一种用于无人直升机的自动抓取运输装置的制作方法

1.本发明涉及无人直升机技术领域，具体为一种用于无人直升机的自动抓 取运输装置。


背景技术：

2.无人直升机具有独特的飞行性能及使用价值。与有人直升机相比，无人 直升机具有无人员伤亡、体积小、造价低、战场生存力强等特点，在许多方 面具有无法比拟的优越性；与固定翼无人机相比，无人直升机可垂直起降、 空中悬停，朝任意方向飞行，其起飞着陆场地小，不必配备像固定翼无人机 那样复杂、大体积的发射回收系统；
3.无人直升机应用在紧急救援、物资运输、物资抓取等领域时，一般都会 配备专门的抓取运输装置，以便于抓取、运输物资；
4.如中国专利公告号为：cn112389655b的发明专利，其就公开了一种用于 四旋翼无人机的机械臂，包括抓取部与依次铰接的第一连杆、第二连杆、第 三连杆，抓取部设在第三连杆的尾端；第二连杆的转动平面与第三连杆的转 动平面重合，且第三连杆的长度远小于第二连杆的长度，以实现抓取部抓取 角度的粗调节与细调节；第一连杆与第二连杆的铰接处设有限位结构，以使 得第一连杆与第二连杆之间的夹角最小为90
°
。使得四旋翼无人机利用四个 相同的机械臂进行抓取物品，有利于抓取较长或者较大的物品，在抓取物品 时可以利用机身底部的光电吊舱来观察抓取过程，并通过多个机械臂的协 调，稳定被抓物品，同时调节无人机的重心，使其重心保持在飞行器的几何 中心，有利于无人机飞行的稳定。
5.上述机械臂中，虽然便于抓取物品，同时也便于调整无人机的重心，但 是在实际应用中我们发现，其仍然存在有一定的不足之处，比如：
6.1、上述抓取机构的抓取范围较小，在抓取物体时还需要无人直升机降 落，比较的麻烦，无法达到无人直升机停留在空中便可抓取物体的效果；
7.2、上述抓取机构的机械手设计的不够合理，不便于抓取物品，并且其 驱动结构比较复杂，生产成本较高；
8.3、面对一些表面光滑的小体积物体时，上述抓取机构的机械手不便于 对其进行抓取，即使能抓起也容易脱落；
9.4、上述抓取机构的机械手不具备悬挂物体的功能，不便于悬挂一些收 纳好的救援物资；
10.基于此，我们提出了一种用于无人直升机的自动抓取运输装置，希冀解 决现有技术中的不足之处。


技术实现要素：

11.(一)解决的技术问题
12.针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于无人直升机的自动抓取运 输装置，
具备无人直升机悬停在空中便可抓取物体、便于抓取物体、能够吸 附抓取光滑的小体积物体、便于悬挂物体的优点。
13.(二)技术方案
14.为实现上述无人直升机悬停在空中便可抓取物体的目的，本发明提供如 下技术方案：一种用于无人直升机的自动抓取运输装置，包括机体，所述机 体的底部固定安装有控制盒，所述控制盒的内部设置有卷筒，所述卷筒的外 壁卷绕设置有空心吊绳，所述空心吊绳的底端延伸至控制盒的外部并固定连 接有机械爪；
15.所述控制盒的内底壁固定安装有电机，设置在电机的输出轴顶部与卷筒 之间的驱动装置，带动卷筒旋转以收卷或放出卷筒外壁上卷绕设置的空心吊 绳。
16.作为本发明的一种优选技术方案，所述驱动装置包括蜗杆、蜗轮和右侧 轴，所述电机的输出轴顶部固定安装有蜗杆，所述蜗杆的外壁啮合有蜗轮， 所述蜗轮的中心处固定安装有右侧轴，所述右侧轴固定安装在卷筒右侧的中 心处。
17.作为本发明的一种优选技术方案，所述卷筒左侧的中心处固定安装有左 侧轴，所述左侧轴的外壁设置有轴承，所述轴承的外壁固定安装有固定架， 所述固定架的末端固定安装在控制盒的内壁上。
