机臂同步转动结构及具有该结构的工业无人机的制作方法

本发明涉及工业无人机技术领域，特别涉及一种机臂同步转动结构和具有该结构的工业无人机。

背景技术：

现行趋势下，工业无人机成为无人机技术领域的新兴发展方向，其成为热点主要原因是消费客户的群体基数大，需求技术领域广，如农业植保、电力检测、警务安防等多个领域对于工业级无人机的需求最为突出。

以申请号为cn201710936039.8,申请日为2017年10月10日公开号为cn107697267a，名称为《一种无人机旋翼折叠结构及无人机》的中国发明专利申请中，该申请公开了一种无人机旋翼折叠结构及无人机，其技术方案包括“机架、旋翼组件和折叠组件，旋翼组件通过折叠组件支撑于机架上，折叠组件包括第一转接头和第二转接头···”，其能够实现的技术效果是旋翼可折叠，结构紧凑，适于放置和搬运。其技术方案虽然能够实现其具有的技术效果，但在实际操作中，该类型的无人机作为工业无人机使用时，存在的问题是：该类型无人机折叠的工作量较大，容易造成旋翼损坏，占用空间也比较大，假设涉及多种不同大小的无人机，在拆装作业时容易拆装作业人员容易混淆，容易造成人工工作时间的浪费。

技术实现要素：

本发明要解决现有技术中的工业无人机使用时，存在的问题是：该类型无人机折叠的工作量较大，如果涉及多种不同规格的无人机，在拆装作业时容易拆装作业人员容易混淆，容易造成人工工作时间的浪费的技术问题，提供一种机臂同步转动结构和具有该结构的工业无人机。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

