CN117401162A - 一种消防无人机的辅助投送装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消防无人机的辅助投送装置，包括基座，第一载物箱，第一齿条，第一齿轮，第一导轨，第一电机，连接件；所述基座位于所述消防无人机的下方，所述连接件的一端固定在所述消防无人机上，另一端固定在所述基座上；所述第一电机固定于所述基座的底部，其输出端从所述基座的底部的通孔穿出并与所述第一齿轮传动连接；所述第一导轨固定在所述基座上，所述第一载物箱固定于所述第一齿条上，所述第一齿条与所述第一齿轮传动连接，且所述第一齿条受所述第一齿轮驱动在所述第一导轨上直线运动。本发明能够实现精准投递，提高消防无人机的投放准确性，提高救援工作的效率和安全性。

Description

一种消防无人机的辅助投送装置

技术领域

本发明涉及消防无人机技术领域，尤其涉及一种消防无人机的辅助投送装置。

背景技术

随着技术的发展，采用消防机器人参与火灾现场的搜索、救援、灭火等，已变得可行。采用消防无人机空投地面机器人或者物资，成为一种重要的救援应用方式。传统的消防无人机的空投方式是垂直投放或空中抛物，适用于空旷场景。在高楼场景中，由于楼房的干扰，消防无人机通常是投放至楼顶，存在安全隐患，对于救援工作的帮助有限，其落地点也容易存在误差，降低救援工作的效率。可见，如何提高消防无人机的投放准确性，提高救援工作的效率和安全性显得非常重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种消防无人机的辅助投送装置，能够实现精准投递，提高消防无人机的投放准确性，提高救援工作的效率和安全性。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种消防无人机的辅助投送装置，包括基座，第一载物箱，第一齿条，第一齿轮，第一导轨，第一电机，连接件；

所述基座位于所述消防无人机的下方，所述连接件的一端固定在所述消防无人机上，另一端固定在所述基座上；

所述第一电机固定于所述基座的底部，其输出端从所述基座的底部的通孔穿出并与所述第一齿轮传动连接；

所述第一导轨固定在所述基座上，所述第一载物箱固定于所述第一齿条上，所述第一齿条与所述第一齿轮传动连接，且所述第一齿条受所述第一齿轮驱动在所述第一导轨上直线运动。

作为一种可选的实施方式，还包括至少一个固定在所述消防无人机上的第二电机；所述连接件包括四个连杆；

所有所述连杆的上端均与所述消防无人机铰接，所有所述连杆的下端均与所述基座铰接，且其中两个所述连杆分布在所述基座的一侧，另两个所述连杆分布在所述基座的另一侧，位于同侧的两个所述连杆之间不平行；

所有所述连杆中至少有一个连杆与所述第二电机的输出端传动连接。

作为又一种可选的实施方式，还包括第二载物箱，第二齿条，第二齿轮，第三电机，第二导轨；

所述第三电机固定于所述基座的底部，其输出端从所述基座的底部的通孔穿出并与所述第二齿轮传动连接；

所述第二导轨固定在所述基座上，所述第二载物箱固定于所述第二齿条上，所述第二齿条与所述第二齿轮传动连接，且所述第二齿条受所述第二齿轮驱动在所述第二导轨上直线运动；

所述第一齿条与所述第二齿条的直线运动方向为所述基座的长度方向，且所述第一齿条与所述第二齿条在所述基座的横向方向上对称分布。

作为又一种可选的实施方式，所述第一连杆和所述第二连杆运动时的角速度为0.223-0.447rad/s。

作为又一种可选的实施方式，所述消防无人机的飞控系统输出控制信号的频率大于5Hz。

作为又一种可选的实施方式，所述第一电机和/或所述第二电机为直流减速电机。

作为又一种可选的实施方式，所述第一齿条的底部设有贯通其两端的凹槽，所述第一导轨顶部设有长条形凸起，所述第一齿条的凹槽与所述所述第一导轨的长条形凸起插接。

作为又一种可选的实施方式，还包括齿条限位件；所述齿条限位件设有贯通其两端的凹槽，该凹槽的内底面上设有多个可转动的滚轮，所述第一齿条的侧面插入所述齿条限位件的凹槽中且该侧面与所述滚轮接触。

作为又一种可选的实施方式，还包括连杆固定座、旋转轴；所述连杆固定座为U型板，且U型板的两个相对侧板上均设有用于与所述旋转轴插接的第一通孔，所述连杆的下端设有与所述旋转轴插接的第二通孔；所述U型板在靠近所述基座的侧板向所述基座延伸出延长板，所述延长板固定在所述基座的底面上。

