CN113352337B - 一种用于无人机的多功能自动机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于无人机的多功能自动机械手，包括：无人机；丝杠传动机构，采用底座固定于所述无人机下方；角度调节电机，固定在所述丝杠传动机构的输出端，且所述角度调节电机的输出端固定有连接座，且所述连接座的两侧设置有转换控制组件；以及夹持组件，可转换控制的连接在所述转换控制组件的一侧，其中，所述转换控制组件具有一固定端以及一移动缓冲端；所述夹持组件、转换控制组件均由控制器进行统一控制；且所述控制器被配置为：当利用所述夹持组件进行物体夹持时，所述控制器控制所述转换控制组件的固定端与夹持组件相连，当利用所述夹持组件进行支撑无人机降落时，所述控制器控制所述转换控制组件的移动缓冲端与夹持组件相连。
Description
技术领域
本发明涉及机械手技术领域，具体是一种用于无人机的多功能自动机械手。
背景技术
随着无人机在各个领域的应用推广，带有机械手的无人机也随之出现，用于定向夹取、搬运物体等，现有的配备有机械手的无人机，多是在无人机的下方直接安装机械手，一方面机械手的位置无法进行调整，而当机械手的位置无法进行自主调整时，则会影响抓取的进行，另一方面安装的机械手需保持较小的竖向长度，否则则会影响无人机的降落、影响无人机对于大件物体的抓取。
因此，有必要提供一种用于无人机的多功能自动机械手，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于无人机的多功能自动机械手，包括：
无人机；
丝杠传动机构，采用底座固定于所述无人机下方；
角度调节电机，固定在所述丝杠传动机构的输出端，且所述角度调节电机的输出端固定有连接座；
转换控制组件，被配置为至少两组，且对称设置在所述连接座的两侧；以及
夹持组件，可转换控制的连接在所述转换控制组件的一侧。
进一步，作为优选，所述转换控制组件具有一固定端以及一移动缓冲端；
所述夹持组件、转换控制组件均由控制器进行统一控制；
且所述控制器被配置为：当利用所述夹持组件进行物体夹持时，所述控制器控制所述转换控制组件的固定端与夹持组件相连，当利用所述夹持组件进行支撑无人机降落时，所述控制器控制所述转换控制组件的移动缓冲端与夹持组件相连。
进一步，作为优选，所述转换控制组件包括：
连接臂，其一端与夹持组件相连，另一端采用架体上下对称的连接有第一锁紧缸和第二锁紧缸；以及
缓冲机构，其包括：作为所述转换控制组件的固定端的缓冲筒以及作为所述转换控制组件的移动缓冲端的滑动套筒，所述滑动套筒缓冲滑动设置在所述缓冲筒中；
且，所述第一锁紧缸的输出端设置有第一锁紧套筒，所述第一锁紧套筒套设在所述缓冲筒的外部，所述第二锁紧缸的输出端设置有第二锁紧套筒，所述第二锁紧套筒套设在所述滑动套筒的外部。
进一步，作为优选，所述第一锁紧套筒与第二锁紧套筒的结构相同，均包括：
刚性筒体，固定在架体上；
锁紧囊体，内贴于所述刚性筒体的内壁上，且呈环状，所述锁紧囊体与第一锁紧缸/第二锁紧缸的输出端相连；以及
增阻垫片，均匀分布在所述锁紧囊体的内壁上。
进一步，作为优选，所述缓冲筒的内顶部固定有支撑筒，所述支撑筒的另一端为密封连接部，且采用压缩弹簧与滑动套筒相连，所述滑动套筒滑动设置在所述缓冲筒与支撑筒之间，且与所述支撑筒的密封连接部密封滑动相连。
进一步，作为优选，所述滑动套筒伸入至所述缓冲筒的一端内壁固定有连接环，所述连接环采用拉伸弹簧与密封连接部相连；
所述支撑筒还由连接头进行预置缓冲气体。
进一步，作为优选，所述夹持组件包括：
伸缩杆一，采用安装架与连接臂相连；
夹持座，固定在所述伸缩杆一的输出端；以及
夹爪，被配置为对称设置两个，且所述夹爪的中部与夹持座相铰接，其一端由伸缩杆二所驱动。
进一步，作为优选，所述夹爪远离伸缩杆二的一端端部还转动设置有导向轮。
进一步，作为优选，所述伸缩杆二由所述控制器进行控制，且利用所述夹持组件进行支撑降落无人机时，所述控制器控制伸缩杆二进行收缩，且驱动夹爪呈八字形。
进一步，作为优选，所述丝杠传动机构包括：
