一种救援物品精准投送装置的制作方法

本发明涉及一种救援物品精准投送装置。

背景技术：

在灾区、战区以及人员受困等状况下，通常需要物资、食物、饮用水、急救包等物品的投送补给，现有技术多采用直升机高空投送或人力地面投送的方式，精准度低、效率低、危险性大且成本高。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种救援物品精准投送装置，可用于灾区、战区、人员受困等状况下物资、食物、饮用水、急救包等物品的精准投送；通过视觉装置提供环境信息进行控制，通过旋翼俯仰组件、旋翼组件以及旋翼位姿调整组件控制无人机式紧急物品精准投送装置避过障碍物快速到达指定区域；然后通过缆绳收放组件收放缆绳，通过缆绳活动端定位组件将缆绳活动端准确送至投送位置并由人工固定，最后通过物品投送组件进行紧急物品的精准投送。本发明运动自由度高、灵活性强，紧急物品投送精准度高且投送过程平稳、安全性高、效率高、成本低。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种无人机式紧急物品精准投送装置，其特征在于，它包括视觉装置、飞行平台、缆绳收放组件、缆绳活动端定位组件以及物品投送组件。本发明是一种无人机式紧急物品精准投送装置，可用于灾区、战区、人员受困等状况下物资、食物、饮用水、急救包等物品的精准投送；通过视觉装置提供环境信息进行控制，通过飞行平台快速到达指定区域；然后通过缆绳收放组件收放缆绳，通过缆绳活动端定位组件将缆绳活动端准确送至投送位置并由人工固定，最后通过物品投送组件进行紧急物品的精准投送。本发明运动自由度高、灵活性强，紧急物品投送精准度高且投送过程平稳、安全性高、效率高、成本低。

所述的缆绳收放组件包括卷筒、卷筒旋转轴承、卷筒旋转电机座、卷筒旋转电机、缆绳、前滑轮、缆绳导向件以及后滑轮；卷筒旋转电机座与飞行平台螺栓固定，卷筒旋转轴承的内外圈分别与卷筒旋转电机座和卷筒螺栓固定，卷筒旋转电机座的机体通过螺栓固定在卷筒旋转电机座上，其输出轴与卷筒键连接；前滑轮的滑轮座、后滑轮的滑轮座以及缆绳导向件均通过螺栓固定在飞行平台上，缆绳一端固定在卷筒上，另一端绕卷筒数圈后，再依次经过前滑轮的滑轮体、缆绳导向件的导向孔以及后滑轮的滑轮体之后固定在缆绳活动端定位组件上；卷筒旋转电机输出轴相对其机体绕其轴线的旋转运动，带动卷筒绕其轴线旋转，实现缆绳的自适应收放，不使用时将缆绳卷起收回，避免干扰无人机式紧急物品精准投送装置的运动，使用时将缆绳放出，由缆绳活动端定位组件携带至投送位置并实现人工固定，为紧急物品的精准投送提供前提条件。

所述的缆绳活动端定位组件包括缆绳活动端固定件、活动端定位无人机以及定位无人机固定座；缆绳活动端固定件一端与缆绳的活动端夹紧固定，另一端与活动端定位无人机螺栓固定，定位无人机固定座通过螺栓固定在飞行平台上；工作时，在缆绳收放组件放出缆绳的前提下，活动端定位无人机携带缆绳的活动端到达需进行物品投送的位置并由人工将其平稳固定，为紧急物品的精准投送提供前提条件；不工作时，活动端定位无人机通过定位无人机固定座实现与飞行平台的位置固定，防止其在飞行平台的运动过程中发生掉落。