18.在上述技术方案的基础上，为了实现便于抓取物体的目的，本发明又提 供了如下技术方案：所述机械爪包括竖筒、底筒和夹臂，所述空心吊绳的底 端贯通连接有竖筒，所述竖筒的底部固定安装有底筒，所述底筒的外壁活动 设置有若干个夹臂；
19.所述空心吊绳的首端设置有充放气装置，所述充放气装置用于向空心吊 绳内充入气体或抽出气体；
20.设置在充放气装置与夹臂之间的控制装置，带动若干个夹臂相互张开或 相互靠拢。
21.作为本发明的一种优选技术方案，所述充放气装置包括旋转接头、第一 支管、第二支管、充气装置和抽气装置，所述卷筒的外壁开设有探槽，所述 左侧轴的内部与卷筒之间贯通开设有穿槽，所述空心吊绳的首端穿过探槽和 穿槽并固定连接有旋转接头，所述旋转接头的另一端设置有第一支管和第二 支管，所述第一支管和第二支管的末端分别固定连接有充气装置和抽气装 置，所述充气装置和抽气装置均固定安装在控制盒的内壁上。
22.作为本发明的一种优选技术方案，所述控制装置包括定位环、插杆、活 塞、第一弹簧、驱动杆、摆动轮和固定轴，所述竖筒的内壁固定安装有定位 环，所述定位环的内部插接有插杆，所述插杆的顶部固定安装有活塞，所述 定位环的顶部与活塞之间固定连接有第一弹簧；
23.所述插杆的底部固定安装有驱动杆，所述驱动杆的外壁啮合有摆动轮， 所述摆动轮固定安装在夹臂的顶部，所述摆动轮的两侧还固定安装有固定 轴，所述固定轴的两端均转动设置在底筒的内壁上。
24.作为本发明的一种优选技术方案，若干个所述夹臂的底端均固定安装有 橡胶缓冲头；
25.所述夹臂呈弧形设置，且朝外的一侧固定安装有承托垫。
26.在上述技术方案的基础上，为了实现能够吸附抓取光滑的小体积物体的 目的，本发明又提供了如下技术方案：所述底筒底部的中心处还固定安装有 外筒，所述外筒底部的
中心处固定安装有内筒，所述内筒的底部贯通连接有 吸盘，所述吸盘的底部设置有波纹管；
27.所述驱动杆的底部固定安装有压板，所述压板底部的中心处固定安装有 连接杆，所述连接杆的底部固定安装有压塞，所述压塞活动设置在内筒的内 壁上。
28.在上述技术方案的基础上，为了实现便于悬挂物体的目的，本发明又提 供了如下技术方案：所述外筒内壁的两侧还开设有活动槽，所述活动槽的内 壁转动设置有转动轴，所述转动轴的外壁固定安装有活动臂，所述活动臂朝 内的一端位于外筒的内部，所述活动臂朝外的一端位于外筒的外部；
29.所述活动臂朝外的一端还固定安装有弧形钩，所述弧形钩的末端活动连 接有定位钩，所述定位钩固定安装在外筒的外壁上，所述弧形钩与定位钩之 间相互组成半环形；
30.所述活动臂朝内的一端与外筒的内底壁之间固定连接有第二弹簧。
31.作为本发明的一种优选技术方案，所述活动槽的内顶壁朝内的一侧是平 面，朝外的一侧是向上倾斜的斜面；所述活动槽的内底壁朝外的一侧是平 面，朝内的一侧是向下倾斜的斜面。
32.(三)有益效果
33.与现有技术相比，本发明提供了一种用于无人直升机的自动抓取运输装 置，至少具备以下有益效果：
34.1、该用于无人直升机的自动抓取运输装置，电机运行带动其输出轴顶 部的蜗杆旋转，蜗杆旋转带动其外壁啮合的蜗轮旋转，蜗轮旋转通过右侧轴 带动卷筒旋转，卷筒旋转从而便能够卷起或放出其外壁卷绕的空心吊绳，空 心吊绳被放出时，机体悬停在空中便可通过空心吊绳底端的机械爪抓起物 体，更加的方便，空心吊绳被卷起时，便于机体携带物体飞行。
35.2、该用于无人直升机的自动抓取运输装置，当抽气装置通过第二支管 抽取空心吊绳内的气体时，空心吊绳内产生负压，在负压的作用下活塞会向 上移动，活塞向上移动拉伸第一弹簧的同时会带动插杆和驱动杆向上移动， 驱动杆向上移动带动其外壁啮合的摆动轮旋转，摆动轮旋转带动夹臂向内摆 动，从而便能够使若干个夹臂逐渐闭合，便于抓取物体；
