CN110450943A - 一种无人机搭载的移动捕获机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无人机搭载的移动捕获机构，包括第一支链(A)，第二支链(B)，第三支链(C)，第四支链(D)，上连接板(8)，下连接板(4)，支撑杆(5)，电磁铁(6)以及连接件(7)；第一至第四支链(A、B、C、D)的零件结构、组成、连接方式相同，四个支链对称布置在下连接板(4)上，每个支链包含三个转动关节，由三个舵机控制转动；该机构可以配合无人机实现抓捕物体的功能，四个支链可以改变布置方向实现圆柱体、球体等形状物体的捕获；该机构也可单独工作，通过支链的变形配合支链末端的轮子实现转弯、台阶、斜坡等多种地面移动功能；该机构可变形、可折叠、运动灵活，巧妙地将移动与抓捕操作相融合，大大拓展了无人机的功能和应用范围。

Description

一种无人机搭载的移动捕获机构
技术领域
本发明涉及一种无人机搭载的轮式移动和抓捕复合机构，具体来说是一种具有十二个自由度的轮式变形机构，可以作为无人机的机械臂进行抓捕物体,也可以搭载无人机或者单独在地面移动。
背景技术
无人机的机械臂是一类可以让无人机抓捕物体作业的机构，可以拓展无人机的工作能力，完成各种复杂的任务。中国专利CN 108994873 A设计了一种无人机的机械手臂，进行抓取物体的作业，但是该专利适用范围较窄，抓取模式和功能单一，且不具备单独移动能力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：提出了一种无人机移动捕获机构，具有捕获操作一体的功能，可以抓捕物体和搭载无人机移动，移动与抓捕操作相融合，大大拓展了无人机的功能；适应范围较广，运动灵活，同时可以变形、折叠以适应复杂的环境。
本发明的技术方案：
一种无人机搭载的移动捕获机构，其特征在于，包括第一支链，第二支链，第三支链，第四支链。上连接板，下连接板，支撑杆，电磁铁，连接件组成。
其中第一支链由舵机一，舵机二，舵机三。电机，轮子，L形支架，第一舵机支架，第一U形支架，三角形支架，第二舵机支架，第二U形支架，第三舵机支架，十字形支架，一字形支架，短U形支架，轮子,电机，电机支架组成。支链A一共有三个转动关节：第一转动关节，第二转动关节，第三转动关节。其中，第二支链，第三支链，第四支链和第一支链的零件结构、组成、连接方式相同。
舵机一通过螺钉固定连接在第一舵机支架的第一舵机支架左端和右端，同时第一舵机支架的中间端通过螺钉固定连接在L形支架的一端上，L形支架的另一端通过螺钉连接在下连接板上。舵机一通过舵盘连接在第一U形支架的左端和右端上，构成第一转动关节。第一U形支架的中间端通过螺钉固定连接在三角形支架的一端上。三角形支架的另一端通过螺钉固定连接在第二舵机支架的中间端。舵机二通过螺钉固定连接在第二舵机支架的左端和右端，舵机通过舵盘连接在第二U形支架的左端和右端上，构成第二转动关节。第二U形支架的中间端通过螺钉固定连接在第三舵机支架的中间端。舵机三通过螺钉连接在第三舵机支架的左端和右端，舵机三通过舵盘连接在十字形支架的一端上，构成第二转动关节。十字形支架的另一端通过螺钉固定连接在两个一字形支架的一端，两个一字形支架的另一端同时和短U形支架的左端和右端通过螺钉固定连接。电机通过六个螺钉和L形电机支架相连接，电机的轴通过联轴器和轮子相连接，电机支架通过螺钉固定连接在短U形支架的中间端上，这样就完成了第一支链的组装。第一支链通过第一转动关节，第二转动关节，第三转动关节来实现变形。该机构以此来实现抓捕物体、移动、行走功能。