机臂同步转动结构，其特征在于，包括：

架体结构，其为正多边形，且相邻的两边形成角端点；

所述角端点的总数为大于等于四的偶数个；

任一一个角端点具有以所述架体结构中心呈180度旋转对称的另一个角端点；

副传动机构，任一一个角端点的位置布置有一组所述副传动机构；

主传动机构，其设置在所述架体结构的中部，其用以同时传动控制全部副传动机构转动；

机臂本体，其一端用于连接旋翼，其另一端固定连接有一组所述副传动机构；

所述架体结构与所述机臂本体具有收拢状态和展开状态；

其中，所述架体结构与所述机臂本体处于所述收拢状态时，所述机臂本体与相邻的所述架体结构的一边平行；

其中，所述架体结构与所述机臂本体处于所述展开状态时，所述机臂本体与相邻的所述架体结构的另一边位于同一直线上；

其中，所述架体结构与所述机臂本体处于所述收拢状态时，所述主传动机构逆时针旋转用以驱动全部所述副传动机构以使所述架体结构与所述机臂本体向所述展开状态变化；

其中，所述架体结构与所述机臂本体处于所述展开状态时，所述主传动机构顺时针旋转用以驱动全部所述副传动机构，以使所述架体结构与所述机臂本体向所述收拢状态变化；以及

用以将所述架体结构与所述机臂本体保持在所述收拢状态或者保持在所述展开状态的锁定结构。

具体地，所述架体结构包括：

上架板；

下架板，其位于所述上架板的下方；

多组连接板，其用以将所述上架板和所述下架板固

定连接，且所述连接板与所述上架板和所述下架板均垂直；

其中，所述架体结构的任一一边布置有一组所述连接板，且

所述连接板与所述架体结构相邻的一边平行；

其中，相邻的任意两组连接板朝向相邻的一个角端点的延长线一端形成有空隙结构。

具体地，所述副传动机构包括：

第一齿轮，其中部穿设有与其固定且垂直的第一齿轮轴；

第二齿轮，其中部穿设有与其固定且垂直的第二齿轮轴；

所述第一齿轮轴和所述第二齿轮轴位于所述上架板和所述下架板之间，且所述第一齿轮轴和所述第二齿轮轴与所述上架板和所述下架板垂直；

其中，任一一个角端点的位置通过轴承连接设置一组所述第一齿轮轴；

其中，任一一个空隙结构的位置通过轴承连接设置一组所述第二齿轮轴；

其中，所述第二齿轮与相邻的所述第一齿轮啮合连接；

其中，所述第二齿轮的直径大于所述第一齿轮的直径。

具体地，，所述主传动机构包括：

主齿轮，其中部穿设有与其固定且垂直的主齿轮轴；

所述主齿轮轴位于所述上架板和所述下架板之间，

且其与所述上架板和所述下架板垂直；

所述主齿轮轴通过轴承连接设置在所述上架板和所述下架板的中心；

其中，所述主齿轮与任意一个所述第二齿轮啮合连接；

其中，所述主齿轮的直径大于所述第二齿轮的直径。

具体地，相邻的第一齿轮和第二齿轮的中心与所述主齿轮的中心位于同一直线上。

具体地，所述机臂本体包括：

主翼臂，其两端分别形成有第一弯曲结构和第二弯曲结构，所述第一弯曲结构和所述第二弯曲结构以所述主翼臂的中心互为180度旋转对称，且在同一平面上；

旋转部，其部分弯曲地形成有两个连接端，分别为第一连接端和第二连接端，所述第一连接端与所述第一齿轮的上端固定连接，所述第二连接端与所述第二弯曲结构固定连接，且所述旋转部与所述主翼臂平行；

所述旋转部沿竖直方向形成有通孔，所述第一齿轮轴穿过所述通孔；

转接部，其一端与所述第一弯曲结构固定连接，其另一端连接有旋翼，所述转接部与所述主翼臂垂直；

其中，任一一个所述第一弯曲结构向远离所述架体结构的方向弯曲；

其中，任一一个所述第二弯曲结构向不同于所述第一弯曲结构弯曲的方向弯曲。

具体地，任一一组所述连接板与所述架体结构相邻的一边形成收纳区域，所述收纳区域用于收纳所述主翼臂。

具体地，还包括有：

旋钮，所述主齿轮轴的一端穿出所述下架板，所述旋钮固定在所述主齿轮轴穿出所述下架板的一端；

所述旋钮用以驱动所述主齿轮转动；

卡条，其形成在所述旋钮远离所述主齿轮轴的一端。

根据权利要求所述的机臂同步转动结构，其特征在于，所述锁定结构包括：

锁定端，其形成在所述下架板的下方，且其具有中空区域，所述中空区域用于布置所述旋钮；

两组条形孔，其形成在所述锁定端的径向，且两组条孔以所述中空区域的中心互为镜像对称，且任一一组所述条形孔与所述下架板平行；

锁紧盖，其一端形成有呈“凹槽状”的配合结构，所述配合结构用以限制所述主齿轮的转动；

所述配合结构包括用以限制所述旋钮在垂直方向上的移动的圆台结构和“米字型”结构；

所述圆台结构位于所述“米字型”结构的上方；

所述“米字型”结构由多个条形槽组成，并用以限制所述卡条的移动；

两组连杆机构，所述锁紧盖的两端分别布置一组所述连杆机构；

所述连杆机构包括：

铰链端，其设置在所述锁紧盖的两侧；

连杆，其一端与所述铰链端转动连接，其另一端转动连接有限位端；

所述限位端设置于所述条形孔内，且所述限位端可沿所述条形孔的一端滑动至另一端；

锁紧孔，其设置在所述锁紧端上，且其穿过所述条形孔并与所述条形孔垂直；

所述锁紧孔布置在所述条形孔远离所述锁紧盖的一端，且所述锁紧孔内设置有螺纹；

锁紧螺钉，其与所述锁紧孔通过螺纹固定连接，所述锁紧螺钉用以限制所述限位端的沿所述条形槽任一方向的滑动动作。

本发明还提供了一种工业无人机，包括上述所述机臂同步转动结构。

本发明有以下的有益效果：

(1)在角端点的位置布置副传动机构，主传动机构能够同时驱动全部的副传动机构；机臂本体与副传动机构固定连接，锁定机构能够锁定展开状态和收拢状态，使得机臂本体和架体结构的两个状态变化可实现可折叠的效果，可折叠的效果用以减少整个无人机的体积；

(2)机臂本体不需要单独拆装，因此简化了工业无人机使用时的安装步骤，没有出现拆装难以识别或者容易混淆的部件；角端点为大于等于四的偶数的正多边的架体结构能够满足一定的通用性，解决工业无人在作业时，根据作业工况的需求以适应大小不同的无人机。

