CN111071447B - 吊装连接结构及无人机吊装系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种吊装连接结构及无人机吊装系统。该吊装连接结构包括套筒、连接销以及驱动单元，连接销的第一端用于与第一外部构件相连，并且外侧壁上设置有外螺纹，套筒套设在连接销上，并且内壁上形成有与外螺纹螺纹配合的内螺纹，套筒远离连接销的第一端的第一端形成有用于供第二外部构件穿入的第一开口，内螺纹延伸至第一开口的侧壁以与第二外部构件螺纹配合，驱动单元用于驱动套筒相对于连接销转动，以用于使套筒通过内螺纹具有与第二外部构件相连的第一位置以及与第二外部构件脱离的第二位置。驱动单元可驱动该套筒在第一位置和第二位置之间切换，从而实现吊装连接结构与第二外部构件的自动脱离或者紧固，避免人工操作，自动化程度高。

Description

吊装连接结构及无人机吊装系统

技术领域

本公开涉及吊装工具领域，具体地，涉及一种吊装连接结构及无人机吊装系统。

背景技术

当前通用的吊装装置大多通过人工操作的方式实现与吊装物体的脱离。例如，在一些野外场景中，吊装物被无人机吊运到位后无法通过人工操作的方式实现吊装物体与吊装装置的脱离或紧固，自动化程度低、可操作性差。

发明内容

本公开的目的是提供一种吊装连接结构及无人机吊装系统，该吊装连接结构能够避免人工进行操作、自动实现与吊装物的脱离或紧固，自动化程度高。

为了实现上述目的，本公开提供一种吊装连接结构，所述吊装连接结构包括套筒、连接销以及驱动单元，所述连接销的第一端用于与第一外部构件相连，并且外侧壁上设置有外螺纹，所述套筒套设在所述连接销上，并且内壁上形成有与所述外螺纹螺纹配合的内螺纹，所述套筒远离所述连接销的所述第一端的第一端形成有用于供第二外部构件穿入的第一开口，所述内螺纹延伸至所述第一开口的侧壁以与所述第二外部构件螺纹配合，所述驱动单元用于驱动所述套筒相对于所述连接销转动，以用于使所述套筒通过所述内螺纹具有与所述第二外部构件相连的第一位置以及与第二外部构件脱离的第二位置。

可选地，所述连接销构造为包括销头和销杆的T形结构，所述外螺纹形成在所述销头的外侧壁上，所述销杆与所述套筒的内壁之间形成有容纳腔以用于设置所述驱动单元。

可选地，所述驱动单元包括驱动电机以及驱动齿轮，所述驱动电机固定连接在所述销杆上，所述驱动齿轮与所述驱动电机传动连接，所述套筒的内壁形成有与所述驱动齿轮相啮合的内齿圈，并且沿所述套筒的轴向方向，所述内齿圈的厚度大于所述驱动齿轮的厚度。

可选地，所述驱动单元还包括安装在所述容纳腔内的电源模块和控制模块，所述电源模块用于向所述控制模块及所述驱动电机供电，所述控制模块用于控制所述驱动电机的转动。

可选地，所述套筒的与其第一端相反的第二端的端壁形成有封盖所述容纳腔的第一限位板，且该第一限位板上形成有供所述销杆可轴向移动穿设的第二开口，所述销杆的侧壁上形成有位于所述容纳腔内且围绕该销杆的周向沿径向向外延伸出第二限位板，该第二限位板用于与所述第一限位板抵接。

可选地，所述销头远离所述销杆的端面向内凹陷形成有限位槽，所述限位槽内形成有用于与所述第二外部构件磁性配合的磁性吸附片。

可选地，所述外螺纹沿轴向延伸的尺寸小于所述内螺纹沿轴向延伸的尺寸。

本公开还提供一种无人机系统，所述无人机吊装系统包括无人机、缆绳以及所述的吊装连接结构，所述缆绳为所述第一外部构件，且一端与所述无人机相连，所述第二外部构件为所吊装物上的螺栓结构，所述驱动单元与所述无人机建立信号连接。

