CN112093057A - 无人直升机货物投放用货物锁定及解锁机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人直升机货物投放用货物锁定及解锁机构，直线电机安装在安装底板上，设直线电机的驱动轴的轴向为前后方向，传动推杆的轴向为左右方向，直线电机的转轴与传动推杆的中段连接，拐臂传动机构包括连接座和轴向为左右方向的锁销，两个连接座分别与传动推杆的两端连接，拐臂传动机构能够在连接座前后移动时驱动对应的锁销左右移动。本发明通过采用直线电机作为货物锁定及解锁机构的驱动设备，便于直接推动传动推杆前后移动，通过同一传动推杆驱动两个拐臂传动机构同步动作，带动两侧的锁销同时处于锁定或解锁状态，增大了锁定时的稳定性，相比独立控制还节省了一个直线电机的成本，并有效降低了系统的功耗。

Description

无人直升机货物投放用货物锁定及解锁机构

技术领域

本发明涉及一种无人直升机货物投放用货物锁定及解锁机构

背景技术

无人直升机即无人驾驶直升机，是指由无线电地面遥控飞行或/和自主控制飞行的可垂直起降的不载人飞行器，在构造形式上属于旋翼飞行器，在功能上属于垂直起降飞行器。近十几年来，随着复合材料、动力系统、传感器、尤其是飞行控制等技术的研究进展，无人直升机得到了迅速的发展，正日益成为人们关注的焦点。

无人直升机具有独特的飞行性能及使用价值。与有人直升机相比，无人直升机由于无人员伤亡、体积小、造价低、战场生存力强等特点，在许多方面具有无法比拟的优越性。在军用方面，无人直升机既能执行各种非杀伤性任务，又能执行各种软硬杀伤性任务，包括侦察、监视、目标截获、诱饵、攻击、通信中继等。在民用方面，无人直升机在大气监测、交通监控、资源勘探、电力线路检测、森林防火等方面具有广泛的应用前景。

随着应用场景的扩展，无人直升机的货物精确自动投放功能越来越重要，除了需要能够精确控制货物投放时间外，还需要尽可能满足投放前的高度稳定性，因为无人直升机可能在飞行过程中发生倾斜甚至翻滚，最好还能实现多点分货投放功能，以满足一次飞行、多点投放的功能。

传统的无人直升机用货物自动投放技术研究还处于初级阶段，只是根据实际需要设计一些特定的自动投放装置，目前还没有一种无人直升机用货物自动投放装置能够同时实现投放前保持高度稳定性、投放时能够精确控制时间、能多点分货投放的功能。

为了解决上述问题，将载货板安装在机架上、将货物集中安装在载货板上，利用锁定及解锁机构实现载货板与机架之间的锁定与解锁，利用推货及脱货装置实现对载货板的推动和脱离投放，是一种比较好的解决方案，能够同时实现投放前保持高度稳定性、投放时能够精确控制时间、能多点分货投放的功能。但是，货物锁定及解锁机构作为具有特定功能的独立局部结构，现有技术中根本没有现成产品可以选择，因为涉及特定的锁定及解锁功能，所以需要特定结构才能适应这种需求。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种能够自动控制实现对载货板及所载货物进行锁定和解锁操作的无人直升机货物投放用货物锁定及解锁机构。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种无人直升机货物投放用货物锁定及解锁机构，包括安装底板、直线电机、传动推杆、控制器和两个拐臂传动机构，所述直线电机安装在所述安装底板上，设所述直线电机的驱动轴的轴向为前后方向，所述传动推杆的轴向为左右方向，所述直线电机的转轴与所述传动推杆的中段连接，所述拐臂传动机构包括连接座和轴向为左右方向的锁销，两个所述连接座分别与所述传动推杆的两端连接，所述拐臂传动机构能够在所述连接座前后移动时驱动对应的所述锁销左右移动，所述直线电机的控制信号输入端与所述控制器的控制信号输出端对应连接。

