自动装卸锁及飞行器的制作方法

本实用新型涉及装卸自动化领域，尤其涉及一种自动装卸锁及飞行器。

背景技术：

目前，物流无人机运送货物时，货物通常装载在物流无人机货仓内，货仓通常通过挂接，固接或手动锁等方式安装在无人机机架上。无人机在运送货物过程中，需要人先将货仓卸下，将货物放入货仓后再将货仓安装至无人机上；无人机运送货物至目的地后，又需要人员将带货的货仓从无人机机架上卸下，取出货物后再手动将货仓安装回无人机机架上。上述方式存在如下缺点：

1)、物流无人机货仓需要牢靠的安装在无人机机架上，传统连接方式虽能保证货仓与机架的连接可靠，但安装拆卸货仓过程复杂，缓慢；

2)、传统货仓与无人机连接方式无法实现无人机装卸货物的自动化和无人化；

3)、货仓与机架连接多为精确定位连接，人为操作时需要位置精确对准才能保证货仓正确安装至机架上。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本实用新型的第一个目的在于提供一种自动装卸锁。本实用新型的自动装卸锁采用集成化、扁平化设计，只需要一套动力输入，即可实现对多点的同时精确锁止和解锁，安全可靠，可实现装载的全程自动化。

本实用新型的第二个目的在于提供如上所述的自动装卸锁的锁止、解锁方法。该方法能够精确锁止，自动化程度高。

本实用新型的第三个目的在于提供一种设置有如上所述的自动装卸锁的飞行器。

为实现上述第一个目的，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种自动装卸锁，所述自动装卸锁包括：

动力机构，在驱动力驱动下做往复直线运动；

连杆机构，与所述动力机构连接，设有多个连接部，分别与多个锁止件连接；

所述连杆机构将所述动力机构的往复直线运动转化为所述多个锁止件的往复直线运动，以实现对待锁定物的锁止和解锁。

优选地，所述自动装卸锁还包括：

锁止件导向机构，包括导向部以及与导向部固定连接的支撑部；

所述连杆机构的连接部穿过所述导向部与锁止件固定连接，锁止件在导向部限定的方向做往复直线运动；

所述支撑部与载货设备固定连接，为锁止件提供径向支撑力。

优选地，所述动力机构的往复直线运动方向为第一方向，所述多个锁止件的往复直线运动方向为与第一方向垂直的第二方向。

优选地，所述动力机构包括：

驱动电机；

与驱动电机输出轴连接的丝杆；

与丝杆配合使用的丝杆螺母；

所述丝杆在驱动电机的驱动下做旋转运动，所述丝杆螺母随着丝杆的旋转做往复直线运动。

优选地，所述动力机构包括：

气缸或者液压缸；

与气缸或者液压缸的活塞杆连接的固定座；

所述固定座在气缸或者液压缸的驱动下做往复直线运动。

优选地，所述连杆机构包括：

与传动机构连接的主驱动杆；

多个与锁止件连接的连接部；以及

连接主驱动杆和连接部的多个副连接杆；

所述主驱动杆在传动机构的带动下沿第一方向做往复直线运动，所述多个副连接杆将主驱动杆沿第一方向的往复直线运动转化为所述锁止件沿与第一方向垂直的第二方向的往复直线运动。

优选地，所述副连接杆包括：

第一副连接杆，设置在主驱动杆两侧的对应位置，其一端与主驱动杆的第一连接点活动连接；

第二副连接杆，设置在主驱动杆两侧的对应位置，其一端与主驱动杆的第二连接点活动连接；

第三副连接杆，分布在主驱动杆两侧的对应位置，其一端与第一副连接杆的一端活动连接，另一端与第二副连接杆的一端活动连接，以使得第一、二、三副连接杆与主驱动杆构成对称的两个四连杆机构；

