用于多旋翼无人机的挂靠机械臂的制作方法

本实用新型涉及无人机机械臂领域，尤其涉及一种供多旋翼无人机挂靠的机械臂。

背景技术：

目前，多旋翼无人机应用广泛，应用场景丰富。但是多旋翼无人机续航时间短，导致多旋翼无人机在许多场景中的应用和发展都受到限制。

由于多旋翼无人机航程短，导致每工作一段距离，就需要进行一次降落，供地面人员为其更换电池，然后继续起飞执行任务，减低了多旋翼无人机的工作效率。

在多旋翼无人机的实际应用中，有些应用场景无需移动，只需在空中定点执行拍摄和观察任务，目前，多旋翼无人机的空中定点拍摄主要为悬停拍摄，但现有的多旋翼无人机的悬停状态需要通过自身螺旋桨的旋转提供升力，浪费大量的电能，使得续航时间更为短暂，缩短多旋翼无人机在空中工作的时间。

对此，国内外学者进行了关于多旋翼无人机停靠的研究，其中，最基本的停靠方式为直接落在地面或平台上，此外，目前国内外已有课题主要研究无人机在墙壁上的停靠。国外有研究机构研究出一种爬墙无人机，这种无人机可以在飞行中停靠在墙壁上且可以在墙壁上进行移动；国内也有大学团队研究出一种利用真空吸盘使得无人机在墙壁上停靠、移动的无人机。但是这些利用真空吸盘使得无人机可在墙壁上停靠的方法需要消耗电能来制造真空条件，不利于无人机的续航。

目前，有一些使得多旋翼无人机可进行停靠的机械结构，但这些机械结构大部分是机械爪结构，要维持多旋翼无人机的停靠，则机械爪在工作时需要不断消耗电能来保持抓握状态，导致停靠时间受到多旋翼无人机电量的限制，不利于无人机的续航工作。

鉴于此，有必要提供一种可解决上述缺陷的挂靠时无需消耗电能而延长续航时间、无需频繁更换电池而节省人力资源且挂靠机械臂开口可调节而适用范围广的用于多旋翼无人机的挂靠机械臂。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可解决上述缺陷的挂靠时无需消耗电能而延长续航时间、无需频繁更换电池而节省人力资源且挂靠臂开口可调节而适用范围广的用于多旋翼无人机的挂靠机械臂。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种用于多旋翼无人机的挂靠机械臂，所述挂靠机械臂包括：

一挂靠组件，所述挂靠组件包括一U型臂以及一连接臂，所述U型臂包括一第一弧形部、一第二弧形部以及一第一可伸缩机构，所述第一可伸缩机构连接在所述第一弧形部和第二弧形部之间以调节所述U型臂的开口大小，所述连接臂固定于所述第二弧形部的外侧；

一直臂，所述直臂的上端部通过一舵机与所述挂靠组件的连接臂相连，所述直臂的底部用于铰接于多旋翼无人机上；以及

一第二可伸缩机构，所述第二可伸缩机构一端连接于所述直臂的中部，另一端用于铰接于多旋翼无人机上，从而驱动所述直臂折叠于所述多旋翼无人机上。

其中，利用所述用于多旋翼无人机的挂靠机械臂的挂靠组件的自锁原理，多旋翼无人机靠自身重量停靠在柱状物上，无需消耗电能；同时，通过所述舵机连接所述挂靠组件和直臂，所述舵机可控制所述挂靠组件的连接臂转动，从而带动U型臂转动，实现挂靠组件在直臂上折叠和展开；通过所述第二可伸缩机构可驱动所述直臂折叠于所述多旋翼无人机上，因此，通过舵机和第二可伸缩机构的配合可实现整个挂靠机械臂的折叠与展开；此外，由于舵机及其它驱动部件只有在所述挂靠机械臂一开始的挂靠动作和结束挂靠进行折叠时需要消耗电能，而在顺利挂靠于被挂靠物上之后的整个挂靠过程中无需消耗电能，可使得多旋翼无人机实现零电耗，从而延长多旋翼无人机的续航时间，增强所述挂靠机械臂的实用性。

其进一步技术方案为：所述第二可伸缩机构包括一第二丝杆传动机构以及设于所述直臂的一铰接支座，其中，所述第二丝杆传动机构包括第二丝杆螺母、第二丝杆以及第二减速电机，所述第二丝杆螺母固定于所述铰接支座上，所述第二丝杠的上端穿过所述第二丝杆螺母，其下端通过一联轴器与所述第二减速电机相连。