安装座，为两组且对称固定在所述底座的下方；
丝杠，转动设置在两组所述安装座之间，且由电机进行驱动转动；以及
丝母座，作为所述丝杠传动机构的输出端传动连接在所述丝杠上，且所述丝母座限位滑动设置在滑轨上，所述滑轨固定在两个安装座之间。
与现有技术相比，本发明提供了一种用于无人机的多功能自动机械手，具有以下有益效果：
而本发明实施例中，通过设置丝杠传动机构能够驱动夹持组件在水平方向进行移动，通过设置角度调节电机能够驱动夹持组件进行转动，进一步实现位置调节，能够抓取某一范围的多个物体，无需人工调节无人机的位置来适应物体的位置，提高了自动化的程度；
另外，本发明实施例中，当利用夹持组件进行物体夹持时，控制器控制转换控制组件的固定端与夹持组件相连，保证了对于物体夹持的稳定性，而当利用夹持组件进行支撑无人机降落时，控制器控制所述转换控制组件的移动缓冲端与夹持组件相连，从而使得夹持组件代替了支撑爪进行支撑无人机，并且能够在支撑过程中进行缓冲，减少了对于夹持组件的损坏。
附图说明
图1为一种用于无人机的多功能自动机械手的整体结构示意图；
图2为一种用于无人机的多功能自动机械手中丝杠传动机构和转换控制组件的结构示意图；
图3为一种用于无人机的多功能自动机械手中转换控制组件和夹持组件的结构示意图；
图4为图3的部分放大结构示意图；
图中：1、无人机；2、底座；3、丝杠传动机构；4、角度调节电机；5、连接座；6、转换控制组件；7、夹持组件；8、视觉检测模块；31、安装座；32、丝杠；33、丝母座；34、滑轨；61、连接臂；62、第一锁紧缸；63、第一锁紧套筒；64、第二锁紧缸；65、第二锁紧套筒；66、缓冲机构；661、缓冲筒；662、支撑筒；663、压缩弹簧；664、滑动套筒；665、连接环；666、拉伸弹簧；667、连接头；71、伸缩杆一；72、安装架；73、夹持座；74、夹爪；75、伸缩杆二；76、导向轮。
具体实施方式
请参阅图1～4，本发明实施例中，一种用于无人机的多功能自动机械手，包括：
无人机1；
丝杠传动机构3，采用底座2固定于所述无人机1下方；
角度调节电机4，固定在所述丝杠传动机构3的输出端，且所述角度调节电机4的输出端固定有连接座5；
转换控制组件6，被配置为至少两组，且对称设置在所述连接座5的两侧，；以及
夹持组件7，可转换控制的连接在所述转换控制组件6的一侧，具体的，所述转换控制组件6具有一固定端以及一移动缓冲端；
所述夹持组件7、转换控制组件6均由控制器进行统一控制；
且所述控制器被配置为：当利用所述夹持组件7进行物体夹持时，所述控制器控制所述转换控制组件6的固定端与夹持组件7相连，当利用所述夹持组件7进行支撑无人机降落时，所述控制器控制所述转换控制组件6的移动缓冲端与夹持组件7相连，需要解释的是，现有的配备有机械手的无人机，多是在无人机的下方直接安装机械手，一方面机械手的位置无法进行调整，当机械手的位置无法进行自主调整时，则会影响抓取的进行，具体的，利用无人机来定向抓取物体，需在物体处进行标记，从而使无人机准确飞行至该标记处，为了提高整体的自动化程度，该标记较佳的选择电子标记，如激光发射器，此时无人机配备激光接收器即可实现自动对接，然而当物体位置被移动，或者该物体位置附近存在多个物体时，无人机则很难进行抓取，此时则需人工参与，调整无人机的空间位置才能够进行抓取，较为繁琐；另一方面安装的机械手需保持较小的竖向长度，否则则会影响无人机的降落，具体的，当机械手在竖向方向的长度较长从而导致其最低位置低于无人机支撑爪的最低位置时，导致在实际降落中是利用机械手进行支撑无人机，容易损坏，而为了解决这一问题，通常是增加支撑爪的长度，如此则会影响无人机对于大件物体的抓取；
而本发明实施例中，通过设置丝杠传动机构3能够驱动夹持组件7在水平方向进行移动，通过设置角度调节电机4能够驱动夹持组件7进行转动，进一步实现位置调节，能够抓取某一范围的多个物体，无需人工调节无人机的位置来适应物体的位置，提高了自动化的程度；