(3)本发明的锁定结构，操作简单，能够实现锁定效果，可拆卸的部件仅为锁紧螺钉，在不同规格大小的无人机下需要识别的安装部件锁紧螺钉不会造成混淆，能够有效提高工业无人机组装应用的效率。

(4)本发明能够减少拆装工作量，提高工作效率，减少作业人员工作量。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的名称的结构示意图；

图2为本发明的第一实施例的结构示意图；

图3为本发明的第二实施例的示意图；

图4为本发明的第三实施例的示意图；

图5为本发明的架体结构的结构示意图；

图6为本发明的锁定部件的结构示意图；

图7为本发明的机臂本体的示意图；

图8为本发明的锁定结构的局部放大图；

图9为本发明的旋钮的结构示意图；

图10为本发明的旋钮的布置示意图；

图11为本发明的“米字型”结构的示意图；

图12为本发明的名称的连杆机构的示意图。

图中的附图标记表示为：

架体结构10、角端点101、副传动机构20主传动机构30、机臂本体40、锁定结构50；

上架板110、下架板120、连接板130、空隙结构140、第一齿轮210、第二齿轮220、第一齿轮轴211、第二齿轮轴221；

主齿轮310、主齿轮轴311、机臂本体40、主翼臂401、第一弯曲结构411、第二弯曲结构412、旋转部402、通孔420、转接部403、收纳区域150；

旋钮510、卡条511、锁定端520、中空区域521、条形孔522、锁紧盖530、配合结构531、圆台结构5001、“米字型”结构5002、条形槽5003、连杆机构540、铰链端541、连杆542、限位端543、锁紧孔550、锁紧螺钉560。

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。

本发明包括三个实施例，具体请参阅附图1-3所示，锁定结构50可以同时应用在上述三个实施例之中，请参阅后述及附图5。

本发明要解决的技术问题是需要达到三个效果，首先，需要能够实现一个可折叠的效果，可折叠的效果用以减少整个无人机的体积；再次，需要简化工业无人机使用时的安装步骤，尽量避免拆装难以识别或者容易混淆的部件；最后，需要满足一定的通用性，主要解决工业无人在作业时，根据作业工况的需求以适应大小不同的无人机。

在第一个实施例中，请参阅附图1，架体结构10是正四边型；在第二个实施例中，请参阅附图2，架体结构10为正六边形；在第三个实施例中，请参阅附图3，架体结构10为正八边形；基于上述，架体结构10还可以包括正多边形的更多实施例，但是根据现有技术，可以理解的边数为单数的，例如3边、5边、7边在现有技术中工业无人机的机臂基本不采用，因此，在本发明中依据正多边形的角端点的个数进行限定，可以概括为角端点101的总数为大于等于四的偶数个。

请参阅附图1、2、3和6所示，机臂同步转动结构，其特征在于，包括：架体结构10，其为正多边形，且相邻的两边形成角端点101；角端点101的总数为大于等于四的偶数个；任一一个角端点101具有以架体结构10中心呈180度旋转对称的另一个角端点101；副传动机构20，任一一个角端点101的位置布置有一组副传动机构20；主传动机构30，其设置架体结构10的中部，其用以同时传动控制全部副传动机构20转动；机臂本体40，其一端用于连接旋翼，其另一端固定连接有一组副传动机构20；架体结构10与机臂本体40具有收拢状态和展开状态；其中，架体结构10与机臂本体40处于收拢状态时，机臂本体40与相邻的架体结构10的一边平行；其中，架体结构10与机臂本体40处于展开状态时，机臂本体40与相邻的架体结构10的另一边位于同一直线上；其中，架体结构10与机臂本体40处于收拢状态时，主传动机构30逆时针旋转用以驱动全部副传动机构20以使架体结构10与机臂本体40向展开状态变化；其中，架体结构10与机臂本体40处于展开状态时，主传动机构30顺时针旋转用以驱动全部副传动机构20，以使架体结构10与机臂本体40向收拢状态变化；以及用以将架体结构10与机臂本体40保持在收拢状态或者保持在展开状态的锁定结构50。请参阅附图1、2、3在角端点101的位置布置副传动机构20，主传动机构30能够同时驱动全部的副传动机构；机臂本体40与副传动机构40固定连接，锁定机构50能够锁定展开状态和收拢状态。基于上述本发明通过机臂本体40和架体结构10的两个状态变化可实现可折叠的效果，可折叠的效果用以减少整个无人机的体积；机臂本体40不需要单独拆装，因此简化了工业无人机使用时的安装步骤，没有出现拆装难以识别或者容易混淆的部件；角端点为大于等于四的偶数的正多边的架体结构能够满足一定的通用性，解决工业无人在作业时，根据作业工况的需求以适应大小不同的无人机。

