CN216332810U - 一种无人机用组合式负载挂架结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无人机用组合式负载挂架结构，包括连接节点、承载臂、承载块、定位夹具及飞行辅助电路，连接节点侧表面设至少一条于连接节点同轴分布的闭合环状结构的连接槽，一个定位夹具与连接节点上端面连接，承载臂上端面与定位夹具连接，承载臂下端面与至少一个承载块连接，飞行辅助电路嵌于连接节点内。本新型一方面可有效满足与多种不同类型无人机配套使用及满足多种类型货物承载转运作业的需要；另一方面可实现根据运载作业需要，实现多无人机协同运行作业的需要，从而极大的提高无人机负载运行的时的灵活性和可靠性。

Description

一种无人机用组合式负载挂架结构

技术领域

本实用新型涉及一种承载挂架设备，特别是涉及一种无人机用组合式负载挂架结构。

背景技术

无人机设备在测绘、物流运输及农业生产等领域中得到了广泛的应用，但在实际使用中发现，由于当前单个无人机设备的升力受限，因此单个无人机往往仅能满足特定范围内载荷承载作业的需要，从而导致无人机在对大载荷等超出单个无人机运载能力载荷承载运行时，难以有效满足使用的需要，而针对这一问题，当前主要是通过增加无人机升力以达到对大载荷负载承载运行的需要，但大升力无人机设备在进行小载荷负载承载时，则存在设备资源浪费的现象，同时也导致了无人机设备型号多样，不利于设备管理作业并增加了无人机设备运行、管理及维护成本。

针对这一问题，当前虽然开发了一些可以实现多个无人机协同运行的附属设备或无人机系统，如专利申请号为“2020201431706”的“一种组合式无人机系统”及专利申请号为“2018101128744”的“一种可组合式无人机及无人机物流系统”，虽然可以一定程度上满足两个或两个以上无人机设备协同运行的需要，但均不同程度存在无人机组合运行时的结构调整灵活性差，无法根据需要灵活调整无人机设备运行及飞行姿态，适用范围领域及灵活性受限，同时系统相对结构复杂，使用及维护作业灵活性差，依然难以有效满足实际使用的需要。

因此针对这一现状，迫切需要开发一种全新的无人机用挂架结构，以满足实际使用的需要。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本实用新型提供一种灭火防护设备，本新型一方面结构简单，使用灵活，通用性好，可有效满足与多种不同类型无人机配套使用及满足多种类型货物承载转运作业的需要；另一方面可实现根据运载作业需要，实现多无人机协同运行作业的需要，并可根据运载作业需要，灵活调整和控制多无人机协同运行的整体载荷能力和飞行姿态，从而极大的提高无人机负载运行的时的灵活性和可靠性。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

一种无人机用组合式负载挂架结构，包括连接节点、承载臂、承载块、倾角传感器、三轴陀螺仪、定位夹具、拉力传感器、定位电磁铁及飞行辅助电路，连接节点为横断面呈矩形的腔体结构，其侧表面设至少一条于连接节点同轴分布的闭合环状结构的连接槽，承载臂至少两条，环绕连接节点轴线均布且承载臂轴线与连接节点轴线相交并呈0°—90°夹角，承载臂一端嵌于连接槽内并通过连接槽与连接节点侧表面滑动连接，承载臂上端面及下端均设至少一条于承载臂轴线平行分布的导向滑槽，定位夹具若干，其中一个定位夹具与连接节点上端面连接并同轴分布，承载臂上端面通过导向滑槽与至少一个定位夹具连接，且承载臂连接的定位夹具轴线与承载臂轴线呈30°—90°夹角，承载臂下端面通过导向滑槽与至少一个承载块连接，承载块轴线与导向臂轴线垂直分布，拉力传感器若干，分别与各定位夹具及承载块连接，并于其所连接的定位夹具及承载块同轴分布，三轴陀螺仪分别嵌于连接节点和承载块内并位于连接节点和承载块的重心位置，倾角传感器数量与承载臂数量一致，每条承载臂的重心位置均设一个倾角传感器，定位电磁铁若干，分别嵌于连接槽及导向滑槽侧壁内，并分别沿连接槽及导向滑槽轴线方向均布，并对称分布在连接槽及导向滑槽轴线两侧的侧壁内，飞行辅助电路嵌于连接节点内，并分别与倾角传感器、三轴陀螺仪、拉力传感器、定位电磁铁电气连接，且飞行辅助电路对应的连接节点侧壁另设至少一个接线端子，并通过接线端子与外部无人机飞行器电气连接。