与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：

本发明实施例的辅助投送装置搭载在用于投递物资的消防无人机上，将物资装载于固定在导轨上的载物箱，当消防无人机到达需投递物资救援的楼层时，通过电机、导轨和齿轮齿条的传动结构，使物资更接近目标位置，即使存在墙体障碍，本实施例通过齿条的延长可将物资之间伸入墙体之间的窗口中，实现精准投递，能够提高消防无人机的投放准确性，提高救援工作的效率和安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例公开的一种消防无人机的辅助投送装置的结构示意图；

图2是本发明实施例公开的一种带有辅助投送装置的消防无人机的结构示意图；

图3是本发明实施例公开的一种辅助投送装置的导轨伸长时的消防无人机的结构示意图；

图4是本发明实施例公开的一种辅助投送装置的基座向右倾斜时的消防无人机的结构示意图；

图5是本发明实施例公开的一种辅助投送装置的基座向左倾斜时的消防无人机的结构示意图；

图6是本发明实施例公开的一种基座的结构示意图；

图7是本发明实施例公开的一种齿条和电机的结构示意图；

图8是本发明实施例公开的一种导轨的结构示意图；

图9是本发明实施例公开的又一种导轨的结构示意图；

图10是本发明实施例公开的一种齿条限位件的结构示意图；

图11是本发明实施例公开的又一种齿条限位件的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明实施例公开一种消防无人机的辅助投送装置，包括基座1，第一载物箱2，第一齿条3，第一齿轮10，第一导轨7，第一电机11，连接件12；

所述基座1位于所述消防无人机的下方，所述连接件12的一端固定在所述消防无人机上，另一端固定在所述基座1上；

所述第一电机11固定于所述基座1的底部，其输出端从所述基座1的底部的通孔穿出并与所述第一齿轮10传动连接；

所述第一导轨7固定在所述基座1上，所述第一载物箱2固定于所述第一齿条3上，所述第一齿条3与所述第一齿轮10传动连接，且所述第一齿条3受所述第一齿轮10驱动在所述第一导轨7上直线运动。

本发明实施例的辅助投送装置搭载在用于投递物资的消防无人机上，将物资装载于固定在导轨上的载物箱，当消防无人机到达需投递物资救援的楼层时，通过电机、导轨和齿轮齿条的传动结构，使物资更接近目标位置，即使存在墙体障碍，本实施例通过齿条的延长可将物资之间伸入墙体之间的窗口中，实现精准投递，能够提高消防无人机的投放准确性，提高救援工作的效率和安全性。

需要说明的是，本发明还可以用于无人机为高楼投递急救，其他物资投放。

本实施例中，如图6所示，基座1可为钣金件平台，用于整个装置的固定，为各个结构提供搭载平台，钣金件平台上留有多个用于固定其它结构的孔。钣金件平台长度略长于消防无人机起落架之间的距离，钣金件平台在不需要打孔固定的地方可进行镂空设计，减轻整体钣金件的重量。

第一齿条3的主要作用是固定载物箱，引导和移动载物箱，将载物箱移动至指定位置完成物资输送。齿条的强度需能满足物资输送的过程中不易折断的要求，且齿条和导轨之间的摩擦系数应控制在较小的范围内，使齿条和导轨之间的运动较为顺畅。可选的，齿条的下方凹槽处配有限位块，限制齿条的移动距离在设定的安全距离内。

在一个可选的实施例中，还包括至少一个固定在所述消防无人机上的第二电机8；所述连接件12包括四个连杆；

所有所述连杆的上端均与所述消防无人机铰接，所有所述连杆的下端均与所述基座1铰接，且其中两个所述连杆分布在所述基座1的一侧，另两个所述连杆分布在所述基座1的另一侧，位于同侧的两个所述连杆之间不平行；

所有所述连杆中至少有一个连杆与所述第二电机8的输出端传动连接。

通过第二电机8与连杆的配合，基座1可受第二电机8驱动而成角度倾斜，在实际应用中，载物箱在角度倾斜方向上的侧面设置电子开门装置，当载物箱到达目标位置且处于倾斜状态时打开开门装置可使箱内物资快速投递到精确的位置，有助于提高投送效率和准确性。

在又一个可选的实施例中，还包括第二载物箱15，第二齿条14，第二齿轮16，第三电机(附图中未示出)，第二导轨13；

所述第三电机固定于所述基座1的底部，其输出端从所述基座1的底部的通孔穿出并与所述第二齿轮16传动连接；

所述第二导轨13固定在所述基座1上，所述第二载物箱15固定于所述第二齿条14上，所述第二齿条14与所述第二齿轮16传动连接，且所述第二齿条14受所述第二齿轮16驱动在所述第二导轨13上直线运动；

