁铁的表面脱落，完成物品的取放。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过在无人机的底部固定连接有取物装置，利用步进电机控制夹持爪对非铁制物品进行夹持，同时配合电磁铁对铁制物品进行吸附，方便利用无人机对物品进行运输和取放，提高物品运输的方便性和高效。

2、本发明通过在夹持爪内设有压力传感器，方便无人机对于是否夹持到物品进行检测，同时利用飞控主板内预设逻辑程序对步进电机进行控制，提高夹持爪对物品的夹持力度，提高无人机取物时对物品夹持的稳定性。

附图说明

图1为本发明所述无人机多功能取物装置侧视结构示意图；

图2为本发明所述固定架结构示意图；

图3为本发明所述无人机系统结构示意图。

图中：无人机本体-1，取物装置-2，主机本体-3，飞控主板-4，锂电池-5，旋翼-6，电动机-7，桨叶-8，安装架-9，固定架-10，步进电机-11，连杆机构-12，夹持爪-13，电磁铁-14，继电器-15，固定板-16，夹板-17，压力传感器-18，连杆-19，螺纹套筒-20，螺杆-21，驱动齿轮-22，从动齿轮-23，转动销-24。

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。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种无人机多功能取物装置，包括无人机本体1和固定连接在无人机本体1下方的取物装置2，所述无人机本体1包括主机本体3、飞控主板4、锂电池5、旋翼6、电动机7和桨叶8，所述飞控主板4与锂电池5相连接且固定连接在主机本体3的内部，所述主机本体3顶部固定连接有安装架9，所述安装架9的边缘处固定连接有环形分布的旋翼6，所述旋翼6的端部固定连接有电动机7，所述电动机7的输出端固定连接有桨叶8，所述取物装置2包括固定架10、步进电机11、连杆机构12、夹持爪13、电磁铁14和继电器15，所述固定架10的内部固定连接有步进电机11和继电器15，所述固定架10的边缘处设有转动连接的夹持爪13，所述固定架10与夹持爪13之间设有连杆机构12，所述固定架10的下表面固定连接有电磁铁14，所述电磁铁14与继电器15相连接。

进一步改进地，所述主机本体3的底部固定连接有固定板16，所述固定板16的上表面与安装架9固定连接且下表面与固定架10固定连接，通过将固定板16的上表面与安装架9固定连接且下表面与固定架10固定连接，使安装架9能够直接承受取物装置2提升物品的重量，避免对主机本体3造成损坏。

进一步改进地，所述夹持爪13包括四个且呈环形均匀分布在固定架10的边缘，所述夹持爪13呈倒L形且与固定架10的连接处设有转动销24，通过采用倒置L形的夹持爪13，方便驱动夹持爪13张开和闭合。

进一步改进地，所述夹持爪13内表面的底部固定连接有夹板17，所述夹板17的表面内嵌有压力传感器18，所述压力传感器18与飞控主板4相连接，通过在夹板17的表面内嵌有压力传感器18，方便对于夹持爪13是否夹持到物品进行检测，并配合飞控主板4对步进电机11进一步控制，提高夹持爪13的夹持稳定性。

进一步改进地，所述连杆机构12包括连杆19、螺纹套筒20和螺杆21，所述螺杆21垂直分布在固定架10内的中心处且与固定架10转动连接，所述螺杆21的表面设有转动连接有的螺纹套筒20，所述连杆19的两端分别与螺纹套筒20和夹持爪13转动连接，利用螺杆21的转动驱动螺纹套筒20上下运动，方便带动连杆19同步运动，从而驱动夹持爪13展开、闭合。

进一步改进地，所述步进电机11的输出端固定连接有驱动齿轮22，所述螺杆21的顶部固定连接有从动齿轮23，所述驱动齿轮22与从动齿轮23啮合连接，通过使用齿轮啮合连接，方便步进电机11对于螺杆21进行驱动。

进一步改进地，所述步进电机11、电动机7和继电器15分别与飞控主板4相连接，利用飞控主板对于无人机的工作状态进行控制，提高无人机的自动化程度。

一种无人机多功能取物方法，包括以下步骤：

步骤1：遥控无人机移动至物品的正上方，根据物品的可吸附性选择合适的固定方式，并对物品进行夹持固定；

步骤2：使用步进电机11驱动螺杆21转动，从而带动夹持爪13收放，对非铁制物品进行夹持；使用继电器15控制电磁铁14的通断电，从而控制电磁铁14对铁制物品进行磁性吸附；