另外，本发明实施例中，当利用夹持组件7进行物体夹持时，控制器控制所述转换控制组件6的固定端与夹持组件7相连，保证了对于物体夹持的稳定性，而当利用夹持组件7进行支撑无人机降落时，控制器控制所述转换控制组件6的移动缓冲端与夹持组件7相连，从而使得夹持组件7代替了支撑爪进行支撑无人机，并且能够在支撑过程中进行缓冲，减少了对于夹持组件7的损坏。
本实施例中，如图2，所述转换控制组件6包括：
连接臂61，其一端与夹持组件7相连，另一端采用架体上下对称的连接有第一锁紧缸62和第二锁紧缸64；以及
缓冲机构66，其包括：作为所述转换控制组件6的固定端的缓冲筒661以及作为所述转换控制组件6的移动缓冲端的滑动套筒664，所述滑动套筒664缓冲滑动设置在所述缓冲筒661中；
且，所述第一锁紧缸62的输出端设置有第一锁紧套筒63，所述第一锁紧套筒63套设在所述缓冲筒661的外部，所述第二锁紧缸64的输出端设置有第二锁紧套筒65，所述第二锁紧套筒65套设在所述滑动套筒664的外部，也就是说，当利用夹持组件7进行物体夹持时，控制器控制第一锁紧缸62上的第一锁紧套筒63抱紧在缓冲筒661的外部，此时第二锁紧套筒65保持松弛状态；而当利用夹持组件7进行支撑无人机降落时，控制器控制第二锁紧缸64上的第二锁紧套筒65抱紧在滑动套筒664的外部，此时第一锁紧套筒63仅做导向用，从而使得夹持组件7代替了支撑爪进行支撑无人机，并且能够在支撑过程中进行缓冲，减少了对于夹持组件7的损坏。
作为较佳的实施例，所述第一锁紧套筒63与第二锁紧套筒的结构相同，均包括：
刚性筒体，固定在架体上；
锁紧囊体，内贴于所述刚性筒体的内壁上，且呈环状，所述锁紧囊体与第一锁紧缸61/第二锁紧缸64的输出端相连；以及
增阻垫片，均匀分布在所述锁紧囊体的内壁上。
本实施例中，如图3和4，所述缓冲筒661的内顶部固定有支撑筒662，所述支撑筒662的另一端为密封连接部，且采用压缩弹簧663与滑动套筒664相连，所述滑动套筒664滑动设置在所述缓冲筒661与支撑筒662之间，且与所述支撑筒662的密封连接部密封滑动相连，通过压缩弹簧663能够有效的为滑动套筒664提供缓冲力。
作为较佳的实施例，所述滑动套筒664伸入至所述缓冲筒661的一端内壁固定有连接环665，所述连接环665采用拉伸弹簧666与密封连接部相连；
所述支撑筒662还由连接头667进行预置缓冲气体，从而能够实现三重缓冲。
本实施例中，所述夹持组件7包括：
伸缩杆一71，采用安装架72与连接臂61相连；
夹持座73，固定在所述伸缩杆一71的输出端；以及
夹爪74，被配置为对称设置两个，且所述夹爪74的中部与夹持座73相铰接，其一端由伸缩杆二75所驱动，具体的，伸缩杆二75的一端与夹爪74靠近夹持座73的一端相铰接，伸缩杆二75的另一端铰接在夹持座73上。
作为较佳的实施例，所述夹爪74远离伸缩杆二的一端端部还转动设置有导向轮76。
作为较佳的实施例，所述伸缩杆二75由所述控制器进行控制，且利用所述夹持组件7进行支撑降落无人机时，所述控制器控制伸缩杆二75进行收缩，且驱动夹爪74呈八字形，提高了其在支撑时的稳定性。
本实施例中，所述丝杠传动机构3包括：
安装座31，为两组且对称固定在所述底座2的下方；
丝杠32，转动设置在两组所述安装座31之间，且由电机进行驱动转动；以及
丝母座33，作为所述丝杠传动机构3的输出端传动连接在所述丝杠32上，且所述丝母座33限位滑动设置在滑轨34上，所述滑轨34固定在两个安装座31之间。
本实施例中，所述无人机上还设置有视觉检测模块。
在具体实施时，无人机自主飞行到标记位置，然后利用视觉检测模块8检测物体的具体方位，通过丝杠传动机构和角度调节电机4来调节夹持组件7的位置，从而使其适应物体的位置，且当利用夹持组件7进行物体夹持时，控制器控制所述转换控制组件6的固定端与夹持组件7相连，保证了对于物体夹持的稳定性，而之后当利用夹持组件7进行支撑无人机降落时，控制器控制所述转换控制组件6的移动缓冲端与夹持组件7相连，从而使得夹持组件7代替了支撑爪进行支撑无人机，并且能够在支撑过程中进行缓冲，减少了对于夹持组件7的损坏。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于无人机的多功能自动机械手，其特征在于：包括：
