一种结构紧凑的仿蒲公英种子充气式锁合-脱锁合机构的制作方法

本实用新型属于机械锁合装置技术领域，尤其涉及一种结构紧凑、锁合-脱锁合耗能小、适合承载与输送信息采集器的机械锁合-脱锁合装置。

背景技术：

机械锁合装置在机械工程技术领域的应用比较普遍，可简便实现机械部件间的牢固结合与脱离，并具有较长的使用寿命和持久功效性。现阶段，机械锁合装置锁合功能的实现多依靠类似键与键槽机械结构的相互配合，或依靠机械部件间的相互勾连，或源于弹性元件对其配合机械机构的压迫实现。仿生学能够带来很多设计思路，蒲公英种子成熟后母体（花序头）形成外凸的形貌结构使蒲公英种子瘦果底部能够轻易与其脱离以确保扩散，依靠通过风阻力并能形成典型的杠杆效应促使其与花序头轻易脱离。从蒲公英种子的形貌结构特征方面汲取设计灵感，与无人机结合使用，完成对核辐射区域、火灾现场、地震现场、战争现场，以及原始森林、无人海岛、高山峻岭、沙漠腹地等人类难以涉足自然地带的信息与情报采集。

发明专利cn109353523a公开了一种无人机锁合-脱锁合投放装置，在无人机机体底部安装有绞盘，绞盘上缠绕有钢丝绳，绞盘连接有绞盘驱动机构，绞盘的下方设有无线充电线圈及无线受电线圈，无线充电线圈及无线受电线圈之间设有限位开关，钢丝绳底部与无线充电线圈相连接，无线受电线圈的下方设有能启闭的投货机构；发明专利cn207956066u公开了一种外挂式锁合投放器及无人机，其中外挂式无人投放器包括投放器本体和控制装置，该投放器本体包括安装架和舵机，安装架上设置有脱线钩和拉杆，拉杆穿过所述脱线钩的u槽设置且连接所述舵机的机械臂；该控制装置与所述安装架固定连接，其中，该控制装置包括灯光感应传感器、控制器和电源，所述灯光感应传感器和电源与所述控制器连接，控制器的输出端连接所述舵机。

上述发明专利涉及的承载与输送信息采集装置的可控锁合-脱锁合的机械装置，其固定大多依靠传送带及凸起部分结合、四杆机构或螺旋杆与u型件配合、转动副同承载板配合实现。虽能有效实现信息采集装置的固定与投放，但投放过程不仅需要大量的能量来提供外力来进行脱锁合，更是需要复杂的控制结构与系统进行操纵，结构繁琐体积及质量较大。不能适用某些无人机投放装置结构技术领域的应用要求。因此，有必要研制一种新型的锁合-脱锁合装置，能够长久持效的牢固锁合且可轻易脱锁合，还要具有结构紧凑质量体积小、锁合-脱锁合耗能低、适合承载多结构类型信息采集器和投放装置控制结构与系统简单等特点。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构紧凑的仿蒲公英种子充气式锁合-脱锁合机构，能够按照需求实现长久持效的牢固锁合以及轻易脱锁合，具有脱锁合时基本不需要消耗能量、锁合持久并能够轻易脱锁合且结构紧凑整体体积小等特点。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种结构紧凑的仿蒲公英种子充气式锁合-脱锁合机构，其特征在于包括投放装置基座以及投放装置基座上放置的圆柱形投放装置壳体，所述投放装置壳体上端通过内凹的橡胶垫封闭，橡胶垫的内凹面分布有与之锁合的信息采集器承载装置，投放装置壳体内部设置压缩二氧化碳气源，压缩二氧化碳气源下方、投放装置基座中心放置撞针组件，撞针组件与设置于投放装置基座下表面的电机连接。

上述方案中，信息采集器承载装置通过与未充气内凹状态下收缩的橡胶垫锁合，并且利用电机控制撞针组件，在触发信号作用下能够刺破压缩二氧化碳气源，使气源中的压缩二氧化碳气体迅速地充满整个投放装置壳体，以此实现橡胶垫在充满二氧化碳气体后达到外凸状态，此时橡胶垫上的安装孔在橡胶延展性的作用下扩张放大，使信息采集器承载装置与橡胶垫之间能够轻易的脱锁合，达到信息采集器承载装置的释放，实现快速脱锁合。

对上述方案作进一步的限定或补充，所述信息采集器承载装置为两端小、中间大的纺锤形结构，信息采集器承载装置中部分布有信息采集器安装槽，信息采集器承载装置一端固定有定位磁铁，另一端设有锥形的定位圆台底座，定位圆台底座与所述橡胶垫上的锥形孔勾连配合，形成稳固锁合连接。