上述结构中，直线电机是驱动轴能够直接直线运动的电机，传动推杆用于将直线电机的直线运动同时传送给两个拐臂传动机构，使两个拐臂传动机构同步动作，拐臂传动机构用于将传动推杆的直线运动转换为锁销的直线运动，两种直线运动的方向相互垂直，以便于利用较小体积实现运动方向相互垂直的两种直线运动之间的转换；控制器是包括中央处理器及周边电子部件的常用控制器，根据实际需求设定不同参数即可实现所需的控制功能，可以用控制板、控制盒或控制箱的形式用螺栓固定安装在与本发明所述无人直升机货物投放用货物锁定及解锁机构配套应用的系统机架上，控制器可以是整个无人直升机的总体控制器，也可以是包括本机构的系统的独立控制器，可以实现相应的遥控功能，这些都是根据实际需要采用现有常规技术能够轻易实现的；上述安装底板可以为独立底板，也可以为与本发明所述无人直升机货物投放用货物锁定及解锁机构配套应用的系统机架的一部分，一般为后者。

作为优选，为了在较小空间内实现将传动推杆具有的前后方向直线运动转换为锁销所需的左右方向直线运动以便于锁销能够锁定和解锁载货板，所述拐臂传动机构还包括传动连杆、连杆座、拐臂和锁销座，所述连接座的上部与前后方向的所述传动连杆的下部固定连接，所述连杆座固定安装在所述传动连杆的上面，所述锁销与所述锁销座固定连接，所述拐臂由一体成型的两个支臂相互连接而成，两个所述支臂之间的夹角为120-150°，所述连杆座和所述锁销座分别与两个所述支臂旋转连接。

作为优选，为了便于连接并利于实现改变方向的传动功能，所述拐臂的两个支臂之间的夹角为135°，两个所述支臂的上下两侧均减薄形成台阶且横向两侧对应的两个该台阶之间间距最大的一段直线台阶壁之间的夹角为45°。

为了在直线电机失效时能够手动控制锁销，所述传动推杆的中段与前后方向的手动控制杆的一端连接，所述手动控制杆的另一端安装有手柄。

进一步，为了对锁销是否锁定的状态进行更加准确的检测以进一步提高载货板锁定与解锁的可靠性，所述锁销座上安装有用于检测所述锁销所处实时位置的第一位置传感器，所述传动连杆上安装有用于检测所述传动连杆所处实时位置的第二位置传感器，所述第一位置传感器的信号输出端和所述第二位置传感器的信号输出端分别与所述控制器的信号输入端对应连接。

为了使锁销具有保持锁定状态的应力以确保直线电机失效时锁销能自动处于锁定状态，所述无人直升机货物投放用货物锁定及解锁机构还包括分别安装于两个所述连接座上的两个弹簧，两个所述弹簧用于使对应的所述连接座具有带动所述锁销移动至锁定状态的应力。

本发明的有益效果在于：

本发明通过采用直线电机作为货物锁定及解锁机构的驱动设备，便于直接推动传动推杆前后移动而不需进行旋转运动与直线运动的转换，通过同一传动推杆驱动两个拐臂传动机构同步动作，带动两侧的锁销同时处于锁定或解锁状态，增大了锁定时的稳定性，相比独立控制还节省了一个直线电机的成本，并有效降低了系统的功耗。

附图说明

图1是本发明所述无人直升机货物投放用货物锁定及解锁机构的立体图，图中示出了两个本发明所述无人直升机货物投放用货物锁定及解锁机构；

图2是本发明所述无人直升机货物投放用货物锁定及解锁机构的拐臂传动机构的立体图；

图3是本发明所述无人直升机货物投放用货物锁定及解锁机构的拐臂传动机构的俯视图；

图4是本发明所述无人直升机货物投放用货物锁定及解锁机构的拐臂传动机构的拐臂的放大俯视图，与图3的视角相同。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1-图3所示，本发明所述无人直升机货物投放用货物锁定及解锁机构包括安装底板7、直线电机4、传动推杆6、控制器(图中未示)和两个拐臂传动机构1，直线电机4安装在安装底板7上，设直线电机4的驱动轴的轴向为前后方向，传动推杆6的轴向为左右方向，直线电机4的转轴与传动推杆6的中段连接，拐臂传动机构1包括连接座107和轴向为左右方向的锁销104，两个连接座107分别与传动推杆6的两端连接，拐臂传动机构1能够在连接座107前后移动时驱动对应的锁销104左右移动，直线电机4的控制信号输入端与所述控制器的控制信号输出端对应连接。说明：图1中示出的为两个所述无人直升机货物投放用货物锁定及解锁机构，即示出了两个直线电机4、两个传动推杆6和四个拐臂传动机构1，应用时与两个载货板配合使用。

