申请/专利权人：西安交通大学

申请日：2019-06-12

公开（公告）日：2021-01-19

公开（公告）号：CN110294125B

主分类号：B64D1/08(20060101)

分类号：B64D1/08(20060101);B64D1/22(20060101);B25J15/00(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.01.19#授权;2019.11.01#实质审查的生效;2019.10.01#公开

摘要：本发明公开了一种装备于无人机的机械臂结构，其中，推力杆舵机安装座对称分布在安装机架底座的前后侧，推力杆舵机固定在舵机安装座上，时推力杆与推力杆舵机的输出轴固接。左右两侧均匀分布四个推力杆，每侧推力杆通过碳杆与四片夹片固接。每侧最外沿两片夹片下端分别固定一个固定控制舵机，舵机输出轴上安装一个L型固定片，内侧两夹片下端分别固定一个拨动控制舵机，舵机输出轴上安装小型拨片，利于爪子松开目标的工作状态。铰接于上侧的推力杆末端开滑槽，固定四个夹片的碳杆穿过滑槽，同时与推力杆末端的夹片控制舵机通过连杆相接，形成曲柄滑块机构。本发明采用机械抓取的方式使抓取牢靠有效，并利用四连杆机构保证物品正确放置。

主权项：1.一种装备于无人机的机械臂，其特征在于，包括基座、四连杆机构、推力杆舵机3、夹片9、夹片控制舵机12、碳杆5、固定控制舵机7和L型固定片8；其中，四连杆机构至少有一对，每对四连杆机构对称设置，每个四连杆机构的两个长杆分别为对称设置在基座两侧的两个第一推力杆4和两个连杆14，两个第一推力杆4和两个连杆14的一端与基座铰接，推力杆舵机3设置在基座上，通过驱动第一推力杆4转动带动四连杆机构张开或者闭合，两个连杆14的另一端分别与对应的夹片9铰接，两个第一推力杆4的另一端均开设有滑槽，两个第一推力杆4通过穿过滑槽的碳杆5与和两个连杆14铰接的夹片9顶部相连，夹片控制舵机12设置在一个第一推力杆4的另一端，其通过连杆机构、第二推力杆13与碳杆5相连，构成曲柄滑块机构；与每个四连杆机构相连的夹片9底部与L型固定片8的一端铰接，L型固定片8的另一端为自由端，固定控制舵机7设置夹片9上，用于驱动L型固定片8转动；夹片9上还开设有备用安装孔6，用于改变固定控制舵机7的位置来适应不同尺寸物品的抓取；每个夹片9靠近底端的内侧均设置有小型凸起物，用于增大与运输货物的应力；使用时，确定机械臂正确安装于无人机底部后，接通电源，启动无人机；待无人机飞行至目标物品上方，推力杆舵机3转动，带动第一推力杆4向中间底部转动，两侧第一推力杆4转动预设角度后，末端的夹片控制舵机12转动角度，推动四连杆机构运动，将夹片头部碳杆5推至长通孔前端，从而使夹片9形成内扣形状，加大夹片9末端与目标物品的应力，从而增大摩擦，稳固夹持工作状态；无人机上升预设高度后，外侧夹片末端固定控制舵机7转动角度，使L型固定片8同样内扣，保证目标物品不会空中滑落；至此，该机械臂完成抓取目标物品的动作；无人机飞行至物品投放地点后，降落至预设高度，外侧夹片末端固定控制舵机7转动角度，松开L型固定片8，第二推力杆13末端夹片控制舵机12带动曲柄滑块机构运动，将夹片头部碳杆5拉回长通孔首段，使夹片9进入展开工作状态，内侧夹片末端舵机10发生相应转动，拨动拨片11对运输物品进行推送动作，确保物品被正确投放，防止物品与机械臂发生勾扯；最后，推力杆舵机3转动，将第一推力杆4抬起，整个机械臂呈现伸张状态，为下一次抓取工作做准备；至此，该机械臂完成投放目标物品的动作。