所述的物品投送组件包括补给箱弧形运动装置、补给箱、补给箱端盖、下磁铁固定件、下部电磁铁、上部电磁铁、上磁铁固定件、伸缩轴、液压球铰以及缆绳移动件；补给箱弧形运动装置由360度圆形滑轨和一系列内置驱动装置可沿滑轨自如运动的滑块组成，补给箱弧形运动装置的滑轨与飞行平台螺栓固定，补给箱弧形运动装置的滑块与下磁铁固定件螺栓固定，下磁铁固定件又与下部电磁铁螺栓固定；缆绳移动件内置驱动装置，可沿缆绳自如运动，液压球铰的固定端与活动端分别与缆绳移动件和伸缩轴的固定端焊接在一起，伸缩轴的活动端又与上磁铁固定件焊接在一起，上部电磁铁通过螺栓固定在上磁铁固定件上；补给箱和补给箱端盖可通过螺纹固定，补给箱和补给箱端盖的主体材料均为硬质塑料，补给箱的底部和补给箱端盖的外侧均嵌有圆形不锈钢板，使补给箱和补给箱端盖能分别被通电后的下部电磁铁和上部电磁铁吸附固定；液压球铰活动端相对其固定端绕过其球心点任意轴线的旋转运动，结合伸缩轴活动端相对其固定端沿其轴线的直线移动，通过上磁铁固定件带动实现上部电磁铁的自适应位姿调整；运输过程中，补给箱和补给箱端盖螺纹固定，下部电磁铁与补给箱底部贴合并通电，将补给箱平稳地吸附固定在飞行平台上；到达投送区域后，在缆绳收放组件和缆绳活动端定位组件配合工作将缆绳活动端送至投送位置并实现人工固定的前提下，补给箱弧形运动装置、伸缩轴以及液压球铰共同作用使得上部电磁铁与需投送补给箱的补给箱端盖贴合并通电，然后下部电磁铁断电，使得需投送的补给箱与上部电磁铁平稳地吸附固定，再然后伸缩轴带动需投送的补给箱脱离下部电磁铁，最后由缆绳移动件带动向指定位置精准投送；投送到达后，上部电磁铁断电将补给箱放下然后由缆绳移动件带动返回以进行下一补给箱的投送，人员打开补给箱端盖进行补给；一个地点投送完毕后，调整飞行平台和活动端定位无人机的位置，进行下一地点的紧急物品精准投送。

本发明是一种无人机式紧急物品精准投送装置，可用于灾区、战区、人员受困等状况下物资、食物、饮用水、急救包等物品的精准投送；通过视觉装置提供环境信息进行控制，通过飞行平台快速到达指定区域；然后通过缆绳收放组件收放缆绳，通过缆绳活动端定位组件将缆绳活动端准确送至投送位置并由人工固定，最后通过物品投送组件进行紧急物品的精准投送。本发明运动自由度高、灵活性强，紧急物品投送精准度高且投送过程平稳、安全性高、效率高、成本低。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种救援物品精准投送装置原理示意图；

图中：1、视觉装置，2、旋翼俯仰组件，3、飞行平台，4、多旋翼夹角调整组件，5、旋翼组件，6、旋翼位姿调整组件，7、缆绳收放组件，8、缆绳活动端定位组件，9、物品投送组件。