其中，通过所述铰接支座连接直臂和第二丝杆传动机构，通过控制所述第二减速电机的正转和反转来控制第二丝杆的转动，利用丝杆的传动作用，使得第二丝杆螺母沿第二丝杆上下移动，同时带动所述直臂沿第二丝杆上下移动，由于所述直臂的底部及所述第二可伸缩机构的一端铰接于多旋翼无人机上，则所述直臂可在多旋翼无人机上折叠和展开。

其进一步技术方案为：所述第一可伸缩机构包括连接于所述第一弧形部和第二弧形部之间的导轨以及用于驱动所述导轨伸缩运动的传动机构。其中，多旋翼无人机挂靠时，通过控制所述传动机构驱动所述导轨伸缩运动，以根据被挂靠物的直径调节所述U型臂的开口大小，使得所述挂靠机械臂可挂靠于不同直径的被挂靠物，适用范围广。

其进一步技术方案为：所述第一弧形部的一端设有第一连接座，所述第二弧形部的一端设有第二连接座，所述传动机构及两所述导轨均连接于所述第一连接座和第二连接座之间。

其进一步技术方案为：所述传动机构为第一丝杆传动机构，所述第一丝杆传动机构位于两所述导轨之间，其包括第一丝杆螺母、第一丝杆以及第一减速电机；其中，所述第一丝杆螺母固定于所述第一连接座内，所述第一丝杆的上端穿过所述第一丝杆螺母，其下端通过一联轴器与所述第一减速电机相连，所述第一减速电机固定安装于所述第二连接座内。

其中，通过控制所述第一减速电机的正转和反转可控制第一丝杆的转动，利用丝杆的作用，使得第一丝杆螺母带动所述第一连接座上下移动，从而驱动所述导轨的伸缩运动，以控制第一弧形部和第二弧形部之间距离的长短，实现U型臂开口大小的调节，扩大所述挂靠机械臂的适用范围。

其进一步技术方案为：所述第一弧形部和第二弧形部上均设有充电接触装置以便所述挂靠机械臂挂靠在一充电桩上进行充电。其中，在所述挂靠机械臂上设置充电接触装置并配合充电桩使用，可实现多旋翼无人机的挂靠与充电同时进行，有效延长多旋翼无人机的飞行工作时间；同时，采用充电接触装置以实现直接接触式充电，提高充电效率。

其进一步技术方案为：所述充电接触装置可分别设于所述第一弧形部及第二弧形部的侧边或者是分别设于所述第一弧形部及第二弧形部的内弧表面，且朝向所述充电桩上相应的接触导体片以与相应的接触导体片形成电连接。

其进一步技术方案为：所述充电接触装置包括一可产生形变或者可伸缩的弧形导体片或者是包括至少一弹簧顶针。其中，利用可产生形变或可伸缩的弧形导体片及弹簧顶针的特性，保证充电接触装置与所述充电桩上相应的接触导体片充分接触，有利于获得更优的充电效果。

其进一步技术方案为：所述第一弧形部的一端与所述第一可伸缩机构相连，另一端安装有一引导杆。其中，利用引导杆的引导作用，有利于扩大U型臂的捕获范围，提高所述挂靠机械臂的捕捉能力。

其进一步技术方案为：所述第一弧形部和第二弧形部的内弧表面均设有防滑胶垫。其中，防滑胶垫起防滑作用，使得挂靠机械臂的挂靠效果更加稳固。

本实用新型与现有技术相比的有益效果在于：本实用新型所提供的用于多旋翼无人机的挂靠机械臂可铰接于多旋翼无人机上，利用挂靠拍摄的方式替代多旋翼无人机的悬停拍摄，同时，挂靠时无需消耗电能，从而延长多旋翼无人机的续航时间，无需频繁更换电池，节省人力资源，节约成本，同时避免多旋翼无人机长时间工作导致的电机过热，延长多旋翼无人机的工作寿命；通过在所述挂靠机械臂设置一挂靠组件、一直臂及一第二可伸缩机构，所述挂靠组件内设有第一可伸缩机构，以实现对挂靠机械臂开口的调节，供多旋翼无人机在不同场景中进行挂靠，适用范围广；同时，利用舵机和第二伸缩机构的配合可实现将挂靠机械臂折叠于多旋翼无人机上，不影响多旋翼无人机的日常飞行工作。

