CN216301485U - 一种无人机抓取机构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无人机抓取机构，包括固定在无人机原起落架下端的新的起落架、与新的起落架转动连接的旋转机构，该旋转机构下端与水平移动机构相连，用于带动水平移动机构的旋转，从而调整抓取机构的位姿；所述水平移动机构上设有伸缩机构，水平移动机构用于驱动伸缩机构的水平移动，以调整抓取机构的水平位置，伸缩机构下端连接抓取机构，用于调整抓取机构的高度，抓取机构用于柔性抓取被夹持对象。该机构能够实现无人机对物品稳定的柔顺抓取。
Description
技术领域
本发明属于无人机应用领域，特别是一种无人机抓取机构。
背景技术
目前，无论是在学术界、科技工业、国防还是在高等教育界的教学和研究等各方面都一直在尝试去进行无人机功能的深入研究，距离到达成熟的阶段研究还将要持续很长一段时间，无人机和机载机械动力臂的领域还有很多技术尚未成熟，很多市场还未探索，所以还会有很多新的创新思想组合的可能。无人机抓取技术在实际生活中应用丰富，从物流到基建再到科学研究，无人机抓取机构都有广泛的应用场景。
现有无人机抓取系统多依靠无人机的准确定位实现较精确的抓取，而飞机的对具体物品的准确定位难度较大，稳定性不高，因此需要较强的定位算法和无人机飞行控制技术保证抓取的成功率。而传统的机械爪多通过液压气压或丝杠传动，在传动过程中有相对较大的摩擦损失。我们的无人机抓取装置通过定位系统和锥齿轮抓有效解决了以上两个问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无人机抓取机构，以实现稳定的柔顺抓取。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种无人机抓取机构，包括固定在无人机原起落架下端的新的起落架、与新的起落架转动连接的旋转机构，该旋转机构下端与水平移动机构相连，用于带动水平移动机构的旋转，从而调整抓取机构的位姿；所述水平移动机构上设有伸缩机构，水平移动机构用于驱动伸缩机构的水平移动，以调整抓取机构的水平位置，伸缩机构下端连接抓取机构，用于调整抓取机构的高度，抓取机构用于柔性抓取被夹持对象。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：
(1)使用伺服电机、传动杆、锥齿轮等构件之间的相互配合，能够有效的使机械手进行多方位和大角度的调节，操作简单，使用方便，适用性强。
(2)抓取机构和飞机起落架融为一体，通过与锥齿轮连接的柔性爪头，通过简单的机械结构传导舵机的力矩和运动，稳定性强，灵敏度和精确性较传统更高，且摩擦损失更小。
(3)抓取机构的爪头采用硅胶材料，能够完成对特殊物体的柔顺抓取，更为简单高效地实现柔性机械手的功能。
附图说明
图1是本实用新型实施例的整体结构示意图。
图2是本实用新型实施例中起落架结构示意图。
图3是本实用新型实施例中的轴承侧视图。
图4是本实用新型实施例中的轴承俯视图。
图5是本实用新型实施例中轨道框架结构示意图。
图6是本实用新型实施例中伸缩机构结构示意图。
图7是本实用新型实施例中抓取机构结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。
结合图1，本实用新型的一种无人机抓取机构，包括固定在无人机原起落架下端的新的起落架1、与新的起落架1转动连接的旋转机构，该旋转机构2下端与水平移动机构3相连，用于带动水平移动机构3的旋转，从而调整抓取机构5的位姿；所述水平移动机构3上设有伸缩机构4，水平移动机构3用于驱动伸缩机构4的水平移动，以调整抓取机构5的水平位置，伸缩机构4下端连接抓取机构5，用于调整抓取机构5的高度，抓取机构5用于柔性抓取被夹持对象。
结合图2，所述起落架1包括上端的两根支撑杆8、下端的两根支撑杆，和将上端两根支撑杆8、下端两根支撑杆连接的中间的四根支撑杆8；其中中间的四根支撑杆8 与上下的支撑杆8之间通过八个衔接器7实现连接。上端的两根支撑杆8相互平行，下端的两根支撑杆8相互平行，且上端的支撑杆8与下端的支撑杆8垂直布置，上端的两根支撑杆之间固定有一个固定板6，起落架1通过固定板6固定在原起落架上。固定板 6下端用于连接选择机构。底部的两个支撑杆8在降落时代替无人机自带的起落架保证飞机的稳定降落，并且避免抓取机构直接碰撞地面。
结合图3、图4，所述旋转机构包括滚动轴承9，第二支撑杆10、隔板11、舵机12，所述滚动轴承9内圈与固定板6相连，外圈通过第二支撑杆10与隔板11相连，隔板11 与水平移动机构3相连。所述隔板11上固定有舵机12，舵机12转轴上设有齿轮，滚动轴承9内圈设有一圈轮齿，齿轮与轮齿啮合，舵机12带动齿轮绕滚动轴承9内圈转动，实现外圈以及隔板11的转动，隔板11带动与其相连的水平移动机构3转动。
