一种自动更换日光灯管无人机的制作方法

本发明涉及室内吊顶日光灯管的安装与更换的设备，具体涉及一种自动更换日光灯管无人机。

背景技术：

在国民生产中，日光灯存在于我们生活的各个地方，教室、走廊、办公室、图书馆以及博物馆等等，尤其在人流量大的地方，更是大量使用日光灯来照明。但是，日光灯的寿命是有限的，为了及时更换吊顶高度比较高的日光灯，例如候车室、会议室大厅、医院大厅等处，人工去更换是很麻烦的，既有时间上的问题，也有工作人员和地面人员的生命安全问题，鉴于此，本发明提供了一种自动更换日光灯管无人机，很好的解决了更换特别高的日光灯管的问题，既省时间又减少人员发生危险的可能性。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种自动更换日光灯管无人机，本发明利用无人机平台，在无人机上安装拆卸灯管护框机械手和旋转换取灯管的机械装置，通过对无人机平台和机械装置的操控，来完成日光灯管的整套拆卸和更换过程，本发明所使用的技术方案是：一种自动更换日光灯管无人机，包括机体、机臂、电机延长轴、第一电机、螺旋桨、立柱、机械臂、机械臂第一关节、机械臂第二关节、第二主电机、第二副电机、机械臂固定臂、第一电缸、第一电缸固定轴、第一电缸缸体、铰链轴、铰链副端、第一轴连接元件、转换轴套、第一直轴、第二直轴、第二直轴直齿条、第三电机固定座、第三电机、第三电机齿轮、第一水平直轴左轴、第一水平直轴直齿条、移动操作台、矩形凸出按钮、第一水平直轴右轴、第二水平直轴、第二水平直轴直齿条、第一轴连接元件、第二电缸、第四电机、第二电缸底座、第五电机、第一摇臂、水平连接杆、连接扣、第二摇臂、抓手操作台、抓手操作台固定底座、第六电机固定座、第六电机、第六电机齿轮、第三电缸底座、第三电缸、抓手操作台上平面、抓手安装底座、凹槽滑轨底座、半圆柱滚轴、固定座、固定孔和内置电机、抓手固定件、抓手、弹性橡胶支撑轴、第七内置电机及输出齿轮、新灯管放置夹、旧灯管放置夹、电池仓及脚架、第五电机安装孔、第八伺服电机，其特征在于：所述的机体为长方体形状，机体两侧对称安装四个机臂，在机臂顶端安装电机延长轴，所述的电机延长轴竖直向下固定在机臂顶端下方，在电机延长轴底端安装第一电机，第一电机的电机轴上安装螺旋桨，通过第一电机带动螺旋桨转动为无人机提供升力，在机体下方对称设置两个电池舱，所述的电池舱为立方体形状，在电池舱底部安装v形脚架，在机臂顶端上表面设置第五电机安装孔；

在机体上方并列安装两个立柱，并在立柱两侧呈y形分别设置第一电缸和机械臂；

所述的第一电缸的活塞杆前端带有铰链，通过调整伸缩长度来精确控制前端的第一轴连接元件的位置，所述的机械臂是由第二电机控制角度的机械臂，通过驱动第二主电机、第二副电机来改变机械臂第一关节、机械臂第二关节的相对角度来精确调节后端的第一轴连接元件的位置，所述的第二主电机固定在机械臂第二关节上，轴端直接驱动机械臂第一关节旋转，所述的第二副电机固定在机械臂固定臂上，直接驱动机械臂第二关节旋转，在所述的第一电缸的前端的铰链前端和机械臂顶端水平处均设置第一轴连接元件，在两个第一轴连接元件安装孔内设置第一直轴和第二直轴，并在两个直轴侧面设置直齿条;

在两根直轴的两端上分别滑动设置转换轴套，所述的转换轴套是由两个呈垂直状态的安装孔构成的轴套，转换轴套旁设置第三电机安装座，所述的第三电机安装座是有电机安装孔的、一端为半圆柱，一端为立方体的安装座，并在第三电机安装座中安装第三电机，第三电机的输出轴端安装了齿轮，齿轮与直轴直齿条齿轮咬合，进而驱动转换轴套在第一直轴和第二直轴上移动；

在转换轴套上孔中安装水平直轴，并在水平直轴侧面设置了直齿条，并在水平直轴两端嵌入移动操作台，在移动操作台的顶部凹槽向内侧面处安装了矩形凸出按钮，所述的矩形凸出按钮用于按压日光灯管护框固定扣，并将护框取下，在移动操作台旁设置第三电机安装座，并在第三电机安装座中安装第三电机，第三电机的输出轴端安装了齿轮，齿轮与水平直轴直齿条齿轮咬合驱动移动操作台在水平直轴上移动；

