跨折叠关节传动的折叠伸缩无人机机臂及无人机

本发明涉及无人机，尤其涉及一种跨折叠关节传动的折叠伸缩无人机机臂及具有该机臂的无人机。

背景技术：

1、多旋翼无人机依靠分布在机身周围的多个旋翼产生升力。对于面向较大有效载荷的多旋翼无人机，较长机臂有利于布置大直径旋翼、增加旋翼间距并提高结构布置自由度，但同时显著增加无人机在车辆装载、道路运输、仓储存放和作业现场转运的外廓，若依靠拆除桨叶、动力单元或整条机臂进行运输，会增加现场重复装配、定位和连接状态检查工作。

2、为缩小非工作状态外廓，现有技术已经存在折叠机臂、分段折叠机臂和伸缩机臂等方案。折叠机构可以改变机臂方向，伸缩机构可以缩短机臂轴向长度。对于大尺寸重载无人机，单独采用折叠结构仍受固定段长度、折叠段长度及动力单元运动包络限制；单独采用伸缩结构又受剩余套接长度、驱动机构和导向支撑占用空间限制。

3、折叠和伸缩设置在同一条机臂上，可以先缩短机臂，再改变机臂方向，从而进一步减小运输外廓。但这会带来一个新的问题：如果伸缩驱动源设置在伸缩段或折叠段，则会增加伸缩段或折叠段的重量和长度，而如果伸缩驱动源位于固定段，则动力传递必须跨过折叠关节，现有的解决方式是折叠前拆开传动件、展开后再连接，会增加操作量和重复定位误差。

技术实现思路

1、针对以上不足，本发明提供一种跨折叠关节传动的折叠伸缩无人机机臂及具有该机臂的无人机，能够解决现有的跨关节传动的折叠伸缩无人机机臂在操作时传动件需要先拆开再连接而存在的操作量大、定位误差大的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一方面，一种跨折叠关节传动的折叠伸缩无人机机臂，包括有：

4、固定段；

5、折叠段，其通过折叠关节与所述固定段相连接且能够通过所述折叠关节相较于所述固定段转动，所述折叠关节上设置有展开紧固组件以当所述折叠段相对于所述固定段展开到一定位置时能够锁紧所述折叠关节以保持所述折叠段的展开状态；

6、伸缩段，其活动套设于所述折叠段内；

7、伸缩驱动机构，其安装在所述固定段上；

8、伸缩传动组件，其安装在所述折叠段内并与所述伸缩段相连接；

9、跨折叠关节传动组件，其安装在所述折叠关节内且能随折叠关节的折叠而折叠；其中，

10、所述跨折叠关节传动组件的一端与所述伸缩驱动机构相连接，另一端与所述伸缩传动组件相连接，以能够由所述伸缩驱动机构驱动并将动力传递给所述伸缩传动组件，以驱动所述伸缩段伸缩。

11、进一步地，所述跨折叠关节传动组件包括有：

12、第一叉头、第二叉头、浮动中心座、闭口导槽以及滑移铰接销；

13、所述第一叉头和第二叉头相向设置，所述闭口导槽为两个，相对设置在所述第一叉头的两侧且沿所述第一叉头的长度方向延伸，所述浮动中心座转动设置在所述第二叉头的端部，所述滑移铰接销设置在所述浮动中心座相对的两侧，且分别一一对应滑动设置在两个所述闭口导槽内；

14、所述第一叉头与所述伸缩驱动机构相连接，所述第二叉头与所述伸缩传动组件相连接。

15、进一步地，所述第二叉头在远离所述第一叉头的一端设置有轴向补偿连接件，所述轴向补偿连接件与所述伸缩传动组件相连接，且所述轴向补偿连接件能够与所述伸缩传动组件轴向移动而不能绕轴线转动。

16、进一步地，所述伸缩传动组件包括有丝杠、丝杠螺母组件和防自旋导向机构，所述伸缩段具有内部空腔，所述丝杠螺母组件安装在所述伸缩段靠近跨折叠关节传动组件的一端的端口处，所述丝杠与所述丝杠螺母组件螺纹连接，且一端与所述跨折叠关节传动组件相连接；

17、所述防自旋导向机构包括有导向滑道和导向配合轨道，所述导向滑道沿所述折叠段的长度方向延伸设置，所述导向配合轨道设置于所述伸缩段上，且所述导向配合轨道滑动设置在所述导向滑道上。

18、进一步地，所述折叠关节包括有折叠转轴、固定侧连接座和折叠侧连接座，所述固定侧连接座与所述固定段相连接，所述折叠侧连接座与所述折叠段相连接，所述折叠转轴位于所述固定侧连接座和折叠侧连接座相邻的端部的侧缘处以使得所述固定侧连接座和折叠侧连接座能够绕所述折叠转轴的轴线相转动；