图2为本发明实施例提供的旋翼组件原理示意图；

图中：5.1、螺旋桨，5.2、螺旋桨旋转轴承，5.3、螺旋桨承载架，5.4、螺旋桨旋转电机。

图3为本发明实施例提供的旋翼位姿调整组件原理示意图；

图中：6.1、旋翼运动球铰副，6.2、旋翼运动伸缩轴，6.3、旋翼运动液压球铰，6.4、旋翼位姿调整座。

图4为本发明实施例提供的旋翼俯仰组件原理示意图；

图中：2.1、旋翼俯仰臂，2.2、旋翼俯仰轴承，2.3、旋翼俯仰电机，2.4、旋翼俯仰基座。

图5为本发明实施例提供的为避免对任务执行产生干扰所采用的旋翼上翘状态示意图。

图6为本发明实施例提供的多旋翼夹角调整组件原理示意图；

图中：4.1、旋翼弧形运动滑轨，4.2、旋翼弧形运动滑块。

图7为本发明实施例提供的四旋翼运动模式图。

图8为本发明实施例提供的当一个旋翼发生故障时的三旋翼运动模式图。

图9~10为本发明实施例提供的当两个旋翼发生故障时的两旋翼运动模式图。

图11为本发明实施例提供的四旋翼运动模式下的悬停状态空气反作用力示意图。

图12为本发明实施例提供的四旋翼运动模式下的平移状态空气反作用力示意图。

图13为本发明实施例提供的四旋翼运动模式下的翻转状态空气反作用力示意图。

图14为本发明实施例提供的四旋翼运动模式下的侧位姿悬停状态空气反作用力示意图。

图15为本发明实施例提供的缆绳收放组件原理示意图；

图中：7.1、卷筒，7.2、卷筒旋转轴承，7.3、卷筒旋转电机座，7.4、卷筒旋转电机，7.5、缆绳，7.6、前滑轮，7.7、缆绳导向件，7.8、后滑轮。

图16为本发明实施例提供的缆绳活动端定位组件原理示意图；

图中：8.1、缆绳活动端固定件，8.2、活动端定位无人机，8.3、定位无人机固定座。

图17为本发明实施例提供的物品投送组件原理示意图；

图中：9.1、补给箱弧形运动装置，9.2、补给箱，9.3、补给箱端盖，9.4、下磁铁固定件，9.5、下部电磁铁，9.6、上部电磁铁，9.7、上磁铁固定件，9.8、伸缩轴，9.9、液压球铰，9.10、缆绳移动件。

图18为本发明实施例提供的紧急物品精准投送状态示意图。

具体实施方式

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。

请参阅图1，是本发明实施例提供的一种救援物品精准投送装置原理示意图，它包括视觉装置1、旋翼俯仰组件2、飞行平台3、多旋翼夹角调整组件4、旋翼组件5、旋翼位姿调整组件6、缆绳收放组件7、缆绳活动端定位组件8以及物品投送组件9。本发明是一种无人机式紧急物品精准投送装置，可用于灾区、战区、人员受困等状况下物资、食物、饮用水、急救包等物品的精准投送；通过视觉装置1提供环境信息进行控制，通过旋翼俯仰组件2、旋翼组件5以及旋翼位姿调整组件6控制无人机式紧急物品精准投送装置避过障碍物快速到达指定区域；然后通过缆绳收放组件7收放缆绳，通过缆绳活动端定位组件8将缆绳活动端准确送至投送位置并由人工固定，最后通过物品投送组件9进行紧急物品的精准投送。本发明运动自由度高、灵活性强，紧急物品投送精准度高且投送过程平稳、安全性高、效率高、成本低。

请参阅图2，是本发明实施例提供的旋翼组件原理示意图，它包括螺旋桨5.1、螺旋桨旋转轴承5.2、螺旋桨承载架5.3以及螺旋桨旋转电机5.4；螺旋桨旋转轴承5.2的内外圈分别与螺旋桨5.1和螺旋桨承载架5.3螺栓固定，螺旋桨旋转电机5.4的机体通过螺栓固定在螺旋桨承载架5.3上，其输出轴与螺旋桨5.1键连接，并通过挡片和螺栓轴向定位；螺旋桨旋转电机5.4输出轴相对于其机体绕其轴线的旋转运动，带动螺旋桨5.1相对于螺旋桨承载架5.3旋转，通过空气的反作用力形成一个垂直于旋翼组件5平面的力，为无人机式紧急物品精准投送装置的移动提供前提条件。

请参阅图3，是本发明实施例提供的旋翼位姿调整组件原理示意图，它包括旋翼运动球铰副6.1、旋翼运动伸缩轴6.2、旋翼运动液压球铰6.3以及旋翼位姿调整座6.4；旋翼运动球铰副6.1有三组，其固定端间隔120度焊接在螺旋桨承载架5.3上；旋翼运动液压球铰6.3有三组，其固定端间隔120度焊接在旋翼位姿调整座6.4上；旋翼运动伸缩轴6.2有三组，其两端分别与旋翼运动球铰副6.1活动端和旋翼运动液压球铰6.3活动端焊接在一起，从而构成并联式位姿调整装置，旋翼运动液压球铰6.3活动端相对于其固定端绕过其球心点任意轴线的旋转运动，结合旋翼运动伸缩轴6.2一端相对于另一端沿其轴线的直线移动，灵活调整螺旋桨承载架5.3相对于旋翼位姿调整座6.4的位姿，从而调整旋翼组件5所承受空气反作用力的方向，再通过螺旋桨旋转电机5.4的转速来调整作用力的大小，从而灵活调整无人机式紧急物品精准投送装置的整体受力状态，实现多种姿态下的移动与悬停，快速穿过障碍物到达指定位置；此外，旋翼位姿调整座6.4的上圆弧较下圆弧的半径要小，气流流过上表面的速度更快，根据伯努力效应，下表面所受空气压力较上表面更大，从而产生一个托举力，电机可以分出更多的功率用于推进，使无人机式紧急物品精准投送装置的移动速度更快。

