一种自动抓取物件的智能机械手式四轴飞行器系统的制作方法

本发明涉及无人机领域，尤其涉及到一种自动抓取物件的智能机械手式四轴飞行器系统。

背景技术：

载物飞行器产品随着社会的需要开始被人们重视，一来网购的兴起迫切需要更加便捷的运输工具；二来无论是快节奏的都市还是道路不便的城郊山区，适应多地形多状态的交通工具能够大大的节约人力物力以及金贵的时间成本；再者fpv多旋翼第一视角竞速比赛的兴起将会进一步推进飞行器发展，不仅如此诸如科研，军用等用途亦是必不可少。目前，市面上还没有能够完全用于载物的飞行器，续航里程短极大的限制了小型四轴载物飞行器的发展，当下，四轴飞行器主要用于航拍，载物的重量相当有限，仅仅作为一个辅助的功用。

传统的飞行器续航里程短，载物能力弱，稳定性不足，且装载物品需要手动装载，造成使用不方便等问题，故而提出一种自动抓取物件的智能机械手式四轴飞行器系统来解决上述问题。

因此，我们有必要对这样一种结构进行改善，以克服上述缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种自动抓取物件的智能机械手式四轴飞行器系统，通过电池组与机械手的配合，既解决了飞行器续航里程短的问题，又能够自动装载物品，使得操作简单方便，大大提高工作效率和工作质量。

本发明的上述技术目的是用过以下技术方案实现的：一种自动抓取物件的智能机械手式四轴飞行器系统，包括机架、若干组驱动机架飞行的驱动模块，所述驱动模块包括对应的飞行电机及机翼，所述机架设置有用于对驱动模块供电的第一蓄电池，机架设置有与驱动模块电连接的控制装置，所述机架设置有摄像机，所述摄像机与控制装置电信号连接，所述机架设置有用于自动抓取物件的抓取机构；所述抓取机构包括固定于所述机架下端面的储物箱、滑动连接于所述储物箱侧壁并用于开闭储物箱的箱门、设置于所述储物箱并驱动所述箱门滑移的电动推杆、设置于所述箱门外壁并用于将物件转入储物箱或从储物箱取出的取放组件；所述取放组件包括固定连接于输送箱门外壁的第一机械臂、转动连接于所述第一机械臂的第二机械臂、转动连接于第二机械臂远离第一机械臂一端的第三机械臂、设置于第三机械臂远离第二机械臂一端用于抓取物件的电动夹爪、设置于所述第一机械臂并驱动第二机械臂转动的第一驱动电机、设置于第二机械臂并驱动第三机械臂转动的第二驱动电机，所述第二机械臂转动轴向呈竖直设置，所述第三机械臂转动轴向呈水平设置。

本发明的进一步设置为：所述机架的顶部固定连接有机箱，所述第一蓄电池、控制装置均设置于所述机箱底部，所述机箱内设置有第二蓄电池，所述第二蓄电池与控制装置电连接。

本发明的进一步设置为：所述控制装置顶部固定连接有太阳能电池板，所述太阳能电池板与所述控制装置电连接。

本发明的进一步设置为：所述机箱上端面固定连接有用于盖合机箱的透光板，所述透光板由透明材质制成。

本发明的进一步设置为：所述储物箱与所述箱门之间设置有供所述箱门滑移的导轨。

本发明的进一步设置为：所述导轨设置为两组，两组导轨分设于电动推杆上下两侧。

本发明的进一步设置为：所述箱门的顶部和底部均活动安装有若干个与导轨相咬合的滑轮，所述滑轮在箱门上呈等间距分布。

本发明的进一步设置为：所述摄像机设置于所述机架下端面，且所述摄像机与所述机架之间设置有方便摄像机转动的云台。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