进一步的，所述的承载臂长度为连接节点直径的0.5—2.5倍，承载臂最大宽度不大于连接节点周长的1/5，连接臂厚度不大于连接节点厚度的1/2，所述承载臂包括金属连接座、连接棘轮、承载横担、强化臂、减震弹簧及连接扣，其中所述金属连接座后半部嵌于连接槽内，与连接槽滑动连接并通过定位电磁铁与连接槽相互连接，所述金属连接座前端面通过连接棘轮与承载横担铰接，且承载横担轴线与连接节点轴线相交并呈0°—90°夹角，所述承载横担下端面通过连接棘轮与1—2两条强化臂前端面铰接，所述强化臂后端面与减震弹簧连接并同轴分布，所述减震弹簧另通过连接扣与连接节点下端面连接，且强化臂轴线与承载横担轴线呈0°—90°夹角。

进一步的，所述的承载横担为横断面呈矩形、“凵”字形、“冂”字形、“工”字形及“H”字形框架结构。

进一步的，所述的定位夹具中，与承载臂上端面连接的定位夹具包括滑块、弹性定位销、承载柱、调节柱、转台机构、弹性铰链、固定销、定位基座及倾角传感器，所述滑块下端面嵌于导向滑槽内，与导向滑槽滑动连接并通过定位电磁铁与导向滑槽侧壁连接，所述弹性定位销至少两个，与滑块侧壁连接并对称分布在导向滑槽轴线两侧并于导向滑槽侧壁内表面相抵，所述滑块上端面通过转台机构与弹性铰链连接，且所述滑块、转台机构、弹性铰链间同轴分布，所述承载柱通过弹性铰链与转台机构上端面铰接，且承载柱轴线与承载臂上端面呈0°—60°夹角，并通过转台机构进行0°—360°圆周运动，所述承载柱前端面及后端面均设于承载柱同轴分布的调节腔，所述调节柱共两条，对称分布在承载柱两侧，且其后半部分嵌于调节腔内，与调节腔同轴分布并滑动连接，所述承载柱两端均与至少一个固定销连接，并通过固定销与调节柱外侧面连接，所述定位基座为上端面与承载柱、调节柱平行分布的槽状框架结构，共三个并分别与承载柱、调节柱上端面连接，其中与承载柱连接的定位基座轴线与承载柱轴线垂直相交，且交点位于承载柱中点位置，与调节柱连接的定位基座通过转台机构与调节柱前端面铰接，且该定位基座轴线与调节柱轴线相交并呈0°—90°夹角，所述倾角传感器数量与定位基座一致，且每个定位基座内均设一个倾角传感器，所述倾角传感器分别位于各定位基座的中心位置，此外所述转台机构、倾角传感器均与飞行辅助电路电气连接。

进一步的，所述的调节腔内设与调节腔同住分布的限位弹簧，且所述限位弹簧两端分别于调节腔底部及调节柱后端面连接。

进一步的，所述固定销与承载柱端面间通过弹性铰链铰接，其轴线与承载柱轴线呈0°—90°夹角，且当固定销为两个及两个以上时，各固定销环绕承载柱轴线均布。

进一步的，所述飞行辅助电路为基于FPGA芯片、DSP芯片中任意一种为基础的电路系统，且所述飞行辅助电路另设无线通讯电路及无线通讯天线。

本实用新型一方面结构简单，使用灵活，通用性好，可有效满足与多种不同类型无人机配套使用及满足多种类型货物承载转运作业的需要；另一方面可实现根据运载作业需要，实现多无人机协同运行作业的需要，并可根据运载作业需要，灵活调整和控制多无人机协同运行的整体载荷能力和飞行姿态，从而极大的提高无人机负载运行的时的灵活性和可靠性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为定位夹具结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

