CN114379782A - 物料投放装置及无人机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种物料投放装置及无人机。物料投放装置包括上壳、底托、驱动机构、推动件、击打件、弹性件和阻挡件；该物料投放装置，利用阻挡件的阻挡作用将弹性件预压缩，在推动件推动物料向下移动一定距离后，阻挡件解除对击打件的阻挡，弹性件驱动击打件运动，从而使击打件驱动推动件向下快速运动；物料投放装置将弹性件的一部分弹性势能转化为物料的动能，增加了物料的初始下降速度，满足了物料的快速下落需求。

Description

物料投放装置及无人机

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种物料投放装置及无人机。

背景技术

现有的无人机，可以在空中向地面投放某些物品。然而，大部分无人机的物品投放，都是将原本固定住的物品松开，然后物品在自身重力的作用下降落到地面上，从而完成投放。这种投放方式的物品下降速度不高，无法满足某些物品的投放要求。例如，待投放的物品为手榴弹，手榴弹的拉环被拉开后的引爆时间通常为2-3秒，若手榴弹仅依靠自身重力下落且无人机的飞行高度较高，则手榴弹的爆炸高度会与实际目标高度不符。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种物料投放装置，能够提高被投放物料的下落初速度，满足需要快速下落的物料的投放需求。

本发明还提出一种具有上述物料投放装置的无人机。

根据本发明的第一方面实施例的物料投放装置，包括：上壳；底托，转动连接于所述上壳，所述底托用于抵持并承载所述物料；驱动机构，安装于所述上壳；推动件，与所述驱动机构连接，所述驱动机构能够驱动所述推动件移动，以使所述推动件推动所述物料；击打件，可滑动地套设于所述推动件的外周，所述击打件具有第一容置槽；弹性件，顶端与所述上壳抵持，底端与所述击打件的顶部抵持；阻挡件，一部分设置于所述第一容置槽中，所述阻挡件位于所述第一容置槽外的部分与所述上壳抵持，以阻碍所述击打件运动；所述推动件的外周具有第二容置槽，所述驱动机构能够驱动所述推动件向下移动，以使所述第二容置槽和所述第一容置槽连通；所述阻挡件的一部分能够进入所述第二容置槽中，以解除所述阻挡件对所述击打件的运动的阻碍，所述阻挡件能够与所述第一容置槽的槽壁、所述第二容置槽的槽壁抵持，以使所述弹性件驱动所述击打件和所述推动件运动。

根据本发明实施例的物料投放装置，至少具有如下有益效果：该物料投放装置，利用阻挡件的阻挡作用将弹性件预压缩，在推动件推动物料向下移动一定距离后，阻挡件解除对击打件的阻挡，弹性件驱动击打件运动，从而使击打件驱动推动件向下快速运动；本发明的物料投放装置，将弹性件的一部分弹性势能转化为物料的动能，增加了物料的初始下降速度，满足了物料的快速下落需求。

根据本发明的一些实施例，所述推动件包括限位槽，所述驱动机构包括：驱动源；抵持件，连接于所述驱动源，所述抵持件可滑动地设置于所述限位槽中，所述抵持件的底部与所述限位槽的底端壁面抵持。

根据本发明的一些实施例，所述驱动源包括电机和丝杆，所述丝杆连接于所述电机，所述丝杆穿设于所述抵持件，且所述丝杆与所述抵持件螺纹连接，所述电机用于驱动所述丝杆转动以使所述抵持件移动。

根据本发明的一些实施例，所述阻挡件呈球状。

根据本发明的一些实施例，还包括第一连接轴和第一扭簧，所述第一连接轴穿设所述上壳、所述底托和所述第一扭簧，所述第一扭簧的两端分别与所述上壳、所述底托连接；所述第一扭簧能够驱动所述底托与所述上壳相互闭合。

根据本发明的一些实施例，还包括固定件，所述固定件连接于所述上壳；所述推动件用于抵持并投放所述物料的投放部，所述固定件用于抵持所述物料的保留部以阻碍所述保留部的投放。