无人机(1)；
丝杠传动机构(3)，采用底座(2)固定于所述无人机(1)下方；
角度调节电机(4)，固定在所述丝杠传动机构(3)的输出端，且所述角度调节电机(4)的输出端固定有连接座(5)；
转换控制组件(6)，被配置为至少两组，且对称设置在所述连接座(5)的两侧；以及
夹持组件(7)，可转换控制的连接在所述转换控制组件(6)的一侧；
所述转换控制组件(6)包括：
连接臂(61)，其一端与夹持组件(7)相连，另一端采用架体上下对称的连接有第一锁紧缸(62)和第二锁紧缸(64)；以及
缓冲机构(66)，其包括：作为所述转换控制组件(6)的固定端的缓冲筒(661)以及作为所述转换控制组件(6)的移动缓冲端的滑动套筒(664)，所述滑动套筒(664)缓冲滑动设置在所述缓冲筒(661)中；
且，所述第一锁紧缸(62)的输出端设置有第一锁紧套筒(63)，所述第一锁紧套筒(63)套设在所述缓冲筒(661)的外部，所述第二锁紧缸(64)的输出端设置有第二锁紧套筒(65)，所述第二锁紧套筒(65)套设在所述滑动套筒(664)的外部；
所述第一锁紧套筒(63)与第二锁紧套筒的结构相同，均包括：
刚性筒体，固定在架体上；
锁紧囊体，内贴于所述刚性筒体的内壁上，且呈环状，所述锁紧囊体与第一锁紧缸(62 )/第二锁紧缸(64)的输出端相连；以及
增阻垫片，均匀分布在所述锁紧囊体的内壁上；
所述缓冲筒(661)的内顶部固定有支撑筒(662)，所述支撑筒(662)的另一端为密封连接部，且采用压缩弹簧(663)与滑动套筒(664)相连，所述滑动套筒(664)滑动设置在所述缓冲筒(661)与支撑筒(662)之间，且与所述支撑筒(662)的密封连接部密封滑动相连；
所述滑动套筒(664)伸入至所述缓冲筒(661)的一端内壁固定有连接环(665)，所述连接环(665)采用拉伸弹簧(666)与密封连接部相连；
所述支撑筒(662)还由连接头(667)进行预置缓冲气体；
且控制器被配置为：当利用所述夹持组件(7)进行物体夹持时，所述控制器控制所述转换控制组件(6)的固定端与夹持组件(7)相连，当利用所述夹持组件(7)进行支撑无人机降落时，所述控制器控制所述转换控制组件(6)的移动缓冲端与夹持组件(7)相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于无人机的多功能自动机械手，其特征在于：所述转换控制组件(6)具有一固定端以及一移动缓冲端；
所述夹持组件(7)、转换控制组件(6)均由控制器进行统一控制。
3.根据权利要求1所述的一种用于无人机的多功能自动机械手，其特征在于：所述夹持组件(7)包括：
伸缩杆一(71)，采用安装架(72)与连接臂(61)相连；
夹持座(73)，固定在所述伸缩杆一(71)的输出端；以及
夹爪(74)，被配置为对称设置两个，且所述夹爪(74)的中部与夹持座(73)相铰接，其一端由伸缩杆二(75)所驱动。
4.根据权利要求3所述的一种用于无人机的多功能自动机械手，其特征在于：所述夹爪(74)远离伸缩杆二的一端端部还转动设置有导向轮(76)。
5.根据权利要求3所述的一种用于无人机的多功能自动机械手，其特征在于：所述伸缩杆二(75)由所述控制器进行控制，且利用所述夹持组件(7)进行支撑降落无人机时，所述控制器控制伸缩杆二(75)进行收缩，且驱动夹爪(74)呈八字形。
6.根据权利要求1所述的一种用于无人机的多功能自动机械手，其特征在于：所述丝杠传动机构(3)包括：
安装座(31)，为两组且对称固定在所述底座(2)的下方；
丝杠(32)，转动设置在两组所述安装座(31)之间，且由电机进行驱动转动；以及
丝母座(33)，作为所述丝杠传动机构(3)的输出端传动连接在所述丝杠(32)上，且所述丝母座(33)限位滑动设置在滑轨(34)上，所述滑轨(34)固定在两个安装座(31)之间。
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