一种多功能无人机并联底盘

1.本发明涉及并联机器人领域，尤其是涉及一种多功能无人机并联底盘。


背景技术：

2.相比于固定翼飞行器，旋翼式飞行器可实现垂直起飞与降落，并可以空中悬停，因此被广泛用于各行各业中。但旋翼式飞行器依旧需要一个平坦区域进行起飞与降落，这在很大程度上限制了旋翼机在救援、勘探等任务环境中的应用，而在一些特殊任务中，无人机需要具备空中抓取操作等能力。同时在无人机下方安装自适应起落架和机械臂无疑会极大地增加无人机的重量，进而降低了无人机的续航及负载能力。


技术实现要素：

3.本发明的目的就是为了提供一种多功能无人机并联底盘，通过多功能无人机并联底盘通过一个机构实现了两种功能：自适应降落功能和空中抓取操作功能，进而减低了无人机所需要携带设备的重量，所有电机均布置在基座上，降低了并联底盘在运动中的惯量，可以实现更高速度的运动。
4.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
5.一种多功能无人机并联底盘，包括基座、第一支链、执行器和两根第二支链；
6.所述基座包括顶板，以及设于顶板上的第一电机模块、第三电机模块和两个分别两根第二支链一一对应的第二电机模块，所述第一电机模块和两个第二电机模块呈三角状分布，所述第三电机模块上设有第二同步轮；
7.所述第一支链包括第一连杆、第一支撑座、第一连杆旋转轴、同步轮轴、同步轮轴、第一框架连杆和第二连杆旋转轴，所述第一支撑座设于第一连杆的一端，所述第一连杆的另一端连接第一电机模块，所述第一连杆旋转轴套设于第一连杆或第一支撑座上，且第一连杆旋转轴的轴向与第一连杆的轴向垂直，所述第一框架连杆包括两根第二连杆，两根第二连杆的一端与第一连杆旋转轴的两端转动连接，另一端与第二连杆旋转轴的两端转动连接，且所述第二连杆与第一连杆旋转轴的转轴的轴向与第一连杆旋转轴的轴向垂直，与第二连杆旋转轴的转轴的轴向与第二连杆旋转轴的轴向垂直，所述同步轮轴套设于第一连杆旋转轴上并与第二同步轮传动连接；
8.所述第二支链包括第三连杆、第二支撑座、第三连杆旋转轴、第二框架连杆和第四连杆旋转轴，所述第二支撑座设于第三连杆的一端，所述第三连杆的另一端连接至对应的第二电机模块，所述第三连杆旋转轴套设于第三连杆或第二支撑座上，且第三连杆的轴向与第三连杆旋转轴的轴向垂直，所述第二框架连杆包括两根第四连杆，两根第四连杆的一端与第三连杆旋转轴的两端转动连接，另一端与第四连杆旋转轴的两端转动连接，且所述第三连杆与第三连杆旋转轴的转轴的轴向与第三连杆旋转轴的轴向垂直，与第四连杆旋转轴的转轴的轴向与第四连杆旋转轴的轴向垂直；
9.所述执行器分别连接所述第二连杆旋转轴和第四连杆旋转轴。
10.所述执行器包括传动旋转轴和旋转夹持器，所述旋转夹持器包括夹持器基座、两个夹爪和两个弧形臂，所述传动旋转轴包括第一转轴、第一套筒，以及连接第一转轴和第一套筒的第一连接件和套设于第一转轴上并绕第一转轴旋转的环形件，所述环形件上设有两个呈180度角设置的耳座，所述夹持器基座包括直线滑轨、第三套筒、套筒固定座，所述直线滑轨和套筒固定座均连接于第三套筒的外壁上，所述套筒固定座上还设有两个第四套筒，两个夹爪均设于直线滑轨上并且沿直线滑轨滑动，根部分别转动连接至两个弧形臂的一端，两个弧形臂的另一端分别转动连接于两个耳座上，所述第一转轴转动设于第三套筒中，所述第一套筒套设于第二连杆旋转轴上，两个第四套筒分别套设于两个第四连杆旋转轴上。
11.所述第一连接件包括连接杆、连接轴套和两块连接板，两块连接板的一端分别连接至所述连接杆的两端，另一端分别连接至第一转轴的两端，所述连接杆的径向截面为非圆形，所述连接轴套套设于连接杆上并连接所述第一套筒。
12.所述连接杆的径向截面为哑铃形。
13.所述第三套筒和直线滑轨之间设有加强肋。
14.所述夹爪成三角形状。
15.所述第一电机模块还包括第一双轴电机安装座、第一双轴电机、第一双轴电机输出板、第一电机转接板，所述第一双轴电机通过第一双轴电机安装座固定在顶板上，所述第一双轴电机输出板固定在第一双轴电机的输出轴上，所述第一电机转接板设于第一双轴电机输出板上且输出端连接至所述第一连杆。
16.所述第三电机模块位于顶板的中部，所述第一电机模块还包括第一同步轮安装座和第一同步轮，所述第一同步轮与第一电机转接板通过轴承配合，所述第一同步轮另一端与第一同步轮安装座通过轴承配合；所述第一同步轮安装座固定在顶板上，所述第一同步轮通过第二同步带与同步轮轴同步，并通过第一同步带与第二同步轮同步。