如图1和2所示，一种无人机用组合式负载挂架结构，包括连接节点1、承载臂2、承载块3、倾角传感器4、三轴陀螺仪5、定位夹具6、拉力传感器7、定位电磁铁8及飞行辅助电路9，连接节点1为横断面呈矩形的腔体结构，其侧表面设至少一条于连接节点1同轴分布的闭合环状结构的连接槽10，承载臂2至少两条，环绕连接节点1轴线均布且承载臂2轴线与连接节点1轴线相交并呈0°—90°夹角，承载臂2一端嵌于连接槽10内并通过连接槽10与连接节点1侧表面滑动连接，承载臂2上端面及下端均设至少一条于承载臂2轴线平行分布的导向滑槽11，定位夹具6若干，其中一个定位夹具6与连接节点1上端面连接并同轴分布，承载臂2上端面通过导向滑槽11与至少一个定位夹具6连接，且承载臂2连接的定位夹具6轴线与承载臂2轴线呈30°—90°夹角，承载臂2下端面通过导向滑槽与至少一个承载块3连接，承载块3轴线与导向臂2轴线垂直分布，拉力传感器7若干，分别与各定位夹具6及承载块3连接，并于其所连接的定位夹具6及承载块3同轴分布，三轴陀螺仪5分别嵌于连接节点1和承载块3内并位于连接节点1和承载块3的重心位置，倾角传感器4数量与承载臂2数量一致，每条承载臂2的重心位置均设一个倾角传感器4，定位电磁铁8若干，分别嵌于连接槽10及导向滑槽11侧壁内，并分别沿连接槽10及导向滑槽11轴线方向均布，并对称分布在连接槽10及导向滑槽11轴线两侧的侧壁内，飞行辅助电路9嵌于连接节点1内，并分别与倾角传感器4、三轴陀螺仪5、拉力传感器7、定位电磁铁8电气连接，且飞行辅助电路9对应的连接节点1侧壁另设至少一个接线端子12，并通过接线端子与外部无人机飞行器电气连接。

本实施例中，所述的承载臂2长度为连接节点1直径的0.5—2.5倍，承载臂2最大宽度不大于连接节点1周长的1/5，连接臂2厚度不大于连接节点1厚度的1/2，所述承载臂2包括金属连接座21、连接棘轮22、承载横担23、强化臂24、减震弹簧25及连接扣26，其中所述金属连接座21后半部嵌于连接槽10内，与连接槽10滑动连接并通过定位电磁铁8与连接槽10相互连接，所述金属连接座21前端面通过连接棘轮22与承载横担23铰接，且承载横担23轴线与连接节点1轴线相交并呈0°—90°夹角，所述承载横担23下端面通过连接棘轮22与1—2两条强化臂24前端面铰接，所述强化臂24后端面与减震弹簧25连接并同轴分布，所述减震弹簧25另通过连接扣26与连接节点1下端面连接，且强化臂24轴线与承载横担23轴线呈0°—90°夹角。

进一步优化的，所述的承载横担23为横断面呈矩形、“凵”字形、“冂”字形、“工”字形及“H”字形框架结构。

重点说明的，所述的定位夹具6中，与承载臂2上端面连接的定位夹具6包括滑块61、弹性定位销62、承载柱63、调节柱64、转台机构65、弹性铰链66、固定销67、定位基座68及倾角传感器4，所述滑块61下端面嵌于导向滑槽11内，与导向滑槽11滑动连接并通过定位电磁铁8与导向滑槽11侧壁连接，所述弹性定位销62至少两个，与滑块61侧壁连接并对称分布在导向滑槽11轴线两侧并于导向滑槽11侧壁内表面相抵，所述滑块61上端面通过转台机构65与弹性铰链66连接，且所述滑块61、转台机构65、弹性铰链66间同轴分布，所述承载柱63通过弹性铰链66与转台机构65上端面铰接，且承载柱63轴线与承载臂2上端面呈0°—60°夹角，并通过转台机构65进行0°—360°圆周运动，所述承载柱63前端面及后端面均设于承载柱63同轴分布的调节腔60，所述调节柱64共两条，对称分布在承载柱63两侧，且其后半部分嵌于调节腔69内，与调节腔69同轴分布并滑动连接，所述承载柱63两端均与至少一个固定销67连接，并通过固定销67与调节柱64外侧面连接，所述定位基座68为上端面与承载柱63、调节柱64平行分布的槽状框架结构，共三个并分别与承载柱63、调节柱64上端面连接，其中与承载柱63连接的定位基座68轴线与承载柱63轴线垂直相交，且交点位于承载柱63中点位置，与调节柱64连接的定位基座68通过转台机构65与调节柱64前端面铰接，且该定位基座68轴线与调节柱64轴线相交并呈0°—90°夹角，所述倾角传感器4数量与定位基座68一致，且每个定位基座68内均设一个倾角传感器4，所述倾角传感器4分别位于各定位基座68的中心位置，此外所述转台机构65、倾角传感器4均与飞行辅助电路9电气连接。

此外的，所述的调节腔69内设与调节腔69同住分布的限位弹簧60，且所述限位弹簧60两端分别于调节腔69底部及调节柱64后端面连接。

同时，所述固定销67与承载柱63端面间通过弹性铰链62铰接，其轴线与承载柱63轴线呈0°—90°夹角，且当固定销67为两个及两个以上时，各固定销67环绕承载柱63轴线均布。