下连接板上面布置四个通孔，两端带有螺纹的支撑杆通过上下双螺母固定连接在下连接板上面。同时上连接板布置四个通孔，中间有一个带有通孔的凸台，支撑杆通过双螺母连接在上连接板上。连接件呈圆柱形，下方有两个通孔，呈180°分布，外圈与上连接板固定连接在上连接板上。无人机连接件呈圆柱形，中间开有环形槽a，底部有倒角b。两个电磁铁粘接在上连接板的下表面上，两个电磁铁的轴线共线。通过电磁铁伸缩与连接件卡紧、释放来实现与无人机的对接。
第一转动关节的轴线和第二转动关节的轴线垂直，第三转动关节的轴线和第二转动关节的轴线平行。第一转动关节的轴线与下连接板平面相互垂直。第二至第四支链与下连接板(4)的连接方式与第一支链完全相同。
本发明和已有技术相比具有的有益效果：
本发明所描述的一种无人机轮式移动和抓捕机构将移动和抓捕功能相结合，可以作为无人机的机械手抓捕不同形状和大小的物体，也可以作为无人机的地面移动机构，搭载无人机实现地面移动功能。可以广泛地适用于工业生产以及危险环境下的搬运作业。
附图说明
图1一种无人机移动抓捕机构整体视图
图2支链A的整体视图
图3连接件整体视图
图4无人机连接件的整体视图
图5无人机连接部分整体视图
图6电机、电机支架、轮子连接示意图
图7一字形支架整体视图
图8第一舵机支架整体视图
图9三角形连接件整体视图
图10十字形支架整体视图
图11第一U形支架整体视图
图12第二舵机支架整体视图
图13第三舵机支架整体视图
图14第二U形支架整体视图
图15短U形支架整体视图
图16连接件一整体视图
图17连接件二整体视图
图18平地移动示意图
图19转向示意图
图20斜坡行走示意图
图21高低台阶行走示意图
图22无人机和移动捕获机构连接示意图
图23抓捕物体动作一示意图
图24抓捕物体动作二示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
本发明的实施方式：一种无人机搭载的移动捕获机构，如图一所示，其特征在于，包括第一支链(A)，第二支链(B)，第三支链(C)，第四支链(D)。上连接板(8)，下连接板(4)，支撑杆(5)，电磁铁(6)，连接件(7)组成。
其中第一支链(A)，如图二所示，由舵机一(1)，舵机二(2)，舵机三(3)。电机(A12)，轮子(A11)，L形支架(A1)，第一舵机支架(A2)，第一U形支架(A3)，三角形支架(A4)，第二舵机支架(A5)，第二U形支架(A6)，第三舵机支架(A7)，十字形支架(A8)，一字形支架(A9)，短U形支架(A10)，轮子(A11),电机(A12)，电机支架(A13)组成。支链A一共有三个转动关节：第一转动关节(X1)，第二转动关节(X2)，第三转动关节(X3)。其中，第二支链(B)，第三支链(C)，第四支链(D)和第一支链(A)的零件结构、组成、连接方式相同。
舵机一(1)通过螺钉固定连接在第一舵机支架(A2)的第一舵机支架左端(a1)和右端(c1)，同时第一舵机支架(A2)的中间端(b1)通过螺钉固定连接在L形支架(A1)的一端上，L形支架(A1)的另一端通过螺钉连接在下连接板(4)上。舵机一(1)通过舵盘连接在第一U形支架(A3)的左端(a3)和右端(c3)上，构成第一转动关节(X1)。第一U形支架(A3)的中间端(b3)通过螺钉固定连接在三角形支架(A4)的一端上。三角形支架(A)的另一端通过螺钉固定连接在第二舵机支架(A5)的中间端(b4)。舵机二(2)通过螺钉固定连接在第二舵机支架(A5)的左端(a4)和右端(c4)，舵机二(2)通过舵盘连接在第二U形支架(A6)的左端(a6)和右端(c6)上，构成第二转动关节(X2)。