19、所述固定侧连接座和折叠侧连接座中空设置以使得所述跨折叠关节传动组件能够穿过并与所述伸缩驱动机构和伸缩传动组件相连接。

20、进一步地，所述展开紧固组件包括有分别开设于所述固定侧连接座和折叠侧连接座相邻的端部的侧缘处的第一螺孔和第一螺栓，所述第一螺孔位于与所述折叠转轴相对的一侧，且当所述折叠段相对于固定段展开到一定位置时，所述固定侧连接座和折叠侧连接座相邻的端部相抵接，且所述第一螺孔正对设置，此时所述第一螺栓能够同时拧入所述固定侧连接座和折叠侧连接座的第一螺孔以实现展开紧固。

21、进一步地，所述伸缩段的末端设置有第一动力单元，所述折叠段上设置有第二动力单元。

22、进一步地，所述第一动力单元包括有第一旋翼，所述第二动力单元包括有第二旋翼，所述第一旋翼位于所述伸缩段的上方位置处，所述第二旋翼位于所述折叠段的下方位置处。

23、进一步地，所述第二动力单元还包括模块承载座、快拆锁定上锁舌、锁定双耳件和防脱锁紧螺栓，所述折叠段的外周上设置有限位凸起，所述模块承载座和快拆锁定上锁舌上设置有匹配所述限位凸起的限位凹槽，所述模块承载座和快拆锁定上锁舌互相转动连接且所述模块承载座和快拆锁定上锁舌能够合围形成一个用于环绕所述折叠段的空间；所述快拆锁定上锁舌和锁定双耳件上分别设置有第二螺孔，所述锁定双耳件和模块承载座互相转动连接且当所述模块承载座和快拆锁定上锁舌合围形成一个用于环绕所述折叠段的空间时，所述锁定双耳件的自由端搭放在所述快拆锁定上锁舌且所述快拆锁定上锁舌和锁定双耳件上的第二螺孔正对设置，此时所述防脱锁紧螺栓能够同时拧入所述快拆锁定上锁舌和锁定双耳件的第二螺孔。

24、另一方面，一种无人机，包括有无人机本体，还包括有上述任一项所述的跨折叠关节传动的折叠伸缩无人机机臂，所述固定段与所述无人机本体相连接。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

26、1、本发明通过将主折叠承力结构与内部伸缩传动结构分开布置，内部伸缩传动链无需与主折叠轴强制同轴，既保留了关节承力空间，又保持了固定段驱动源与折叠段之间的连续机械连接，在跨关节折叠伸缩传动时传动件无需先拆开再连接，可减少操作量、避免定位误差。

27、2、本发明利用浮动中心座、双侧闭口导槽和滑移铰接销等结构提供有限位置补偿，避免把主要位置差转化为传动轴顶紧、结构弯曲或额外大行程伸缩；浮动中心座由折叠段和第二叉头直接带动，并由双侧闭口导槽限制方向和行程，其迁移不是依靠重力、惯性或浮动件自由定心，有利于降低静摩擦、偏载和姿态变化造成的随动不确定性。

28、3、浮动中心座在折叠时沿有限行程迁移，完全展开后，浮动中心座进入工作端定位区域并被实体结构限位，跨折叠关节传动组件可以在折叠时提供位置补偿，在伸缩时提供稳定传扭；横向滑移铰接结构同时承担滑移导向和铰接支承，使中心迁移功能直接结合到正交万向连接结构中，不需要另设独立大行程滑台；双侧闭口导向还能提供对称支承和防脱约束。

29、4、丝杠负责伸缩驱动传动和轴向位置保持，伸缩段产生的主要弯矩、剪力和反扭矩通过套接承力区、防自旋导向机构、折叠段和折叠关节传到固定段及机身，可避免把飞行主载荷集中在丝杠和跨折叠关节传动组件上，保证了整体工作强度。

30、5、本发明采用伸缩段先轴向缩回、折叠段再折叠的两级收纳方式，与依赖拆除整条机臂或重新连接内部传动件的收纳方式相比，可减少现场拆装、重新定位及状态检查工作，在不拆解机臂主体和内部传动链的条件下实现大幅度运输收纳。

31、6、非共轴异面双旋翼结构利用折叠段和伸缩段上的两个动力安装位置增加单臂可用动力，第二动力单元采用可拆卸安装，可在重载双动力、轻载单动力和运输状态之间切换，提高同一平台对不同任务的适应性。