36.当充气装置通过第一支管向空心吊绳内充气时，气体会推动活塞向下移 动，活塞向下移动带动带动插杆和驱动杆向下移动，驱动杆向下移动带动其 外壁啮合的摆动轮旋转，摆动轮旋转带动夹臂向外摆动，从而便能够使若干 个夹臂逐渐张开，便于松开抓取着的物体，抓取更加的方便，同时结构也更 加的简单。
37.3、该用于无人直升机的自动抓取运输装置，抓取光滑的小体积物体 时，把光滑的小体积物体放置在若干个夹臂之间，然后控制驱动杆向上移 动，驱动杆向上移动使若干个夹臂逐渐闭合，从而拢住光滑的小体积物体， 不仅如此，由于光滑的小体积物体位于若干个夹臂之间，所以光滑的小体积 物体的顶部是与波纹管相接触的，驱动杆向上移动时，驱动杆通过压板和连 接杆同时也会使压塞在内筒中向上移动，在压塞向上移动的过程中，会在吸 盘处产生负压，利用负压能够紧紧地吸附住光滑的小体积物体，从而进一步 的固定住其位置，防止其在机体飞行的途中脱落。
38.4、该用于无人直升机的自动抓取运输装置，驱动杆向下移动使若干个 夹臂逐渐
张开时，利用驱动杆底部的压板也会推动活动臂朝内的一端(此时 第二弹簧被压缩)，活动臂朝内的一端被推动的同时其朝外的一端翘起，活 动臂朝内的一端翘起时弧形钩与定位钩相脱离，此时能够把收纳好的救援物 资的提手(或吊环)放置在弧形钩与定位钩之间；
39.之后，再控制驱动杆向上移动，驱动杆向上移动其底部的压板脱离活动 臂，此时活动臂会在第二弹簧的弹力作用下恢复原位，弧形钩也与定位钩相 互扣合，从而，便能够把救援物资的提手(或吊环)扣在弧形钩与定位钩之 间，达到便于悬挂物体的效果。
附图说明
40.图1为本发明整体结构的立体示意图；
41.图2为本发明空心吊绳部分的立体示意图；
42.图3为本发明控制盒部分的剖视图；
43.图4为本发明卷筒部分的剖视图；
44.图5为本发明底筒部分的立体示意图；
45.图6为本发明底筒部分的剖视图；
46.图7为本发明外筒部分的剖视图；
47.图8为本发明活动臂部分的正视剖面图。
48.图中：1、机体；2、控制盒；3、空心吊绳；4、卷筒；5、右侧轴；6、 蜗轮；7、蜗杆；8、电机；9、左侧轴；10、轴承；11、固定架；12、探 槽；13、穿槽；14、旋转接头；15、第一支管；16、第二支管；17、充气装 置；18、抽气装置；19、竖筒；20、底筒；21、定位环；22、插杆；23、活 塞；24、第一弹簧；25、驱动杆；26、摆动轮；27、夹臂；28、固定轴； 29、橡胶缓冲头；30、承托垫；31、外筒；32、压板；33、活动槽；34、转 动轴；35、活动臂；36、弧形钩；37、定位钩；38、第二弹簧；39、内筒； 40、吸盘；41、波纹管；42、连接杆；43、压塞。
具体实施方式
49.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
50.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水 平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了 便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有 特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
51.实施例一：
52.请参阅图1
‑
