一种多旋翼无人机机臂折叠装置的制作方法

本发明涉及一种折叠式无人机机臂锁紧装置，属于无人机结构设计领域。

背景技术：

近年来，多旋翼植保无人机被越来越多的应用于农作物飞防领域，相比于多旋翼航拍机，多旋翼植保无人机因载荷较大，起飞所需提供的拉力会随之增加，因此需要更大的螺旋桨来提供拉力，由此导致的无人机整体尺寸增大会给多旋翼植保无人机的运输带来不便，因此，多旋翼植保无人机机臂的折叠机构设计就尤为重要。

多旋翼机臂折叠装置通常由三部分组成，分别为：碳板固定部分、机臂连接部分、机臂定位部分。碳板固定部分通过螺栓连接在上、下碳板(或集成电路板)之间；机臂连接部分用来连接、固定机臂，另一端通过销轴与碳板固定部分铰接；机臂定位部分用来实现机臂的伸展与折叠。碳板固定部分和机臂连接部分的解决方案大同小异，只在机臂定位部分的解决方案各有不同。

目前，应用中的机臂定位方式主要有三种：

1.直接过穿螺栓。该定位方式为，在碳板固定部分和机臂连接部分均有定位孔，当机臂抬起各过孔轴心重合时，插入长螺栓并在另一端以螺母拧紧。该种定位方式结构简单，但拆装耗时较长，需要将螺栓逐一穿过再以螺母拧紧，或将螺栓逐一拆下将机臂折叠，容易导致螺栓丢失，若将螺栓留在碳板固定部分或机臂连接部分，则穿螺栓的工作量翻倍。且在使用过程中螺栓易因受到剪切力而产生形变，从而影响多旋翼无人机的整体力效。

2.纽扣式开启闭合方式。该定位方式为，在碳板上以一点为圆心固定扇形旋钮，在机臂连接部分安装相同半径的一段弧面结构(或该弧面与机臂连接部分为一体结构)，利用相同半径的同心圆弧轨迹重合的原理，在确保旋钮与弧面一定同轴度的前提下，旋转旋钮，与弧面结构扣合，实现机臂定位。该种定位方式，对折叠结构的定位要求精度高，且在使用过程中由于零件的磨损会使机臂的定位产生松动，形成虚位，影响定位的可靠性。

3.弹簧式定位方式。该定位方式为，在碳板固定部分开槽，用以滑动零件(弹簧活动端)的安装；在碳板固定部分开孔，用以弹簧固定端零件的固定。利用弹簧的回复特性，通过推动滑动零件使弹簧压缩，将机臂展开，再在弹簧的回复作用下使该滑动零件复位，以实现机臂的展开定位。该结构在使用过程中由于电机转速频繁的大幅度变化，使得滑动零件在碳板固定部分与机臂连接部分的结合处受到剪切力，且因滑动零件在碳板固定部分与机臂连接部分的结合处横截面突变导致在横截面变化处存在局部应力，在受剪的作用力下该滑动零件极易疲劳变形或疲劳折断，导致机臂定位失效。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是克服现有折叠装置解决方案的不足，结合大载重多旋翼无人机的特点，提供一种安装快捷、定位准确、结构可靠的折叠装置解决方案。本发明能够增强折叠装置局部的可靠性与多旋翼无人机整体稳定性，有效保证飞行的安全性。本发明的技术方案如下：

一种多旋翼无人机机臂折叠装置，包括机臂连接件1、用于与无人机上碳板和下碳板固定连接的两个碳板间支撑件和紧固件5，其特征在于，机臂连接件1前部的下端与两个碳板间支撑件的下部铰接，在紧固件5的前端开设有偏心孔；在两个碳板间支撑件的上部固定有挡板4，在挡板4的中间开设有挡板凹槽9，在机臂连接件1前部的上端固定有连接板10，在连接板10上开设有用于允许卡销7穿过的连接板槽口11，销轴6与紧固件5的偏心圆孔相配合；卡销7为半牙螺栓，其穿过机臂连接件1上的连接板槽口11与销轴6上的内螺纹孔连接，并相对于机臂连接件1处于自由状态；紧固时，旋转机臂连接件1至与两个碳板间支撑件贴合，将卡销7落入挡板凹槽9，并将紧固件5的后端旋转到与机臂连接件1平行的位置，使得卡销7在挡板4的阻挡作用下与机臂连接件1、紧固件5紧密连接。