本实施例中，所述飞行辅助电路9为基于FPGA芯片、DSP芯片中任意一种为基础的电路系统，且所述飞行辅助电路9另设无线通讯电路及无线通讯天线。

本新型在具体实施中，首先根据待承载载荷的质量、体积及所需无人机的单机升力，然后确定对载荷承载运行时所需总升力值机无人机的数量，同时确定所需连接节点、承载臂、承载块的结构类型及数量，最后对连接节点、承载臂、承载块、倾角传感器、三轴陀螺仪、定位夹具、拉力传感器、定位电磁铁及飞行辅助电路进行组装，即可得到本组合负载挂架。

然后将所需要的各无人机分别通过定位夹具进行安装定位，并通过导向滑槽调整与承载臂连接的无人机的工作位置及升力方向，同时通过导向滑槽调整各承载块在导向滑槽的分布位置，将待承载负载通过承载块与承载臂连接定位，并使待承载负载的中心与连接节点重心分布在连接节点与水平面垂直分布的轴线方向上，最后将各无人机通过接线端子与飞行辅助电路电气连接，并使飞行辅助电路通过其无线通讯电路与遥控系统间建立数据链接，即可完成本新型装配，且在装配作业时，另可通过金属连接座、连接棘轮、承载横担铰接结构，实现通过调整承载臂轴线与连接节点间夹角达到调整无人机运行时升力合成方向的目的。

本新型在运行中，首先由飞行辅助电路接收到飞行控制信号，然后将飞信控制信号同时发送至各无人机设备，却动各无人机设备同步运行，实现对待承载负载进行承载驱动转运的目的，其中在飞行过程中，一方面通过倾角传感器、三轴陀螺仪对本新型运行时的整体姿态进行监控，另一方面通过拉力传感器对各无人机运行时所提供的升力或无人机与本新型间的拉力进行监控，实现对本新型运行时的受力状态监控的目的。

其中，在进行无人机安装定位时，与各承载臂连接的无人机在与定位夹具安装定位时，每个定位夹具可实现在1-3台无人机灵活连接定位，其中当一台无人机时，则无人机与定位夹具的承载柱上的定位基座连接，当无人机为两个时，则无人机与两调节柱连接的定位基座连接，当无人机为三个时，则各无人机分别与承载柱、调节柱连接的定位基座连接。

同时另可通过转台机构调整承载柱、调节柱与承载臂间的夹角，实现灵活调整同一定位夹具所连接的多个无人机分布在与承载臂轴线平行分布的直线方向上，或实现整同一定位夹具所连接的多个无人机分布在与承载臂轴线垂直分布的直线方向上运行，同时另可通过调节柱在承载柱的承载腔内伸缩量，及调节柱两端位置定位基座上端面与水平面的夹角，调整多个无人机设备运行时的升力合成后的驱动发行和合力大小，从而达到进一步提高无人机设备组合运行调整的灵活性。

本实用新型一方面结构简单，使用灵活，通用性好，可有效满足与多种不同类型无人机配套使用及满足多种类型货物承载转运作业的需要；另一方面可实现根据运载作业需要，实现多无人机协同运行作业的需要，并可根据运载作业需要，灵活调整和控制多无人机协同运行的整体载荷能力和飞行姿态，从而极大的提高无人机负载运行的时的灵活性和可靠性。

本实用新型一方面结构简单，使用灵活，通用性好，可有效满足不同使用场地及结构类型电动车充电车棚防护作业的需要；另一方面控制精度及运行自动化程度高，从而有效提高电动车车棚充电作业时对火灾防护控制的可靠性，极大的提高电动车充电作业的安全性和可靠性。