如图1-图3所示，本发明所述无人直升机货物投放用货物锁定及解锁机构应用时安装在与本发明配合的系统机架(图中未示)上，系统机架安装在无人直升机内的底板上，系统机架包括两侧的侧板，所述侧板上与两个锁销104对应的位置分别设有左右方向的限位通孔，锁销104始终置于该限位通孔中；同时，系统机架上安装有载货板(图中未示)，载货板包括载货基板和位于载货基板左右两侧的两个“L”形限位条，所述“L”形限位条上与锁销104对应的位置设有左右方向的锁定通孔(也可以为锁定盲孔)，锁销104在锁定时置于该锁定通孔中，反之退出；本发明所述无人直升机货物投放用推货及脱货装置的基本工作原理如下：

直线电机4在控制器的控制下驱动传动推杆6向前或向后移动，传动推杆6带动对应的两个连接座107同步前后移动，在拐臂传动机构1的驱动作用和侧板的限位通孔的限位作用下，两个锁销104同步左右移动插入或退出载货板的锁定通孔，实现对载货板两侧“L”形限位条的同步锁定或解锁，锁定时，由于锁销104同时穿过对应的限位通孔和锁定通孔，所以载货板不能前后移动，解锁时，锁销104仅穿过限位通孔但不穿过锁定通孔，所以载货板能够前后移动；无论锁定还是解锁状态。说明：这里的前后左右方向与无人直升机实际的前后左右方向不同，这里的前后载货板的移动方向，该方向刚好是无人直升机的左右方向，所以，这里的前后方向刚好是无人直升机的左右方向，这里的左右方向刚好是无人直升机的前后方向。

如图1-图4所示，下面还公开了本发明的更多具体优化结构，根据实际需要可以将下述具体结构中的一种或多种与上述结构进行叠加组合形成新的更加优化的技术方案。

为了在较小空间内实现将传动推杆6具有的前后方向直线运动转换为锁销104所需的左右方向直线运动以便于锁销104能够锁定和解锁载货板，拐臂传动机构1还包括传动连杆106、连杆座100、拐臂102和锁销座103，连接座107的上部与前后方向的传动连杆106的下部固定连接，连杆座100固定安装在传动连杆106的上面，锁销104与锁销座103固定连接，拐臂102由一体成型的两个支臂101相互连接而成，两个支臂101之间的夹角为120-150°，连杆座100和锁销座103分别与两个支臂101旋转连接(一般通过销轴或带螺纹固定的销轴连接)，两个支臂101上分别设有用于旋转连接的连接通孔110。使用时，连接座107前后移动带动传动连杆106和连杆座100前后移动，连杆座100与锁销104之间的夹角会随之变化，该变化通过拐臂102的两个支臂101分别与连杆座100和锁销座103之间的旋转连接实现自适应变化，由于锁销104被限位通孔限定在左右方向，所以当连杆座100与锁销104之间的夹角为90°时，锁销104与传动连杆106的距离最远，此时锁销104插入锁定通孔实现锁定功能，当连杆座100与锁销104之间的夹角大于或小于90°时，锁销104与传动连杆106的距离减小，直到锁销104脱离锁定通孔实现解锁功能，如此通过尽可能小体积且简单的方式实现两个相互垂直方向直线运动的传动功能。

为了便于连接并利于实现改变方向的传动功能，拐臂102的两个支臂101之间的夹角为135°，两个支臂101的上下两侧均减薄形成台阶且横向两侧对应的两个该台阶之间间距最大的一段直线台阶壁111之间的夹角为45°。两个支臂101之间的夹角设置为135°，使连杆座100和锁销座103之间形成非直角连接的过渡连接结构，该结构在确保拐臂所需的传动功能的同时尽量节省占用空间；两个支臂101的台阶分别用于为连杆座100的旋转连接端和锁销座103的旋转连接端提供安装空间和旋转所需空间。