17.所述第三电机模块还包括第三同步轮安装座、单轴电机及单轴电机安装座，所述第二同步轮固定在单轴电机的转动轴上，所述单轴电机固定在单轴电机安装座上，所述单轴电机安装座固定在顶板上，所述第二同步轮另一端与第二同步轮安装座151通过轴承配合，所述第二同步轮安装座固定在顶板上。
18.所述第二电机模块包括第二双轴电机安装座、第二双轴电机、第二双轴电机输出板和第二电机转接板，所述第二双轴电机通过第二双轴电机安装座固定在顶板上，所述第二双轴电机输出板固定在第二双轴电机的转动轴上，所述第二电机转接板固定在双轴电机输出板上并连接至对应第二支链的第三连杆。
19.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：通过多功能无人机并联底盘通过一个机构实现了两种功能：自适应降落功能和空中抓取操作功能，进而减低了无人机所需要携带设备的重量，所有电机均布置在基座上，降低了并联底盘在运动中的惯量，可以实现更高速度的运动，第一双轴电机的旋转会带动第一支链的第一连杆，第二双轴电机的旋转会分别带动第二支链的第三连杆，单轴电机的旋转会通过第一同步带和第二同步带的传动带动第一同步轮轴的旋转，进而可以使执行器具有空间三个方向的平移自由度和自身的旋转自由度，实现空中抓取操作功能，通过将执行器向上平移，无人机并联地盘可以切换为自适应起落架模式，通过第一支链的第一支撑座和第二支链的第二支撑座形成三个支腿与地面
进行接触，通过调整第一支链的第一连杆和第二支链的第三连杆位置，即可控制三个支腿与地面的接触位置，进而实现在不平坦地形的自适应降落功能。
附图说明
20.图1为本发明的多功能无人机并联底盘在并联机械臂模式下的结构示意图；
21.图2为本发明的多功能无人机并联底盘在自适应起落架模式下的结构示意图；
22.图3为本发明的基座的结构示意图；
23.图4为本发明的第一电机模块结构示意图；
24.图5为本发明的第三电机模块结构示意图；
25.图6为本发明的第一支链结构示意图；
26.图7为本发明的第二支链结构示意图；
27.图8为本发明的执行器结构示意图；
28.图9为本发明的同步轮轴的结构示意图；
29.图10为本发明的连杆旋转轴的结构示意图；
30.图11为本发明的传动旋转轴的结构示意图；
31.图12为本发明的第一电机转接板的结构示意图；
32.图13为本发明的第一同步轮的结构示意图；
33.图14为本发明的第二同步轮的结构示意图；
34.图15为本发明的夹持器基座的结构示意图；
35.图16为本发明的第一支撑座的结构示意图；
36.图17为本发明的第二支撑座的结构示意图。
具体实施方式
37.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
38.一种多功能无人机并联底盘，如图1和图2所示，包括基座1、第一支链2、执行器5和两根第二支链，图中，两个第二支链分别为第二支链3和第二支链4；
39.如图3所示，基座1包括顶板11，以及设于顶板11上的第一电机模块12、第三电机模块15和两个分别两根第二支链一一对应的第二电机模块，第一电机模块12和两个第二电机模块呈三角状分布，第三电机模块15上设有第二同步轮152；
40.如图6所示，第一支链2包括第一连杆21、第一支撑座22、第一连杆旋转轴、同步轮轴23、同步轮轴23、第一框架连杆24和第二连杆旋转轴25，第一支撑座22设于第一连杆21的一端，第一连杆21的另一端连接第一电机模块12，第一连杆旋转轴套设于第一连杆21或第一支撑座22上，且第一连杆旋转轴的轴向与第一连杆21的轴向垂直，第一框架连杆24包括两根第二连杆，两根第二连杆的一端与第一连杆旋转轴的两端转动连接，另一端与第二连杆旋转轴25的两端转动连接，且第二连杆与第一连杆旋转轴的转轴的轴向与第一连杆旋转轴的轴向垂直，与第二连杆旋转轴25的转轴的轴向与第二连杆旋转轴25的轴向垂直，同步轮轴23套设于第一连杆旋转轴上并与第二同步轮152传动连接；
41.如图7所示，第二支链包括第三连杆31、第二支撑座32、第三连杆旋转轴33、第二框架连杆34和第四连杆旋转轴35，第二支撑座32设于第三连杆31的一端，第三连杆31的另一端连接至对应的第二电机模块，第三连杆旋转轴33套设于第三连杆31或第二支撑座32上，且第三连杆31的轴向与第三连杆旋转轴33的轴向垂直，第二框架连杆34包括两根第四连杆，两根第四连杆的一端与第三连杆旋转轴33的两端转动连接，另一端与第四连杆旋转轴35的两端转动连接，且第三连杆31与第三连杆旋转轴33的转轴的轴向与第三连杆旋转轴33的轴向垂直，与第四连杆旋转轴35的转轴的轴向与第四连杆旋转轴35的轴向垂直；
42.执行器5分别连接第二连杆旋转轴25和第四连杆旋转轴35。