第四副连接杆，其一端与四连杆机构的可活动顶点活动连接，另一端与连接部可活动连接。

优选地，所述第一副连接杆与第二副连接杆等长。

优选地，所述第一连接点和第二连接点相隔规定的距离。

优选地，所述第一、二、三和四副连接杆位于同一平面。

优选地，所述连杆机构还包括：

导轨，设置在主驱动杆的底部，用于引导和支撑主驱动杆做往复直线运动。

优选地，所述导轨与所述主驱动杆通过轴承连接。

优选地，所述自动装卸锁还包括：

安装部，用于将所述自动装卸锁安装于载货设备的底部。

优选地，所述锁止件包括锁夹，与所述锁夹配合使用的待锁定物具有导向锁片；所述锁夹通过反复加持和释放所述导向锁片实现对待锁定物的锁止和解锁。

优选地，所述锁止件包括锁销，与所述锁销配合使用的待锁定物具有销孔；所述锁销通过反复插入和拔出所述销孔实现对待锁定物的锁止和解锁。

优选地，所述待锁定物为货仓，所述货仓的外壁上均匀分布若干与锁止件配合使用的位于同一平面的导向锁片或者销孔。

本实用新型还公开了一种自动装卸锁的锁止、解锁方法，所述方法包括如下步骤：

动力机构在驱动力的驱动下做往复直线运动，对连杆机构施力；

连杆机构将动力机构所施加的力同时作用于多个锁止件，以使得多个锁止件同步做往复直线运动；

多个锁止件通过往复直线运动实现对待锁定物的锁止和解锁。

本实用新型还公开了一种飞行器，包括机身，还包括设置在机身底部如上所述的自动装卸锁。

本实用新型有益效果：

本实用新型的自动装卸锁，只需要一套动力输入，即可实现对多点的同时精确锁止和解锁，安全可靠，可实现装载的全程自动化；

本实用新型的自动装卸锁，集成化，模块化，扁平化设计，能够直接安装至无人机机架下方，占用空间小；

本实用新型的自动装卸锁，使用连杆机构传动，通过对各连接杆连接关系的设计，使得连杆机构将动力机构的往复直线运动同时转化为多个锁止件同步的往复直线运动，通过一套动力输入，实现多个点的同时锁紧和解锁；

本实用新型的自动装卸锁，动力机构采用导轨丝杆电机驱动，滑动丝杆自带位置锁定功能，带锁定物锁定后，不通电驱动情况下，锁不会松动，安全可靠；

本实用新型的自动装卸锁，锁止件包括收缩式锁夹，与导向锁片配合使用，同时锁片的导向设计，保证两者自动锁紧时，无需待锁定物与无人机相对位置精确，更无须人工干预；

本实用新型的自动装卸锁，锁止件由同一动力机构驱动，再通过连杆联动，保证了货仓的导向锁片或者销孔的受力均匀，同时也保证了货仓被锁定后，重心位置处在无人机水平面中心；

本实用新型的自动装卸锁可用于无人机货仓锁，无人机货仓与无人机机架能够通过自动装卸货仓锁的开合自动与无人机机架分离和锁止；且当无人机货仓内货物载荷较大时，自动货仓锁能保证无人机在经历空中机动和大过载后，货仓锁锁定稳定可靠，且不出现变形。

附图说明

图1示出了本实用新型实施方式中的自动装卸锁与货仓配合使用的立体结构示意图。

图2示出了本实用新型实施方式一中的自动装卸锁的连杆机构示意图。

图3示出了本实用新型实施方式一中的自动装卸锁应用于无人机的示意图。

图4示出了本实用新型实施方式二中的自动装卸锁与货仓在锁止状态下的示意图。

图5示出了本实用新型实施方式二中的自动装卸锁与货仓在解锁状态下的示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细描述。在这些附图中，对于相同或者相当的构成要素，标注相同标号。以下仅为本实用新型的最佳实施方式，本实用新型并不仅限于下述内容。

附图中的数字所代表的含义为：

100-自动装卸锁；

1-动力机构，11-驱动电机，111-驱动电机安装座，12-丝杆， 13-丝杆螺母；

2-连杆机构，21-连接部，22-主驱动杆，23-副连接杆，231- 第一副连接杆，232-第二副连接杆，233-第三副连接杆，234-第四副连接杆，24-导轨，241-导轨安装座，25-轴承；