根据本发明的一些实施例，还包括第二连接轴和第二扭簧，所述第二连接轴穿设所述上壳、所述固定件和所述第二扭簧，所述上壳和所述固定件能够绕所述第二连接轴的轴线发生相对转动，所述第二扭簧的两端分别与所述上壳、所述固定件连接；所述第二扭簧能够驱动所述固定件复位，以使所述固定件和所述上壳共同卡住所述保留部。

根据本发明的一些实施例，所述物料投放装置还包括连杆，所述连杆两端分别与所述推动件、所述底托转动连接。

根据本发明的一些实施例，还包括传感器，所述传感器安装于所述底托，所述传感器用于检测所述物料是否被投放。

根据本发明的第二方面实施例的无人机，包括第一方面实施例的物料投放装置。

根据本发明实施例的无人机，至少具有如下有益效果：能够提高被投放物料的下落初速度，满足需要快速下落的物料的投放需求。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明的物料投放装置的示意图；

图2为物料装载完成后物料投放装置的示意图；

图3为图2中的物料投放装置的另一角度的示意图；

图4为物料投放装置的分解示意图(省略部分零部件)；

图5为物料投放装置的剖视图；

图6为图5中击打件与阻挡件的配合关系示意图；

图7为阻挡件解除对击打件的阻挡时的示意图；

图8为驱动机构与推动件的装配图；

图9为驱动机构、推动件、阻挡件、击打件和弹性件之间的装配图。

附图标记：101-物料投放装置，102-电机，103-上壳，104-支架，105-抵持件，106-手榴弹，107-推动件，108-封堵件，109-固定件，110-底托，111-弹体，112-拉环，113-第二连接轴，114-第二扭簧，115-传感器，201-第一扭簧，202-第一连接轴，301-穿设部，302-推动部，303-连接部，304-限位槽，305-第二容置槽，306-安装口，307-连杆，501-丝杆，502-驱动源，503-驱动机构，504-顶盖，505-主体，506-弹性件，507-击打件，508-阻挡件，601-第一容置槽。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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和简化描述，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。

在本发明的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本发明提供了一种物料投放装置101，物料投放装置101包括上壳103、底托110、驱动机构503、推动件107、击打件507、弹性件506和阻挡件508。为方便描述，本发明的说明书附图中，以手榴弹106作为物料，但需要说明的是，本发明的物料投放装置101的适用对象不局限于手榴弹106，物料投放装置101也适用于其他需要高速下落的物料。另外，本发明中针对的是物料的垂直下降的速度，暂且忽略物料投放装置101和物料的水平运动速度。

参照图1至图5，底托110与上壳103转动连接，底托110用于抵持并承载物料，上壳103和底托110可以共同围住物料。物料投放装置101可以包括支架104，支架104与上壳103连接，驱动机构503与支架104连接，从而使驱动机构503的某些部件(例如电机102)安装在上壳103上。

参照图4，推动件107包括穿设部301和推动部302。穿设部301呈杆状，推动部302呈板状。推动部302连接在穿设部301的底端，推动部302的底侧表面用于抵持物料，穿设部301与驱动机构503连接，驱动机构503用于驱动推动件107运动，从而使推动部302推动物料。上壳103或者支架104可以与飞行器相互固定连接。在物料被推动时，承载物料的底托110也会受到物料的推力而被推动，底托110逐渐向下转动，底托110和上壳103逐渐张开。

参照图5至图9，击打件507可滑动地套设于穿设部301的外周，击打件507的运动由弹性件506的弹力驱动。参照图5，上壳103包括主体505和顶盖504，顶盖504安装于主体505的顶部，弹性件506的上端与上壳103的顶盖504抵持，弹性件506的下端与击打件507的顶部抵持。

如图5和图6所示，在物料安装到物料投放装置101后(且物料投放装置101未开始投放物料)，弹性件506处于压缩状态，但此时阻挡件508阻碍弹性件506驱动击打件507运动。当阻挡件508解除对击打件507的阻碍后，弹性件506的弹性势能释放，弹性件506驱动击打件507运动。