在左侧机臂的中部设置新灯管放置架，在右侧机臂的中部设置旧灯管放置架，所述的灯管放置架是安装有两端垂直固定框的镂空放置架，在机臂顶端的第五电机安装孔内安装第五电机，第五电机驱动第一摇臂、第二摇臂旋转，带动水平连接杆作水平侧向移动，水平连接杆和第一摇臂、第二摇臂由连接扣连接，水平连接杆上面对称设置两个底座，底座上面安装了第四电机，第四电机的电机轴线与水平连接杆长度方向平行，第四电机带动第二电缸底端旋转，在第二电缸的伸缩杆顶端安装第二轴连接元件，在同一个水平连接杆上安装两个第二轴连接元件孔内安装第二水平直轴，并在第二水平直轴侧面设置了直齿条，在第二水平直轴上安装抓手操作台（，在第二水平直轴轴端设置第八伺服电机，直接驱动第二水平直轴旋转；

在抓手固定座底座平台下设置第六电机安装座，所述的抓手固定底座是一个有孔的固定平台，并在第六电机安装座中安装第六电机，第六电机的输出轴端安装了齿轮，齿轮与第二水平直轴直齿条齿轮咬合驱动抓手操作台在第二水平直轴上移动，在抓手固定座底座上安装三个球铰座，并在三个球铰座中心位置处安装一根弹性橡胶支撑轴，在球铰座上安装第三电缸，第三电缸和弹性橡胶支撑轴上端连接抓手操作台上平面，通过三个电缸伸缩配合来控制抓手操作台上平面的俯仰角动作，在抓手操作台上平面上设置抓手安装底座，在抓手安装底座上设置凹槽滑轨底座，所述的凹槽滑轨底座内侧面具有滑轨齿轮列且带有限位扣，在凹槽滑轨底座内安装半圆柱滚轴，所述的半圆柱滚轴内设置第七内置电机及输出齿轮并安装限位扣，所述的第七内置电机及输出齿轮通过与凹槽滑轨底座内的滑轨齿轮列咬合驱动半圆柱滚轴旋转，从而带动上方抓手部分旋转，在半圆柱滚轴平面上设置固定座，在固定座上设置固定孔，所述的固定孔可以根据灯管需求选择安装，所述的内置电机直接从孔内驱动抓手固定件轴旋转，在固定孔内安装抓手固定件，在抓手固定件上安装抓手。

进一步地，所述的抓手由安装在抓手固定件上的舵机驱动旋转。

本发明有益效果：

1.本发明采用无人机作为主要的搭载平台，具有移动速度快、起降灵活、操作安全的特点。

2.通过设置多级伸缩杆可以在无人机定点飞行时扩大工作范围，减少因无人机频繁移动带来的安全隐患。

3.通过设置两个两套抓手同时相继工作，可以提高工作效率并保证质量。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的部分结构图一。

图3为本发明的部分结构图二。

图4为本发明的部分结构图三。

图5为本发明的部分结构图四。

图6为本发明的部分结构图五。

图7为本发明的抓手操作台示意图一。

图8为本发明的抓手操作台示意图二。

图9为本发明的移动台。

图10为本发明的旋转底轴。

图11为本发明的抓手固定底座。

图12为本发明的抓手固定底座。

附图标号：1-机体、2-机臂、3-电机延长轴、4-第一电机、5-螺旋桨、6-立柱、7-机械臂、701-机械臂第一关节、702-机械臂第二关节、703-第二主电机、704-第二副电机、705-机械臂固定臂、8-第一电缸、801-第一电缸固定轴、802-第一电缸缸体、803-铰链轴、804-铰链副端、9-第一轴连接元件、10-转换轴套、11-第一直轴、12-第二直轴、1200-第二直轴直齿条、13-第三电机固定座、14-第三电机、15-第三电机齿轮、16-第一水平直轴左轴、1601-第一水平直轴直齿条、17-移动操作台、18-矩形凸出按钮、19-第一水平直轴右轴、20-第二水平直轴、2001-第二水平直轴直齿条、21-第一轴连接元件、2201-第二电缸、2202-第四电机、2203-第二电缸底座、2301-第五电机、2302-第一摇臂、2303-水平连接杆、2304-连接扣、2305-第二摇臂、24-抓手操作台、2401-抓手操作台固定底座、2402-第六电机固定座、2403-第六电机、2404-第六电机齿轮、2405-第三电缸底座、2406-第三电缸、2407-抓手操作台上平面、2408-抓手安装底座、2409-凹槽滑轨底座、2410-半圆柱滚轴、2411-固定座、2412-固定孔和内置电机、2413-抓手固定件、2414-抓手、2415-弹性橡胶支撑轴、2416-第七内置电机及输出齿轮、2501-新灯管放置夹、2502-旧灯管放置夹、26-电池仓及脚架、27-第五电机安装孔、28-第八伺服电机。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例

