CN218806642U

CN218806642U - 无人机

Info

Publication number: CN218806642U
Application number: CN202222347420.XU
Authority: CN
Inventors: 黄仕培; 周红云; 吴文婷
Original assignee: Guangdong College of Industry and Commerce
Current assignee: Guangdong College of Industry and Commerce
Priority date: 2022-09-02
Filing date: 2022-09-02
Publication date: 2023-04-07
Anticipated expiration: 2032-09-02

Abstract

本实用新型公开了一种灾害救援无人机，包括机体、旋翼主体和机械手臂，旋翼主体安装于机体的周向外壁上，机械手臂位于机体的下方，机械手臂包括第一臂部、第二臂部、转动电机和爪部，第一臂部的一端与机体的底部转动连接，第一臂部内设置有伸缩杆，伸缩杆的活动端与转动电机转动连接，第二臂部的一端与转动电机的输出轴连接，第二臂部的另一端与爪部转动连接，通过控制第一臂部内的伸缩杆伸缩带动第二臂部和转动电机前后移动，以及控制转动电机输出轴带动第二臂部绕轴高速旋转，可以击碎障碍物进行爆破，具有可以击碎障碍物的爆破功能，通过无人机的机械手臂高速转动进行爆破，可以加快救援速度，提高救援工作效率。

Description

无人机

技术领域

本实用新型属于无人机技术领域，具体涉及一种灾害救援无人机。

背景技术

自然灾害事件造成了巨大的人员伤亡和财产损失，而灾害救援活动往往受到环境、时间的限制而无法及时掌握灾情并展开救援。为了提高救援效率和质量，降低灾害损失程度，必须实施统一、高效、快速的应急救援。提高灾害应急救援效率的关键因素是迅速准确获取灾害发生后的灾情信息。

考虑到最大限度减少人员伤亡并降低费效比，无人机具有实时性强、机动快速、影像分辨率高、经济便捷，造价低、操控灵活、使用简便等载人机和航拍卫星不可比拟的优势和特点，且能够在高危地区作业，非常适合于各种自然灾害的应急救援，同时具备抗风能力强、起飞方式多样和飞行环境要求低等特点，可根据需求在中低空任意切换高程，非常适合完成各类抢险救援任务。

因此，能够不受起飞场限制，可快速部署且具备一定侦测能力、载荷能力和通信能力的空中平台“无人机”，成为救援行动首选的最为快捷实用的装备手段。但是在实践中发现，现有无人机仅用于实现采集灾害现场实景图，为指挥决策提供关键信息，但通常由于障碍物的阻挡，无人机也无法及时发现受困人员，因此救援工作效率仍然较低。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种灾害救援无人机，具有可以击碎障碍物的爆破功能，从而可以加快救援速度，提高救援工作效率。

为实现上述目的，本实用新型提供一种无人机，包括机体、旋翼主体和机械手臂，所述旋翼主体安装于所述机体的周向外壁上，所述机械手臂位于所述机体的下方，所述机械手臂包括第一臂部、第二臂部、转动电机和爪部，所述第一臂部的一端与所述机体的底部转动连接，所述第一臂部内设置有伸缩杆，所述伸缩杆的活动端与所述转动电机转动连接，所述第二臂部的一端与所述转动电机的输出轴连接，所述第二臂部的另一端与所述爪部转动连接。

在一些实施例中，所述第二臂部上设置有液压驱动装置，所述爪部包括至少四个手指关节，至少四个所述手指关节由所述液压驱动装置驱动开合。

在一些实施例中，所述机械手臂还包括腕部，所述腕部的一端与所述伸缩杆的活动端俯仰转动连接，所述腕部的另一端与所述转动电机横滚转动连接。

在一些实施例中，所述第一臂部包括间隔平行设置的两个连杆，所述伸缩杆设置于两个所述连杆的空隙之间。

在一些实施例中，还包括固定件，所述固定件的一端固定于所述机体内，所述固定件的另一端两侧横向设置有连轴，两个所述连杆分别位于所述固定件的两侧且与所述连轴转动连接。

在一些实施例中，还包括气缸推拉机构，所述伸缩杆由所述气缸推拉机构驱动，所述气缸推拉机构包括推拉块和驱动气缸，所述推拉块与所述驱动气缸的输出轴相连接，所述推拉块设置于所述伸缩杆的固定端。

在一些实施例中，两个所述连杆上分别开设有限位通槽，所述限位通槽的长度方向与所述连杆的长度方向相同，所述伸缩杆上横向凸出设置有限位件，所述限位件位于所述限位通槽中。