步骤3：利用遥控装置对无人机的飞行状态进行控制，将物品提升至空中并飞向目的地；

步骤4：通过控制步进电机11反向转动推动夹持爪13张开，松开被夹持的物品，或控制继电器15断电，使铁制物品从电磁铁14的表面脱落，完成物品的取放。

其中该飞控主板为FC1212-S飞控主板，该步进电机为28BYJ-48步进电机，该压力传感器为BF350R-3AA应变片传感器。

本发明在使用时，利用遥控器控制无人机飞行至需要取物的位置，将无人机悬停在物品的正上方，在物品为非铁制时，利用遥控器发出指令，飞控主板4控制步进电机11转动，带动螺杆21同步转动，使螺纹套筒20沿螺杆21向下运动，带动连杆19向下推动夹持爪13，使加持爪向外侧张开，将无人机持续下落，待无人机运动至夹持位置时(需要控制人员自行进行判断)，利用遥控器向飞控主板4传输指令，飞控主板4控制步进电机11反向转动，螺杆21带动螺纹套筒20向上运动，利用连杆19带动夹持爪13向内转动，对物品进行夹持，压力传感器18对夹持爪13与物品是否接触进行检测，在检测到夹持后，飞控主板4根据预定的设置控制步进电机11继续转动，使夹持爪13有物品连接更加稳定，在夹持铁制物品时，遥控器向飞控主板4发送指令，飞控主板4控制继电器15通电，使电磁铁14正常工作，无人机下落并靠近铁制物品时，自动对物品进行吸附，控制无人机完成运输即可。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种无人机多功能取物装置，包括无人机本体(1)和固定连接在无人机本体(1)下方的取物装置(2)，其特征在于：所述无人机本体(1)包括主机本体(3)、飞控主板(4)、锂电池(5)、旋翼(6)、电动机(7)和桨叶(8)，所述飞控主板(4)与锂电池(5)相连接且固定连接在主机本体(3)的内部，所述主机本体(3)顶部固定连接有安装架(9)，所述安装架(9)的边缘处固定连接有环形分布的旋翼(6)，所述旋翼(6)的端部固定连接有电动机(7)，所述电动机(7)的输出端固定连接有桨叶(8)，所述取物装置(2)包括固定架(10)、步进电机(11)、连杆机构(12)、夹持爪(13)、电磁铁(14)和继电器(15)，所述固定架(10)的内部固定连接有步进电机(11)和继电器(15)，所述固定架(10)的边缘处设有转动连接的夹持爪(13)，所述固定架(10)与夹持爪(13)之间设有连杆机构(12)，所述固定架(10)的下表面固定连接有电磁铁(14)，所述电磁铁(14)与继电器(15)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种无人机多功能取物装置，其特征在于：所述主机本体(3)的底部固定连接有固定板(16)，所述固定板(16)的上表面与安装架(9)固定连接且下表面与固定架(10)固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种无人机多功能取物装置，其特征在于：所述夹持爪(13)包括四个且呈环形均匀分布在固定架(10)的边缘，所述夹持爪(13)呈倒L形且与固定架(10)的连接处设有转动销(24)。

4.根据权利要求3所述的一种无人机多功能取物装置，其特征在于：所述夹持爪(13)内表面的底部固定连接有夹板(17)，所述夹板(17)的表面内嵌有压力传感器(18)，所述压力传感器(18)与飞控主板(4)相连接。

5.根据权利要求1所述的一种无人机多功能取物装置，其特征在于：所述连杆机构(12)包括连杆(19)、螺纹套筒(20)和螺杆(21)，所述螺杆(21)垂直分布在固定架(10)内的中心处且与固定架(10)转动连接，所述螺杆(21)的表面设有转动连接有的螺纹套筒(20)，所述连杆(19)的两端分别与螺纹套筒(20)和夹持爪(13)转动连接。

6.根据权利要求5所述的一种无人机多功能取物装置，其特征在于：所述步进电机(11)的输出端固定连接有驱动齿轮(22)，所述螺杆(21)的顶部固定连接有从动齿轮(23)，所述驱动齿轮(22)与从动齿轮(23)啮合连接。

7.根据权利要求1所述的一种无人机多功能取物装置，其特征在于：所述步进电机(11)、电动机(7)和继电器(15)分别与飞控主板(4)相连接。

8.根据权利要求1-7所述的一种无人机多功能取物方法，其特征在于：一种无人机多功能取物方法，包括以下步骤：

步骤1：遥控无人机移动至物品的正上方，根据物品的可吸附性选择合适的固定方式，并对物品进行夹持固定；

步骤2：使用步进电机(11)驱动螺杆(21)转动，从而带动夹持爪(13)收放，对非铁制物品进行夹持；使用继电器(15)控制电磁铁(14)的通断电，从而控制电磁铁(14)对铁制物品进行磁性吸附；

步骤3：利用遥控装置对无人机的飞行状态进行控制，将物品提升至空中并飞向目的地；

步骤4：通过控制步进电机(11)反向转动推动夹持爪(13)张开，松开被夹持的物品，或控制继电器(15)断电，使铁制物品从电磁铁(14)的表面脱落，完成物品的取放。

Images