第二U形支架(A6)的中间端(b6)通过螺钉固定连接在第三舵机支架(A7)的中间端(b5)。舵机三(3)通过螺钉连接在第三舵机支架(A7)的左端(a5)和右端(c5)，舵机三(3)通过舵盘连接在十字形支架(A8)的一端(a2、b2)上，构成第二转动关节(X2)。十字形支架(A8)的另一端(c2、d2)通过螺钉固定连接在两个一字形支架(A9)的一端，两个一字形支架(A9)的另一端同时和短U形支架(A10)的左端(a7)和右端(c7)通过螺钉固定连接。如图6所示：电机(A12)通过六个螺钉和L形电机支架(A13)相连接，电机(A12)的轴通过联轴器和轮子(A11)相连接，电机支架(A13)通过螺钉固定连接在短U形支架(A10)的中间端(b7)上，这样就完成了第一支链(A)的组装。第一支链(A)通过第一转动关节(X1)，第二转动关节(X2)，第三转动关节(X3)来实现变形。该机构以此来实现抓捕物体、移动、行走功能。
如图5所示：下连接板(4)上面布置四个通孔，两端带有螺纹的支撑杆(5)通过上下双螺母固定连接在下连接板(4)上面。同时上连接板(8)布置四个通孔，中间有一个带有通孔的凸台，支撑杆(5)通过双螺母连接在上连接板(8)上。如图3所示，连接件(7)呈圆柱形，下方有两个通孔，呈180°分布，外圈与上连接板固定连接在上连接板(8)上。如图4所示，无人机连接件(9)呈圆柱形，中间开有环形槽(a)，底部有倒角(b)。两个电磁铁(6)粘接在上连接板(8)的下表面上，两个电磁铁(6)的轴线共线。通过电磁铁(6)伸缩与连接件(7)卡紧、释放来实现与无人机的对接。
具体的使用方法：
一种无人机移动抓捕机构主要包含两种工作方式。该机构可以搭载无人机在地面上行走，可以作为无人机的机械手实现对物体的抓捕。同时，通过电磁铁伸缩与连接件卡紧、释放来实现与无人机的对接和分离。
如图18所示，当该机构在较为平坦的地面上行走时，支链A和支链D共面，支链B和支链C共面，同时两平面相互平行。
如图19所示，当该机构在平面上转向时，支链A和支链B所在的平面平行，支链C和支链D所在平面平行，同时支链A和支链C所在平面呈一定的角度，以实现转向功能。
如图20所示，当该机构在斜面上行走时，支链A和支链D共面，支链B和支链C共面，同时两平面相互平行，支链A,B,C,D下部的两个舵机同时转动，达到该图所示的姿态，同时下连接板(4)保持始终水平。
如图21所示，当该机构在高低台阶上行走时，支链A和支链D共面，支链B和支链C共面；A和D抬起，B和C支链放下，保证下连接板(4)保持始终水平。
如图22所示，无人机和该机构对接，以完成对于物体的抓捕。
如图23所示，当该机构抓捕圆形物体时，支链A和支链D共面；支链B和支链C共面，同时支链A和支链B所在的平面相互平行，以实现对类似与圆形物体的抓捕
如图24所示，当该机构抓捕圆柱形物体时，支链A和支链C共面；支链B和支链D共面，同时支链A和支链C所在的平面相互垂直，已实现对于圆柱状物体的抓捕。
当无人机和该机构对接时，如图5所示，无人机连接件(9)***连接件(7)当中，通过电磁铁(6)伸缩与连接件(7)卡紧、释放来实现与无人机的对接。

Claims (3)

1.一种无人机搭载的移动捕获机构，其特征在于，包括第一支链(A)，第二支链(B)，第三支链(C)，第四支链(D)；上连接板(8)，下连接板(4)，支撑杆(5)，电磁铁(6)，连接件(7)组成；