3-锁止件；

4-锁夹导向机构，41-导向部，42-支撑部；

5-待锁定物，51-导向锁片；

6-无人机。

实施方式一

本实施方式涉及一种自动装卸锁。

图1示出了本实用新型实施方式一中的自动装卸锁与货仓配合使用的立体结构示意图。

如图1所示，本实施方式中的自动装卸锁包括：

动力机构1，在驱动力驱动下做往复直线运动；

连杆机构2，与动力机构1连接，设有多个连接部21，多个连接部21分别与多个锁止件3连接；

其中，连杆机构2将动力机构1的往复直线运动转化为多个锁止件3的往复直线运动，以实现对待锁定物5的锁止和解锁。动力机构1做往复直线运动的起始位置、终止位置，对应锁止件3与相应待锁定物5的锁止位置和解锁位置。

本实施方式的自动装卸锁，只需要一套动力输入，即可实现对多点的同时精确锁止和解锁，安全可靠，实现装载的全程自动化。

为了精确控制锁止件3的往复直线运动方向，上述自动装卸锁还包括锁止件导向机构4，用于控制锁止件3的移动方向，并且，当锁止件3锁住物品承受重力时，为其提供径向支撑力。

具体地，如图1所示，锁止件导向机构4包括导向部41以及与导向部41固定连接的支撑部42；连杆机构2的连接部21穿过导向部41与锁止件3固定连接，锁止件3在导向部限定的方向做往复直线运动；支撑部42与载货设备，例如无人机等，固定连接，为锁止件3提供径向支撑力。

锁止件导向机构4的存在，使得锁止件3的往复直线运动能够被精确控制方向，利于精确锁止，免除装卸过程中人工校准位置的步骤。同时，支撑部42可以与载货设备连接，借助装载设备的力量为锁止件提供支撑力，从而吊起货物。

本实施方式的自动装卸锁，动力机构1以做往复直线运动的方式为自动装卸锁提供锁止和解锁的动力。

在一个具体的例子中，上述动力机构1包括：

驱动电机11；

与驱动电机11输出轴连接的丝杆12；

与丝杆12配合使用的丝杆螺母13；

丝杆12在驱动电机11的驱动下做旋转运动，丝杆螺母13 随着丝杆12的旋转沿丝杆做往复直线运动。

其中，上述丝杆自带位置锁定功能，例如可以为滑动丝杆，待锁定物锁定后，在驱动电机不通电驱动情况下，丝杆与丝杆螺母的相对位置关系不会发生变化，以保证锁不会松动，锁止安全可靠。

在另一个具体的例子中，上述动力机构1可以包括：

气缸或者液压缸；与气缸或者液压缸的活塞杆连接的固定座；所述固定座在气缸或者液压缸的驱动下做往复直线运动。

本实施方式的自动装卸锁，连杆机构2用于连接动力机构1 和锁止件3，并将动力机构1通过做往复直线运动施加的力同时传递到多个锁止件3，令多个锁止件3产生往复直线运动。

进一步地，动力机构1的往复直线运动方向为第一方向，则通过连杆机构2的传动，多个锁止件3的往复直线运动方向为与第一方向垂直的第二方向。

图2示出了本实用新型实施方式一中的自动装卸锁的连杆机构示意图。

在一个具体的例子中，如图1和图2所示，连杆机构2包括：

与传动机构1连接的主驱动杆22；

多个与锁止件3连接的连接部21；以及

连接主驱动杆22和连接部21的多个副连接杆23；

主驱动杆22在传动机构1的带动下沿第一方向(x方向)做往复直线运动，多个副连接杆23将主驱动杆22沿第一方向的往复直线运动转化为锁止件3沿与第一方向垂直的第二方向(y方向，与x方向垂直)的往复直线运动。

具体地，主驱动杆22位于自动装卸锁的中心位置，其一端与动力机构1中的丝杆螺母13固定连接，在驱动电机11的驱动下随着丝杆螺母13的运动而在起始位置和终止位置间做往复的直线运动。