对上述方案作进一步的限定或补充，所述撞针组件包括撞针头和撞针杆，其中撞针头固定于撞针杆上端，撞针杆中部设有密封橡胶垫圈，撞针杆下端的矩形卡块与卡槽卡接，密封橡胶垫圈与卡槽之间设有压缩的弹簧，卡槽固定于所述投放装置基座中心孔内，所述电机驱动撞针杆转动。撞针组件6的功能是通过弹簧弹力作用，实现在给定触发信号下撞针头冲破压缩二氧化碳气源的薄膜处，使压缩二氧化碳气源中的气体进入投放装置壳体。

对上述方案作进一步的限定或补充，所述撞针头顶部开设有有四个凹槽，可以在弹簧作用下释放撞击针时轻易地在压缩二氧化碳气源顶端薄膜处形成更大的撕裂口，从而方便压缩二氧化碳气体的释放。

对上述方案作进一步的限定或补充，所述压缩二氧化碳气源固定于通气阀体上，压缩二氧化碳气源底部设置有易刺破的薄膜，通气阀体内部容纳所述撞针头和撞针杆，其内壁与所述密封橡胶垫圈接触。

对上述方案作进一步的限定或补充，所述投放装置基座上相隔90°设置有四个阶梯槽，顶部设置与投放装置壳体配合的安装螺纹，投放装置基座与卡槽的接触面设置一层密封橡胶。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

（1）本实用新型中，仿蒲公英种子的充气式锁合-脱锁合机构，能够长久持效的锁合固定在无人机上，并且具有脱锁合时基本不需要消耗能量、锁合持久并能够轻易脱锁合且结构紧凑整体体积小等特点；

（2）本实用新型中的锁合-脱锁合机构，锁合-脱锁合所需要的能量很少基本没有能量的消耗，只需电机转动90°即可完成充气使信息采集装置脱锁合，特别适合各类无人机搭载运输，投放到火灾现场、地震现场、战争现场、核辐射区域，以及原始森林、高山峻岭、沙漠腹地等人类难以涉足自然地带，完成对目标区域的情报信息搜集。

（3）本实用新型中锁合-脱锁合机构，信息采集器承载装置的球面型橡胶基座内凹状态下安装孔为收缩状态并在定位磁铁作用下能够牢固锁合信息采集装置；到达目标区域后通过施加触发信号进行充气，球面型橡胶基座改变为外凸状态使安装孔扩张并使定位磁铁相互分离从而让信息采集装置达到轻易脱锁合，能够按照需求实现长久持效的牢固锁合以及轻易脱锁合。

附图说明

图1本实用新型的未触发状态下整体结构示意图；

图2本实用新型中信息采集器承载装置的结构示意图；

图3本实用新型中撞针组件与气源的结构示意图；

图4本实用新型的触发充气状态下的整体结构示意图；

图5本实用新型中投放装置基座的结构示意图；

其中：1-1、信息采集器承载装置；1-1-1、信息采集器安装槽；1-1-2、定位圆台底座；1-2、定位磁铁；2-1、橡胶垫；2-2、投放装置壳体；3-1、压缩二氧化碳气源；3-2、通气阀体；4-1、投放装置基座；4-1-1、安装螺纹；4-1-2、通孔；4-1-3、阶梯槽；4-2、卡槽；5、电机；6-1、撞针头；6-2、密封橡胶垫圈；6-3、撞针杆；6-4、弹簧。

具体实施方式

蒲公英种子成熟前能够与内凹的母体（花序头）牢固结合以保证正常生长，但成熟后母体（花序头）形成外凸的形貌结构使蒲公英种子瘦果底部能够轻易与其脱离以确保扩散，依靠其细杆结构获取风阻力并能形成典型的杠杆效应促使其与花序头轻易脱离。基于承载与输送信息采集器的可控锁合-脱锁合的机械装置现有技术存在的问题，从蒲公英种子的形貌结构特征方面汲取设计灵感，本实用新型研制了一种结构紧凑的仿蒲公英种子的充气式锁合-脱锁合机构。

下面结合附图，对本实用新型的一种结构紧凑的仿蒲公英种子充气式锁合-脱锁合机构的工作过程进行详细阐述。

根据附图1可知，本实用新型的一种结构紧凑的仿蒲公英种子充气式锁合-脱锁合机构，包括信息采集器承载装置1-1、投放装置壳体2-2、压缩二氧化碳气源3-1、投放装置基座4-1、电机5和撞针组件等部分；信息采集器承载装置1-1通过定位磁铁1-2和未充气内凹状态下收缩的安装孔实现与橡胶垫2-1锁合；并且可控撞针组件在触发信号作用下能够刺破气源3-1顶部的薄膜，使气源中的压缩二氧化碳气体迅速地充满整个投放装置壳体2-2，以此实现橡胶垫2-1在充满二氧化碳气体后达到外凸状态，此时橡胶垫上的安装孔在橡胶延展性的作用下扩张放大，使信息采集器承载装置1-1与橡胶垫2-1之间的稳固锁合或轻易的脱锁合，达到信息采集器承载装置的释放。使本实用新型能够长久持效的锁合固定在无人机上，并且还可轻易脱锁合投放，具有脱锁合时基本不需要消耗能量、锁合持久并能够轻易脱锁合且结构紧凑整体体积小等特点，特别适合各类无人机搭载运输，投放到火灾现场、地震现场、战争现场、核辐射区域，以及原始森林、高山峻岭、沙漠腹地等人类难以涉足自然地带，完成对目标区域的情报信息搜集。