具体来说，击打件507具有第一容置槽601(可参照图6)，穿设部301的外周具有第二容置槽305(可参照图4)。参照图5和图6，在初始状态下(物料安装完成且未进行投放)，阻挡件508的一部分容置在第一容置槽601中，阻挡件508的另一部分设置在第一容置槽601外，且阻挡件508位于第一容置槽601外的部分与上壳103抵持；即，阻挡件508同时与第一容置槽601的壁面和上壳103抵持，从而阻碍弹性件506驱动击打件507运动。

参照图7，当驱动机构503驱动推动件107向下运动一定距离后，穿设部301的第二容置槽305会和击打件507的第一容置槽601连通，阻挡件508的一部分可以进入第二容置槽305(阻挡件508的另一部分留在第一容置槽601中)。此时，阻挡件508不再阻挡击打件507下移，弹性件506驱动击打件507向下运动。而且，如图7所示，阻挡件508可以同时与第一容置槽601的壁面、第二容置槽305的壁面抵持，击打件507向下运动时会带动推动件107一同向下运动。

该物料投放装置101的工作原理大致如下。

物料的装载过程：使用者转动上壳103或转动底托110，使上壳103和底托110相互张开，然后将物料放到底托110上，随后使上壳103和底托110合上。物料装载完成后，推动部302的底侧表面与物料抵持，且底托110托住物料，从而固定住物料。

物料的投放过程：驱动机构503驱动推动件107下移，推动部302的底侧推动物料下移，物料向下移动的同时底托110逐渐张开；当驱动机构503驱动推动件107下移一定距离后，阻挡件508解除对击打件507的阻挡，在弹性件506的弹力作用下，弹性件506驱动击打件507和推动件107共同快速向下运动，同时底托110完全张开，推动件107将物料向下高速推出。

本发明提供的物料投放装置101，通过将弹性件506的一部分弹性势能转化为物料的动能，增加了物料的初始下降速度，满足了物料的快速下落需求。此外，在上述设置方式下，阻挡件508解除对击打件507的阻挡仅依靠驱动机构503驱动推动件107的下降，而且是下降特定距离后自动解除阻挡，阻挡件508无需单独配备动力源，也无需设置专门控制阻挡件508的控制器，成本较低。

下面再具体介绍物料投放装置101的结构和工作原理。

为了方便阻挡件508在第一容置槽601和第二容置槽305连通的时候朝靠近穿设部301的方向运动，可以将第一容置槽601的底壁设置为倾斜的。例如，沿丝杆501的径向，第一容置槽601的底壁靠近穿设部301的一端低于其远离穿设部301的一端，阻挡件508在自身重力作用下朝靠近穿设部301的方向运动。

在另一些实施例中，也可以将用于封堵上壳103的侧部的封堵件108设置为具有弹性的部件。参照图5和图6，当封堵件108固定在主体505上之后，封堵件108靠近穿设部301的一端与阻挡件508抵持；封堵件108处于压缩状态，封堵件108有推动阻挡件508朝靠近穿设部301的方向运动的趋势。当第一容置槽601和第二容置槽305连通时，在封堵件108的弹力作用下，阻挡件508朝靠近穿设部301的方向运动。

上述实施例中，阻挡件508可以设置为球状。阻挡件508设置为球状可以减小阻挡件508向第二容置槽305运动时的阻力，以及减小推动件107向下运动时阻挡件508施加于推动件107的摩擦力。

参照图5，在一些实施例中，驱动机构503包括驱动源502和抵持件105，抵持件105连接于驱动源502；参照图4，穿设部301具有限位槽304，抵持件105可滑动地设置在限位槽304中。

参照图5、图8和图9，在物料装载完成后，抵持件105与限位槽304的底端壁面抵持；驱动机构503可以驱动抵持件105向下运动，从而使抵持件105推动穿设部301向下运动。当阻挡件508解除对击打件507的阻挡后，击打件507在弹性件506的弹力作用下向下运动并推动推动件107向下运动。在推动件107向下运动的过程中，抵持件105的顶部会与限位槽304的顶端壁面相互抵持，从而阻碍推动件107继续下移，以免推动件107和击打件507从物料投放装置101中脱落。