可选地，所述吊装物达到指定位置的信息，所述无人机向所述驱动单元发送控制指令，以使所述套筒从所述第一位置向所述第二位置移动。

可选地，所述吊装物达到的指定位置的信息包括所述缆绳的松紧度信息。

在上述技术方案，吊装连接结构用于连接第一外部构件和第二外部构件，连接销的第一端用于与第一外部构件相连，套筒远离连接销的第一端的第一端用于与第二外部构件相连。驱动单元用于驱动套筒相对于连接销转动，又因套筒的内壁和连接销外侧壁之间存在螺纹配合关系，在驱动单元驱动套筒相对于连接销转动的过程中，套筒还沿其轴向相对于连接销进行移动并具有第一位置和第二位置。在该套筒处于第一位置时，其第一端的第一开口的内侧壁上的内螺纹与第二外部构件螺纹配合，从而使套筒与第二外部构件相连接；在该套筒处于第二位置时，其第一端的第一开口的内侧壁上的内螺纹与第二外部构件相脱离，也即使套筒与第二外部构件相脱离。而驱动单元可驱动该套筒在第一位置和第二位置之间切换，从而实现该吊装连接结构与第二外部构件的自动脱离或者紧固，避免人工进行操作，自动化程度高。

本公开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

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开一种实施方式的吊装连接结构的截面结构示意图。

附图标记说明

1 套筒 10 内螺纹

11 内齿圈 12 第一限位板

121 第二开口 13 第一开口

2 连接销 20 外螺纹

21 销头 211 限位槽

22 销杆 221 第二限位板

31 驱动电机 32 驱动齿轮

33 电源模块 34 控制模块

100 容纳腔

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内、外”通常是指具体结构轮廓的内和外，所使用的术语如“第一”、“第二”仅是为了区分一个要素和另外一个要素，并不具有顺序性和重要性。

如图1所示，本公开提供一种吊装连接结构，该吊装连接结构包括套筒1、连接销2以及驱动单元，连接销2的第一端用于与第一外部构件相连，并且其外侧壁上设置有外螺纹20，套筒1套设在连接销2上，并且内壁上形成有与该外螺纹20螺纹配合的内螺纹10，套筒1远离连接销2的第一端的第一端形成有用于供第二外部构件穿入的第一开口13，内螺纹10延伸至该第一开口13的侧壁以与第二外部构件螺纹配合，驱动单元用于驱动套筒1相对于连接销2转动，以用于使套筒1通过内螺纹10具有与第二外部构件相连的第一位置以及与第二外部构件脱离的第二位置。

在上述技术方案中，该吊装连接结构用于连接第一外部构件和第二外部构件，连接销2的第一端用于与第一外部构件相连，套筒1远离连接销2的第一端的第一端用于与第二外部构件相连。驱动单元用于驱动套筒1相对于连接销2转动，又因套筒1的内壁和连接销外侧壁2之间存在螺纹配合关系，在驱动单元驱动套筒1相对于连接销2转动的过程中，套筒1还沿其轴向相对于连接销2进行移动并具有第一位置和第二位置。在该套筒1处于第一位置时，其第一端的第一开口13的内侧壁上的内螺纹10与第二外部构件螺纹配合，从而使套筒1与第二外部构件相连接；在该套筒1处于第二位置时，其第一端的第一开口13的内侧壁上的内螺纹10与第二外部构件相脱离，也即使套筒1与第二外部构件相脱离。而驱动单元可驱动该套筒1在第一位置和第二位置之间切换，从而实现该吊装连接结构与第二外部构件的自动脱离或者紧固，避免人工进行操作，自动化程度高。

在一种实施方式中，如图1所示，连接销2可以构造为包括销头21和销杆22的T形结构，该销杆22远离销头21的一端构造为该连接销2的第一端，该第一端用于与第一外部构件相连，上述的外螺纹20形成在销头21的外侧壁上，以用于与套筒1内壁上的内螺纹10配合。一方面，该构造为T形结构的连接销2可以减轻其自身的重量进而减轻该吊装连接结构的重量，另外一方面，销杆22和套筒1的内壁之间形成有用于设置驱动单元的容纳腔100，从而将驱动单元集成在套筒1内，使该吊装连接结构更加紧凑，减少线束的布置，可靠性强。