上述多个副连杆23的作用在于，通过与主驱动杆连接，将主驱动杆22的往复直线运动转化为锁止件3的往复直线运动。

具体地，如图2所示，副连接杆23包括：

第一副连接杆231，设置在主驱动杆22两侧的对应位置，其一端与主驱动杆22的第一连接点A活动连接；

第二副连接杆232，设置在主驱动杆22两侧的对应位置，其一端与主驱动杆22的第二连接点B活动连接；

第三副连接杆233，分布在主驱动杆22两侧的对应位置，其一端与第一副连接杆231的一端活动连接，另一端与第二副连接杆232的一端活动连接，以使得第一、二、三副连接杆与主驱动杆22构成如图2所示的对称的两个四连杆机构；

第四副连接杆234，其一端与四连杆机构的可活动顶点活动连接，另一端与连接部21可活动连接。

上述活动连接的连接方式，可以为铰接、轴承连接等，只要满足相连接的两连接杆以连接点为中心产生相对转动即可。

上述各副连接杆之间、以及副连接杆与主驱动杆，以及副连接杆与连接部的连接关系设计，使得其在一个动力机构的带动下，多杆联动，将动力机构的往复直线运动同时转化为多个锁止件同步的往复直线运动，通过一套动力输入，实现多个点的同时锁紧和解锁。

考虑到该自动装卸锁通过多个锁止件在各个方向上对物品进行锁止，为了使得各个方向的锁止件受力平衡，同时连杆机构不会因为遭受载荷过大而产生变形，优选第一副连杆与第二副连接杆等长，且第一、二、三和四副连接杆位于同一平面。

另外，锁止件3的往复直线运动的起始位置和终止位置，以及两者之间的距离，是可以根据需要而设定的，例如可以根据与锁止件配合的待锁定物的锁止位置、解锁位置而设定。通过调节第一连接点A和第二连接点B相隔的距离、或者各个副连接杆的长度、或者丝杆的长度，就能够实现对起始位置和终止位置的调节。

在一个具体的例子中，连杆机构2还包括导轨24，设置在主驱动杆23的底部，用于引导和支撑主驱动杆23做往复直线运动。导轨24与主驱动杆23通过轴承连接，以减小两者间的摩擦系数，保证主驱动杆在导轨上运动的顺滑。

本实施方式的自动装卸锁使用上述连杆机构传动，通过对各连接杆连接关系的设计，使得连杆机构将动力机构的往复直线运动同时转化为多个锁止件同步的往复直线运动，通过一套动力输入，实现多个点的同时锁紧和解锁；并且保证各个锁止件受力均匀，使得待锁定物被锁定后，重心位置处在无人机水平面中心。

本实施方式的自动装卸锁，通过锁止件3与待锁定物5进行配合使用来实现锁止和解锁。

其中，锁止件3的锁止方式可以有多种，比如通过销孔配合锁止、卡合锁止、扣合锁止等等。

在一个具体的例子中，如图1所示，锁止件3包括具有加持部的锁夹，与该锁夹配合使用的待锁定物5的相应位置具有导向锁片51；锁夹运动到锁止位置时，导向锁片插入锁夹的加持部，实现对待锁定物5的锁止，锁夹运动到解锁位置时，导向锁片远离锁夹的加持部，实现对待锁定物5的解锁。锁夹通过反复加持和释放导向锁片51实现对待锁定物5的锁止和解锁。

锁止件3包括具有加持部的锁夹，与导向锁片配合使用，同时锁片导向设计，保证两者自动锁紧时，无需待锁定物与装卸锁相对位置精确，更无须人工干预。

在另一个具体的例子中，锁止件3包括锁销，与锁销配合使用的待锁定物具有销孔；锁销通过在锁止位置和解锁位置间移动来反复插入和拔出所述销孔实现对待锁定物的锁止和解锁。

上述的待锁定物5可以为任何需要锁定或者固定的物品、或者装置。例如，待锁定物5可以为货仓。当待锁定物5为货仓式时，货仓的外壁上均匀分布若干与锁止件配合使用的位于同一平面的导向锁片或者销孔，以与锁止件配合实现锁止。上述锁止件的个数优选4个，均匀分布在货仓箱体的四个顶角附近。