通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。

附图说明

图1为本实用新型用于多旋翼无人机的挂靠机械臂的第一实施例的结构示意图。

图2为图1所示挂靠机械臂应用于多旋翼无人机的结构示意图。

图3为图2所示的多旋翼无人机的挂靠机械臂处于折叠状态的结构示意图。

图4为图1所示挂靠机械臂的侧视图。

图5为图4所示挂靠机械臂中A部分的放大示意图。

图6展示了图1所示挂靠机械臂配合充电桩进行挂靠充电的状态。

图7为图6中B部分的放大示意图。

图8为本实用新型的用于多旋翼无人机的挂靠机械臂的第二实施例的挂靠组件结构示意图。

图9为图8中C部分的放大示意图。

图10为图8所示第二实施例配合充电桩进行挂靠充电的示意图。

图11为图10中D部分的放大示意图。

图12为本实用新型的用于多旋翼无人机的挂靠机械臂的第三实施例的挂靠组件结构示意图。

图13为图12中E部分的放大示意图。

图14为本实用新型的用于多旋翼无人机的挂靠机械臂的第四实施例的挂靠组件结构示意图。

图15为图14中F部分的放大示意图。

图16为本实用新型的用于多旋翼无人机的挂靠机械臂的第五实施例的挂靠组件结构示意图。

图17为图16中G部分的放大示意图。

图18为本实用新型的用于多旋翼无人机的挂靠机械臂的第六实施例的挂靠组件结构示意图。

图19为图18中H部分的放大示意图。

图20展示了多旋翼无人机借助本实用新型的挂靠机械臂而挂靠在横栏上的状态。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1至图7展示了本实用新型的第一实施例。

首先，参照图1至图3，在本实施例中，本实用新型用于多旋翼无人机的挂靠机械臂100包括一挂靠组件110，一直臂120以及一第二可伸缩机构130。

其中，所述挂靠组件110包括一U型臂111以及一连接臂112，所述U型臂111包括一第一弧形部113、一第二弧形部114以及一第一可伸缩机构115，所述第一可伸缩机构115连接在所述第一弧形部113和第二弧形部114之间以调节所述U型臂111的开口大小，所述连接臂112固定于所述第二弧形部114的外侧；所述直臂120的上端部通过一舵机121与所述挂靠组件110的连接臂112相连，所述直臂120的底部用于铰接于多旋翼无人机200上；所述第二可伸缩机构130一端连接于所述直臂120的中部，另一端用于铰接于多旋翼无人机200上，从而驱动所述直臂120折叠于所述多旋翼无人机200上。

如附图所示的实施例中，所述直臂120的底部通过一销钉122安装于一第一固定铰支座123，所述第一固定铰支座123固定安装于所述多旋翼无人机200的中心板上板201上，安装位置与多旋翼无人机200的重心连线与所述中心板上板201垂直，使得所述多旋翼无人机200挂靠时可保持平衡状态。所述第二可伸缩机构130的底部通过一第二固定铰支座137安装于多旋翼无人机200的中心板前板202上，停靠时所述第二可伸缩机构130正常情况下不受力，因此，对所述第二可伸缩机构130的强度要求不高，有利于降低所述第二可伸缩结构130的重量，从而降低整个挂靠机械臂100的重量，进而降低多旋翼无人机200的负载，减少负载对多旋翼无人机200续航时间的影响；而且通过所述第二可伸缩机构130可驱动所述直臂120折叠于所述多旋翼无人机200上。

同时，利用所述挂靠机械臂100的挂靠组件110的自锁原理，多旋翼无人机200靠自身重量停靠在柱状物上，无需消耗电能；而且通过所述舵机121连接所述挂靠组件110和直臂120，所述舵机121可控制所述挂靠组件110的连接臂112转动，从而带动U型臂111转动，实现挂靠组件110在直臂120上折叠和展开。因此，通过舵机121和第二可伸缩机构130的配合可实现整个挂靠机械臂100的折叠与展开。此外，由于舵机121及其它驱动部件只有在所述挂靠机械臂100一开始的挂靠动作和结束挂靠进行折叠时需要消耗电能，而在顺利挂靠于被挂靠物上之后的整个挂靠过程中无需消耗电能，可使得多旋翼无人机200实现零电耗，从而延长多旋翼无人机200的续航时间，增强所述挂靠机械臂100的实用性。