其中第一支链(A)由舵机一(1)，舵机二(2)，舵机三(3),电机(A12)，轮子(A11)，L形支架(A1)，第一舵机支架(A2)，第一U形支架(A3)，三角形支架(A4)，第二舵机支架(A5)，第二U形支架(A6)，第三舵机支架(A7)，十字形支架(A8)，一字形支架(A9)，短U形支架(A10)，轮子(A11),电机(A12)，电机支架(A13)组成；第一支链(A)一共有三个转动关节：第一转动关节(X1)，第二转动关节(X2)，第三转动关节(X3)；其中，第二支链(B)，第三支链(C)，第四支链(D)和第一支链(A)的零件结构、组成、连接方式相同；
舵机一(1)通过螺钉固定连接在第一舵机支架(A2)的第一舵机支架左端(a1)和右端(c1)，同时第一舵机支架(A2)的中间端(b1)通过螺钉固定连接在L形支架(A1)的一端上，L形支架(A1)的另一端通过螺钉连接在下连接板(4)上；舵机一(1)通过舵盘连接在第一U形支架(A3)的左端(a3)和右端(c3)上，构成第一转动关节(X1)；第一U形支架(A3)的中间端(b3)通过螺钉固定连接在三角形支架(A4)的一端上；三角形支架(A)的另一端通过螺钉固定连接在第二舵机支架(A5)的中间端(b4)；舵机二(2)通过螺钉固定连接在第二舵机支架(A5)的左端(a4)和右端(c4)，舵机二(2)通过舵盘连接在第二U形支架(A6)的左端(a6)和右端(c6)上，构成第二转动关节(X2)；第二U形支架(A6)的中间端(b6)通过螺钉固定连接在第三舵机支架(A7)的中间端(b5)；舵机三(3)通过螺钉连接在第三舵机支架(A7)的左端(a5)和右端(c5)，舵机三(3)通过舵盘连接在十字形支架(A8)的一端(a2、b2)上，构成第二转动关节(X2)；十字形支架(A8)的另一端(c2、d2)通过螺钉固定连接在两个一字形支架(A9)的一端，两个一字形支架(A9)的另一端同时和短U形支架(A10)的左端(a7)和右端(c7)通过螺钉固定连接；电机(A12)通过六个螺钉和L形电机支架(A13)相连接，电机(A12)的轴通过联轴器和轮子(A11)相连接，电机支架(A13)通过螺钉固定连接在短U形支架(A10)的中间端(b7)上，这样就完成了第一支链(A)的组装；第一支链(A)通过第一转动关节(X1)，第二转动关节(X2)，第三转动关节(X3)来实现变形；该机构以此来实现抓捕物体、移动、行走功能。
2.如权利要求1所述的一种无人机搭载的移动捕获机构，其特征在于：
下连接板(4)上面布置四个通孔，两端带有螺纹的支撑杆(5)通过上下双螺母固定连接在下连接板(4)上面；同时上连接板(8)布置四个通孔，中间有一个带有通孔的凸台，支撑杆(5)通过双螺母连接在上连接板(8)上；连接件(7)呈圆柱形，下方有两个通孔，呈180°分布，外圈与上连接板固定连接在上连接板(8)上；无人机连接件(9)呈圆柱形，中间开有环形槽(a)，底部有倒角(b)；两个电磁铁(6)粘接在上连接板(8)的下表面上，两个电磁铁(6)的轴线共线；无人机连接件(9)是一个圆柱形凸台；通过电磁铁(6)伸缩与连接件(7)卡紧、释放来实现与无人机的对接。
3.如权利要求1所述的一种无人机搭载的移动捕获机构，其特征在于：
第一转动关节(X1)的轴线和第二转动关节(X2)的轴线垂直，第三转动关节(X3)的轴线和第二转动关节(X2)的轴线平行；第一转动关节(X1)的轴线与下连接板(4)平面相互垂直；第二至第四支链(B、C、D)与下连接板(4)的连接方式与第一支链(A)完全相同。
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