CN112977849B - 扣接式机臂机构及其在无人机中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种扣接式机臂机构，包括上机臂和下机臂，下机臂的两侧设置有第一插槽，上机臂的两侧设置有与第一插槽插接配合的插板，上机臂的外侧端固定有顶壳，顶壳设置有第一通孔和若干个压块，下机臂的外侧端固定有底壳，底壳的底面设置有若干个第二通孔，底壳的内侧固定有两个弧形底座，上机臂和下机臂的内侧面固定有一一对应的隔板，相邻隔板之间插接有橡胶隔震块，相邻橡胶隔震块之间连接有Z型弹片，与底壳相接的橡胶隔震块与两个弧形底座相互压接。本发明还公开了一种含有上述扣接式机臂机构的无人机。本发明采用上机臂和下机臂相互扣接的方式安装，电机通过顶部的压块和底部的弧形底座进行纵向的夹持，降低了机臂发生振动的几率。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，尤其是一种机臂机构及含有该机臂机构的无人机。
背景技术
无人机是近些年发展起来的一项航空技术，被广泛应用于低空遥感、农林维保等多种领域。无人机是由机身、机臂以及电机和螺旋桨组成的，机臂机构是用来安装电机并与机身进行连接的重要构件，由于机臂机构通常长度较大，所以一般都将机臂机构设计为可拆卸的结构，便于无人机的运输。但是，由于每次安装不可避免的误差和不确定性，在飞行过程中机臂机构容易产生振动，严重影响了无人机的飞行安全。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种机臂机构及含有该机臂机构的无人机，能够解决现有技术的不足，降低了机臂发生振动的几率。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种机臂机构，包括上机臂和下机臂，下机臂的两侧设置有第一插槽，上机臂的两侧设置有与第一插槽插接配合的插板，上机臂的外侧端固定有顶壳，顶壳的中心设置有第一通孔，顶壳内侧以第一通孔为中心环形排布有若干个压块，下机臂的外侧端固定有底壳，底壳的底面设置有若干个第二通孔，底壳的内侧固定有两个弧形底座，弧形底座以下机臂的中线为对称轴对称设置，上机臂和下机臂的内侧面固定有一一对应的隔板，相邻隔板之间插接有橡胶隔震块，相邻橡胶隔震块之间连接有Z型弹片，与底壳相接的橡胶隔震块与两个弧形底座相互压接。
作为优选，所述弧形底座包括若干个橡胶台阶部，橡胶台阶部内部设置有第一空腔，第一空腔内安装有与橡胶台阶部相对应的横向硬质板和纵向弹片，横向硬质板和纵向弹片首尾连接，靠近橡胶隔震块的一侧弧形底座的每个纵向弹片上固定有两个连杆，橡胶台阶部与橡胶隔震块的接触面上设置有弹性膜片，弹性膜片的内侧设置有与纵向弹片一一对应的滑套，位于同一纵向弹片上的两个连杆的顶部通过铰接件连接，铰接件滑动卡接在滑套内。
作为优选，所述弹性膜片内设置有纵向加强筋，滑套与纵向加强筋固定连接。
作为优选，所述橡胶隔震块侧壁设置有用于固定Z型弹片的限位槽，限位槽底面设置有若干个钢制螺纹套，Z型弹片的两端分别设置有一个第三通孔，第三通孔与钢制螺纹套择一配合后，通过锁止螺栓将Z型弹片固定在限位槽内。
作为优选，所述Z型弹片上安装有止震片。
作为优选，所述压块的下表面均匀设置有若干个向外倾斜的压片。
作为优选，所述上机臂和下机臂通过锁止带固定插接，锁止带上滑动安装有两个限位块，限位块的两端连接有弹簧，锁止带固定上机臂和下机臂时限位块位于第一插槽和插板之间的空隙中，弹簧分别与上机臂和下机臂压接配合，锁止带的一端安装有第一调节螺栓，锁止带的另一端设置有与第一调节螺栓卡接配合的卡槽，锁止带设置有卡槽的一端插接在第一调节螺栓下方，旋转第一调节螺栓时第一调节螺栓与不同的卡槽咬合，实现锁止带绑扎内径的改变。