如图1所示，驱动单元可以包括驱动电机31以及驱动齿轮32，驱动电机31可以固定连接在销杆22上，驱动齿轮32与驱动电机31传动连接，该套筒1的内壁形成有与驱动齿轮32相啮合的内齿圈11，并且沿套筒1的轴向方向，内齿圈11的厚度大于驱动齿轮32的厚度。具体地，驱动电机31可以采用螺栓连接或者卡接的方式固定连接在销杆22的侧壁上，并且该驱动电机31的电机轴可以与该销杆22平行布置，驱动齿轮32沿径向布置并与电机轴传动连接，该驱动齿轮32与套筒1的内壁上的内齿圈11相啮合。当驱动电机31带动驱动齿轮32转动时，该驱动齿轮32可带动与之啮合的套筒1转动，而当套筒1转动时，因套筒1内壁上的内螺纹10与连接销2的外侧壁上的外螺纹20形成螺纹副连接，则套筒1还可沿其轴向相对于连接销2进行移动，当驱动齿轮32持续带动套筒1进行转动时，套筒1可沿其轴向相对于连接销2移动一定的距离。从而实现该套筒1在第一位置和第二位置之间的切换。此外，为了保证驱动齿轮32能够带动套筒1转动并沿轴向移动一定的距离，在内齿圈11的布置上，其沿套筒1轴向上的厚度应大于驱动齿轮32的厚度。

进一步地，驱动单元还可以包括安装在容纳腔100内的电源模块33和控制模块34，电源模块33用于向控制模块34及驱动电机31供电，控制模块34用于控制驱动电机31的转动。首先，在空间布置上，通过将电源模块33和控制模块34布置在容纳腔100内可以有效利用该吊装连接结构的现有布置空间，提高该吊装连接结构的紧凑性；其次，通过设置一独立电源模块33可以有效地提高该吊装连接结构的使用时长，可保证该吊装连接结构长时间进行作业；再者，设置一控制模块34可以有效提高该吊装连接结构的自动化程度，提高操作的便利性。

在一种实施方式中，该电源模块33可以构造为供电电池，该控制模块34为控制电路板，该供电电池和该控制电路板均可以通过螺栓连接的方式固定在连接销2上。该供电电池可以通过导线与该控制电路板及驱动电机电连接；控制电路板也可通过导线与驱动电机31电连接从而驱动其转动。

本公开并不对上述的驱动单元的具体驱动形式作限定，能够有效带动套筒1稳定转动并沿轴向移动即可。

参照图1所示，套筒1的与其第一端相反的第二端的端壁可以形成有封盖容纳腔100的第一限位板12，且该第一限位板12上形成有供销杆22可轴向移动穿设的第二开口121，销杆22的侧壁上形成有位于容纳腔100内且围绕该销杆22的周向沿径向向外延伸出第二限位板221，该第二限位板221用于与第一限位板12抵接。当第二限位板221与第一限位板12抵接时，驱动单元驱动套筒1沿轴向移动至第一位置，此时套筒1的第一开口13的内侧壁上的内螺纹10与第二外部构件螺纹配合，在通过与该吊装连接结构连接的第一外部构件将该第二外部构件提起时，第一限位板12和第二限位板221之间相抵接并构成环形的抵接面，接触面积大，具备较大的承载力。

在其他可选的实施方式中，第二限位板221可以构造为位于销杆22两侧的条形板状结构，该两条形板状结构用于与第一限位板12抵接，同样可实现对第二外部构件的力的承载。本公开不对第二限位板221的具体结构形状作限定。

参照图1所示，销头21远离销杆22的端面向内凹陷形成有限位槽211，对应地，第二外部构件上可以形成有与该限位槽211形成卡接关系的凸起部。当本公开的吊装连接结构与第二外部构件进行连接时，第二外部构件上的凸起部插入套筒1的第一开口13并与销头21上的限位槽211卡接配合，避免套筒1发生空转，而不能与第二外部构件进行有效地连接。

在另外一种可选的实施方式中，销头21远离销杆22的端面也可以向外凸起形成卡接块(未图示)，对应地，第二外部构件上可以形成有与该卡接相配合的卡接槽。通过该卡接块和卡接槽的配合同样可以避免套筒1发生空转，从而使套筒1和第二外部构件相连。

另外，上述的限位槽211内或者卡接块(未图示)上可以形成有用于与第二外部构件的凸起部或卡接槽磁性配合的磁性吸附片。以用于引导两者形成卡接关系；或者，该磁性吸附片也可以设置在第二外部构件的凸起部上或卡接槽内；再或者，该磁性吸附片在第二外部构件和销头21上均有设置，本公开对此不作限定。

