CN216003046U - 一种适用于折叠式多旋翼无人机的机臂自动展开机构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种适用于折叠式多旋翼无人机的机臂自动展开机构，包括电动伸缩杆‑连杆开合组件、机臂旋转轴体组件，所述电动伸缩杆‑连杆开合组件包括电动推杆、转接头、传力连杆、Z型限位连杆、下沉式机臂，所述电动推杆固定于机身主干的侧壁，所述电动推杆的活动端通过转接头与传力连杆相连，Z型限位连杆转动设于机身主干的侧壁，Z型限位连杆的一端与传力连杆固定，另一端与下沉式机臂边沿接触形成限位；所述机臂旋转轴体组件用于在下沉式机臂处于限位状态时提供向外展开的蓄能。本实用新型结构可靠，开合响应速度快，且加工成本较低，可在需要自主展开功能的无人机上广泛应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及无人机机臂结构技术领域，具体是一种在有限空间内实现多旋翼无人机快速自动展开机构。
背景技术
现有多旋翼无人机结构，多为平面展开，空间上占据较大位置。无人机的运输、携带均具有一定的制约。如多个无人机堆叠、排列更会占用更大位置，所以逐渐发展出一种机臂能够自由折叠、收纳的无人机结构。但是发展出的折叠式无人机，又多采用手动开合方式，较为繁琐，且将此类无人机运用到某些特定场景时不具备自主开合能力。而在某些场景下，不但需要无人机能够自主开合，且需要机构响应快速、功能稳定，这就给折叠式无人机带来一种新的结构设计思路。
发明内容
针对现有多旋翼无人机空间占用大、折叠式无人机无法自动展开、可自动展开的折叠式无人机响应速度慢的问题，设计一种在有限空间内实现多旋翼无人机快速自动展开机构，以实现控制机臂自动弹开。
本实用新型所采用的技术方案是：
一种适用于折叠式多旋翼无人机的机臂自动展开机构，包括电动伸缩杆-连杆开合组件、机臂旋转轴体组件，所述电动伸缩杆-连杆开合组件包括电动推杆、转接头、传力连杆、Z型限位连杆、下沉式机臂，所述电动推杆固定于机身主干的侧壁，所述电动推杆的活动端通过转接头与传力连杆相连，Z型限位连杆转动设于机身主干的侧壁， Z型限位连杆的一端与传力连杆固定，另一端与下沉式机臂边沿接触形成限位；所述机臂旋转轴体组件用于在下沉式机臂处于限位状态时提供向外展开的蓄能。
进一步的，所述机臂旋转轴体组件包括弹性扭簧、防变形轴，下沉式机臂的根部设有防止扭簧移位的扭簧限位槽，弹性扭簧安装于扭簧限位槽，弹性扭簧内部安装防变形轴。
进一步的，所述扭簧限位槽内部设有两个细槽，用于放置弹性扭簧的受力部分。
进一步的，所述Z型限位连杆中间位置用固定螺丝固定于机身主干，Z型限位连杆可绕固定螺丝旋转。
进一步的，所述Z型限位连杆的内侧设有孔位，与传力连杆用铆钉及垫片相连接。
进一步的，所述Z型限位连杆末端与下沉式机臂的下沉结构处于同一平面，Z型限位连杆的旋转可干涉下沉式机臂的开合。
进一步的，所述防变形轴的轴体为圆柱形，轴体外径与弹性扭簧内径相同。
本实用新型提出一种新型无人机展开结构，其可使用无刷电机驱动的电动推杆作为动力控制限位结构展开与收起，较当下的折叠无人机的自主展开方案具备可靠性强、响应速度快的优势，且加工成本低，零配件极易维护。
附图说明
图1所示为本实用新型适用于折叠式多旋翼无人机的机臂自动展开机构的分解结构示意图；
图2所示为本实用新型机臂收缩时的主视图；
图3所示为本实用新型机臂展开时的主视图；
图4是本实用新型机臂旋转轴体组件与下沉式机臂的分解结构图；
图5是机臂旋转轴体组件与下沉式机臂安装后的俯视图；
图6是机臂旋转轴体组件与下沉式机臂安装后的主视图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参阅图1-3，本实用新型实施例提供一种适用于折叠式多旋翼无人机的机臂自动展开机构，包括电动伸缩杆-连杆开合组件1、机臂旋转轴体组件2。
所述电动伸缩杆-连杆开合组件1包括电动推杆1-1、转接头1-2、传力连杆1-3、Z型限位连杆1-4、下沉式机臂1-5。
所述电动推杆1-1使用螺钉固定于机身主干的侧壁，所述电动推杆1-1的活动端通过转接头1-2与传力连杆1-3相连，传力连杆1-3 起到传力与改变方向作用；传力连杆1-3与Z型限位连杆1-4连接，将电动推杆1-1的伸缩转换为Z型限位连杆1-4的展开与收起。
Z型限位连杆1-4中间位置用固定螺丝1-9固定于机身主干，内侧设有孔位与传力连杆1-3用铆钉1-6及垫片1-7相连接，Z型限位连杆1-4可绕固定螺丝1-9旋转。Z型限位连杆1-4的一端与传力连杆1-3固定，另一端与下沉式机臂1-5边沿接触形成限位，即装配好的Z型限位连杆1-4末端与下沉式机臂1-5的下沉结构处于同一平面， Z型限位连杆1-4的旋转可以干涉下沉式机臂1-5的开合。本实施例 Z型限位连杆1-4设计为Z型，可将受力平面与施力平面分离，改善了传动的空间限制。