在一些实施例中，所述机体的两侧分别固定连接有支撑架，所述机体的两侧分别设置有至少两个所述旋翼主体，所述旋翼主体安装于所述支撑架上。

在一些实施例中，每个所述支撑架上对应设置有至少两个保护罩，所述旋翼主体位于所述保护罩内，所述保护罩的形状设置为筒状，所述旋翼主体的轴心与所述保护罩的轴心相同。

在一些实施例中，所述机体的周向外壁上对应设置有至少四个弧形凹槽，所述保护罩的外壁与所述弧形凹槽的槽壁相抵接。

本实用新型的有益效果在于，所提供的无人机包括机体、旋翼主体和机械手臂，旋翼主体安装于机体的周向外壁上，机械手臂位于机体的下方，机械手臂包括第一臂部、第二臂部、转动电机和爪部，第一臂部的一端与机体的底部转动连接，第一臂部内设置有伸缩杆，伸缩杆的活动端与转动电机转动连接，第二臂部的一端与转动电机的输出轴连接，第二臂部的另一端与爪部转动连接，通过控制第一臂部内的伸缩杆伸缩带动第二臂部和转动电机前后移动，以及控制转动电机输出轴带动第二臂部绕轴高速旋转，可以击碎障碍物进行爆破，具有可以击碎障碍物的爆破功能，相比采用传统人力清除障碍物的方式，通过无人机的机械手臂高速转动进行爆破，可以加快救援速度，提高救援工作效率。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种无人机的外部结构示意图；

图2是本实用新型提供的一种无人机的内部结构示意图；

图3是本实用新型提供的一种无人机的底部结构示意图；

图4是图3中A处的局部放大图；

图5是本实用新型提供的一种无人机的机械手臂结构示意图。

附图标记说明：

10、机体；11、上盖；111、人机通话交互传声筒；12、底座；121、微电脑控制器；122、电源装置；123、主电机；124、旋翼电机；125、数码成像传感器；126、红外生命探测仪；13、支撑架；14、保护罩；15、腹部支件；151、热成像传感器；152、远光照明灯；20、旋翼主体；30、机械手臂；31、第一臂部；311、伸缩杆；312、连杆；313、限位通槽；314、推拉块；315、限位件；32、第二臂部；321、液压驱动装置；322、液压管；33、转动电机；34、手指关节；35、腕部；351、支撑件；352、腕关节；36、激光成像传感器；40、固定件；41、联轴器。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照说明书附图对本实用新型的具体实施例进行更详细的描述。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的“第一、第二…”仅仅是用于对名称的区分，不代表具体的数量或顺序。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

需要说明的是，本文中“固定于”、“连接于”，可以是直接固定或连接于一个元件，也可以是间接固定或连接于一个元件。

如图1至图5所示，本实用新型实施例公开一种无人机，包括机体10、旋翼主体20和机械手臂30，旋翼主体20安装于机体10的周向外壁上，机械手臂30位于机体10的下方，机械手臂30包括第一臂部31、第二臂部32、转动电机33和爪部，第一臂部31的一端与机体10的底部转动连接，第一臂部31内设置有伸缩杆311，伸缩杆311的两端分别为固定端和活动端，其固定端由气缸推拉机构驱动，伸缩杆311的活动端与转动电机33转动连接，第二臂部32的一端与转动电机33的输出轴连接，第二臂部32的另一端与爪部转动连接。

通过控制第一臂部31内的伸缩杆311伸缩带动第二臂部32和转动电机33前后移动，以及控制转动电机33的输出轴带动第二臂部32绕轴高速旋转，可以击碎障碍物进行爆破，具有可以击碎障碍物的爆破功能，相比采用传统人力清除障碍物的方式，通过无人机的机械手臂30高速转动进行爆破，可以加快救援速度，提高救援工作效率。

其中，机体10包括可拆卸连接的上盖11和底座12，其中上盖11的顶部靠近中部位置向外凸出设置，上盖11的顶部靠近边缘处设置有至少两个人机通话交互传声筒111。通过设置人机通话交互传声筒111，可以实时传送急救信息给受困者，也能收到受困者在复杂环境的反馈，具有应急调整和安抚人心作用。

此外，在底座12内安装有微电脑控制器121、电源装置122、主电机123、旋翼电机124等，其中，电源装置122为微电脑控制器121供电，其它的主电机123、旋翼电机124、人机通话交互传声筒111以及转动电机33等均与微电脑控制器121电性连接，旋翼电机124还与旋翼主体20电性连接，旋翼主体20由旋翼电机124驱动。