全文数据：一种装备于无人机的机械臂技术领域本发明涉及一种无人机附件，具体涉及一种装备于无人机上的机械臂。背景技术近年来，无人机应用领域越来越广，越来越多的当代高精尖技术投入其中，而最常见的用途是侦查、航拍、测绘、影视拍摄。不难看出，当前无人机的主要用途，除去某些专用军事无人机，大部分被用来娱乐，民用生活中并未完全开发出无人机的潜能。我们愈发感受到智能化运输的重要性，而地面的运输又常常受到地形的限制。目前市场上已有少量的以吸盘为主的抓取装置，但是它们在实用中均暴露出抓取不稳，货物容易从空中掉落的问题，这不仅会对货物造成损伤，更会对搬运途中的人员安全构成威胁。因此，一款可以牢固抓取货物的无人机机械臂，才能够更好地迎合当下交通运输市场。发明内容本发明的目的在于提供了一种装备于无人机的机械臂，其不仅可以像吸盘一样完成简单的搬运工作，并且解决了吸盘抓取不稳的问题，用机械抓取的方式进行货物运输，更安全可靠，有利于适应更复杂的作业情况。本发明采用如下技术方案来实现的：一种装备于无人机的机械臂，包括基座、四连杆机构、推力杆舵机、夹片、夹片控制舵机、碳杆、固定控制舵机和L型固定片；其中，四连杆机构至少有一对，每对四连杆机构对称设置，每个四连杆机构的两个长杆分别为对称设置在基座两侧的两个第一推力杆和两个连杆，两个第一推力杆和两个连杆的一端与基座铰接，推力杆舵机设置在基座上，通过驱动第一推力杆转动带动四连杆机构张开或者闭合，两个连杆的另一端分别与对应的夹片铰接，两个第一推力杆的另一端均开设有滑槽，两个第一推力杆通过穿过滑槽的碳杆与和两个连杆铰接的夹片顶部相连，夹片控制舵机设置在一个第一推力杆的另一端，其通过连杆机构、第二推力杆与碳杆相连，构成曲柄滑块机构；与每个四连杆机构相连的夹片底部与L型固定片的一端铰接，L型固定片的另一端为自由端，固定控制舵机设置夹片上，用于驱动L型固定片转动。本发明进一步的改进在于，基座包括安装机架底座以及安装在安装机架底座底部的推力杆舵机安装座，四连杆机构两个长杆的一端与推力杆舵机安装座铰接，且推力杆舵机设置在推力杆舵机安装座上。本发明进一步的改进在于，还包括拨动控制舵机和小型拨片，小型拨片设置在夹片与L型固定片铰接处的内侧，拨动控制舵机设置夹片上，用于驱动小型拨片转动。本发明进一步的改进在于，与每个四连杆机构相连的夹片至少有两个，多个时通过碳杆依次串联在一起。本发明进一步的改进在于，夹片上还开设有备用安装孔，用于改变固定控制舵机的位置来适应不同尺寸物品的抓取。本发明进一步的改进在于，每个夹片靠近底端的内侧均设置有小型凸起物，用于增大与运输货物的应力。本发明进一步的改进在于，使用时，确定机械臂正确安装于无人机底部后，接通电源，启动无人机；待无人机飞行至目标物品上方，推力杆舵机转动，带动第一推力杆向中间底部转动，两侧第一推力杆转动预设角度后，末端的夹片控制舵机转动角度，推动四连杆机构运动，将夹片头部碳杆推至长通孔前端，从而使夹片形成内扣形状，加大夹片末端与目标物品的应力，从而增大摩擦，稳固夹持工作状态；无人机上升预设高度后，外侧夹片末端固定控制舵机转动角度，使L型固定片同样内扣，保证目标物品不会空中滑落；至此，该机械臂完成抓取目标物品的动作；无人机飞行至物品投放地点后，降落至预设高度，外侧夹片末端固定控制舵机转动角度，松开L型固定片，第二推力杆末端夹片控制舵机带动曲柄滑块机构运动，将夹片头部碳杆拉回长通孔首段，使夹片进入展开工作状态，内侧夹片末端舵机发生相应转动，拨动拨片对运输物品进行推送动作，确保物品被正确投放，防止物品与机械臂发生勾扯；最后，推力杆舵机转动，将第一推力杆抬起，整个机械臂呈现伸张状态，为下一次抓取工作做准备；至此，该机械臂完成投放目标物品的动作。本发明具有如下有益的技术效果：本发明提供的一种装备于无人机的机械臂，该机械臂通过推力杆舵机产生扭矩带动两侧第一推力杆向中间靠拢，当两侧推力杆转动预设角度后，末端的夹片控制舵机转动角度，推动曲柄滑块机构运动，将夹片头部碳杆推至长通孔前端，从而使夹片形成内扣形状，加大夹片末端小型凸起物与运输货物的应力，增大摩擦，并且此处根据自锁公式：tanβ＝f静摩擦因数，存在自锁现象，利于稳固夹持工作状态。