为了在直线电机4失效时能够手动控制锁销104，传动推杆6的中段与前后方向的手动控制杆5的一端连接，手动控制杆5的另一端安装有手柄8。在直线电机4或其它电子器件发生故障时，通过手柄8可以手动拉动或推动手动控制杆5克服直线电机4对传动推杆6的控制力带动传动推杆6前后移动，代替直线电机4实现相应的锁定或解锁功能，比如在自动控制失灵时需要手动解锁，则可通过手柄8和手动控制杆5来实现。

进一步，为了对锁销104是否锁定的状态进行更加准确的检测以进一步提高载货板锁定与解锁的可靠性，锁销座103上安装有用于检测锁销104所处实时位置的第一位置传感器105，传动连杆106上安装有用于检测传动连杆106所处实时位置的第二位置传感器109，第一位置传感器105的信号输出端和第二位置传感器109的信号输出端分别与所述控制器的信号输入端对应连接。第一位置传感器105和第二位置传感器109采用常规位置传感器即可，比如可以采用霍尔开关。

为了使锁销104具有保持锁定状态的应力以确保直线电机4失效时锁销104能自动处于锁定状态，所述无人直升机货物投放用货物锁定及解锁机构还包括分别安装于两个连接座107上的两个弹簧2，两个弹簧2用于使对应的连接座107具有带动锁销104移动至锁定状态的应力；该结构利用现有技术可以轻易实现，一般利用弹簧2的伸展弹性实现。图1中还示出了用于定位安装弹簧2的弹簧定位杆3，图2中还示出了设于连接座107上且用于安装弹簧定位杆3的定位杆安装孔108，这些结构为用于使连接座107具有带动对应的锁销104插入对应的锁定通孔的应力的常规适应性结构。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (6)

1.一种无人直升机货物投放用货物锁定及解锁机构，其特征在于：包括安装底板、直线电机、传动推杆、控制器和两个拐臂传动机构，所述直线电机安装在所述安装底板上，设所述直线电机的驱动轴的轴向为前后方向，所述传动推杆的轴向为左右方向，所述直线电机的转轴与所述传动推杆的中段连接，所述拐臂传动机构包括连接座和轴向为左右方向的锁销，两个所述连接座分别与所述传动推杆的两端连接，所述拐臂传动机构能够在所述连接座前后移动时驱动对应的所述锁销左右移动，所述直线电机的控制信号输入端与所述控制器的控制信号输出端对应连接。

2.根据权利要求1所述的无人直升机货物投放用货物锁定及解锁机构，其特征在于：所述拐臂传动机构还包括传动连杆、连杆座、拐臂和锁销座，所述连接座的上部与前后方向的所述传动连杆的下部固定连接，所述连杆座固定安装在所述传动连杆的上面，所述锁销与所述锁销座固定连接，所述拐臂由一体成型的两个支臂相互连接而成，两个所述支臂之间的夹角为120-150°，所述连杆座和所述锁销座分别与两个所述支臂旋转连接。

3.根据权利要求2所述的无人直升机货物投放用货物锁定及解锁机构，其特征在于：所述拐臂的两个支臂之间的夹角为135°，两个所述支臂的上下两侧均减薄形成台阶且横向两侧对应的两个该台阶之间间距最大的一段直线台阶壁之间的夹角为45°。

4.根据权利要求1、2或3所述的无人直升机货物投放用货物锁定及解锁机构，其特征在于：所述传动推杆的中段与前后方向的手动控制杆的一端连接，所述手动控制杆的另一端安装有手柄。

5.根据权利要求1、2或3所述的无人直升机货物投放用货物锁定及解锁机构，其特征在于：所述锁销座上安装有用于检测所述锁销所处实时位置的第一位置传感器，所述传动连杆上安装有用于检测所述传动连杆所处实时位置的第二位置传感器，所述第一位置传感器的信号输出端和所述第二位置传感器的信号输出端分别与所述控制器的信号输入端对应连接。

6.根据权利要求1、2或3所述的无人直升机货物投放用货物锁定及解锁机构，其特征在于：所述无人直升机货物投放用货物锁定及解锁机构还包括分别安装于两个所述连接座上的两个弹簧，两个所述弹簧用于使对应的所述连接座具有带动所述锁销移动至锁定状态的应力。

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