作为优选实施方式，所述的紧固件5的截面为逗号形状，前端为圆柱状，连接板10与紧固件5前端相接触的表面为与其相配合的弧面，逗号”紧固件能够在连接板10的弧面内以内切的方式在0°～90°之间旋转。

本发明针对现有多旋翼植保无人机起飞重量较大的特点，与现有解决方案相比具有以下优点：

(1)机臂安装快捷。机臂展开时，将卡销卡入挡板的凹槽中，略压住卡销，避免与卡销相连接的销轴相对于“逗号”紧固件作旋转运动，将“逗号”紧固件从90°位置旋转至0°位置。实现机臂定位。

(2)本设计方案中，卡销实为一种非标半牙螺栓，与销轴上的内螺纹孔连接，卡销拧入销轴的深度可以调节，这样可以确保机臂的安装紧固而不存在虚位；由于此设计机构中卡销及与其连接的挡板会承受来自机臂的拉力或压力产生机械磨损，而此磨损亦可通过调节卡销拧入销轴的深度进行补偿，在一定程度上提高了主要受力零件的使用寿命。

(3)本设计方案，在多旋翼植保无人机操作中因机械震动或发生事故产生机身侧翻时，由于植保无人机自身惯性较大且电机端先着地，折叠机构销轴受拉力更加张紧，从而增大了拉销与挡板件接触面的摩擦力，使卡销不易滑脱；且对于韧性材料(铝合金6061或不锈钢)，其材料的抗拉强度要大于抗剪强度，将主要受力零件卡销由受剪切力改变为受到拉力，也降低了折叠装置关键零件的损坏几率。

(4)“逗号”紧固件与销轴的配合采用偏心设计，当卡销卡入挡板凹槽后，“逗号”紧固件可在机臂连接件弧面内以内切的方式在0°～90°之间旋转，(“逗号”紧固件与机臂方向垂直时为90°，与机臂方向一致时为0°)“逗号”紧固件与机臂方向垂直时销轴轴心到机臂连接件弧面的距离最小，而卡销头端面到机臂连接件弧面的距离最大，此时机臂处于松弛状态；“逗号”紧固件与机臂方向垂直时销轴轴心到机臂连接件弧面的距离最大，而卡销头端面到机臂连接件弧面的距离最小，此时机臂处于张紧状态，机臂被固定。本专利利用偏心结构的特性，简化了结构设计方案，提高了折叠装置的可靠性。

附图说明

图1是本发明的多旋翼植保无人机人折叠机构整体结构图(压紧状态)。

图2是本发明的多旋翼植保无人机人折叠机构整体结构图(自由状态)。

图3是本发明的多旋翼植保无人机人折叠机构整体结构主视图。

图中标号说明：

1—机臂连接件 2—碳板间支撑件R 3—碳板间支撑件L 4—挡板

5—“逗号”紧固件 6—销轴 7—卡销 8—铰接螺栓

9-挡板凹槽 10-连接板 11-连接板槽口

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行说明。

参见图1和图2，本发明提供的多旋翼植保无人机机臂折叠装置，具体包括碳板间支撑件R2和碳板间支撑件L3，通过螺栓固定在上、下碳板上，机臂连接件1与碳板间支撑件R2和碳板间支撑件L3以铰接螺栓8相连接，再以螺母锁紧，机臂连接件1可绕铰接螺栓8旋转，直到机臂连接件1与碳板间支撑件R2和碳板间支撑件L3贴合(贴合时，机臂相对于水平方向向上呈3°夹角，即为3°上反角)。机臂连接件1的开口孔中插入碳管机臂，用两个短螺栓紧固开口槽，实现周向定位，用一个长螺栓贯穿机臂连接件1与碳管机臂，实现轴向定位。销轴6与“逗号”紧固件5的偏心圆孔配合，卡销7穿过机臂连接件1上的连接板槽口11与销轴6上的螺纹孔连接，并相对于机臂连接件1处于自由状态。旋转机臂连接件1至与碳板间支撑件R2和碳板间支撑件L3贴合，同时使“逗号”紧固件5的头部与机臂连接件1上的连接板10的弧面端处于相切状态，将卡销7压入挡板凹槽4内并旋转“逗号”紧固件5到与碳管机臂平行的位置，使机臂连接件1与“逗号”紧固件5、挡板4和卡销7紧密连接在一起从而实现机臂的准确定位。

参见图3，顺时针旋转“逗号”紧固件5，同时将卡销7向下压入挡板凹槽4，利用偏心轮的偏心特性，实现本设计折叠装置的自锁性能。