请参阅图4，是本发明实施例提供的旋翼俯仰组件原理示意图，它包括旋翼俯仰臂2.1、旋翼俯仰轴承2.2、旋翼俯仰电机2.3以及旋翼俯仰基座2.4；旋翼俯仰臂2.1与旋翼位姿调整座6.4焊接固定，旋翼俯仰轴承2.2的内外圈分别与旋翼俯仰臂2.1和旋翼俯仰基座2.4螺栓固定，旋翼俯仰电机2.3的机体通过螺栓固定在旋翼俯仰基座2.4上，其输出轴与旋翼俯仰臂2.1键连接；旋翼俯仰电机2.3输出轴相对其机体绕其轴线的旋转运动，通过旋翼俯仰臂2.1带动旋翼位姿调整座6.4绕旋翼俯仰电机2.3的轴线旋转，从而实现紧急物品精准投送装置各旋翼相对飞行平台3的自适应俯仰，一方面提高无人机式紧急物品精准投送装置在运动过程中的自由度和灵活性，另一方面在无人机式紧急物品精准投送装置执行物品精准投送任务时灵活调整各旋翼与飞行平台3的相对角度，避免对任务执行过程产生干扰。

请参阅图5，是本发明实施例提供的为避免对任务执行产生干扰所采用的旋翼上翘状态示意图。

请参阅图6，是本发明实施例提供的多旋翼夹角调整组件原理示意图，它包括旋翼弧形运动滑轨4.1和旋翼弧形运动滑块4.2；旋翼弧形运动滑轨4.1为360度圆形滑轨，旋翼弧形运动滑块4.2一组四个，均能在旋翼弧形运动滑轨4.1上自如滑动；旋翼弧形运动滑轨4.1与飞行平台3焊接在一起，旋翼弧形运动滑块4.2与旋翼俯仰基座2.4螺栓固定；旋翼弧形运动滑块4.2沿旋翼弧形运动滑轨4.1的自如运动，通过旋翼俯仰基座2.4带动相应旋翼沿旋翼弧形运动滑轨4.1自如运动，实现相邻旋翼之间的夹角调整，当一到两个旋翼发生故障时，调整无人机式紧急物品精准投送装置各旋翼的相对位置，以达到新的运动平衡继续工作。

请参阅图7，是本发明实施例提供的四旋翼运动模式图。

请参阅图8，是本发明实施例提供的当一个旋翼发生故障时的三旋翼运动模式图。

请参阅图9~10，是本发明实施例提供的当两个旋翼发生故障时的两旋翼运动模式图。

请参阅图11~14，是本发明实施例提供的四旋翼运动模式下的四种运动状态空气反作用力示意图。

请参阅图15，是本发明实施例提供的缆绳收放组件原理示意图，它包括卷筒7.1、卷筒旋转轴承7.2、卷筒旋转电机座7.3、卷筒旋转电机7.4、缆绳7.5采用钢丝绳或者高强度锦纶材质缆绳、前滑轮7.6、缆绳导向件7.7以及后滑轮7.8；卷筒旋转电机座7.3与飞行平台3螺栓固定，卷筒旋转轴承7.2的内外圈分别与卷筒旋转电机座7.3和卷筒7.1螺栓固定，卷筒旋转电机座7.3的机体通过螺栓固定在卷筒旋转电机座7.3上，其输出轴与卷筒7.1键连接；前滑轮7.6的滑轮座、后滑轮7.8的滑轮座以及缆绳导向件7.7均通过螺栓固定在飞行平台3上，缆绳7.5一端固定在卷筒7.1上，另一端绕卷筒7.1数圈后，再依次经过前滑轮7.6的滑轮体、缆绳导向件7.7的导向孔以及后滑轮7.8的滑轮体之后固定在缆绳活动端定位组件8上；卷筒旋转电机7.4输出轴相对其机体绕其轴线的旋转运动，带动卷筒7.1绕其轴线旋转，实现缆绳7.5的自适应收放，不使用时将缆绳7.5卷起收回，避免干扰无人机式紧急物品精准投送装置的运动，使用时将缆绳7.5放出，由缆绳活动端定位组件8携带至投送位置并实现人工固定，为紧急物品的精准投送提供前提条件。