参照图5和图8，为了提高推动件107的运动精确性，驱动源502可以包括电机102和丝杆501，丝杆501的一端电机102连接，丝杆501穿设抵持件105，且丝杆501与抵持件105螺纹连接，电机102驱动丝杆501转动从而使抵持件105上下移动。需要说明的是，穿设部301是穿设于在上壳103的主体505的内部，推动件107无法沿电机102的输出轴的轴线转动，抵持件105被限位槽304的侧壁抵持，抵持件105也无法沿电机的输出轴的轴线转动；因此，丝杆501转动会使抵持件105上下移动。

在另一些实施例中，驱动源502也可以设置为气缸或电动推杆，以气缸为例，抵持件105可以与气缸的活塞杆连接，气缸直接推动抵持件105向下移动，从而使抵持件105推动穿设部301向下移动。

在一些实施例中，上壳103和底托110通过第一扭簧201进行连接。具体来说，参照图2至图4，物料投放装置101还包括第一连接轴202和第一扭簧201，第一连接轴202穿设上壳103、底托110和第一扭簧201，第一扭簧201的两端分别与上壳103、底托110连接。上壳103和底托110能够绕第一连接轴202的轴线发生相对转动，第一扭簧201的弹力则用于驱动底托110和上壳103相互闭合，以免物料掉落。

第一扭簧201的弹力可以驱动底托110相对于上壳103复位，在物料投放出去之后底托110和上壳103会再次闭合。此外，在设置有第一扭簧201的情况下，物料被推动件107推动向下移动，底托110可以转动并逐渐张开，从而防止物料过早掉落，同时防止底托110阻碍推动件107和物料向下移动。

参照图4，在一些实施例中，物料投放装置101还包括连杆307，推动件107包括连接部303，连接部303连接于推动部302的边缘，连杆307的一端与连接部303转动连接，连杆307的另一端与底托110转动连接(更具体地，连杆307的底端会插入底托110的安装口306中)。推动件107下降的过程中，推动件107推动物料下降的同时，推动件107会推动底托110逐渐张开；设置连杆307可以使底托110的转动过程更加稳定和平缓，以便投放物料。

参照图1和图4，为了检测物料是否被投放，可以在物料投放装置101中设置用于检测的传感器115。例如，可以将一接触式的传感器115安装在底托110上，当物料与传感器115抵持时，传感器115的信号会发生变化，无人机的控制器根据该传感器115的信号可以判断物料是否被顺利投放。接触式的传感器115具体可以是微动开关。此外，还可以设置一些非接触式的传感器115(例如光电传感器115、霍尔传感器115等)，以检测物料是否被投放。

在一些实施例中，物料包括可以相互分离的投放部和保留部，其中，投放部是物料中需要被投放的部分，保留部则不与投放部一同投放。例如，参照图1，对于手榴弹106来说，投放部便是弹体111，保留部便是保险销(插设于弹体111内，未示出)与连接在保险销端部的拉环112的组合体，投放手榴弹106时，需要先拉动拉环112并将保险销抽出，然后再投放弹体111。

为了在物料投放的过程中实现投放部和保留部之间的分离，在一些实施例中，物料投放装置101可包括固定件109，固定件109与上壳103连接，固定件109用于抵持物料的保留部，从而阻碍保留部被投放。例如，参照图2和图3，固定件109与上壳103共同围出的孔较小，无法让拉环112自上而下穿过(相当于固定件109和上壳103共同卡住拉环112)；在弹体111下移的过程中，由于固定件109的上侧表面对拉环112有抵持作用，拉环112无法下移，因此拉环112和保险销不会下移，拉环112和保险销会在弹体111下移的过程中与弹体111逐渐分离。