图3，一种用于无人直升机的自动抓取运输装置，包括机体 1，机体1的底部固定安装有控制盒2，控制盒2的内部设置有卷筒4，卷筒 4的外壁卷绕设置有空心吊绳3，空心吊绳3的底端延伸至控制盒2的外部 并固定连接有机械爪；
53.控制盒2的内底壁固定安装有电机8，设置在电机8的输出轴顶部与卷 筒4之间的驱动装置，带动卷筒4旋转以收卷或放出卷筒4外壁上卷绕设置 的空心吊绳3；
54.驱动装置包括蜗杆7、蜗轮6和右侧轴5，电机8的输出轴顶部固定安 装有蜗杆7，蜗
杆7的外壁啮合有蜗轮6，蜗轮6的中心处固定安装有右侧 轴5，右侧轴5固定安装在卷筒4右侧的中心处，电机8运行带动其输出轴 顶部的蜗杆7旋转，蜗杆7旋转带动其外壁啮合的蜗轮6旋转，蜗轮6旋转 通过右侧轴5带动卷筒4旋转，卷筒4旋转从而便能够卷起或放出其外壁卷 绕的空心吊绳3，空心吊绳3被放出时，机体1悬停在空中便可通过空心吊 绳3底端的机械爪抓起物体，更加的方便，空心吊绳3被卷起时，便于机体 1携带物体飞行；
55.卷筒4左侧的中心处固定安装有左侧轴9，左侧轴9的外壁设置有轴承 10，轴承10的外壁固定安装有固定架11，固定架11的末端固定安装在控制 盒2的内壁上，通过固定架11固定住轴承10的位置，通过轴承10固定住 左侧轴9的位置，从而，能够使左侧轴9和卷筒4的转动更加的稳定。
56.实施例二：
57.请参阅图3
‑
图6，在实施例一的基础上，机械爪包括竖筒19、底筒20 和夹臂27，空心吊绳3的底端贯通连接有竖筒19，竖筒19的底部固定安装 有底筒20，底筒20的外壁活动设置有若干个夹臂27，本实施例中，夹臂27 设置有三个，能够稳定的抓取物体；
58.空心吊绳3的首端设置有充放气装置，充放气装置用于向空心吊绳3内 充入气体或抽出气体，充放气装置包括旋转接头14、第一支管15、第二支 管16、充气装置17和抽气装置18，卷筒4的外壁开设有探槽12，左侧轴9 的内部与卷筒4之间贯通开设有穿槽13，空心吊绳3的首端穿过探槽12和 穿槽13并固定连接有旋转接头14，旋转接头14的另一端设置有第一支管 15和第二支管16，第一支管15和第二支管16的末端分别固定连接有充气 装置17和抽气装置18，充气装置17和抽气装置18均固定安装在控制盒2 的内壁上，卷筒4旋转卷起或者放出空心吊绳3时，通过旋转接头14等结 构的设置并不会影响空心吊绳3的充放气，本实施例中，充气装置17是气 泵，抽气装置18是抽气机；
59.设置在充放气装置与夹臂27之间的控制装置，带动若干个夹臂27相互 张开或相互靠拢，控制装置包括定位环21、插杆22、活塞23、第一弹簧 24、驱动杆25、摆动轮26和固定轴28，竖筒19的内壁固定安装有定位环 21，定位环21的内部插接有插杆22，插杆22的顶部固定安装有活塞23， 定位环21的顶部与活塞23之间固定连接有第一弹簧24；
60.插杆22的底部固定安装有驱动杆25，驱动杆25的外壁啮合有摆动轮26，摆动轮26固定安装在夹臂27的顶部，当抽气装置18通过第二支管16 抽取空心吊绳3内的气体时，空心吊绳3内产生负压，在负压的作用下活塞 23会向上移动，活塞23向上移动拉伸第一弹簧24的同时会带动插杆22和 驱动杆25向上移动，驱动杆25向上移动带动其外壁啮合的摆动轮26旋 转，摆动轮26旋转带动夹臂27向内摆动，从而便能够使若干个夹臂27逐 渐闭合，便于抓取物体；
61.当充气装置17通过第一支管15向空心吊绳3内充气时，气体会推动活 塞23向下移动，活塞23向下移动带动带动插杆22和驱动杆25向下移动， 驱动杆25向下移动带动其外壁啮合的摆动轮26旋转，摆动轮26旋转带动 夹臂27向外摆动，从而便能够使若干个夹臂27逐渐张开，便于松开抓取着 的物体，抓取更加的方便，同时结构也更加的简单；