一种无人机，包含至少两个上述的机臂机构。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明采用上机臂和下机臂相互扣接的方式安装，使电机固定在顶壳和底壳之间。电机的输出轴穿过第一通孔伸出，螺栓穿过第二通孔对电机的底部进行连接固定。电机通过顶部的压块和底部的弧形底座进行纵向的夹持，同时利用交替设置的橡胶隔震块和Z型弹片对电机运行过程中产生的振动进行横向缓冲，以达到降低振动的目的。弧形底座设计为台阶形，用来适应不同大小的电机。当电机被压接固定后，电机下方的纵向弹片被挤压发生形变，进而通过连杆使弹性膜片发生形变，并通过弹性膜片对与之接触的橡胶隔震块进行挤压，从而使橡胶隔震块和Z型弹片与电机的安装结构形成一个内部具有一定弹性作用力的整体，这可以使电机产生的振动快速、均匀的分散在整个机臂机构内，并迅速衰减，从而降低发生振动的可能性。纵向加强筋将滑套相互连接，可以提高弹性膜片受力形变的一致性，从而降低由于受力不平衡产生的机臂内部扭转力。Z型弹片可以根据实际的受力情况灵活选择在限位槽内的固定位置，从而使机臂的横向缓冲结构可以进行灵活的调整，以适应电机运行和无人机飞行过程的不同工况。通过在Z型弹片的不同位置固定止震片，可以改变整个机臂机构的固有频率，从而避免共振的发生。压块上设计的倾斜压片，可以在对电机进行压接时提高其与电机的摩擦力，从而提高电机压接固定的稳定性，避免由于电机外部固定不稳导致的振动。本发明针对上机臂和下机臂的插接结构专门设计了锁止带，利用限位块和弹簧对插接位置进行反向推力，从而形成对第一调节螺栓与卡槽咬合部位的防松处理，避免由于锁止带松动导致整个机臂的减震缓冲结构失效。
附图说明
图1是本发明一个具体实施方式的结构图。
图2是本发明一个具体实施方式中顶壳的仰视图。
图3是本发明一个具体实施方式中底壳的俯视图。
图4是本发明一个具体实施方式中弧形底座与橡胶隔震块接触一端的结构图。
图5是本发明一个具体实施方式中橡胶隔震块与Z型弹片连接部位的结构图(图中两侧的Z型弹片未示出)。
图6是本发明一个具体实施方式中锁止带的结构图。
具体实施方式
参照图1-6，本发明一个具体实施方式包括上机臂1和下机臂2，下机臂2的两侧设置有第一插槽3，上机臂1的两侧设置有与第一插槽3插接配合的插板4，上机臂1的外侧端固定有顶壳5，顶壳5的中心设置有第一通孔6，顶壳5内侧以第一通孔6为中心环形排布有若干个压块7，下机臂2的外侧端固定有底壳8，底壳8的底面设置有若干个第二通孔13，底壳8的内侧固定有两个弧形底座9，弧形底座9以下机臂2的中线为对称轴对称设置，上机臂1和下机臂2的内侧面固定有一一对应的隔板10，相邻隔板10之间插接有橡胶隔震块11，相邻橡胶隔震块11之间连接有Z型弹片12，与底壳8相接的橡胶隔震块11与两个弧形底座9相互压接。弧形底座9包括若干个橡胶台阶部14，橡胶台阶部14内部设置有第一空腔15，第一空腔15内安装有与橡胶台阶部14相对应的横向硬质板16和纵向弹片17，横向硬质板16和纵向弹片17首尾连接，靠近橡胶隔震块11的一侧弧形底座9的每个纵向弹片17上固定有两个连杆19，橡胶台阶部14与橡胶隔震块11的接触面上设置有弹性膜片18，弹性膜片18的内侧设置有与纵向弹片17一一对应的滑套20，位于同一纵向弹片17上的两个连杆19的顶部通过铰接件21连接，铰接件21滑动卡接在滑套20内。弹性膜片18内设置有纵向加强筋22，滑套20与纵向加强筋22固定连接。橡胶隔震块11侧壁设置有用于固定Z型弹片12的限位槽23，限位槽23底面设置有若干个钢制螺纹套24，Z型弹片12的两端分别设置有一个第三通孔25，第三通孔25与钢制螺纹套24择一配合后，通过锁止螺栓26将Z型弹片12固定在限位槽23内。Z型弹片12上安装有止震片27。压块7的下表面均匀设置有若干个向外倾斜的压片28。上机臂1和下机臂2通过锁止带29固定插接，锁止带29上滑动安装有两个限位块30，限位块30的两端连接有弹簧31，锁止带29固定上机臂1和下机臂2时限位块30位于第一插槽3和插板4之间的空隙中，弹簧31分别与上机臂1和下机臂2压接配合，锁止带29的一端安装有第一调节螺栓32，锁止带29的另一端设置有与第一调节螺栓32卡接配合的卡槽33，锁止带29设置有卡槽33的一端插接在第一调节螺栓32下方，旋转第一调节螺栓32时第一调节螺栓32与不同的卡槽33咬合，实现锁止带29绑扎内径的改变。
另外，橡胶隔震块11内设置有第二空腔34，上机臂1表面设置有与橡胶隔震块11一一对应的螺纹孔35，第二空腔34顶部设置有与螺纹孔35相配合的第四通孔36，第二空腔34侧壁对称固定有支撑弹片37，支撑弹片37顶部设置有弯折部38，弯折部38位于第四通孔36的正下方。第二调节螺栓39与螺纹孔35螺纹连接，第二调节螺栓39的末端与弯折部38相互挤压接触，通过改变第二调节螺栓39的插接深度，可以实现改变支撑弹片37对第二空腔34的支撑作用力，从而使橡胶隔震块11整体的支撑强度发生变化。如果无人机组装完毕进行飞行时出现共振，将机臂机构进行重新拆装过于复杂，浪费时间，这时可以对不同位置的第二调节螺栓39进行微调，使无人机的固有频率发生变化，从而避免共振的发生，便于操作，节约时间。