如附图1和附图2所示，信息采集器承载装置1-1的结构设计灵感来源于蒲公英种子（瘦果）的形貌结构，蒲公英种子（瘦果）的形貌类似于两个圆台拼接起来，下部与花序头固定连接；因此信息采集器承载装置1设置为如图1所示。

信息采集器承载装置1-1的高度为50.0mm材质为铝合金，顶部设置有定位磁铁可以相互吸引锁合，整体可以看成是上部为上圆直径为8.0mm下圆直径为25.0mm的圆台，下部为上圆25.0mm下圆20.0mm的倒立圆台拼接而成。信息采集器承载装置1-1的中部每间隔120°设置3个信息采集装置安装槽1-1-1，用以搭载信息采集装置；信息采集器承载装置1-1底部设置下底直径为23.0mm定位圆台底座1-1-2，实现信息采集器承载装置1-1与厚度为6.0mm的橡胶垫2-1安装孔之间的稳固锁合，达到在无人机运输时信息采集器搭载装置的稳固锁合。

如附图1和附图3所示，撞针组件的功能是通过弹簧弹力作用，实现在给定触发信号下撞针头6-1冲破压缩二氧化碳气源3-1的薄膜处，使压缩二氧化碳气源中的气体通过通气阀体3-2上的气体通道进入投放装置壳体2-2。气源选用压缩二氧化碳气源，内部压强为2.0mpa，压缩二氧化碳气源3-1顶部设置有易刺破的薄膜并在顶部气源瓶口处设置有螺纹方便与通气阀体3-2的安装配合，并保证了压缩二氧化碳释放时的密封性；长度为20.0mm撞针头6-1顶部上设置有四个凹槽，可以在弹簧作用下释放撞击针时轻易地在压缩二氧化碳气源3-1顶端薄膜处形成更大的撕裂口，从而方便压缩二氧化碳气体的释放；撞针头尾部设置有内螺纹孔以用于和撞击杆6-3顶部的外螺纹进行安装配合，大大方便了撞针组件的加工、安装和调整。撞击杆6-3尾部设置有矩形卡块能够与卡槽4-2相勾连达到锁合，弹簧6-4安装在矩形卡块和凸台之间，在卡槽4-2的作用下处于预紧压缩状态；电机5尾部设置有矩形凸起能够与撞击杆尾部的矩形凹槽相配合，以防止电机5转动时与撞击杆产生相对的偏移，当电机5转过90°时矩形卡块从卡槽4-2处在弹簧6-4的弹力作用下弹出，撞击针冲破压缩二氧化碳气源使二氧化碳气体通过通气阀体3-2侧壁上设置的一个圆形通道进入并充满投放装置壳体2-2；并在撞击针上设置有10.0mm的密封橡胶垫圈6-2能够与通气阀体3-2处的圆形阶梯凹槽相紧密配合，以此保证撞针组件刺破压缩二氧化碳气源后阀体3-2的密封性。

如附图1和附图4所示，在电机5旋转90°后，撞击组件在弹簧6-4的作用下冲破压缩二氧化碳气源使橡胶垫2-1由内凹改变为外凸状态。信息采集器承载装置1-1顶部设置有定位磁铁1-2，用于信息采集器承载装置1-1的定位并起到一定的固定作用；橡胶垫2-1上相隔90°设置共有4个直径为23.0mm的圆台形凹槽，在未充气的内凹状态下，上部为直径20.0mm的圆形开口，可以轻易地与信息采集器承载装置1-1的定位圆台底座1-1-2牢固结合；在充气后橡胶垫2-1成为外凸状态，此时4个收紧的圆台形凹槽在橡胶延展性作用下改变为扩张状态，上部为24.0mm的圆形开口，信息采集器承载装置1-1顶部的定位磁铁1-2相互分离，信息采集器承载装置1-1能够在风力作用下轻易地脱离橡胶垫2-1，实现无人机对于信息采集装置的投放。

如附图1和附图5所示，投放装置基座4-1上相隔90°设置有四个20.0mm的阶梯槽4-1-3，用于装配螺栓以便牢固地安装在无人机上；顶部设置有安装螺纹4-1-1，可以和投放装置壳体2-2牢固配合并确保其气密性，防止压缩二氧化碳气体进入后的泄露；在中间设置有长度为55.0mm、直径为40.0mm圆形通孔4-1-2，可以方便各个组件的安装和拆卸；卡槽4-2的外围设置一层密封橡胶，能够紧密牢固的安装在通孔之中保证气密性及组件的牢固结合。