如图1至12所示，一种自动更换日光灯管无人机，包括机体1、机臂2、电机延长轴3、第一电机4、螺旋桨5、立柱6、机械臂7、机械臂第一关节701、机械臂第二关节702、第二主电机703、第二副电机704、机械臂固定臂705、第一电缸8、第一电缸固定轴801、第一电缸缸体802、铰链轴803、铰链副端804、第一轴连接元件9、转换轴套10、第一直轴11、第二直轴12、第二直轴直齿条1200、第三电机固定座13、第三电机14、第三电机齿轮15、第一水平直轴左轴16、第一水平直轴直齿条1601、移动操作台17、矩形凸出按钮18、第一水平直轴右轴19、第二水平直轴20、第二水平直轴直齿条2001、第一轴连接元件21、第二电缸2201、第四电机2202、第二电缸底座2203、第五电机2301、第一摇臂2302、水平连接杆2303、连接扣2304、第二摇臂2305、抓手操作台24、抓手操作台固定底座2401、第六电机固定座2402、第六电机2403、第六电机齿轮2404、第三电缸底座2405、第三电缸2406、抓手操作台上平面2407、抓手安装底座2408、凹槽滑轨底座2409、半圆柱滚轴2410、固定座2411、固定孔和内置电机2412、抓手固定件2413、抓手2414、弹性橡胶支撑轴2415、第七内置电机及输出齿轮2416、新灯管放置夹2501、旧灯管放置夹2502、电池仓及脚架26、第五电机安装孔27、第八伺服电机28，其特征在于：所述的机体1为长方体形状，机体1两侧对称安装四个机臂2，在机臂2顶端安装电机延长轴3，所述的电机延长轴竖直向下固定在机臂2顶端下方，在电机延长轴3底端安装第一电机4，第一电机4的电机轴上安装螺旋桨5，通过第一电机4带动螺旋桨5转动为无人机提供升力，在机体下方对称设置两个电池舱26，所述的电池舱为立方体形状，在电池舱底部安装v形脚架，在机臂2顶端上表面设置第五电机安装孔27；

在机体1上方并列安装两个立柱6，并在立柱6两侧呈y形分别设置第一电缸8和机械臂7；

所述的第一电缸8的活塞杆前端带有铰链，通过调整伸缩长度来精确控制前端的第一轴连接元件9的位置，所述的机械臂7是由第二电机控制角度的机械臂，通过驱动第二主电机703、第二副电机704来改变机械臂第一关节701、机械臂第二关节702的相对角度来精确调节后端的第一轴连接元件9的位置，所述的第二主电机703固定在机械臂第二关节702上，轴端直接驱动机械臂第一关节701旋转，所述的第二副电机704固定在机械臂固定臂705上，直接驱动机械臂第二关节702旋转，在所述的第一电缸8的前端的铰链前端和机械臂7顶端水平处均设置第一轴连接元件9，在两个第一轴连接元件9安装孔内设置第一直轴11和第二直轴12，并在两个直轴侧面设置直齿条1200;

在两根直轴的两端上分别滑动设置转换轴套10，所述的转换轴套10是由两个呈垂直状态的安装孔构成的轴套，转换轴套10旁设置第三电机安装座13，所述的第三电机安装座13是有电机安装孔的、一端为半圆柱，一端为立方体的安装座，并在第三电机安装座13中安装第三电机14，第三电机的输出轴端安装了齿轮15，齿轮15与直轴直齿条齿轮1200咬合，进而驱动转换轴套10在第一直轴11和第二直轴12上移动；

在转换轴套10上孔中安装水平直轴16，并在水平直轴16侧面设置了直齿条1601，并在水平直轴两端嵌入移动操作台17，在移动操作台的顶部凹槽向内侧面处安装了矩形凸出按钮18，所述的矩形凸出按钮18用于按压日光灯管护框固定扣，并将护框取下，在移动操作台17旁设置第三电机安装座13，并在第三电机安装座中安装第三电机14，第三电机的输出轴端安装了齿轮15，齿轮15与水平直轴直齿条1601齿轮咬合驱动移动操作台17在水平直轴16上移动；