62.摆动轮26的两侧还固定安装有固定轴28，固定轴28的两端均转动设置 在底筒20的内壁，通过固定轴28固定住摆动轮26和夹臂27的位置，使摆 动轮26的转动和夹臂27的摆动更加的稳定；
63.若干个夹臂27的底端均固定安装有橡胶缓冲头29，橡胶缓冲头29起到 缓冲的作
用，既减小了若干个夹臂27相互碰撞时的磨损，也能够防止夹臂 27对物体造成损伤；
64.夹臂27呈弧形设置，且朝外的一侧固定安装有承托垫30，面对一些瓶 状如花瓶类的物体时，传统的机械转手很难对其进行抓取，在本实施例中， 可以将若干个夹臂27探进花瓶中，然后再使若干个夹臂27张开，若干个夹 臂27在花瓶中张开时，便能够抵住花瓶的内壁，从而可以带起花瓶，承托 垫30起到减小撞击和增大摩擦力的作用，一方面防止夹臂27对花瓶的内壁 造成损伤，另一方面增大了夹臂27与花瓶内壁之间的摩擦力，防止花瓶脱 落。
65.实施例三：
66.请参阅图7，在实施例一和实施例二的基础上，底筒20底部的中心处还 固定安装有外筒31，外筒31底部的中心处固定安装有内筒39，内筒39的 底部贯通连接有吸盘40，吸盘40的底部设置有波纹管41；
67.驱动杆25的底部固定安装有压板32，压板32底部的中心处固定安装有 连接杆42，连接杆42的底部固定安装有压塞43，压塞43活动设置在内筒 39的内壁上；
68.抓取光滑的小体积物体时，把光滑的小体积物体放置在若干个夹臂27 之间，然后控制驱动杆25向上移动，驱动杆25向上移动使若干个夹臂27 逐渐闭合，从而拢住光滑的小体积物体，不仅如此，由于光滑的小体积物体 位于若干个夹臂27之间，所以光滑的小体积物体的顶部是与波纹管41相接 触的，驱动杆25向上移动时，驱动杆25通过压板32和连接杆42同时也会 使压塞43在内筒39中向上移动，在压塞43向上移动的过程中，会在吸盘 40处产生负压，利用负压能够紧紧地吸附住光滑的小体积物体，从而进一步 的固定住其位置，防止其在机体1飞行的途中脱落；
69.波纹管41可以自由偏移变形，从而，无论波纹管41从哪个方向与物体 相接触，都能够有效的吸附住物体。
70.实施例四：
71.请参阅图8，实施例一、实施例二和实施例三的基础上，外筒31内壁的 两侧还开设有活动槽33，活动槽33的内壁转动设置有转动轴34，转动轴 34的外壁固定安装有活动臂35，活动臂35朝内的一端位于外筒31的内 部，活动臂35朝外的一端位于外筒31的外部；
72.活动臂35朝外的一端还固定安装有弧形钩36，弧形钩36的末端活动连 接有定位钩37，定位钩37固定安装在外筒31的外壁上，弧形钩36与定位 钩37之间相互组成半环形，活动臂35朝内的一端与外筒31的内底壁之间 固定连接有第二弹簧38；
73.驱动杆25向下移动使若干个夹臂27逐渐张开时，利用驱动杆25底部 的压板32也会推动活动臂35朝内的一端(此时第二弹簧38被压缩)，活动 臂35朝内的一端被推动的同时其朝外的一端翘起，活动臂35朝内的一端翘 起时弧形钩36与定位钩37相脱离，此时能够把收纳好的救援物资的提手 (或吊环)放置在弧形钩36与定位钩37之间；
74.之后，再控制驱动杆25向上移动，驱动杆25向上移动其底部的压板 32脱离活动臂35，此时活动臂35会在第二弹簧38的弹力作用下恢复原 位，弧形钩36也与定位钩37相互扣合，从而，便能够把救援物资的提手 (或吊环)扣在弧形钩36与定位钩37之间，达到便于悬挂物体的效果；
75.如图8所示，活动槽33的内顶壁朝内的一侧是平面，朝外的一侧是向上 倾斜的斜面；活动槽33的内底壁朝外的一侧是平面，朝内的一侧是向下倾斜 的斜面，如此一来，活动