请参阅图16，是本发明实施例提供的缆绳活动端定位组件原理示意图，它包括缆绳活动端固定件8.1、活动端定位无人机8.2以及定位无人机固定座8.3；缆绳活动端固定件8.1一端与缆绳7.5的活动端夹紧固定，另一端与活动端定位无人机8.2螺栓固定，定位无人机固定座8.3通过螺栓固定在飞行平台3上；工作时，在缆绳收放组件7放出缆绳7.5的前提下，活动端定位无人机8.2携带缆绳7.5的活动端到达需进行物品投送的位置并由人工将其平稳固定，为紧急物品的精准投送提供前提条件；不工作时，活动端定位无人机8.2通过定位无人机固定座8.3实现与飞行平台3的位置固定，防止其在飞行平台3的运动过程中发生掉落。

请参阅图17，是本发明实施例提供的物品投送组件原理示意图，它包括补给箱弧形运动装置9.1、补给箱9.2、补给箱端盖9.3、下磁铁固定件9.4、下部电磁铁9.5、上部电磁铁9.6、上磁铁固定件9.7、伸缩轴9.8、液压球铰9.9以及缆绳移动件9.10；补给箱弧形运动装置9.1由360度圆形滑轨和一系列内置驱动装置可沿滑轨自如运动的滑块组成，补给箱弧形运动装置9.1的滑轨与飞行平台3螺栓固定，补给箱弧形运动装置9.1的滑块与下磁铁固定件9.4螺栓固定，下磁铁固定件9.4又与下部电磁铁9.5螺栓固定；缆绳移动件9.10内置驱动装置，可沿缆绳7.5自如运动，液压球铰9.9的固定端与活动端分别与缆绳移动件9.10和伸缩轴9.8的固定端焊接在一起，伸缩轴9.8的活动端又与上磁铁固定件9.7焊接在一起，上部电磁铁9.6通过螺栓固定在上磁铁固定件9.7上；补给箱9.2和补给箱端盖9.3可通过螺纹固定，补给箱9.2和补给箱端盖9.3的主体材料均为硬质塑料，补给箱9.2的底部和补给箱端盖9.3的外侧均嵌有圆形不锈钢板，使补给箱9.2和补给箱端盖9.3能分别被通电后的下部电磁铁9.5和上部电磁铁9.6吸附固定；液压球铰9.9活动端相对其固定端绕过其球心点任意轴线的旋转运动，结合伸缩轴9.8活动端相对其固定端沿其轴线的直线移动，通过上磁铁固定件9.7带动实现上部电磁铁9.6的自适应位姿调整；运输过程中，补给箱9.2和补给箱端盖9.3螺纹固定，下部电磁铁9.5与补给箱9.2底部贴合并通电，将补给箱9.2平稳地吸附固定在飞行平台3上；到达投送区域后，在缆绳收放组件7和缆绳活动端定位组件8配合工作将缆绳7.5活动端送至投送位置并实现人工固定的前提下，补给箱弧形运动装置9.1、伸缩轴9.8以及液压球铰9.9共同作用使得上部电磁铁9.6与需投送补给箱9.2的补给箱端盖9.3贴合并通电，然后下部电磁铁9.5断电，使得需投送的补给箱9.2与上部电磁铁9.6平稳地吸附固定，再然后伸缩轴9.8带动需投送的补给箱9.2脱离下部电磁铁9.5，最后由缆绳移动件9.10带动向指定位置精准投送；投送到达后，上部电磁铁9.6断电将补给箱9.2放下然后由缆绳移动件9.10带动返回以进行下一补给箱9.2的投送，人员打开补给箱端盖9.3进行补给；一个地点投送完毕后，调整飞行平台3和活动端定位无人机8.2的位置，进行下一地点的紧急物品精准投送。

请参阅图18，是本发明实施例提供的紧急物品精准投送状态示意图。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。