继续参照图1至图3，在某些实施例，例如本实施例中，所述第二可伸缩机构130包括一第二丝杆传动机构131以及设于所述直臂120的一铰接支座132，其中，所述第二丝杆传动机构131包括第二丝杆螺母133、第二丝杆134以及第二减速电机135，所述第二丝杆螺母133固定于所述铰接支座132上，所述第二丝杆134的上端穿过所述第二丝杆螺母133，其下端通过一联轴器136与所述第二减速电机135相连。

其中，通过所述铰接支座132连接直臂120和第二丝杆传动机构131；所述第二固定铰支座137内设有用于固定所述第二丝杆传动机构131的第二减速电机135的电机固定座138，控制所述第二减速电机135的正转和反转可控制第二丝杆134的转动，使得第二丝杆螺母133沿第二丝杆134上下移动，同时带动所述直臂120沿第二丝杆134上下移动，由于所述直臂120的底部及所述第二可伸缩机构130的一端铰接于多旋翼无人机200上，则所述直臂120可在多旋翼无人机上折叠和展开。

参照图4和图5，在某些实施例，例如本实施例中，所述第一可伸缩机构115包括连接于所述第一弧形部113和第二弧形部114之间的导轨1151以及用于驱动所述导轨1151伸缩运动的传动机构1152。其中，多旋翼无人机200挂靠时，通过控制所述传动机构1152驱动所述导轨1151伸缩运动，以根据被挂靠物的直径调节所述U型臂111的开口大小，使得所述挂靠机械臂100可挂靠于不同直径的被挂靠物，适用范围广。

在某些实施例，例如本实施例中，所述第一弧形部113的一端设有一第一连接座1131，所述第二弧形部114的一端设有一第二连接座1141，所述传动机构1152及两所述导轨1151均连接于所述第一连接座1131和第二连接座1141之间。

继续参照图4和图5，在某些实施例，例如本实施例中，所述传动机构1152为第一丝杆传动机构1153，所述第一丝杆传动机构1153位于两所述导轨1151之间，其包括第一丝杆螺母1154、第一丝杆1155以及第一减速电机1156；其中，所述第一丝杆螺母1154固定于所述第一连接座1131内，所述第一丝杆1155的上端穿过所述第一丝杆螺母1154，其下端通过一联轴器1157与所述第一减速电机1156相连，所述第一减速电机1156固定安装于所述第二连接座1141内。

其中，通过控制所述第一减速电机1156的正转和反转可控制第一丝杆1155的转动，利用丝杆的作用，使得第一丝杆螺母1154带动所述第一连接座1131上下移动，从而驱动所述导轨1151的伸缩运动，以控制第一弧形部113和第二弧形部114之间距离的长短，实现U型臂111开口大小的调节，扩大所述挂靠机械臂100的适用范围。

参照图6和图7，在某些实施例，例如本实施例中，所述第一弧形部113和第二弧形部114上均设有充电接触装置116以便所述挂靠机械臂100在一充电桩300上进行充电。其中，在所述挂靠机械臂100上设置充电接触装置116并配合充电桩300使用，可实现多旋翼无人机200的挂靠与充电同时进行，有效延长多旋翼无人机200的飞行工作时间；同时，采用充电接触装置116以实现直接接触式充电，提高充电效率。

参照图1和图6，在某些实施例，例如本实施例中，所述充电接触装置116分别设于所述第一弧形部113及第二弧形部114的内弧表面，且朝向所述充电桩300上相应的接触导体片301以与相应的接触导体片301形成电连接。

继续参照图6和图7，在某些实施例，例如本实施例中，所述充电接触装置116包括一可伸缩的弧形导体片1161，所述弧形导体片1161的底部通过三根弹簧1163固定安装于相应的弹簧固定座1162，所述弹簧固定座1162固定在所述第一弧形部113或第二弧形部114的内弧表面中。其中，通过三根弹簧1163可将所述弧形导体片1161更好地固定在所述第一弧形部113或第二弧形部114上；此外，利用弹簧1163的特性，保证充电接触装置116与所述充电桩300的接触导体片301充分接触，有利于获得更优的充电效果。

参照图1和图4，所述第一弧形部113的一端与所述第一可伸缩机构115相连，另一端安装有一引导杆117。其中，利用引导杆117的引导作用，有利于扩大U型臂111的捕获范围，提高所述挂靠机械臂100的捕捉能力。

参照图4，在某些实施例，例如本实施例中，所述第一弧形部113和第二弧形部114的内弧表面均设有防滑胶垫118。其中，防滑脚垫118起防滑作用，使得挂靠机械臂100的挂靠效果更加稳固。