臂35朝外的一端便只能够朝上旋转，而无法朝下旋 转，从而能够防止弧形钩36与定位钩37之间悬挂的物体在其重力作用下拉 动弧形钩36而脱落。
76.本发明的工作原理及使用流程：
77.电机8运行带动其输出轴顶部的蜗杆7旋转，蜗杆7旋转带动其外壁啮 合的蜗轮6旋转，蜗轮6旋转通过右侧轴5带动卷筒4旋转，卷筒4旋转从 而便能够卷起或放出其外壁卷绕的空心吊绳3，空心吊绳3被放出时，机体 1悬停在空中便可通过空心吊绳3底端的机械爪抓起物体，更加的方便，空 心吊绳3被卷起时，便于机体1携带物体飞行；
78.当抽气装置18通过第二支管16抽取空心吊绳3内的气体时，空心吊绳 3内产生负压，在负压的作用下活塞23会向上移动，活塞23向上移动拉伸 第一弹簧24的同时会带动插杆22和驱动杆25向上移动，驱动杆25向上移 动带动其外壁啮合的摆动轮26旋转，摆动轮26旋转带动夹臂27向内摆 动，从而便能够使若干个夹臂27逐渐闭合，便于抓取物体；
79.当充气装置17通过第一支管15向空心吊绳3内充气时，气体会推动活 塞23向下移动，活塞23向下移动带动带动插杆22和驱动杆25向下移动， 驱动杆25向下移动带动其外壁啮合的摆动轮26旋转，摆动轮26旋转带动 夹臂27向外摆动，从而便能够使若干个夹臂27逐渐张开，便于松开抓取着 的物体，抓取更加的方便，同时结构也更加的简单；
80.夹臂27呈弧形设置，且朝外的一侧固定安装有承托垫30，面对一些瓶 状如花瓶类的物体时，传统的机械转手很难对其进行抓取，在本实施例中， 可以将若干个夹臂27探进花瓶中，然后再使若干个夹臂27张开，若干个夹 臂27在花瓶中张开时，便能够抵住花瓶的内壁，从而可以带起花瓶，承托 垫30起到减小撞击和增大摩擦力的作用，一方面防止夹臂27对花瓶的内壁 造成损伤，另一方面增大了夹臂27与花瓶内壁之间的摩擦力，防止花瓶脱 落；
81.抓取光滑的小体积物体时，把光滑的小体积物体放置在若干个夹臂27 之间，然后控制驱动杆25向上移动，驱动杆25向上移动使若干个夹臂27 逐渐闭合，从而拢住光滑的小体积物体，不仅如此，由于光滑的小体积物体 位于若干个夹臂27之间，所以光滑的小体积物体的顶部是与波纹管41相接 触的，驱动杆25向上移动时，驱动杆25通过压板32和连接杆42同时也会 使压塞43在内筒39中向上移动，在压塞43向上移动的过程中，会在吸盘 40处产生负压，利用负压能够紧紧地吸附住光滑的小体积物体，从而进一步 的固定住其位置，防止其在机体1飞行的途中脱落；
82.驱动杆25向下移动使若干个夹臂27逐渐张开时，利用驱动杆25底部 的压板32也会推动活动臂35朝内的一端(此时第二弹簧38被压缩)，活动 臂35朝内的一端被推动的同时其朝外的一端翘起，活动臂35朝内的一端翘 起时弧形钩36与定位钩37相脱离，此时能够把收纳好的救援物资的提手 (或吊环)放置在弧形钩36与定位钩37之间；
83.之后，再控制驱动杆25向上移动，驱动杆25向上移动其底部的压板 32脱离活动臂35，此时活动臂35会在第二弹簧38的弹力作用下恢复原 位，弧形钩36也与定位钩37相互扣合，从而，便能够把救援物资的提手 (或吊环)扣在弧形钩36与定位钩37之间，达到便于悬挂物体的效果。
84.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而 言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行 多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限 定。