CN206782078U - 一种基于飞行器平台的作业装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于飞行器平台的作业装置，包括：底座、电机、离合器、预旋机构、触发机构、夹持装置和复位装置；所述电机、离合器和预旋机构共轴连接，并能围绕该轴旋转，其中该轴安装在底座上；离合器能够接合或与预旋机构分离；预旋机构与触发机构啮合连接，能够带动触发机构移动；夹持装置位于底座的一侧，夹持装置形成有供触发机构移动和设置复位装置的空间；复位装置沿触发机构的移动方向设置，复位装置的一端与触发机构连接，复位装置的另一端抵接在夹持装置内部。本实用新型提供的基于飞行器平台的作业装置，用来完成与外界有着较大作用力的接触型按压任务，且能保持飞行器的飞行姿态。

Description

一种基于飞行器平台的作业装置

技术领域

本实用新型属于飞行器技术领域，具体涉及一种基于飞行器平台的作业装置。

背景技术

飞行器能够在三维空间中自由运动，具有运动机动性强、灵活性高等特点，近年来得到了较多的关注，已经在多种复杂场合和应用中体现出了重要作用。但现有的飞行器只能完成诸如火灾探测、地震现场勘测、广域环境建模等被动式监测任务。

随着机器人应用领域的扩展，人们期望飞行器能够对其所处环境施加主动影响。目前已经出现了在飞行器上加装机械臂或手爪，来代替人进行作业的技术，如中国实用新型专利CN201520197224.6提出了一种多旋翼山核桃采摘装置，中国实用新型专利CN201520113123.6提出了一种基于多旋翼机的反恐排爆机器人，中国实用新型专利CN201220273310.7提出了一种基于飞行机器人的高空危险环境物品清理系统。这类飞行器上的主动装置能够与外界环境进行接触力较小的交互，但无法胜任接触力很大的按压型操作，例如钉钉子，按按钮等。

以传统的旋翼式飞行器为例，其按压操作的受力分析如图1所示。当飞行器产生前倾的动作时，旋翼的升力F不再竖直向上，而是有所倾斜，于是升力F可以分解为竖直向上的分力F1和水平的分力F2，竖直向上的分力F1保证飞行器的悬停，水平的分力F2作为提供按压操作的力，由于F2＝F sinα，如果要使按水平的分力F2较大，需要增大升力F和/或倾角α，如增大升力F，需要让旋翼的直径增大，这样飞行器的体积会明显增大，所需要的作业工作空间也会增大，导致作业条件难以保证；如增大倾斜角度α，会使得飞行器过于倾斜，竖直向上的分力F1过小，可能不足以平衡飞行器的重力，容易失稳。也就是说，现有的飞行器只能通过机体自身的姿态变化来产生按压操作所需要的力，很难完成接触力很大的按压型操作，且在按压操作过程中难以保证飞行姿态的稳定。

实用新型内容

为了使得飞行器能够提供较大的接触力且保证飞行姿态的稳定，本实用新型提供了一种基于飞行器平台的作业装置。

一种基于飞行器平台的作业装置，所述作业装置包括：

底座、电机、离合器、预旋机构、触发机构、夹持装置和复位装置；

所述电机、离合器和预旋机构共轴连接，并能围绕该轴旋转，其中该轴安装在底座上；离合器能够接合或与预旋机构分离；

预旋机构与触发机构啮合连接，能够带动触发机构移动；

夹持装置位于底座的一侧，夹持装置形成有供触发机构移动和设置复位装置的空间；

复位装置沿触发机构的移动方向设置，复位装置的一端与触发机构连接，复位装置的另一端抵接在夹持装置内部。

进一步地，所述复位装置为弹簧。

进一步地，所述预旋机构为齿轮，所述触发机构朝向预旋机构的一侧形成有与所述齿轮啮合的齿条。

进一步地，所述触发机构的一端面上形成有安置结构。

进一步地，所述安置结构为容置孔，或者为按压臂。

进一步地，底座包括一体形成的底部、背部和顶部，其中，底座的底部和顶部沿相同方向凸出于背部。

进一步地，该轴与底座的背部垂直。

进一步地，离合器位于电机和预旋机构之间，预旋机构位于底座的背部和离合器之间。

进一步地，触发机构位于预旋机构的上方，底座顶部的下方；或者触发机构位于预旋机构的下方，底座底部的上方。

进一步地，夹持装置包括一体形成的顶部、底部、背部和一端侧部，夹持装置的底部和顶部沿相同方向凸出于背部，端侧部位于顶部和背部的一端，但不延伸到底部，从而在端侧部的下端面与底部的上端面之间形成供被作业的对象通过的通道；复位装置的一端固定安装在夹持装置端侧部的内侧壁上，另一端固定安装在触发机构靠近夹持装置的端面上。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供了一种基于飞行器平台的作业装置，用来完成与外界有着较大作用力的接触型按压任务，包含但不限于钉钉子，按按钮等，并且能保持飞行器的飞行姿态。