43.本实施例中，如图9所示，第一连杆旋转轴上设置有同步轮轴23，如图10所示为第二连杆旋转轴25的示意图，两者的结构大体一致。
44.本实施例中，如图8所示，执行器5包括传动旋转轴51和旋转夹持器52，旋转夹持器52包括夹持器基座521、两个夹爪522和两个弧形臂523，传动旋转轴51包括第一转轴511、第一套筒512，以及连接第一转轴511和第一套筒512的第一连接件和套设于第一转轴511上并绕第一转轴511旋转的环形件513，环形件513上设有两个呈180度角设置的耳座，夹持器基座521包括直线滑轨5211、第三套筒5212、套筒固定座5213，直线滑轨5211和套筒固定座5213均连接于第三套筒5212的外壁上，套筒固定座5213上还设有两个第四套筒5214，两个夹爪522均设于直线滑轨5211上并且沿直线滑轨5211滑动，根部分别转动连接至两个弧形臂523的一端，两个弧形臂523的另一端分别转动连接于两个耳座上，第一转轴511转动设于第三套筒5212中，第一套筒512套设于第二连杆旋转轴25上，两个第四套筒5214分别套设于两个第四连杆旋转轴35上。
45.本实施例中，如图11所示，第一连接件包括连接杆、连接轴套和两块连接板，两块连接板的一端分别连接至连接杆的两端，另一端分别连接至第一转轴511的两端，连接杆的径向截面为非圆形，连接轴套套设于连接杆上并连接第一套筒512，从而可以在中部悬空，给夹爪522的根部提供足够的活动空间。
46.本实施例中，连接杆的径向截面为哑铃形，可以更好的避免旋转。
47.本实施例中，第三套筒5212和直线滑轨5211之间设有加强肋，提高结构强度。
48.本实施例中，夹爪522成三角形状，减轻重量，提高负载能力。
49.如图4所示，第一电机模块12还包括第一双轴电机安装座121、第一双轴电机122、第一双轴电机输出板123、第一电机转接板124，第一双轴电机122通过第一双轴电机安装座121固定在顶板11上，第一双轴电机输出板123固定在第一双轴电机122的输出轴上，第一电机转接板124设于第一双轴电机输出板123上且输出端连接至第一连杆21。本实施例中，如图12所示，第一电机转接板124主体呈l型。其上设有连接的连接柱。
50.如图5所示，第三电机模块15位于顶板11的中部，第一电机模块12还包括第一同步轮安装座126和第一同步轮125，第一同步轮125与第一电机转接板124通过轴承配合，第一同步轮125另一端与第一同步轮安装座126通过轴承配合；第一同步轮安装座126固定在顶板11上，第一同步轮125通过第二同步带26与同步轮轴23同步，并通过第一同步带16与第二同步轮152同步。、
51.本实施例中，第三电机模块15还包括第三同步轮安装座151、单轴电机153及单轴电机安装座154，第二同步轮152固定在单轴电机153的转动轴上，单轴电机153固定在单轴
电机安装座154上，单轴电机安装座154固定在顶板11上，第二同步轮152另一端与第二同步轮安装座151通过轴承配合，第二同步轮安装座151固定在顶板11上。
52.其中，第一同步轮125的结构如图13所示，第二同步轮152的结构如图14所示，第一同步轮125有两个齿轮，分别配合第一同步带16和第二同步带26。
53.如图3所示，第二电机模块包括第二双轴电机安装座131、第二双轴电机132、第二双轴电机输出板133和第二电机转接板134，第二双轴电机132通过第二双轴电机安装座131固定在顶板11上，第二双轴电机输出板133固定在第二双轴电机132的转动轴上，第二电机转接板134固定在双轴电机输出板133上并连接至对应第二支链的第三连杆31。
54.第一支撑座22的结构如图16所示，第二支撑座32的结构如图17所示。本实施例中，通过多功能无人机并联底盘通过一个机构实现了两种功能：自适应降落功能和空中抓取操作功能，进而减低了无人机所需要携带设备的重量，所有电机均布置在基座1上，降低了并联底盘在运动中的惯量，可以实现更高速度的运动，第一双轴电机122的旋转会带动第一支链的第一连杆，第二双轴电机的旋转会分别带动第二支链3的第三连杆31，第三电机15的旋转会通过第一同步带16和第二同步带26的传动带动第一同步轮轴的旋转，进而可以使执行器具有空间三个方向的平移自由度和自身的旋转自由度，实现空中抓取操作功能，通过将执行器向上平移，无人机并联地盘可以切换为自适应起落架模式，通过第一支链的第一支撑座和第二支链的第二支撑座形成三个支腿与地面进行接触，通过调整第一支链的第一连杆和第二支链2的第三连杆位置，即可控制三个支腿与地面的接触位置，进而实现在不平坦地形的自适应降落功能。