外侧夹片末端固定控制舵机转动角度，使L型固定片同样内扣，避免目标物品搬运途中发生滑落。需要放置物品时，外侧夹片末端固定控制舵机首先转动角度，松开L型固定片，推力杆末端夹片控制舵机带动曲柄滑块机构运动，将夹片头部碳杆拉回长通孔首段，使夹片进入张开工作状态。进一步，内侧夹片末端拨动控制舵机发生转动，拨动小型拨片对运输物品进行推送动作。推力杆舵机转动，将第一推力杆抬起，整个机械臂呈现伸展状态。本发明区别于以往的吸盘抓取结构，采用机械抓取的方式使抓取牢靠有效，并利用四连杆机构保证物品正确放置。附图说明图1为本发明一种装备于无人机的机械臂的立体图。图2为本发明一种装备于无人机的机械臂的主视图。图3为本发明的爪部结构图。附图标记说明：1-安装机架底座，2-推力杆舵机安装座，3-推力杆舵机，4-第一推力杆，5-碳杆，6-备用安装孔，7-固定控制舵机，8-L型固定片，9-夹片，10-拨动控制舵机，11-小型拨片，12-夹片控制舵机，13-第二推力杆，14-连杆。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。如图1至图3所示，本发明提供的一种装备于无人机的机械臂，包括安装机架底座1、推力杆舵机3、推力杆舵机安装座2、第一推力杆4、夹片控制舵机12、碳杆5、夹片9、固定控制舵机7、拨动控制舵机10、小型凸起物、小型拨片11、L型固定片8、第二推力杆13和连杆14，以及开设在夹片9上的备用安装孔6。推力杆舵机3通过推力杆舵机安装座2与安装机架底座1固定，保持与无人机的稳定固连。第一推力杆4与推力杆舵机3输出轴相连，两侧第一推力杆4对称分布，末端均通过碳杆5与夹片9相接，分布上侧的第一推力杆4末端开长通孔；每侧四个夹片9构成机械臂的爪部：四个夹片9运用三根碳杆5等间距固定，头部碳杆5通过连杆机构与第二推力杆13相连，构成曲柄滑块机构。各夹片9靠近末端处镶嵌小型凸起物，增大与运输货物的应力。外侧两夹片9末端安置固定控制舵机7，固定控制舵机7输出轴固接L型控制片8，内侧两夹片9末端安置拨动控制舵机10，拨动控制舵机10输出轴固接小型拨片11。所述推力杆舵机，市购，采用PowerHD生产的LiFe6.6V舵机。所述夹片控制舵机、固定控制舵机、拨动控制舵机，市购，均采用ES3054小型舵机。所述碳杆为8mm和5mm碳杆。本发明提供的一种装备于无人机的机械臂，其具体工作过程如下：第一步：确定机械臂正确安装于无人机底部后，接通电源，启动无人机。第二步：无人机飞行至目标物品上方，推力杆舵机3转动，带动第一推力杆4向中间底部转动，两侧第一推力杆4转动预设角度后，末端的夹片控制舵机12转动角度，推动四连杆机构运动，将夹片头部碳杆5推至长通孔前端，从而使夹片9形成内扣形状，加大夹片9末端小型凸起物与目标物品的应力，从而增大摩擦，稳固夹持工作状态。无人机上升预设高度后，外侧夹片末端固定控制舵机7转动角度，使L型固定片8同样内扣，保证目标物品不会空中滑落。至此，该机械臂完成抓取目标物品的动作。第三步：无人机飞行至物品投放地点后，降落至预设高度，外侧夹片末端固定控制舵机7转动角度，松开L型固定片8，第二推力杆13末端夹片控制舵机12带动曲柄滑块机构运动，将夹片头部碳杆5拉回长通孔首段，使夹片9进入展开工作状态，内侧夹片末端舵机10发生相应转动，拨动拨片11对运输物品进行推送动作，确保物品被正确投放，防止物品与机械臂发生勾扯。最后，推力杆舵机3转动，将第一推力杆4抬起，整个机械臂呈现伸张状态，为下一次抓取工作做准备。至此，该机械臂完成投放目标物品的动作。最后应说明的是：本发明目的在于配合无人机的精准定位，定点抓取和投放目标物品，上述的机械结构可以确保机械臂抓取物品过程中物品不会滑落，并且投放目标物品时可以防止物品勾扯到机械臂的凸起物。整体来说，该机械臂结构简单，效果明显，质量较轻，适合装载于无人机进行作业。