所述第一齿条3与所述第二齿条14的直线运动方向为所述基座1的长度方向，且所述第一齿条3与所述第二齿条14在所述基座1的横向方向上对称分布。

参见附图2-5，其中图2为工作状态1，图3为工作状态2，图4为工作状态3，图5为工作状态4。当消防无人机装载物资处于飞行状态时，连杆处于初始状态，此时整个导向装置处于水平状态，整个消防无人机的重心靠近中心，有利于消防无人机在飞行过程中保持受力平衡，提升飞行的稳定性，如图2；

当消防无人机需要将物资水平输送到目标位置时，连杆处于初始状态，使整个导向装置处于水平状态，利用第一电机11驱动齿轮运动，进而驱动齿条在水平方向上的运动，实现物资在水平方向上的运输，如图3；

当物资需要成一定角度进行运输时，首先根据实际运输中所需倾斜角度不同，第二电机8驱动连杆旋转对应角度，使钣金件平台成一定角度倾斜，第一电机11驱动第一齿轮10运动进而带动第一齿条3运动，第三电机驱动第二齿轮16运动进而带动第二齿条14运动，当载物箱到达指定位置后进行物资投放，如示意图4所示，当处于图4所示的姿态时，两个载物箱的重量相对平均，且两齿条伸长距离相同，能让重心保持在消防无人机中心位置附近，有利于保持飞行的稳定性。一侧载物箱中的物资运输完成后，第二电机8驱动连杆旋转到初始位置，使整个钣金件平台从倾斜状态恢复到平面状态，且第一电机11驱动第一齿条3回移，第三电机驱动第二齿条14回移，使两个载物箱的物资均靠近中心位置，整个消防无人机重心位于中心位置附近。然后，消防无人机整体进行旋转，利用第二电机8驱动连杆旋转，使整个钣金件平台成一定角度倾斜后，利用第三电机驱动第二齿条14(同时第一电机驱动第一齿条3向反方向运动)，使另一侧载物箱到达目标位置后，完成整个物资输送。

整个钣金件平台从平面位到倾斜位的时间范围为1s至2s，钣金件平台从平面位到倾斜位和从倾斜位到平面位的速度一样。经过多次试验，在现有的飞控系统下，连杆旋转的角速度范围设为0.223rad/s至0.447rad/s时消防无人机可保持较好的稳定状态。具体为，当消防无人机的钣金件平台进行倾斜时，消防无人机重心变化，消防无人机飞控中的IMU测量和感知飞机的倾角，得到倾角数据后通过编译器编译成数字信号，计算出一个补偿方向和补偿角，将补偿数据传输回编译器后编译成数字信号，传输给无刷电机完成补偿动作，使消防无人机保持平衡。当连杆旋转的角速度范围超过0.447rad/s时，飞控系统给出的补偿角过大，电机容易过量补偿使得无人机在补偿方向上失速。

在又一个可选的实施例中，所述连杆运动时的角速度为0.223-0.447rad/s。

在又一个可选的实施例中，所述消防无人机的飞控系统输出控制信号的频率大于5Hz。

经过多次试验，当钣金件平台从平面到倾斜时，若飞控系统输出控制信号的频率大于5Hz时，即飞控一秒刷新5次以上时，飞控能使消防无人机的稳定性处于可控范围内。

在又一个可选的实施例中，所述第一电机11和/或所述第二电机8为直流减速电机。直流减速电机能提供较低的转速，较大的力矩，对于较重的物品也能较好的实现基座1倾斜操作，完成投放。

在又一个可选的实施例中，所述第一齿条3的底部设有贯通其两端的凹槽，如图8所示，所述第一导轨7顶部设有长条形凸起，所述第一齿条3的凹槽与所述所述第一导轨7的长条形凸起插接。

在又一个可选的实施例中，如图1、9所示，还包括第一齿条限位件5；所述第一齿条限位件5设有贯通其两端的凹槽，该凹槽的内底面上设有多个可转动的滚轮，所述第一齿条3的侧面插入所述第一齿条限位件5的凹槽中且该侧面与所述滚轮接触。第一齿条限位件5用于保证第一齿条3在运动过程中不上下移动，使导轨受力平衡，防止受力不均导致形变。在滚轮的上下设置有限位块，限位块可以保证滚轮在确定的固定不上下移动。