具体地，以第一实施例为例，请参阅附图4所示，架体结构10包括：上架板110；下架板120，其位于上架板110的下方；多组连接板130，其用以将上架板110和下架板120固定连接，且连接板130与上架板110和下架板120均垂直；其中，架体结构10的任一一边布置有一组连接板130，且连接板130与架体结构10相邻的一边平行；其中，相邻的任意两组连接板130朝向相邻的一个角端点101的延长线一端形成有空隙结构140。上架板110和下架板120通过多组连接板130固定连接，形成框架式的结构，其主要目的在于将主传动机构30和副传动机构20设置其中，以精简外形，另外框架式的结构有利于保护主传动机构30和副传动机构20。空隙结构140用途是为副传动机构20，主传动机构30的设置和传动流出安装空间。可以理解的是，第二、第三实施例也可以采用同样的布置和设计方式。

进一步地，请参阅附图4、5所示，副传动机构20包括：第一齿轮210，其中部穿设有与其固定且垂直的第一齿轮轴211；第二齿轮220，其中部穿设有与其固定且垂直的第二齿轮轴221；第一齿轮轴211和第二齿轮轴221位于上架板110和下架板120之间，且第一齿轮轴211和第二齿轮轴221与上架板110和下架板120垂直；其中，任一一个角端点101的位置通过轴承连接设置一组第一齿轮轴211；其中，任一一个空隙结构140的位置通过轴承连接设置一组第二齿轮轴221；其中，第二齿轮220与相邻的第一齿轮210啮合连接；其中，第二齿轮220的直径大于第一齿轮210的直径。上述同样为第一实施例的事实方式，采用齿轮系传动。

进一步地，请参阅附图4、5所示，主传动机构30包括：主齿轮310，其中部穿设有与其固定且垂直的主齿轮轴311；主齿轮轴311位于上架板110和下架板120之间，且其与上架板110和下架板120垂直；主齿轮轴311通过轴承连接设置在上架板110和下架板120的中心；其中，主齿轮310与任意一个第二齿轮220啮合连接；其中，主齿轮310的直径大于第二齿轮220的直径。主齿轮310的直径大于第二齿轮220的直径，第二齿轮220的直径大于第一齿轮210的直径，其目的在于在主齿轮310转动时，尽可能使第一齿轮210转动的行程更多，以便快速形成收纳状态或者展开状态；另外第二齿轮220的数量为一个，其与另外两个齿轮啮合连接，可以理解的是第二齿轮220的转向与主齿轮310、第一齿轮210不同，可以理解为当第二齿轮220为单数个时，主齿轮310和第一齿轮210的转向必定相同，而第一齿轮210与机臂本体40固定，因此，主齿轮310的转动的方向也是机臂本体40的转动方向，在实际操作时，具有防呆的作用，作业人员可以更加容易的去展开和收拢机臂本体40。可以理解的是，第二、第三实施例也可以采用同样的布置和设计方式。