通过控制装置控制电动推杆收缩，电动推杆带动箱门移动，使得储物箱上的箱门打开，再通过控制装置控制第二驱动电机启动，第二驱动电机通过输出轴带动第三机械臂和电动夹爪向下旋转，并通过控制装置控制电动夹爪夹取物品，第二驱动电机通过输出轴带动第三机械臂和电动夹爪向上旋转，控制装置控制第一驱动电机启动，第一驱动电机通过输出轴带动第二机械臂和第三机械臂向后旋转，第三机械臂通过电动夹爪带动物品进入储物箱内部，达到简单方便自动抓取物件的效果，与传统飞行器载物相比，该飞行器具备自动夹取物件的功能，减少人工装载物品，达到节省人工成本的效果，通过控制装置和电子地图模块规划最优化行程路线，通过压力传感器检测该飞行器载重情况并将数据传递给控制装置；通过第一驱动电机及第二驱动电机方便控制电动夹爪运动至不同的空间位置，并通过电动夹爪夹取物件，从而方便自动将外界物件抓入储物箱内，或者将储物箱内物件取出；

通过导轨方便确定箱门的滑移方向，并且通过滑轮方便增加箱门强度，防止箱门出现松动，确保箱门盖合储物箱，同时方便箱门滑移；

短途飞行时，控制装置控制第一蓄电池启动，第二蓄电池和太阳能电池不工作；长途飞行时，控制装置控制第二蓄电池启动，在此过程中太阳能电池处于充电状态，使其电量维持在饱和状态，以供第一蓄电池和第二蓄电池耗完之后备用，当该飞行器在驱动模块负载低于设定值的运行状态下，先启动太阳能电池进行运载，当太阳能电池无法维持飞行时，接通第一蓄电池接口，第一蓄电池工作进行续航，若第一蓄电池耗尽，最后由第二蓄电池完成所有行程，返回出发点，此过程中已耗尽能量的太阳能电池处于充电状态，随时可输出获得的电量进行能量补给；负载高于设定值及满载情况下，电池组中第一蓄电池、第二蓄电池和太阳能电池同时启动，保持最大输出，并且太阳能电池处于工作状态，电量输入与输出同时进行，达到高效电能分配的效果，使得该飞行器飞行更持久和飞行更稳定，防止该飞行器因电量不足而造成坠机的情况发生，从而提高了该飞行器的安全性能，延长了该飞行器使用寿命。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的a部放大视图；

图3是图1的b部放大视图。

图中数字所表示的相应部件名称：1、机架；2、机箱；3、第一蓄电池；4、第二蓄电池；5、控制装置；6、太阳能电池板；7、驱动模块；8、云台；9、摄像机；10、储物箱；11、电动推杆；12、导轨；13、箱门；14、滑轮；15、第一机械臂；16、第一驱动电机；17、第二机械臂；18、第二驱动电机；19、第三机械臂；20、电动夹爪。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。

如图1所示，本发明提出的一种自动抓取物件的智能机械手式四轴飞行器系统，包括机架1、四组驱动机架1飞行的驱动模块7，每组驱动模块7包括对应的飞行电机及机翼，机架1安装有用于对驱动模块7供电的第一蓄电池3、及与驱动模块7电连接的控制装置5，控制装置5主要包括单片机及相应电路等，为现有技术，在此不赘述。控制装置5电信号连接有电子地图模块、蓝牙模块、4g通信模块和gps模块。机架1下端面安装有摄像机9，摄像机9与控制装置5电信号连接，摄像机9与机架1之间安装有方便摄像机9转动的云台8，该云台8为无人机云台，为现有技术，在此不赘述。通过云台8方便控制摄像机9拍摄角度。