请进一步参阅图4-6，所述机臂旋转轴体组件2包括弹性扭簧 2-1、防变形轴2-2。其中弹性扭簧2-1安装在下沉式机臂1-5的根部位置，其根部设有防止扭簧移位的扭簧限位槽1-5-1，在扭簧限位槽 1-5-1内部还设计有两个细槽，用于放置弹性扭簧2-1的受力部分，弹性扭簧2-1内部安装防变形轴2-2，防变形轴2-2的轴体为圆柱形，轴体外径与弹性扭簧2-1内径相同。其中弹性扭簧2-1的扭簧参数通过计算下沉式机臂1-5的重量及开合速度得到，为防止弹性扭簧2-1 在开合过程中受力变形，本实施例将圆柱形防变形轴2-2插入弹性扭簧2-1中心安装在弹性扭簧2-1根部的扭簧限位槽1-5-1中。
本实用新型工作原理：无人机控制部分发送机臂展开指令，控制信号发送至驱动板，机架上的电动推杆1-1无刷电机进行驱动，电动推杆1-1在伸长过程中通过转接头1-2将推力传输至传力推杆1-3，传力推杆1-3因为位移自身角度不断变化，并将推力传递至Z型限位连杆1-4，Z型限位连杆1-4受到传力推杆1-3施力绕轴转动，克服末端与下沉式机臂1-5边沿摩擦使下沉式机臂1-5失去限位。
本方案控制机臂的开合是利用Z型限位连杆1-4的旋转来解锁限位，故需要Z型限位连杆1-4在机身主体进行固定，且固定后能够随意绕固定轴旋转，于是将Z型限位连杆1-4用固定螺丝1-9作为固定轴固定于机架。当Z型限位连杆1-4与传力连杆1-3的连接处收到传力连杆1-3的推力后，绕轴(固定螺丝1-9)做圆周运动。当电推杆 1-1的推力释放完成时，此时电推杆1-1的伸长量达到最大，带动传力连杆1-3整体向下位移，传力连杆1-3带动Z型限位连杆1-4旋转收入舱体，此时下沉式机臂1-5失去限位。
由于机臂采用储能式设计，在下沉式机臂1-5处于限位状态时，弹性扭簧2-1压缩受力，下沉式机臂1-5根部凹槽及弹性扭簧2-1内部的圆柱形防变形轴2-2，固定了扭簧的位置并阻止了扭簧的形变，使结构更加稳定，扭簧施力更加均匀。在下沉式机臂1-5失去限位后，弹性扭簧2-1恢复状态，带动机臂快速展开，即机臂设计为储能式结构，当机臂合拢时，弹性扭簧2-1压缩，进行储能，扭簧参数由计算整体展开时间得到。弹性扭簧2-1受力时可能由于受力点不对称而产生形变，本实用新型设计了两种结构应对此种情况发生：弹性扭簧2-1安装在机臂根部，将根部及机身主体的两个受力位置均设计了两个限位凹槽，使弹性扭簧2-1两侧的两个杆嵌入两个凹槽中，防止受力后扭簧位移。另外，扭簧-机臂绕轴运动过程中，为防止弹性扭簧 2-1形变，轴体设计为与防变形轴2-2内径相同的圆柱形轴体，保证圆柱形轴体能够阻挡弹性扭簧2-1的受力变形。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种适用于折叠式多旋翼无人机的机臂自动展开机构，包括电动伸缩杆-连杆开合组件、机臂旋转轴体组件，其特征在于：所述电动伸缩杆-连杆开合组件包括电动推杆、转接头、传力连杆、Z型限位连杆、下沉式机臂，所述电动推杆固定于机身主干的侧壁，所述电动推杆的活动端通过转接头与传力连杆相连，Z型限位连杆转动设于机身主干的侧壁，Z型限位连杆的一端与传力连杆固定，另一端与下沉式机臂边沿接触形成限位；所述机臂旋转轴体组件用于在下沉式机臂处于限位状态时提供向外展开的蓄能。
2.如权利要求1所述的一种适用于折叠式多旋翼无人机的机臂自动展开机构，其特征在于：所述机臂旋转轴体组件包括弹性扭簧、防变形轴，下沉式机臂的根部设有防止扭簧移位的扭簧限位槽，弹性扭簧安装于扭簧限位槽，弹性扭簧内部安装防变形轴。
3.如权利要求2所述的一种适用于折叠式多旋翼无人机的机臂自动展开机构，其特征在于：所述扭簧限位槽内部设有两个细槽，用于放置弹性扭簧的受力部分。
4.如权利要求1所述的一种适用于折叠式多旋翼无人机的机臂自动展开机构，其特征在于：所述Z型限位连杆中间位置用固定螺丝固定于机身主干，Z型限位连杆可绕固定螺丝旋转。
5.如权利要求4所述的一种适用于折叠式多旋翼无人机的机臂自动展开机构，其特征在于：所述Z型限位连杆的内侧设有孔位，与传力连杆用铆钉及垫片相连接。
6.如权利要求1所述的一种适用于折叠式多旋翼无人机的机臂自动展开机构，其特征在于：所述Z型限位连杆末端与下沉式机臂的下沉结构处于同一平面，Z型限位连杆的旋转可干涉下沉式机臂的开合。
7.如权利要求2所述的一种适用于折叠式多旋翼无人机的机臂自动展开机构，其特征在于：所述防变形轴的轴体为圆柱形，轴体外径与弹性扭簧内径相同。
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