在左侧机臂2的中部设置新灯管放置架2501，在右侧机臂2的中部设置旧灯管放置架2502，所述的灯管放置架25是安装有两端垂直固定框的镂空放置架，在机臂2顶端的第五电机安装孔27内安装第五电机2301，第五电机2301驱动第一摇臂2302、第二摇臂2305旋转，带动水平连接杆2303作水平侧向移动，水平连接杆2303和第一摇臂2302、第二摇臂2305由连接扣2304连接，水平连接杆2303上面对称设置两个底座2203，底座2203上面安装了第四电机2202，第四电机2202的电机轴线与水平连接杆2303长度方向平行，第四电机2202带动第二电缸2201底端旋转，在第二电缸2201的伸缩杆顶端安装第二轴连接元件21，在同一个水平连接杆2303上安装两个第二轴连接元件21孔内安装第二水平直轴20，并在第二水平直轴20侧面设置了直齿条2001，在第二水平直轴20上安装抓手操作台（24，在第二水平直轴轴端设置第八伺服电机28，直接驱动第二水平直轴20旋转；

在抓手固定座底座2401平台下设置第六电机安装座2402，所述的抓手固定底座2401是一个有孔的固定平台，并在第六电机安装座2402中安装第六电机2403，第六电机的输出轴端安装了齿轮2404，齿轮2404与第二水平直轴直齿条2001齿轮咬合驱动抓手操作台24在第二水平直轴20上移动，在抓手固定座底座2401上安装三个球铰座2405，并在三个球铰座2405中心位置处安装一根弹性橡胶支撑轴2415，在球铰座2405上安装第三电缸2406，第三电缸2406和弹性橡胶支撑轴2415上端连接抓手操作台上平面2407，通过三个电缸伸缩配合来控制抓手操作台上平面2407的俯仰角动作，在抓手操作台上平面2407上设置抓手安装底座2408，在抓手安装底座2408上设置凹槽滑轨底座2409，所述的凹槽滑轨底座2409内侧面具有滑轨齿轮列且带有限位扣，在凹槽滑轨底座2409内安装半圆柱滚轴2410，所述的半圆柱滚轴内设置第七内置电机及输出齿轮2416并安装限位扣，所述的第七内置电机及输出齿轮2416通过与凹槽滑轨底座内的滑轨齿轮列咬合驱动半圆柱滚轴2410旋转，从而带动上方抓手部分旋转，在半圆柱滚轴2410平面上设置固定座2411，在固定座上设置固定孔2412，所述的固定孔2412可以根据灯管需求选择安装，所述的内置电机2412直接从孔内驱动抓手固定件2413轴旋转，在固定孔2412内安装抓手固定件2413，在抓手固定件2413上安装抓手2414。

进一步地，所述的抓手2414由安装在抓手固定件2413上的舵机驱动旋转。

本发明工作原理：本发明在使用时，首先将新的灯管放置在新灯管放置架2501上，第五电机2301复位，第一摇臂2302、第二摇臂2305复位，转换轴套10复位，移动操作台17复位，抓手操作台24及其部件均复位，第一电缸8、第二电缸2201、机械臂7均复位，无人机起飞；当达到指定日光灯下方时，第三电机14驱动转换轴套10、移动操作台17运动并调整位置，调整第一电缸8的伸缩长度以及通过调整机械臂7的机械臂第一关节701、机械臂第二关节702、第二主电机703、第二副电机704，使移动操作台17凹槽嵌入日光灯护框边框内，将矩形凸出按钮18弹出，即可将护框扣按下并取下护框，弹出的矩形凸出按钮18可将护框夹住使其稳定；此时无人机向左移动，第五电机2301启动调整第二水平直轴20到合适距离，第二电缸2201启动将第二水平直轴20向上推动并接触灯管，第六电机2403驱动抓手操作台移动到合适位置，由抓手2414将灯管抓住，由第七电机2416驱动半圆柱滚轴2410，驱动抓手2414旋转将灯管取下，第五电机2301、第二电缸2201恢复并配合第四电机2202、第八伺服电机28将灯管移动至旧灯管放置架2502口处，抓手2414将灯管释放，旧的灯管被取下并放置在旧灯管放置架2502内，重复此过程将所有灯管取下；无人机向右移动，第四电机2202启动旋转第二电缸2201、第二电缸2201启动将第二水平直轴20向内推动，第五电机2301、第八伺服电机28启动旋转第二水平直轴20，使得抓手靠近新灯管放置架2501出口处，第七电机2416驱动半圆柱滚轴2410，驱动抓手2414旋转将新的灯管夹住取出，第四电机2202、第七电机2416、第八伺服电机28复位，第五电机2301驱动第一摇臂2302、第二摇臂2305，调整第二水平直轴20到合适距离，第二电缸2201启动将第二水平直轴20向上推动并接触灯管座，由第六电机2403驱动抓手操作台移动到合适位置，抓手2114将灯管放入灯座内，并由第七电机2416驱动半圆柱滚轴2410，驱动抓手2414旋转将新的灯管旋紧，抓手2414释放灯管，重复此过程将所有灯管完成更换；无人机向中间移动，释放矩形凸出按钮18，将护框安装入相应位置，无人机降落，人工取下旧灯管，放入新灯管，准备下次操作。