机架1设置有用于自动抓取物件的抓取机构，抓取机构包括固定于机架1下端面的储物箱10，储物箱10位于摄像机9下方，储物箱10侧壁滑动连接有用于开闭储物箱10的箱门13，箱门13滑移方向呈水平设置，并且储物箱10设置有驱动箱门13滑移的电动推杆11，电动推杆11输出轴与箱门13外壁连接，并且在箱门13外壁安装有用于将物件转入储物箱10或从储物箱10取出的取放组件，并且储物箱10的内壁底部固定安装有压力传感器，压力传感器与控制装置5电连接。取放组件包括固定连接于输送箱门13外壁的第一机械臂15，第一机械臂15转动连接转动连接有第二机械臂17，第二机械臂17的一端转动连接于第一机械臂15，第二机械臂17转动轴向呈竖直设置，第二机械臂17另一端转动连接有第三机械臂19，第三机械臂19转动轴向呈水平设置，第三机械臂19远离第二机械臂17的一端安装有用于抓取物件的电动夹爪20，并且在第一机械臂15固定安装有驱动第二机械臂17转动的第一驱动电机16，在第二机械臂17固定安装有驱动第三机械臂19转动的第二驱动电机18；控制装置5通过导线与电动推杆11、第一驱动电机16、第二驱动电机18、电动夹爪20电连接。通过控制装置5控制电动推杆11收缩，电动推杆11带动箱门13移动，使得储物箱10上的箱门13打开，再通过控制装置5控制第二驱动电机18启动，第二驱动电机18通过输出轴带动第三机械臂19和电动夹爪20向下旋转，并通过控制装置5控制电动夹爪20夹取物品，第二驱动电机18通过输出轴带动第三机械臂19和电动夹爪20向上旋转，控制装置5控制第一驱动电机16启动，第一驱动电机16通过输出轴带动第二机械臂17和第三机械臂19向后旋转，第三机械臂19通过电动夹爪20带动物品进入储物箱10内部，达到简单方便自动抓取物件的效果，与传统飞行器载物相比，该飞行器具备自动夹取物件的功能，减少人工装载物品，达到节省人工成本的效果，通过控制装置5和电子地图模块规划最优化行程路线，通过压力传感器检测该飞行器载重情况并将数据传递给控制装置5；通过第一驱动电机16及第二驱动电机18方便控制电动夹爪20运动至不同的空间位置，并通过电动夹爪20夹取物件，从而方便自动将外界物件抓入储物箱10内，或者将储物箱10内物件取出。

储物箱10与输送箱门13之间安装有两组供箱门13滑移的导轨12，两组导轨12分别设置于箱门13的上下两端，且分设于电动推杆11上下两侧。并且箱门13的顶部和底部均活动安装有四个个与导轨12相咬合的滑轮14，滑轮14在箱门13上呈等间距分布。通过导轨12方便确定箱门13的滑移方向，并且通过滑轮14方便增加箱门13强度，防止箱门13出现松动，确保箱门13盖合储物箱10，同时方便箱门13滑移。

机架1的顶部固定连接有机箱2，第一蓄电池3、控制装置5均安装于机箱2底部，机箱2内安装有第二蓄电池4，第二蓄电池4的电量储存容量大于第一蓄电池33的电量储存容量，第二蓄电池4位于第一蓄电池3的侧边，且第二蓄电池4与控制装置5电连接，且控制装置5位于第二蓄电池4侧边。在控制装置5顶部固定连接有太阳能电池板6，太阳能电池板6与控制装置5电连接，机箱2上端面固定连接有用于盖合机箱2的透光板，透光板由透明材质制成，可以为透明塑料等。短途飞行时，控制装置5控制第一蓄电池3启动，第二蓄电池4和太阳能电池6不工作；长途飞行时，控制装置5控制第二蓄电池4启动，在此过程中太阳能电池6处于充电状态，使其电量维持在饱和状态，以供第一蓄电池3和第二蓄电池4耗完之后备用，当该飞行器在驱动模块7负载低于设定值的运行状态下，先启动太阳能电池6进行运载，当太阳能电池6无法维持飞行时，接通第一蓄电池3接口，第一蓄电池3工作进行续航，若第一蓄电池3耗尽，最后由第二蓄电池4完成所有行程，返回出发点，此过程中已耗尽能量的太阳能电池6处于充电状态，随时可输出获得的电量进行能量补给；负载高于设定值及满载情况下，电池组中第一蓄电池3、第二蓄电池4和太阳能电池6同时启动，保持最大输出，并且太阳能电池6处于工作状态，电量输入与输出同时进行，达到高效电能分配的效果，使得该飞行器飞行更持久和飞行更稳定，防止该飞行器因电量不足而造成坠机的情况发生，从而提高了该飞行器的安全性能，延长了该飞行器使用寿命。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。