此外，传统的飞行器要达到相同的按压效果，必须采用大型的无人机才能达到相同的按压效果。而本实用新型的专业装置轻便灵活，可以对现有的飞行器，例如小型无人机进行改造，就可以实现按压作业。因此本实用新型有效的节约了装备成本，同时小型无人机方便灵活，可以在空间受限的场地作业。

附图说明

图1是现有飞行器的受力分析图；

图2是本实用新型提出的基于飞行器平台的作业装置的结构示意图。

附图标记：1-底座，2-电机，3-离合器，4-预旋机构，5-触发机构，6-复位装置，7-夹持装置

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本实用新型并不局限于附图和以下实施例。

本实用新型提出的基于飞行器平台的作业装置如图2所示，该作业装置包括：底座1、电机2、离合器3、预旋机构4、触发机构5、夹持装置7和复位装置6。

底座1包括一体形成的底部、背部和顶部，其中，底座1的底部和顶部沿相同方向(在图2中该方向为从纸面向外的方向)凸出于背部。

电机2通过旋转轴安装在底座1的背部上，并与离合器3共轴连接，离合器3位于底座1的背部和电机2之间，旋转轴与底座1的背部垂直。另外，离合器3能够接合预旋机构4，也能够断开预旋机构4。

预旋机构4与电机2共轴，位于底座1的背部和离合器3之间。当电机2带动离合器3旋转，离合器3接合预旋机构4时，离合器3能够带动预旋机构4旋转。

预旋机构4为齿轮结构，触发机构5为齿条机构，触发机构5位于预旋机构4的上方，底座1顶部的下方，预旋机构4的齿轮与触发机构5的齿条啮合，当预旋机构4在电机2和离合器3的带动下旋转时，通过齿轮与齿条的啮合，预旋机构4能够带动触发机构5移动。

触发结构5的一端面(如图2所示的右端面)上设置有容置孔或安装有按压臂，所述容置孔用来容置钉子等被作业的对象，所述按压臂用来按压按钮。优选地，为了保证触发机构5能够平稳移动，可以在底座1的背部对应触发机构5的位置沿触发机构5的移动方向设置滑动凸条，相应地，触发机构5上对应该滑动凸条设置能够容置该滑动凸条的滑动槽，通过滑动凸条引导触发机构5的移动方向。

夹持装置7包括一体形成的顶部、底部、背部和一端侧部，夹持装置7的底部和顶部沿相同方向(在图2中为从纸面向外的方向)凸出于背部，端侧部位于顶部和背部的一端(如图2所示的右侧)，但不延伸到底部，从而在端侧部的下端面与底部的上端面之间形成供被作业的对象通过的通道。被作业的对象例如为钉子或者用于按压按钮的按压臂。

夹持装置7固定设置在底座1的一端(如图2所示的右端)，优选地，夹持装置7的顶部和背部分别固定在底座1的顶部和背部上，可以增加夹持装置7与底座1的接触面积。

触发机构5移动时，触发机构5能够进入由夹持装置7的顶部、背部和底部围合成的空间中，并且不与夹持装置7的顶部、背部和底部接触。

夹持装置7端侧部的内侧壁(如图2所示的左侧壁)上固定安装有复位装置6，复位装置6为弹簧。复位装置6沿触发机构5的移动方向设置，复位装置6的一端固定安装在夹持装置7端侧部的内侧壁上，另一端固定安装在触发机构5靠近夹持装置7的端面(如图2所示的右端面)上。作业装置未工作时，复位装置6处于自然状态；当触发机构5进入由夹持装置7的顶部、背部和底部围合成的空间中时，复位装置6被压缩。

使用时，底座1固定在飞行器(未示出)上，优选地，底座1可以固定在飞行器的脚架上。所述飞行器可以是旋翼式无人机的飞行器。

下面结合图2介绍本实用新型提出的基于飞行器平台的作业装置的工作过程。

电机2开启并沿顺时针旋转至预定转速后，离合器3接合与电机2共轴的预旋机构4，接合完成后，断开离合器3，预旋机构4瞬间加速旋转，带动与之啮合的触发机构5瞬间高速移动，产生极大的动能，向被作业的对象传递很大的作用力，使得被作业的对象完成相应的操作，例如被作业的对象为钉子时，将钉子压入墙体或者木板中，完成钉钉子的作业任务；或者被作业的对象为按压臂时，按压臂向按钮施加按压力，从而按动按钮。同时触发机构5压缩复位装置6，然后触发机构4在弹簧6的回复力作用下复位。