图8至图11展示了本实用新型的第二实施例，参照图8至图11，本实施例与第一实施例的不同之处在于所述充电接触装置116的结构设计不同，其余结构和功能均与第一实施例相同。在本实施例中，所述充电接触装置116包括一可产生形变的弧形导体片1164，所述弧形导体片1164为弹簧导体片，且该弧形导体片1164的两端分别通过螺丝固定于导体片固定座1165中，所述导体片固定座1165固定在所述第一弧形部113或第二弧形部114的内弧表面内。其中，利用弹簧导体片的特性，可保证充电接触装置116与所述充电桩300上相应的接触导体片301充分接触，有利于获得更优的充电效果。

图12和图13展示了本实用新型的第三实施例，参照图12和图13，本实施例与第一实施例或第二实施例的不同之处所述充电接触装置116的结构设计不同，其余结构和功能均与第一实施例相同。在本实施例中，所述充电接触装置包括三根弹簧顶针1166。其中，三根弹簧顶针1166并排设置，结合弹簧顶针1166的特性，可保证所述充电接触装置116与充电桩300的接触导体片301充分接触，获得更优的充电效果。

图14和图15展示了本实用新型的第四实施例，参照图14和图15，本实施例与第二实施例的不同之处在于所述充电接触装置116的安装位置不同，其余结构和功能均与第二实施例相同。在本实施例中，所述充电接触装置116分别设于所述第一弧形部113及第二弧形部114的侧边，且朝向所述充电桩300上相应的接触导体片301以与相应的接触导体片301形成电连接。

图16和图17展示了本实用新型的第五实施例，参照图16和图17，本实施例与第四实施例的不同之处在于所述充电接触装置116的结构设计不同，其余结构和功能均与第四实施例相同。在本实施例中，所述充电接触装置116包括一可产生形变的弧形导体片1167，所述弧形导体片1167呈冂型且其一侧直接固定安装于所述第一弧形部113或第二弧形部114的侧边上。

图18和图19展示了本实用新型的第六实施例，参照图18和图19，本实施例与第四实施例的不同之处在于所述充电接触装置116的结构设计不同，其余结构和功能均与第四实施例相同。在本实施例中，所述充电接触装置116包括一可产生形变的弧形导体片1168，所述弧形导体片1168的底部设计为铰接结构，所述弧形导体片1168的底部与一直杆1169的一端铰接，该直杆1169的另一端通过一带扭簧1170的销钉1171固定于一铰接固定座1172中，所述铰接固定座1172设于所述第一弧形部113或第二弧形部114的侧边上。其中，所述弧形导体片1168底部的铰接结构内可设计相应的限位结构，以限定直杆1169在弧形导体片1168中的旋转角范围为±45°，以实现充电接触装置116与充电桩300充分接触，获得更优的充电效果。

参照图20，带挂靠机械臂100的多旋翼无人机200可挂靠在横栏上，结合上述所述挂靠机械臂100的结构设计，多旋翼无人机200可平衡挂靠在横栏上，综上所述，所述挂靠机械臂100可在不同应用场景中实现挂靠，实用性强。

在本实用新型的其他实施例中，所述U型臂111上可设置用于观察所述挂靠机械臂100与所述柱状物的挂靠对接情况的广角摄像头，所述广角摄像头的观察方向与U型臂111的开口相对。

综上所述，本实用新型所提供的用于多旋翼无人机的挂靠机械臂铰接于多旋翼无人机上，利用挂靠拍摄的方式替代多旋翼无人机的悬停拍摄，同时，挂靠时无需消耗电能，从而延长多旋翼无人机的续航时间，无需频繁更换电池，节省人力资源，节约成本，同时避免多旋翼无人机长时间工作导致的电机过热，延长多旋翼无人机的工作寿命；通过在所述挂靠机械臂设置一挂靠组件、一直臂及一第二可伸缩机构，所述挂靠组件内设有第一可伸缩机构，以实现对挂靠机械臂开口的调节，供多旋翼无人机在不同场景中进行挂靠，适用范围广；同时，利用舵机和第二伸缩机构的配合可实现将挂靠机械臂折叠于多旋翼无人机上，不影响多旋翼无人机的日常飞行工作；在所述第一弧形部及第二弧形部上设置充电接触装置，配合充电桩，实现多旋翼无人机的挂靠和充电同时进行，有效延长多旋翼无人机的工作时间，增强了挂靠机械臂的实用性。

以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合。