在又一个可选的实施例中，如图1、11所示，第二齿条限位件6为工字型，与第一齿条限位件5一样用于保证齿条在运动过程中不上下移动。其中，齿条的数量可根据实际情况设置，如图1中齿条数量为4(第一齿条3包括两个单面传动齿的齿条，且传动齿均面向且与第一齿轮10啮合，第二齿条14也包括两个单面传动齿的齿条，且传动齿均面向且与第二齿轮16啮合)，相比于齿条数量为2的结构对载物箱的固定更稳固。

在又一个可选的实施例中，还包括第一连杆固定座9、旋转轴(附图中未示出)；所述第一连杆固定座9为U型板，且U型板的两个相对侧板上均设有用于与所述旋转轴插接的第一通孔，所述连杆的下端设有与所述旋转轴插接的第二通孔；所述U型板在靠近所述基座1的侧板向所述基座1延伸出延长板，所述延长板固定在所述基座1的底面上。可选的，该旋转轴可为螺栓，再配以螺母固定。第一连杆固定座与连杆连接处可配有轴承，保证运动的连贯性。

在又一个可选的实施例中，还包括第二连杆固定座4、旋转轴(附图中未示出)；所述第二连杆固定座4为U型板，且U型板的两个相对侧板上均设有用于与所述旋转轴插接的第三通孔，所述连杆的上端设有与所述旋转轴插接的第四通孔。可选的，该旋转轴可为螺栓，再配以螺母固定。第二连杆固定座与连杆连接处可配有轴承，保证运动的连贯性。

本发明实施例公开的内容所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各项实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各项实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种消防无人机的辅助投送装置，其特征在于，包括基座，第一载物箱，第一齿条，第一齿轮，第一导轨，第一电机，连接件；

所述基座位于所述消防无人机的下方，所述连接件的一端固定在所述消防无人机上，另一端固定在所述基座上；

所述第一电机固定于所述基座的底部，其输出端从所述基座的底部的通孔穿出并与所述第一齿轮传动连接；

所述第一导轨固定在所述基座上，所述第一载物箱固定于所述第一齿条上，所述第一齿条与所述第一齿轮传动连接，且所述第一齿条受所述第一齿轮驱动在所述第一导轨上直线运动。

2.根据权利要求1所述的辅助投送装置，其特征在于，还包括至少一个固定在所述消防无人机上的第二电机；所述连接件包括四个连杆；

所有所述连杆的上端均与所述消防无人机铰接，所有所述连杆的下端均与所述基座铰接，且其中两个所述连杆分布在所述基座的一侧，另两个所述连杆分布在所述基座的另一侧，位于同侧的两个所述连杆之间不平行；

所有所述连杆中至少有一个连杆与所述第二电机的输出端传动连接。

3.根据权利要求1或2所述的辅助投送装置，其特征在于，还包括第二载物箱，第二齿条，第二齿轮，第三电机，第二导轨；

所述第三电机固定于所述基座的底部，其输出端从所述基座的底部的通孔穿出并与所述第二齿轮传动连接；

所述第二导轨固定在所述基座上，所述第二载物箱固定于所述第二齿条上，所述第二齿条与所述第二齿轮传动连接，且所述第二齿条受所述第二齿轮驱动在所述第二导轨上直线运动；

所述第一齿条与所述第二齿条的直线运动方向为所述基座的长度方向，且所述第一齿条与所述第二齿条在所述基座的横向方向上对称分布。

4.根据权利要求2所述的辅助投送装置，其特征在于，所述连杆运动时的角速度为0.223-0.447rad/s。

5.根据权利要求1所述的辅助投送装置，其特征在于，所述消防无人机的飞控系统输出控制信号的频率大于5Hz。

6.根据权利要求2所述的辅助投送装置，其特征在于，所述第一电机和/或所述第二电机为直流减速电机。

7.根据权利要求1所述的辅助投送装置，其特征在于，所述第一齿条的底部设有贯通其两端的凹槽，所述第一导轨顶部设有长条形凸起，所述第一齿条的凹槽与所述所述第一导轨的长条形凸起插接。

8.根据权利要求1或7所述的辅助投送装置，其特征在于，还包括齿条限位件；所述齿条限位件设有贯通其两端的凹槽，该凹槽的内底面上设有多个可转动的滚轮，所述第一齿条的侧面插入所述齿条限位件的凹槽中且该侧面与所述滚轮接触。

9.根据权利要求2所述的辅助投送装置，其特征在于，还包括连杆固定座、旋转轴；所述连杆固定座为U型板，且U型板的两个相对侧板上均设有用于与所述旋转轴插接的第一通孔，所述连杆的下端设有与所述旋转轴插接的第二通孔；所述U型板在靠近所述基座的侧板向所述基座延伸出延长板，所述延长板固定在所述基座的底面上。