进一步地，上述自动装卸锁还包括安装部，用于将所述自动装卸锁安装于载货设备的底部。

本实施方式的自动装卸锁，可以应用于任何需要锁定功能的载货设备上，例如可以应用于自动化生产流水线货物抓取释放，无人机、无人车货物自动装卸等领域。

当应用到无人机货物装卸领域时，优选将上述自动装卸锁安装于无人机的底部。此时，安装部包括设置在导轨24两端的导轨安装座241，设置在驱动电机11四周的驱动电机安装座111，以及多个锁止件导向机构4的支撑部42。

图3示出了本实用新型实施方式一中的自动装卸锁应用于无人机的示意图。

如图3所示，自动装卸锁采用模块化设计，整个自动装卸锁 100通过导向机构4的支撑部42、导轨安装座241、驱动电机安装座111安装于无人机6的机架下板上，用以实现无人机6对待锁定物5的自动锁止合解锁。

实施方式二

本实施方式涉及如实施方式一所述的自动装卸锁的锁止、解锁方法。

上述自动装卸锁的锁止、解锁方法包括如下步骤：

动力机构1在驱动力的驱动下做往复直线运动，对连杆机构 2施力；

连杆机构2将动力机构1所施加的力同时作用于多个锁止件 3，以使得多个锁止件3同步做往复直线运动；

多个锁止件3通过往复直线运动实现对待锁定物5的锁止和解锁；

其中，动力机构1做往复直线运动的起始位置、终止位置，对应锁止件3与相应待锁定物5的锁止位置和解锁位置。

图4示出了本实用新型实施方式二中的自动装卸锁与货仓在锁止状态下的示意图。

图5示出了本实用新型实施方式二中的自动装卸锁与货仓在解锁状态下的示意图。

如图4所示，当动力机构1中的丝杆螺母13在驱动电机11 的驱动下位于如图4中所示的起始位置C时，与丝杆螺母13固定连接的连杆机构2带动锁止件3运动到锁止位置。当锁止件3为锁夹时，在锁止位置，四个导向锁片插入锁夹的加持部，自动装卸锁实现对待锁定物5的锁止。

当需要解锁时，驱动电机11转动，带动丝杆螺母13沿直线移动到如图5所示的终止位置D，与丝杆螺母13相连接的主驱动杆22随丝杆螺母13移动，带动多个副连接杆23将主驱动杆 22沿x方向的移动转化锁止件3沿y方向的移动。当锁止件3为锁夹时，在解锁位置，四个锁夹被带动向外伸出，导向锁片远离锁夹的加持部，实现对待锁定物5的解锁。

当将上述自动装卸锁应用于无人机时，优选安装在无人机底部。需要装载货仓时，货仓通过顶升装置顶至无人机下方，自动装卸锁工作，锁止件运动到锁止位置，锁紧货仓；自动卸货时，顶升装置升起，托举住货物，动力机构驱动锁止件运动到解锁位置，货仓解锁，并由顶升装置将货仓运至传送带处进行下一步操作。

实施方式三

本实施方式涉及一种飞行器，该飞行器包括机身，还包括设置在机身底部如实施方式一所述的自动装卸锁。

配置有如实施方式一所述的自动装卸锁的飞行器，例如无人机，具有如下优点：

第一、物流无人机自动装卸锁能够自动锁定及自动解锁，使无人机货仓与无人机机架能够通过自动装卸锁的开合自动与无人机机架分离和锁止。

第二、无人机货仓内货物载荷较大，自动装卸锁能够保证无人机在经历空中机动和大过载后，自动装卸锁稳定可靠，且不出现变形。

第三、无人机实现完全无人化，完成自动装卸货动作时，没有人员在旁边调整货仓与无人机位置，该自动装卸锁具有大容差及自动校正货仓与无人机机架位置的能力。

第四、无人机自动装卸锁在无电力供应情况下具备自动位置保持功能，保证货仓与无人机锁定后，在没有供电情况下保持锁定状态，以防止货物丢失。

以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进。这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。