而且，在底座12靠近无人机飞行方向的前方外侧壁以及底部还分别设置有数码成像传感器125，数码成像传感器125电性连接至微电脑控制器121，在底座12的底部还设置有红外生命探测仪126，红外生命探测仪126与微电脑控制器121电性连接。通过设置数码成像传感器125，可以第一时间拍摄灾害现场高清实景图，为指挥决策提供关键信息。以及，通过设置红外生命探测仪126，可以第一时间扫描大面积的地形获取灾害现场生命迹象，寻找受困人员。

在本实施例中，机体10的两侧分别固定连接有支撑架13，机体10的两侧分别设置有两个旋翼主体20，两侧的两个旋翼主体20分别安装于同侧的支撑架13上。具体的，每个支撑架13上对应设置有两个保护罩14，每个保护罩14对应一个旋翼主体20，旋翼主体20位于保护罩14内，保护罩14的形状设置为圆筒状，旋翼主体20的轴心与保护罩14的轴心相同。

在每个保护罩14的底端还设置有腹部支件15，该腹部支件15朝底部凸出设置形成弧形状，在腹部支件15上还设置有热成像传感器151和远光照明灯152，分别与微电脑控制器121电性连接。通过设置热成像传感器151，可以在第一时间扫描火场内完整的地面温度分布状态图像，评估地面局部区域的火势，方便消防员对整体环境进行分析评估。通过设置远光照明灯152，可以在黑暗或浓烟可视度低时引导受困者以最安全的路径逃生。

在本实施例中，机体10的上盖11和底座12的周向外壁上对应设置有四个弧形凹槽，与四个保护罩14相对应，四个保护罩14的外壁与四个弧形凹槽的槽壁相抵接。

在本实施例中，第二臂部32上设置有液压驱动装置321，爪部包括四个手指关节34，四个手指关节34由液压驱动装置321驱动开合。液压驱动装置321包括液压缸和四个液压管322，液压缸的输出端与四个液压管322相连通，四个液压管322分别与四个手指关节34相连接。

由液压驱动装置321与四个手指关节34组成液压爪合结构，通过液压缸中的活塞杆液压缸调节四个手指关节34的弯曲程度，可确保物体稳定抓握，可抓握自身无人机重量障碍物，能够大大提高工作效率和安全性，同时独立驱动各个手指关节34，可以使得机械手更加灵活。

因此本实施例中，机械手臂30最少应具有三个自由度，由第一臂部31、第二臂部32和液压爪合结构，实现无人机悬停在安全位置后，实现多自由度机械臂爆破障碍物以及抓握异物进行清除的功能。

在本实施例中，机械手臂30还包括腕部35，腕部35的一端与伸缩杆311的活动端俯仰转动连接，腕部35的另一端与转动电机33横滚转动连接。

具体的在本实施例中，第一臂部31还包括间隔平行设置的两个连杆312，伸缩杆311设置于两个连杆312的空隙之间。在两个连杆312的外侧还分别安装有保护壳，且保护壳朝外凸出形成弧形保护壳，对两个连杆312及位于两个连杆312之间的伸缩杆311起缓冲保护作用。

通过设置伸缩杆311，这样可以实现较远距离的爆破功能，即在第二臂部32距离障碍物较远而无人机又无法较为靠近时，可以通过控制伸缩杆311控制腕部35及第二臂部32在伸缩杆311的伸缩方向上前后移动，对障碍物起到撞击作用以及在撞击后维持伸出长度在此基础上进行高速旋转，可以实现更远距离的爆破功能。

其中，伸缩杆311的活动端横向设置有第一连轴，腕部35包括支撑件351和腕关节352；腕关节352固定于支撑件351的下方，腕关节352与第一连轴固定连接，通过第一连轴转动带动腕关节352俯仰转动，支撑件351的顶部与转动电机33转动连接，该转动电机33可相对支撑件351横滚转动调整角度。

优选的在本实施例中，支撑件351上还设置有激光成像传感器36，通过搭载激光成像传感器36，可根据激光图像内容识别，实时计算受困者位置坐标，从而可精准操控机械手臂30投放救生设备。

在本实施例中，无人机还包括固定件40，固定件40的一端固定于机体10内，固定件40的另一端两侧横向设置有第二连轴，两个连杆312分别位于固定件40的两侧且通过联轴器41与第二连轴转动连接。