下机臂2内设置有第二插槽40，第二插槽40内活动插接有弹性底板41，弹性底板41顶部设置有与橡胶隔震块11一一对应的底托42，橡胶隔震块11安装在底托42内。弹性底板41与Z型弹片12配合，形成两组相互独立的弹性连接机构，Z型弹片12主要用来对弹性底板41内部的横向作用力进行传递和缓冲，弹性底板41主要用来对弹性底板41内部的纵向作用力进行缓冲，从而形成一个完整的立体减震体系，有效的减少无人机飞行过程中产生的振动。
本发明的机臂机构的组装过程为：先将下机臂2与机身连接，然后将电机安放在底壳8，使弧形底座9与电机稳定接触，使用螺栓穿过第二通孔13将电机进行固定，然后根据电机的大小选择合适的橡胶隔震块11安放在底托42上，再使用Z型弹片12将不同橡胶隔震块11进行连接，然后将上机臂1插接在下机臂2上，使用锁止带29将上机臂1和下机臂2进行锁止固定。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
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。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种机臂机构，其特征在于：包括上机臂和下机臂，下机臂的两侧设置有第一插槽，上机臂的两侧设置有与第一插槽插接配合的插板，上机臂的外侧端固定有顶壳，顶壳的中心设置有第一通孔，顶壳内侧以第一通孔为中心环形排布有若干个压块，下机臂的外侧端固定有底壳，底壳的底面设置有若干个第二通孔，底壳的内侧固定有两个弧形底座，弧形底座以下机臂的中线为对称轴对称设置，上机臂和下机臂的内侧面固定有一一对应的隔板，相邻隔板之间插接有橡胶隔震块，相邻橡胶隔震块之间连接有Z型弹片，与底壳相接的橡胶隔震块与两个弧形底座相互压接；Z型弹片上安装有止震片。
2.根据权利要求1所述的机臂机构，其特征在于：所述橡胶隔震块内设置有第二空腔，上机臂表面设置有与橡胶隔震块一一对应的螺纹孔，第二空腔顶部设置有与螺纹孔相配合的第四通孔，第二空腔侧壁对称固定有支撑弹片，支撑弹片顶部设置有弯折部，弯折部位于第四通孔的正下方；第二调节螺栓与螺纹孔螺纹连接，第二调节螺栓的末端与弯折部相互挤压接触。
3.根据权利要求1或2所述的机臂机构，其特征在于：所述弧形底座包括若干个橡胶台阶部，橡胶台阶部内部设置有第一空腔，第一空腔内安装有与橡胶台阶部相对应的横向硬质板和纵向弹片，横向硬质板和纵向弹片首尾连接，靠近橡胶隔震块的一侧弧形底座的每个纵向弹片上固定有两个连杆，橡胶台阶部与橡胶隔震块的接触面上设置有弹性膜片，弹性膜片的内侧设置有与纵向弹片一一对应的滑套，位于同一纵向弹片上的连杆的顶部通过铰接件连接，铰接件滑动卡接在滑套内。
4.根据权利要求3所述的机臂机构，其特征在于：所述弹性膜片内设置有纵向加强筋，滑套与纵向加强筋固定连接；
独立可选的，靠近橡胶隔震块的一侧弧形底座的每个纵向弹片上固定有两个连杆，位于同一纵向弹片上的两个连杆的顶部通过铰接件连接。
5.根据权利要求4所述的机臂机构，其特征在于：所述橡胶隔震块侧壁设置有用于固定Z型弹片的限位槽，限位槽底面设置有若干个钢制螺纹套，Z型弹片的两端分别设置有一个第三通孔，第三通孔与钢制螺纹套择一配合后，通过锁止螺栓将Z型弹片固定在限位槽内。
6.根据权利要求4所述的机臂机构，其特征在于：所述压块的下表面均匀设置有若干个向外倾斜的压片。
7.根据权利要求1所述的机臂机构，其特征在于：所述上机臂和下机臂通过锁止带固定插接，锁止带上滑动安装有两个限位块，限位块的两端连接有弹簧，锁止带固定上机臂和下机臂时限位块位于第一插槽和插板之间的空隙中，弹簧分别与上机臂和下机臂压接配合。
8.根据权利要求7所述的机臂机构，其特征在于：所述锁止带的一端安装有第一调节螺栓，锁止带的另一端设置有与第一调节螺栓卡接配合的卡槽，锁止带设置有卡槽的一端插接在第一调节螺栓下方，旋转第一调节螺栓时第一调节螺栓与不同的卡槽咬合，实现锁止带绑扎内径的改变。
9.一种无人机，其特征在于：包含有权利要求1-8任意一项所述的机臂机构。
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