在其他的实施方式中，该销头21也可以由磁性材料制成以用于引导第二外部构件和该销头21形成匹配约束，进而避免套筒1发生空转。

如图1所示，外螺纹20沿轴向延伸的尺寸可以小于内螺纹10沿轴向延伸的尺寸。套筒1可以看作是连接销2和第二外部构件之间的连接件，而起到连接作用的正是其内壁上的内螺纹10，该内螺纹10的的一部分用于与销头21外侧壁上的外螺纹20相连接，另外一部分用于与第二外部构件形成螺纹配合关系，故若令该内螺纹10与销头21上的外螺纹以及第二外部构件均相连，外螺纹20沿轴向延伸的尺寸应小于内螺纹10沿轴向延伸的尺寸。

在现有的无人机吊装领域中，吊装连接结构大多需要人工进行操作，但是在一些人无法涉足的野外场景中，该种需人工进行操作的吊装连接结构并不适用。为了解决无法人工进行操作的问题，现有技术中的解决手段是在吊装物落入到位后，将与吊装物连接的吊装连接结构以及缆绳从无人机上抛落，而被抛弃的缆绳又可能会被雨水、野生动植物带动而影响吊装物的稳定性，甚至将吊装物带离预设位置。

为了解决上述问题，本公开还提供一种无人机吊装系统，该无人机吊装系统包括无人机、缆绳以及所述的吊装连接结构，缆绳为第一外部构件，且一端与无人机相连，另外一端与连接销2相连；第二外部构件为所吊装物上的螺栓结构，驱动单元与无人机建立信号连接，例如可以通过有线连接也可以建立无线通信连接。通过无人机向驱动单元发送信号，以控制驱动单元驱动套筒1转动，以用于使该套筒1通过内螺纹10具有与吊装物上的螺栓结构相连的第一位置以及与吊装物上的螺栓结构相脱离的第二位置，从而实现吊装物与无人机的吊装连接及吊装脱离，不存在吊装连接结构或缆绳等多余的抛弃物，使得吊装过程安全可靠。

上述吊装物上的螺栓结构的数量可以根据吊装物的形状和重量而定，本公开对此不作限定，对应地，吊装连接结构的数量可以根据该螺栓结构的数量而定。

具体地，响应于吊装物达到指定位置的信息，无人机向驱动单元发送控制指令，以使套筒1从第一位置向第二位置移动，从而使得吊装物上的螺栓结构与吊装连接结构的套筒1相脱离，以使吊装物落位至指定位置。例如，无人机可以通过在预设程序的控制下并在预设的行进路线中到达指定位置后，向驱动单元发动控制指令。或者，在其他的实施方式中，该吊装物上可设置有GPS定位装置，当该定位装置检测到吊装物已到达指定位置后可直接将该信息反馈至吊装连接结构的驱动单元，驱动单元驱动套筒1从第一位置向第二位置移动。

更具体地，吊装物达到的指定位置的信息还包括缆绳的松紧度信息，例如，可在缆绳上设置拉力传感器，当吊装物落位至指定位置并由地面支撑时，拉力传感器检测到的拉力值发生较大变化并向无人机反馈第一压力值，无人机在到达指定位置以及接收到该第一压力值的信息反馈后，向驱动单元发送控制指令，以使套筒1从第一位置向第二位置移动。在其他的实施方式中，该拉力传感器也可直接将第一压力值的信息反馈至驱动单元。

该无人机吊装系统的具体准备及工作过程如下：

第一步，确认吊装连接结构中的电源模块33是否处于正常工作状态，并建立无人机与吊装连接结构的无线通信连接。每一个吊装连接结构都有唯一的识别号码，防止发生误操作。

第二步，将吊装物上的螺栓结构与吊装连接结构相连。具体地，令套筒1发生转动，以使连接销2的销头21从套筒1中露出，借助销头21上的限位槽211内的磁性吸附片的引导将吊装物上的螺栓结构对正，从而使连接销2与螺栓结构形成匹配约束，防止套筒1发生空转，最后，令套筒1发生转动，以使套筒1内壁的内螺纹10与吊装物上的螺栓结构螺纹锁紧至第一位置。

第三步，无人机对吊装物的运输。在运输过程中，无人机通过无线通信向吊装连接结构发送指令，以使驱动单元中的驱动电机31具备一反向力矩，防止与驱动电机31相连的驱动齿轮32与套筒1内壁上的内齿圈11发生相对转动，从而使该吊装连接结构锁止在第一位置。