在一些实施例中，为了提高保留部的固定过程的便捷性以及物料的装载便捷性，固定件109可以通过第二扭簧114与底托110转动连接。物料投放装置101还包括第二连接轴113和第二扭簧114，第二连接轴113穿设第二扭簧114、上壳103和固定件109，上壳103和固定件109能够以第二连接轴113的轴线为中心发生相对转动。第二扭簧114的两端分别与固定件109和底托110连接。第二扭簧114的弹力可以驱动固定件109由图1所示状态运动至图2所示状态，在装载手榴弹106时，可以先拨开固定件109，将拉环112防置到合适位置后(如图1所示)，松开固定件109，第二扭簧114驱动固定件109复位(复位至图2所示状态)，从而卡住拉环112。

本发明还提供了一种无人机，无人机包括无人式飞行器和上述实施例中的物料投放装置101。无人式飞行器具体可以是旋翼飞行器、扑翼飞行器、固定翼飞行器等，物料投放装置101可以挂载于无人式飞行器的底部。该无人机能够实现物料的高速投放。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.物料投放装置，其特征在于，包括：

上壳；

底托，转动连接于所述上壳，所述底托用于抵持并承载所述物料；

驱动机构，安装于所述上壳；

推动件，与所述驱动机构连接，所述驱动机构能够驱动所述推动件移动，以使所述推动件推动所述物料；

击打件，可滑动地套设于所述推动件的外周，所述击打件具有第一容置槽；

弹性件，顶端与所述上壳抵持，底端与所述击打件的顶部抵持；

阻挡件，一部分设置于所述第一容置槽中，所述阻挡件位于所述第一容置槽外的部分与所述上壳抵持，以阻碍所述击打件运动；

所述推动件的外周具有第二容置槽，所述驱动机构能够驱动所述推动件向下移动，以使所述第二容置槽和所述第一容置槽连通；所述阻挡件的一部分能够进入所述第二容置槽中，以解除所述阻挡件对所述击打件的运动的阻碍，所述阻挡件能够与所述第一容置槽的槽壁、所述第二容置槽的槽壁抵持，以使所述弹性件驱动所述击打件和所述推动件共同运动。

2.根据权利要求1所述的物料投放装置，其特征在于，所述推动件包括限位槽，所述驱动机构包括：

驱动源；

抵持件，连接于所述驱动源，所述抵持件可滑动地设置于所述限位槽中，所述抵持件的底部与所述限位槽的底端壁面抵持，所述驱动源能够驱动所述抵持件上下移动。

3.根据权利要求2所述的物料投放装置，其特征在于，所述驱动源包括电机和丝杆，所述丝杆连接于所述电机，所述丝杆穿设于所述抵持件，且所述丝杆与所述抵持件螺纹连接，所述电机用于驱动所述丝杆转动以使所述抵持件移动。

4.根据权利要求1所述的物料投放装置，其特征在于，所述阻挡件呈球状。

5.根据权利要求1所述的物料投放装置，其特征在于，还包括第一连接轴和第一扭簧，所述第一连接轴穿设所述上壳、所述底托和所述第一扭簧，所述第一扭簧的两端分别与所述上壳、所述底托连接；所述第一扭簧能够驱动所述底托与所述上壳相互闭合。

6.根据权利要求1所述的物料投放装置，其特征在于，还包括固定件，所述固定件连接于所述上壳；所述推动件用于抵持并投放所述物料的投放部，所述固定件用于抵持所述物料的保留部以阻碍所述保留部的投放。

7.根据权利要求6所述的物料投放装置，其特征在于，还包括第二连接轴和第二扭簧，所述第二连接轴穿设所述上壳、所述固定件和所述第二扭簧，所述上壳和所述固定件能够绕所述第二连接轴的轴线发生相对转动，所述第二扭簧的两端分别与所述上壳、所述固定件连接；所述第二扭簧能够驱动所述固定件复位，以使所述固定件和所述上壳共同卡住所述保留部。

8.根据权利要求1所述的物料投放装置，其特征在于，所述物料投放装置还包括连杆，所述连杆两端分别与所述推动件、所述底托转动连接。

9.根据权利要求1所述的物料投放装置，其特征在于，还包括传感器，所述传感器安装于所述底托，所述传感器用于检测所述物料是否被投放。

10.无人机，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的物料投放装置。

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