权利要求：1.一种装备于无人机的机械臂，其特征在于，包括基座、四连杆机构、推力杆舵机3、夹片9、夹片控制舵机12、碳杆5、固定控制舵机7和L型固定片8；其中，四连杆机构至少有一对，每对四连杆机构对称设置，每个四连杆机构的两个长杆分别为对称设置在基座两侧的两个第一推力杆4和两个连杆14，两个第一推力杆4和两个连杆14的一端与基座铰接，推力杆舵机3设置在基座上，通过驱动第一推力杆4转动带动四连杆机构张开或者闭合，两个连杆14的另一端分别与对应的夹片9铰接，两个第一推力杆4的另一端均开设有滑槽，两个第一推力杆4通过穿过滑槽的碳杆5与和两个连杆14铰接的夹片9顶部相连，夹片控制舵机12设置在一个第一推力杆4的另一端，其通过连杆机构、第二推力杆13与碳杆5相连，构成曲柄滑块机构；与每个四连杆机构相连的夹片9底部与L型固定片8的一端铰接，L型固定片8的另一端为自由端，固定控制舵机7设置夹片9上，用于驱动L型固定片8转动。2.根据权利要求1所述的一种装备于无人机的机械臂，其特征在于，基座包括安装机架底座1以及安装在安装机架底座1底部的推力杆舵机安装座2，四连杆机构两个长杆的一端与推力杆舵机安装座2铰接，且推力杆舵机3设置在推力杆舵机安装座2上。3.根据权利要求1所述的一种装备于无人机的机械臂，其特征在于，还包括拨动控制舵机10和小型拨片11，小型拨片11设置在夹片9与L型固定片8铰接处的内侧，拨动控制舵机10设置夹片9上，用于驱动小型拨片11转动。4.根据权利要求1所述的一种装备于无人机的机械臂，其特征在于，与每个四连杆机构相连的夹片9至少有两个，多个时通过碳杆5依次串联在一起。5.根据权利要求1所述的一种装备于无人机的机械臂，其特征在于，夹片9上还开设有备用安装孔6，用于改变固定控制舵机7的位置来适应不同尺寸物品的抓取。6.根据权利要求1所述的一种装备于无人机的机械臂，其特征在于，每个夹片9靠近底端的内侧均设置有小型凸起物，用于增大与运输货物的应力。7.根据权利要求1所述的一种装备于无人机的机械臂，其特征在于，使用时，确定机械臂正确安装于无人机底部后，接通电源，启动无人机；待无人机飞行至目标物品上方，推力杆舵机3转动，带动第一推力杆4向中间底部转动，两侧第一推力杆4转动预设角度后，末端的夹片控制舵机12转动角度，推动四连杆机构运动，将夹片头部碳杆5推至长通孔前端，从而使夹片9形成内扣形状，加大夹片9末端与目标物品的应力，从而增大摩擦，稳固夹持工作状态；无人机上升预设高度后，外侧夹片末端固定控制舵机7转动角度，使L型固定片8同样内扣，保证目标物品不会空中滑落；至此，该机械臂完成抓取目标物品的动作；无人机飞行至物品投放地点后，降落至预设高度，外侧夹片末端固定控制舵机7转动角度，松开L型固定片8，第二推力杆13末端夹片控制舵机12带动曲柄滑块机构运动，将夹片头部碳杆5拉回长通孔首段，使夹片9进入展开工作状态，内侧夹片末端舵机10发生相应转动，拨动拨片11对运输物品进行推送动作，确保物品被正确投放，防止物品与机械臂发生勾扯；最后，推力杆舵机3转动，将第一推力杆4抬起，整个机械臂呈现伸张状态，为下一次抓取工作做准备；至此，该机械臂完成投放目标物品的动作。

百度查询： 西安交通大学 一种装备于无人机的机械臂

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