请参阅附图5所示，相邻的第一齿轮210和第二齿轮220的中心与主齿轮310的中心位于同一直线上。可以理解的是，第二、第三实施例也可以采用同样的布置和设计方式。

请参阅附图1、5、6、7所示，在第一实施例中，可以进一步的优化机臂本体40在收纳状态的效果，具体地，机臂本体40包括：主翼臂401，其两端分别形成有第一弯曲结构411和第二弯曲结构412，第一弯曲结构411和第二弯曲结构412以主翼臂401的中心互为180度旋转对称，且在同一平面上；旋转部402，其部分弯曲地形成有两个连接端，分别为第一连接端和第二连接端，第一连接端与第一齿轮210的上端固定连接，第二连接端与第二弯曲结构412固定连接，且旋转部402与主翼臂401平行；旋转部402沿竖直方向形成有通孔420，第一齿轮轴211穿过通孔420；转接部403，其一端与第一弯曲结构411固定连接，其另一端连接有旋翼，转接部403与主翼臂401垂直；其中，任一一个第一弯曲结构411向远离架体结构10的方向弯曲；其中，任一一个第二弯曲结构412向不同于第一弯曲结构411弯曲的方向弯曲。任一一组连接板130与架体结构10相邻的一边形成收纳区域150，收纳区域150用于收纳主翼臂401。具体地，优化方式可以理解为使主翼臂401能够收纳在收纳区域150，主要原因在于，上述实施方式需要规避第二齿轮220在实际中占用的空间，为了保证主翼臂401的能够完成被收纳，具体通过第一弯曲结构411和第二弯曲结构412实现，可以理解的是第一弯曲结构411和第二弯曲结构412用于规避不同的第二齿轮220，其中一个相邻的第二齿轮220，另一个是在形成收纳时接近的第二齿轮220。可以理解的是，第二、第三实施例也可以采用同样的布置和设计方式。

整个齿轮系是转动的，进一步地需要可靠的锁定方式，请参阅附图6所示，还包括有：旋钮510，主齿轮轴311的一端穿出下架板120，旋钮510固定在主齿轮轴311穿出下架板120的一端；旋钮510用以驱动主齿轮310转动；卡条511，其形成在旋钮510远离主齿轮轴311的一端。可以理解的是只要保证主齿轮轴311的被锁定，副传动机构20和主传动机构30就同时被锁定，因此主齿轮轴311是在下架板120穿出的，主要原因是上架板110的上方用以连接固定无人机本体。

请参阅附图8、9所示，锁定结构50包括：锁定端520，其形成在下架板120的下方，且其具有中空区域521，中空区域521用于布置旋钮510；两组条形孔522，其形成在锁定端520的径向，且两组条孔522以中空区域521的中心互为镜像对称，且任一一组条形孔522与下架板120平行；锁紧盖530，其一端形成有呈“凹槽状”的配合结构531，配合结构531用以限制主齿轮310的转动；配合结构531包括用以限制旋钮510在垂直方向上的移动的圆台结构5001和“米字型”结构5002；圆台结构5001位于“米字型”结构5002的上方；“米字型”结构5002由多个条形槽5003组成，并用以限制卡条511的移动；两组连杆机构540，锁紧盖530的两端分别布置一组连杆机构540；连杆机构540包括：铰链端541，其设置在锁紧盖530的两侧；连杆542，其一端与铰链端541转动连接，其另一端转动连接有限位端543；限位端543设置于条形孔522内，且限位端543可沿条形孔522的一端滑动至另一端；锁紧孔550，其设置在锁紧端520上，且其穿过条形孔522并与条形孔522垂直；锁紧孔550布置在条形孔522远离锁紧盖530的一端，且锁紧孔550内设置有螺纹；锁紧螺钉560，其与锁紧孔550通过螺纹固定连接，锁紧螺钉560用以限制限位端543的沿条形槽522任一方向的滑动动作。

锁定结构50的具体工作原理为：在收拢状态和展开状态时，“米字型”结构5002的一组条形槽5003对应卡条511；具体地，请参阅附图8所示在锁紧状态下，锁紧盖530扣在旋钮510上，锁紧盖530两侧的连杆542沿着条形孔522滑动到最远端，通过锁紧螺钉560穿过锁紧孔550限制限位端543的移动，完成锁紧状态。

至于收纳状态时，仅仅拆卸锁紧螺钉560，下拉锁紧盖530，在中空区域521就可以对旋钮510进行旋转调正展开。具体地，旋钮510参照附图10所示；“米字型”结构5002参阅附图11所示，连杆机构540参阅附图12所示。基于上述，本发明的锁定结构50，操作简单，能够实现锁定效果，可拆卸的部件仅为锁紧螺钉560，在不同规格大小的无人机下需要识别的安装部件锁紧螺钉560不会造成混淆，能够有效提高工业无人机组装应用的效率。可以理解的是，第二、第三实施例也可以采用同样的布置和设计方式。

本发明还提供了一种工业无人机，该无人机包括上述机臂同步转动结构，其能够减少拆装工作量，提高工作效率，减少作业人员工作量。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。