由于预旋机构4在与离合器3瞬间接合就能达到很高转速，因此离合器3只要瞬间接合预旋机构4，就能保证触发机构5完成被作业对象的按压或击发等动作。

本实用新型为按压等操作提供极大作用力的同时，还能保证飞行器的飞行稳定，以图2为例，并以钉钉子为例，说明本实用新型能够保证飞行器飞行稳定的原理。

假设预旋机构4的半径是R，电机转子旋转的角速度是ω，触发机构5的移动速度为V，在离合器3接合预旋机构4后，带动预选机构4旋转，预旋机构4带动触发机构5移动，触发机构5的移动速度V的大小由R和ω决定，即V＝Rω。

设触发机构5的质量为M，钉子的质量为m，在触发机构5以撞击形式按压钉子后，触发机构5的速度变为V₁，钉子获得的速度为v，由能量守恒和动量守恒MV＝MV₁+mv，来合理设计ω、R、V、M、m的值，使得V₁的值很小，这样触发机构5在按压完钉子后即停止运动，不会高速反向运动使飞行器产生很大的惯性力。操作完成后在弹簧6的作用力下，触发机构5相对缓慢复位，使飞行器在操作过程中仅产生较小的惯性力，所以飞行器能在悬停操作中保持稳定。

图2所示为触发机构5位于预旋机构4的上方，本领域技术人员知晓，该触发机构5也可以位于预旋机构4的下方，底座底部的上方，触发机构5的齿条与预旋机构4的齿轮在预旋机构4的下方啮合，相应地，夹持装置7设置在底座1的一端，同时使得触发机构5能够进入由夹持装置7的顶部、背部和底部围合成的空间中，并且不与夹持装置7的顶部、背部和底部接触，作业装置的其他结构可以不发生变化。

以上，对本实用新型的实施方式进行了说明。但是，本实用新型不限定于上述实施方式。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于飞行器平台的作业装置，其特征在于，所述作业装置包括：

底座、电机、离合器、预旋机构、触发机构、夹持装置和复位装置；

所述电机、离合器和预旋机构共轴连接，并能围绕该轴旋转，其中该轴安装在底座上；离合器能够接合或与预旋机构分离；

预旋机构与触发机构啮合连接，能够带动触发机构移动；

夹持装置位于底座的一侧，夹持装置形成有供触发机构移动和设置复位装置的空间；

复位装置沿触发机构的移动方向设置，复位装置的一端与触发机构连接，复位装置的另一端抵接在夹持装置内部。

2.根据权利要求1所述的基于飞行器平台的作业装置，其特征在于，所述复位装置为弹簧。

3.根据权利要求1所述的基于飞行器平台的作业装置，其特征在于，所述预旋机构为齿轮，所述触发机构朝向预旋机构的一侧形成有与所述齿轮啮合的齿条。

4.根据权利要求1所述的基于飞行器平台的作业装置，其特征在于，所述触发机构的一端面上形成有安置结构。

5.根据权利要求4所述的基于飞行器平台的作业装置，其特征在于，所述安置结构为容置孔，或者为按压臂。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的基于飞行器平台的作业装置，其特征在于，底座包括一体形成的底部、背部和顶部，其中，底座的底部和顶部沿相同方向凸出于背部。

7.根据权利要求6所述的基于飞行器平台的作业装置，其特征在于，该轴与底座的背部垂直。

8.根据权利要求7所述的基于飞行器平台的作业装置，其特征在于，离合器位于电机和预旋机构之间，预旋机构位于底座的背部和离合器之间。

9.根据权利要求8所述的基于飞行器平台的作业装置，其特征在于，触发机构位于预旋机构的上方，底座顶部的下方；或者触发机构位于预旋机构的下方，底座底部的上方。

10.根据权利要求8或9所述的基于飞行器平台的作业装置，其特征在于，夹持装置包括一体形成的顶部、底部、背部和一端侧部，夹持装置的底部和顶部沿相同方向凸出于背部，端侧部位于顶部和背部的一端，但不延伸到底部，从而在端侧部的下端面与底部的上端面之间形成供被作业的对象通过的通道；复位装置的一端固定安装在夹持装置端侧部的内侧壁上，另一端固定安装在触发机构靠近夹持装置的端面上。