本发明涉及空中机器人领域，具体是一种带机械臂且可自动伸缩相机的特种航拍无人机。
背景技术
随着无人机在现实生活中的广泛应用，人们对它的要求不限于简单的操控拍照、飞行等。在一些特殊的场合，需要无人机能够发挥特殊的功能来辅助人类完成一系列活动。目前有许多工作需要人进行高空作业，工作十分危险，而无人机其体积小，灵敏性高，是实现部分简单的高空工作，同时现有机械臂和机械手的现有技术发展也已十分成熟，将三者结合起来可以解决高空抓取的简单工作。
为此，中国专利cn107902089a公开了一种可伸缩抓取的无人机，这种无人机是在工作室内设置有蓄电池和与蓄电池电性相连的摄像头和飞行控制系统，在工作室下方依次设置有第一无刷电机、基座、螺纹转轴，第一无刷电机和基座与蓄电池电性相连；机械臂组件由套设在螺纹转轴外部与螺纹转轴相配合的第一机械臂和设置在第一机械臂下方的第二机械臂构成，机械手设置在第二机械臂下方。
中国专利cn107902079a公开了一种用于山上拾取垃圾的无人机，它是在无人机上设置有摄像头和机械臂，增加操作者操作视野的同时，也方便对抓取对象的观察，机械臂设置成可伸缩的机械臂，增加其灵活性，使机械臂在竖直方向尽可能大的操作空间。这种无人机主要是依靠设置在机械臂底部的真空吸气装置抓取吸附垃圾，由于真空吸气装置适用范围有限，仅限于吸附塑料垃圾袋等质量较轻、面积较大的垃圾，对于一些质量重、面积小的垃圾，起不了多少作用，适用范围有限。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种带机械臂且可自动伸缩相机的特种航拍无人机，这种航拍无人机具有应用范围广、灵活性好、成本低、作业时间长、效率高等特点。
实现本发明目的的技术方案是：
一种能自动伸缩机械臂的航拍无人机，包括无人机本体，与现有技术不同的是：还包括安装在无人机本体上的摄像机、相机平台和设置在无人机机身底部的机械臂，其中：
所述摄像机安装在相机云台上，相机云台通过自动升降装置安装在相机仓上，通过自动升降装置将摄像机送出、送进相机仓；
所述机械臂包括托板、机械臂滑道板、t型槽、t型条、齿条、舵机、机械臂安装板和机械臂连接杆，机械臂通过托板、机械臂滑道板固定在无人机机身底部，托板与t型条通过t型槽连接，t型条与齿条连接为一体，齿条与第一舵机啮合，通过第一舵机的转动与齿条之间的啮合运动，带动托板前后运动，使整个机械臂在无人机前后方向可以伸缩；托板与机械臂安装板连接，在机械臂安装板上固定有第二舵机，第二舵机与第一机械臂连接杆连接，通过第二舵机转动控制第一机械臂连接杆的转动角度，并控制第一机械臂连接杆的伸缩长度；在第一机械臂连接杆与第二机械臂连接杆之间设有第三舵机和第四舵机，通过第三舵机和第四舵机的转动控制第二机械臂连接杆的转动角度，并调整第二机械臂连接杆的伸缩长度；第二机械臂连接杆末端设有第五舵机和第六舵机，通过第五舵机转动控制机械臂末端的轴向转向，带动第六舵机转动，控制机械臂末端手爪的张开或闭合。
所述自动升降装置包括设置在相机仓内的滑槽、气弹簧和连杆，滑槽固定在相机仓内壁，并通过7型件与相机仓托板连接，7型件设置在滑槽内，沿滑槽上下移动，带动相机仓托板上下移动，从而带动相机仓托板上的摄像机上下移动，气弹簧两端分别与相机仓托板、相机仓上盖板连接，连杆两端分别与相机仓托板、相机仓上盖板铰接，通过气弹簧、连杆的伸缩移动，带动相机仓托板上下移动，同时联动相机仓上盖板打开或闭合。
所述第一机械臂连接杆与第二机械臂连接杆的长度之比为3∶2。
所述第一舵机还分别设置在托板两内侧面，与齿条啮合连接，通过第一舵机与齿条的啮合运动，控制机械臂伸缩运动。
所述机械臂末端手爪采用仿人手五指结构，方便抓握。
本发明的有益效果是：在现有无人机的基础上增设机械臂，通过无人机自主飞行的功能携带特殊结构的机械臂，机械臂可以伸缩，沿轴向转动，深入到人们不能到达的危险地带，协助或代替人们完成特殊任务，具有在恶劣环境下工作的能力；在拍摄树上动物生物特性时，无人机可以通过机械臂末端手爪紧紧抓在树干上，类似鸟类的栖息运动，以此来拍摄树上运动的生活习性等；摄像机设置在相机云台上，相机云台可伸缩至相机仓中，减小风阻，节约电池能耗，并且可以防水；在无人机执行飞行任务时，通过第二舵机、第三舵机、第四舵机的配合转动，将机械臂收缩到无人机底部，在无人机进行直线飞行时，减小迎风面积和飞行阻力，达到节约能耗的目的。
附图说明
图1为本发明实施例带机械臂的航拍无人机整体视图；
图2为本发明实施例无人机与机械臂的连接视图；
图3为本发明实施例机械臂的整体视图；
图4为本发明实施例机械臂末端的局部视图；
图5为本发明实施例机械臂末端的局部视图；
图6为本发明实施例相机仓的结构示意图；
图7为本发明实施例相机仓与无人机的连接示意图。