在本实施例中，用于驱动伸缩杆311的气缸推拉机构包括推拉块314和驱动气缸，驱动气缸由主电机123驱动，推拉块314与驱动气缸的输出轴相连接，推拉块314设置于伸缩杆311的固定端，通过驱动气缸推动推拉块314驱动伸缩杆311在两个连杆312之间的空隙中伸缩移动。

在本实施例中，两个连杆312上分别开设有限位通槽313，限位通槽313的长度方向与连杆312的长度方向相同，伸缩杆311上横向凸出设置有限位件315，限位件315卡设于限位通槽313中且限位件315可在限位通槽313中相对限位通槽313移动。

该限位通槽313的长度即为伸缩杆311的伸缩范围，当限位件315到达限位通槽313长度方向上两端的槽壁时，限位件315将卡设于该槽壁上，因此对伸缩杆311起到限位作用，同时也避免伸缩杆311的伸缩驱动机构松动而致使伸缩杆311脱落，同时还可以限制伸缩杆311的位置，使其不会偏移向任何一个连杆312而保持中间位置，限位件315可随着伸缩杆311的伸缩而在两个连杆312之间的空隙中移动。

综上所述，实施本实施例，通过具有精准性高、抓握力强等特性的机械手臂，可完成高难度任务，具备精准投放、破窗、搬物的功能，手臂的机械爪还可以高速转动击碎坚硬障碍物加快救援速度，使得本无人机具有灵活性高、机动性强，能够应对复杂的环境。

而且，无人机的机身整体形状采用空气动力学流线型设置，设置过程中经过多轮风洞试验和气动计算流体动力学试验，可以降低53.8％的阻力，增加21.5％的飞行时间。

以上实施例也并非是基于本实用新型的穷尽性列举，在此之外，还可以存在多个未列出的其他实施方式。在不违反本实用新型构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本实用新型的保护范围。

Claims

1.无人机，其特征在于，包括机体、旋翼主体和机械手臂，所述旋翼主体安装于所述机体的周向外壁上，所述机械手臂位于所述机体的下方，所述机械手臂包括第一臂部、第二臂部、转动电机和爪部，所述第一臂部的一端与所述机体的底部转动连接，所述第一臂部内设置有伸缩杆，所述伸缩杆的活动端与所述转动电机转动连接，所述第二臂部的一端与所述转动电机的输出轴连接，所述第二臂部的另一端与所述爪部转动连接。

2.如权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述第二臂部上设置有液压驱动装置，所述爪部包括至少四个手指关节，至少四个所述手指关节由所述液压驱动装置驱动开合。

3.如权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述机械手臂还包括腕部，所述腕部的一端与所述伸缩杆的活动端俯仰转动连接，所述腕部的另一端与所述转动电机横滚转动连接。

4.如权利要求3所述的无人机，其特征在于，所述第一臂部包括间隔平行设置的两个连杆，所述伸缩杆设置于两个所述连杆的空隙之间。

5.如权利要求4所述的无人机，其特征在于，还包括固定件，所述固定件的一端固定于所述机体内，所述固定件的另一端两侧横向设置有连轴，两个所述连杆分别位于所述固定件的两侧且与所述连轴转动连接。

6.如权利要求5所述的无人机，其特征在于，还包括气缸推拉机构，所述伸缩杆由所述气缸推拉机构驱动，所述气缸推拉机构包括推拉块和驱动气缸，所述推拉块与所述驱动气缸的输出轴相连接，所述推拉块设置于所述伸缩杆的固定端。

7.如权利要求6所述的无人机，其特征在于，两个所述连杆上分别开设有限位通槽，所述限位通槽的长度方向与所述连杆的长度方向相同，所述伸缩杆上横向凸出设置有限位件，所述限位件位于所述限位通槽中。

8.如权利要求1至7任一项所述的无人机，其特征在于，所述机体的两侧分别固定连接有支撑架，所述机体的两侧分别设置有至少两个所述旋翼主体，所述旋翼主体安装于所述支撑架上。

9.如权利要求8所述的无人机，其特征在于，每个所述支撑架上对应设置有至少两个保护罩，所述旋翼主体位于所述保护罩内，所述保护罩的形状设置为筒状，所述旋翼主体的轴心与所述保护罩的轴心相同。

10.如权利要求9所述的无人机，其特征在于，所述机体的周向外壁上对应设置有至少四个弧形凹槽，所述保护罩的外壁与所述弧形凹槽的槽壁相抵接。