第四步，吊装物与吊装连接结构的脱离。当无人机运输该吊装物至指定位置时，先将吊装物着陆，确认无误后，保持缆绳处于悬垂松弛状态。然后，无人机向控制单元中的控制模块34发动指令以控制驱动电机31旋转，并使套筒1从第一位置切换至第二位置，该驱动电机31驱动套筒1沿轴向移动的距离大于吊装物上的螺栓结构轴向的尺寸，以使套筒1与该螺栓结构完全脱离。最后，若吊装物设置有多个螺栓结构，确认每个螺栓结构与其对应的吊装连接结构的均完全脱离，无人机缓缓提升高度，实现与吊装物的完全脱离。

第五步，吊装任务结束，切断吊装连接结构内的电源模块33的供电。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，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，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (8)

1.一种吊装连接结构，其特征在于，所述吊装连接结构包括套筒（1）、连接销（2）以及驱动单元，

所述连接销（2）的第一端用于与第一外部构件相连，并且外侧壁上设置有外螺纹（20），

所述套筒（1）套设在所述连接销（2）上，并且内壁上形成有与所述外螺纹（20）螺纹配合的内螺纹（10），所述套筒（1）远离所述连接销（2）的所述第一端的第一端形成有用于供第二外部构件穿入的第一开口（13），所述内螺纹（10）延伸至所述第一开口（13）的侧壁以与所述第二外部构件螺纹配合，

所述驱动单元用于驱动所述套筒（1）相对于所述连接销（2）转动，以用于使所述套筒（1）通过所述内螺纹（10）具有与所述第二外部构件相连的第一位置以及与第二外部构件脱离的第二位置，以使所述吊装连接结构与所述第二外部构件紧固或者脱离；

所述连接销（2）构造为包括销头（21）和销杆（22）的T形结构，所述外螺纹（20）形成在所述销头（21）的外侧壁上，所述销杆（22）与所述套筒（1）的内壁之间形成有容纳腔（100）以用于设置所述驱动单元；

所述套筒（1）的与其第一端相反的第二端的端壁形成有封盖所述容纳腔（100）的第一限位板（12），且该第一限位板（12）上形成有供所述销杆（22）可轴向移动穿设的第二开口（121），

所述销杆（22）的侧壁上形成有位于所述容纳腔（100）内且围绕该销杆（22）的周向沿径向向外延伸出第二限位板（221），该第二限位板（221）用于与所述第一限位板（12）抵接。

2.根据权利要求1所述的吊装连接结构，其特征在于，所述驱动单元包括驱动电机（31）以及驱动齿轮（32），所述驱动电机（31）固定连接在所述销杆（22）上，所述驱动齿轮（32）与所述驱动电机（31）传动连接，所述套筒（1）的内壁形成有与所述驱动齿轮（32）相啮合的内齿圈（11），并且沿所述套筒（1）的轴向方向，所述内齿圈（11）的厚度大于所述驱动齿轮（32）的厚度。

3.根据权利要求2所述的吊装连接结构，其特征在于，所述驱动单元还包括安装在所述容纳腔（100）内的电源模块（33）和控制模块（34），所述电源模块（33）用于向所述控制模块（34）及所述驱动电机（31）供电，所述控制模块（34）用于控制所述驱动电机（31）的转动。

4.根据权利要求1所述的吊装连接结构，其特征在于，所述销头（21）远离所述销杆（22）的端面向内凹陷形成有限位槽（211），所述限位槽（211）内形成有用于与所述第二外部构件磁性配合的磁性吸附片。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的吊装连接结构，其特征在于，所述外螺纹（20）沿轴向延伸的尺寸小于所述内螺纹（10）沿轴向延伸的尺寸。

6.一种无人机吊装系统，其特征在于，所述无人机吊装系统包括无人机、缆绳以及权利要求1-5中任意一项所述的吊装连接结构，

所述缆绳为所述第一外部构件，且一端与所述无人机相连，所述第二外部构件为所吊装物上的螺栓结构，

所述驱动单元与所述无人机建立信号连接。

7.根据权利要求6所述的无人机吊装系统，其特征在于，响应于所述吊装物达到指定位置的信息，所述无人机向所述驱动单元发送控制指令，以使所述套筒（1）从所述第一位置向所述第二位置移动。

8.根据权利要求7所述的无人机吊装系统，其特征在于，所述吊装物达到的指定位置的信息包括所述缆绳的松紧度信息。

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