图中：0.相机平台1.无人机机身2.机械臂3.第一舵机4.齿条5.托板6.t型外槽7.t型条8.机械臂安装板9.机械臂末端10.第一机械臂连接杆11.第二舵机12.舵机座13.机械臂滑道板14第三舵机15第四舵机16第五舵机17第六舵机18第二机械臂连接杆19半齿轮20.相机仓安装板21.7型件22.滑槽23.相机仓上盖板24.气弹簧25.气弹簧上底座26.气弹簧下底座27.连杆上底座28.相机仓盖板连接件29.连杆30.连杆下底座31.相机仓托板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步阐述，但不是对本发明的限定。
实施例：
如图1、7所示，本发明一种带机械臂的航拍无人机，由无人机机身1、位于无人机机身1上的相机平台0和位于无人机机身1底部的机械臂2构成，相机平台0通过自动升降装置与相机仓连接。自动升降装置由设置在相机仓内的滑槽22、气弹簧24和连杆29组成，相机仓通过相机仓安装板20固定在无人机机身1上，滑槽22通过螺钉固定在相机仓的内壁，滑槽22通过7型件21与相机仓托板31滑动连接；气弹簧24上端通过气弹簧上底座25与相机仓上盖板23固定连接，下端通过气弹簧下底座26与相机仓托板31固定连接；连杆29上端通过连杆上底座27与相机仓上盖板23铰接，下端通过连杆下底座30与相机仓托板31铰接，摄像机设置在相机仓托板上，通过气弹簧24的伸缩移动，带动相机仓托板31在滑槽22上上下移动，同时控制相机仓上盖板23打开或闭合，在不需要相机工作时，摄像机可通过自动升降装置伸缩至相机仓中，达到减小风阻、防水的目的（如图6所示）。
如图2-5所示，机械臂滑道板13通过螺钉固定在无人机机身1底部，托板5与t型条7通过固定连接，横向用定位销固定，防止轴向滑动。机械臂滑道板13通过螺钉安装在无人机机身1底部，齿条4与t型条7连接为一体，通过第一舵机3的转动与齿条4之间的啮合运动，从而联动t型条7的移动，带动托板5前后运动，使整个机械手在无人机前后方向可以移动、伸缩。
机械臂安装板8通过螺钉安装在托板5上，第二舵机11通过螺钉固定在舵机座12上，通过第二舵机11的转动，控制第一机械臂连接杆10的转动，第三舵机14、第四舵机15分别安装在第一机械臂连接杆10与第二机械臂连接杆18之间，第一机械臂连接杆10与第二机械臂连接杆18的长度之比为3∶2，第二舵机11的转动联动第一机械臂连接杆10、第二机械臂连接杆18一同转动，当第二舵机11转动到需要的角度之后停止、锁定；然后第三舵机14、第四舵机15的转动带动第二机械臂连接杆18的转动，当第二机械臂连接杆18达到需要的角度时，第四舵机15将锁定角度不动；第五舵机16设置在第二机械臂连接杆18末端，并与第六舵机17连接，通过第五舵机16的转动带动机械臂末端9作轴向转动，在转动到合适的角度之后，第五舵机16将锁定角度不动，在靠近目标物体之后，通过第六舵机17的转动带动机械臂末端9的半齿轮19相互啮合，控制机械臂手爪的张开或闭合。
应用实施例：
某个商业写字楼发生火灾，地面消防员不能及时到达高楼层的火灾现场，这时消防员利用本发明航拍无人机垂直上升到高楼层的火灾楼层窗边，360度旋转的摄像机将火灾现场的情况实时传送到地面，同时航拍无人机可以飞入火灾之中，通过无人机自带的视觉、红外线装置可以在搜索的过程中主动避开障碍物、火源等危险路线，将主动选择可以通行的路线；通过360度无间断自动旋转的视觉摄像头进行人员搜索，摄像头可以带有人脸识别技术，观察房间内是否还有人员没有救出来，如发现了待救人员，无人机第一时间通过无线传播装置向地面施救人员的地面站发送报警信息给地面消防人员，然后无人机将自己按照原路返回到地面，此时地面人员将救命绳索的一端挂在机械臂末端，无人机再次进入发现待救人员的地方，通过本发明设计的机械臂将携带的绳索投给待救人员，然后再次进入下一个搜索状态。
本发明带机械臂的航拍无人机，还可以用于电力设备的安全巡检。高压设备所处于高山山顶，电力安全员要定期检查线路是否安全，不再需要像以往那样爬上高高的高压电线塔，更可以避免在高压电线上走动去检查线路。电力安全员只需要携带本发明航拍无人机，在地面操作起飞，沿高压线路依次巡检。通过相机传回来的画面，可以准确的判断线路问题。同时在发现高压线上有障碍物，比如风筝、气球等等，如不及时处理，就会带来用电安全隐患，这时可通过航拍无人机的机械臂部分，对障碍物进行清除。
所述机械臂部分总体尺寸大于无人机四脚的底部到无人机底部的距离。如在现代大都市的城市里，在高楼大厦的墙壁外面，可能有风刮上去的气球、各种塑料产品等等。这时可以利用航拍无人机对这些障碍物进行去除。航拍无人机靠近障碍物时，将通过第二舵机11、第三舵机14、第四舵机15、第五舵机16、第六舵机17的联合转动来去除大厦外墙面的障碍物。无人机在靠近障碍物的墙壁之后将悬停在此面前，通过第一舵机3与齿条4的啮合运动，机械臂将向着障碍物的方向伸出，到达合适位置之后第一舵机3与齿条4停止啮合运动；之后将通过第二舵机11转动联动第一机械臂连接杆10的角度来控制伸缩的长度，通过第三舵机14、第四舵机15的转动来微调第二机械臂连接杆18的伸缩长度，最后通过第五舵机16来转动机械臂末端9的轴向方向，通过第六舵机17的转动控制机械臂末端9手爪的张开与闭合，完成一次清理障碍物的过程。