本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制。上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理。在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进。这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种无人机用组合式负载挂架结构，其特征在于：所述无人机用组合式负载挂架结构包括连接节点、承载臂、承载块、倾角传感器、三轴陀螺仪、定位夹具、拉力传感器、定位电磁铁及飞行辅助电路，所述连接节点为横断面呈矩形的腔体结构，其侧表面设至少一条于连接节点同轴分布的闭合环状结构的连接槽，所述承载臂至少两条，环绕连接节点轴线均布且承载臂轴线与连接节点轴线相交并呈0°—90°夹角，所述承载臂一端嵌于连接槽内并通过连接槽与连接节点侧表面滑动连接，所述承载臂上端面及下端均设至少一条于承载臂轴线平行分布的导向滑槽，其中所述定位夹具若干，其中一个定位夹具与连接节点上端面连接并同轴分布，所述承载臂上端面通过导向滑槽与至少一个定位夹具连接，且承载臂连接的定位夹具轴线与承载臂轴线呈30°—90°夹角，所述承载臂下端面通过导向滑槽与至少一个承载块连接，且所述承载块轴线与导向臂轴线垂直分布，所述拉力传感器若干，分别与各定位夹具及承载块连接，并于其所连接的定位夹具及承载块同轴分布，所述三轴陀螺仪分别嵌于连接节点和承载块内并位于连接节点和承载块的重心位置，所述倾角传感器数量与承载臂数量一致，每条承载臂的重心位置均设一个倾角传感器，所述定位电磁铁若干，分别嵌于连接槽及导向滑槽侧壁内，并分别沿连接槽及导向滑槽轴线方向均布，并对称分布在连接槽及导向滑槽轴线两侧的侧壁内，所述飞行辅助电路嵌于连接节点内，并分别与倾角传感器、三轴陀螺仪、拉力传感器、定位电磁铁电气连接，且飞行辅助电路对应的连接节点侧壁另设至少一个接线端子，并通过接线端子与外部无人机飞行器电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种无人机用组合式负载挂架结构，其特征在于：所述的承载臂长度为连接节点直径的0.5—2.5倍，承载臂最大宽度不大于连接节点周长的1/5，连接臂厚度不大于连接节点厚度的1/2，所述承载臂包括金属连接座、连接棘轮、承载横担、强化臂、减震弹簧及连接扣，其中所述金属连接座后半部嵌于连接槽内，与连接槽滑动连接并通过定位电磁铁与连接槽相互连接，所述金属连接座前端面通过连接棘轮与承载横担铰接，且承载横担轴线与连接节点轴线相交并呈0°—90°夹角，所述承载横担下端面通过连接棘轮与1—2两条强化臂前端面铰接，所述强化臂后端面与减震弹簧连接并同轴分布，所述减震弹簧另通过连接扣与连接节点下端面连接，且强化臂轴线与承载横担轴线呈0°—90°夹角。

3.根据权利要求2所述的一种无人机用组合式负载挂架结构，其特征在于：所述的承载横担为横断面呈矩形、“凵”字形、“冂”字形、“工”字形及“H”字形框架结构。

4.根据权利要求1所述的一种无人机用组合式负载挂架结构，其特征在于：所述的定位夹具中，与承载臂上端面连接的定位夹具包括滑块、弹性定位销、承载柱、调节柱、转台机构、弹性铰链、固定销、定位基座及倾角传感器，所述滑块下端面嵌于导向滑槽内，与导向滑槽滑动连接并通过定位电磁铁与导向滑槽侧壁连接，所述弹性定位销至少两个，与滑块侧壁连接并对称分布在导向滑槽轴线两侧并于导向滑槽侧壁内表面相抵，所述滑块上端面通过转台机构与弹性铰链连接，且所述滑块、转台机构、弹性铰链间同轴分布，所述承载柱通过弹性铰链与转台机构上端面铰接，且承载柱轴线与承载臂上端面呈0°—60°夹角，并通过转台机构进行0°—360°圆周运动，所述承载柱前端面及后端面均设于承载柱同轴分布的调节腔，所述调节柱共两条，对称分布在承载柱两侧，且其后半部分嵌于调节腔内，与调节腔同轴分布并滑动连接，所述承载柱两端均与至少一个固定销连接，并通过固定销与调节柱外侧面连接，所述定位基座为上端面与承载柱、调节柱平行分布的槽状框架结构，共三个并分别与承载柱、调节柱上端面连接，其中与承载柱连接的定位基座轴线与承载柱轴线垂直相交，且交点位于承载柱中点位置，与调节柱连接的定位基座通过转台机构与调节柱前端面铰接，且该定位基座轴线与调节柱轴线相交并呈0°—90°夹角，所述倾角传感器数量与定位基座一致，且每个定位基座内均设一个倾角传感器，所述倾角传感器分别位于各定位基座的中心位置，此外所述转台机构、倾角传感器均与飞行辅助电路电气连接。

5.根据权利要求4所述的一种无人机用组合式负载挂架结构，其特征在于：所述的调节腔内设与调节腔同住分布的限位弹簧，且所述限位弹簧两端分别于调节腔底部及调节柱后端面连接。

6.根据权利要求4所述的一种无人机用组合式负载挂架结构，其特征在于：所述固定销与承载柱端面间通过弹性铰链铰接，其轴线与承载柱轴线呈0°—90°夹角，且当固定销为两个及两个以上时，各固定销环绕承载柱轴线均布。

7.根据权利要求1所述的一种无人机用组合式负载挂架结构，其特征在于：所述飞行辅助电路为基于FPGA芯片、DSP芯片中任意一种为基础的电路系统，且所述飞行辅助电路另设无线通讯电路及无线通讯天线。

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