结合图5，所述水平移动机构3包括两个安装板14、固定在两个安装板14之间的四个轨道杆13、分别固定在两个安装板14上的同步轮16、设置在两个同步轮16之间的同步带(图上未示出)，伸缩机构4与同步带相连。其中一个同步轮16作为主动轮，通过固定在一个安装板14上的舵机15驱动，舵机15转动带动同步带运动，同步带运动带动伸缩机构4运动，实现抓取机构5水平位置的调整。其中上端的两个轨道杆13 与隔板11连接，下端的两个轨道杆13作为伸缩机构4水平运动的导向轨道。
结合图6，所述伸缩机构4包括底板17、组成菱形四边形机构的四根齿轮杆20；所述底板17上设有两个导向孔，分别与水平移动机构3下端的两个轨道杆13配合。上端的两根齿轮杆20之间通过轮齿啮合，且均通过转轴与底板17连接，下端的两根齿轮杆 20之间通过轮齿啮合，且均通过转轴与抓取机构5连接，上、下齿轮杆20之间通过转轴铰接，上端的一个齿轮杆20作为主动杆，通过固定在底板17上的舵机18驱动，实现转动，从而带动菱形四边形机构伸缩，实现抓取机构5高度位置的调整，垂直方向上较大的移动空间使得操作时具有很大的调整空间。上下相连的两个齿轮杆20之间的夹角为α，夹角变化范围为50°-150°，单个齿轮杆20的长度为L，本实施例中取值90mm，则四边形机构伸缩的伸缩范围为70.07-173.86mm。
结合图7，所述抓取机构5包括安装座21、一个主动锥齿轮23和与之啮合的两个从动锥齿轮22，三个锥齿轮均通过转轴连接在安装座21下端，两两之间的轴向夹角为 120°，每个锥齿轮上均连接有一个软胶材料制成的柔性爪头25，爪头抓取目标物的表面有条状突起以避免滑落。且主动锥齿轮23通过该固定在安装座21上的舵机24驱动，舵机带动主动锥齿轮23转动，两个从动锥齿轮22随动，使得三个锥齿轮同步向内抓合或向外打开，实现锥齿轮爪5开合，完成抓取释放的动作。
上述舵机均可通过遥控器控制。所述滚动轴承9外径为120mm，可承受较大的径向力，轴承9内外圈上均有直径5mm用于安装的通孔。轨道杆13长为550mm。
Claims (9)
1.一种无人机抓取机构，其特征在于，包括固定在无人机原起落架下端的新的起落架(1)、与新的起落架(1)转动连接的旋转机构，该旋转机构(2)下端与水平移动机构(3)相连，用于带动水平移动机构(3)的旋转，从而调整抓取机构(5)的位姿；所述水平移动机构(3)上设有伸缩机构(4)，水平移动机构(3)用于驱动伸缩机构(4)的水平移动，以调整抓取机构(5)的水平位置，伸缩机构(4)下端连接抓取机构(5)，用于调整抓取机构(5)的高度，抓取机构(5)用于柔性抓取被夹持对象。
2.根据权利要求1所述的无人机抓取机构，其特征在于，所述起落架(1)包括上端的两根支撑杆(8)、下端的两根支撑杆(8)，和将上、下支撑杆(8)连接的中间的四根支撑杆(8)；上端的两根支撑杆(8)相互平行，下端的两根支撑杆(8)相互平行，且上端的支撑杆(8)与下端的支撑杆(8)垂直布置，上端的两根支撑杆之间固定有一个固定板(6)，起落架(1)通过固定板(6)固定在原起落架上。
3.根据权利要求2所述的无人机抓取机构，其特征在于，中间的四根支撑杆(8)与上下的支撑杆(8)之间通过衔接器(7)连接。
4.根据权利要求1所述的无人机抓取机构，其特征在于，所述旋转机构包括滚动轴承(9)，第二支撑杆、隔板(11)、舵机；
所述滚动轴承(9)内圈与起落架(1)相连，外圈通过第二支撑杆与隔板(11)相连，隔板(11)与水平移动机构(3)相连；所述隔板(11)上固定有舵机，舵机转轴上设有齿轮，滚动轴承(9)内圈设有一圈轮齿，齿轮与轮齿啮合。
5.根据权利要求1所述的无人机抓取机构，其特征在于，所述水平移动机构(3)包括两个安装板(14)、固定在两个安装板(14)之间的四个轨道杆(13)、分别固定在两个安装板(14)上的同步轮(16)、设置在两个同步轮(16)之间的同步带，伸缩机构(4)与同步带相连；其中一个同步轮(16)作为主动轮，通过固定在一个安装板(14)上的舵机驱动；上端的两个轨道杆(13)与旋转机构连接，下端的两个轨道杆(13)作为伸缩机构(4)水平运动的导向轨道。
6.根据权利要求1所述的无人机抓取机构，其特征在于，所述伸缩机构(4)包括底板(17)、组成菱形四边形机构的四根齿轮杆(20)；所述底板(17)上设有两个导向孔，分别与水平移动机构(3)配合；上端的两根齿轮杆(20)之间通过轮齿啮合，且均通过转轴与底板(17)连接，下端的两根齿轮杆(20)之间通过轮齿啮合，且均通过转轴与抓取机构(5)连接，上、下齿轮杆(20)之间通过转轴铰接，上端的一个齿轮杆(20)作为主动杆，通过固定在底板(17)上的舵机驱动。
7.根据权利要求1所述的无人机抓取机构，其特征在于，所述抓取机构(5)包括安装座(21)、一个主动锥齿轮(23)和与之啮合的两个从动锥齿轮(22)，三个锥齿轮均通过转轴连接在安装座(21)下端，每个锥齿轮上均连接有一个爪头，主动锥齿轮(23)通过该固定在安装座(21)上的舵机驱动。
8.根据权利要求7所述的无人机抓取机构，其特征在于，所述爪头采用柔性材料制成。
9.根据权利要求7所述的无人机抓取机构，其特征在于，所述爪头表面设有条状突起。
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