一种机械自锁式无人机电磁投放装置的制作方法

1.本发明涉及无人机投放领域，具体涉及一种机械自锁式无人机电磁投放装置。


背景技术：

2.无人机投放装置一般由承力机构和释放机构两个主要部分组成，承力机构用于固定货物，承受货物重力及飞行中过载；释放机构用于货物与承力机构脱钩，实现物资投放或卸载功能。
3.如机械式投放机构：与货物相连的钩锁结构作为承力机构；由步进电机带动开合机构，释放与货物相连的钩锁，实现投放功能。电磁铁式投放机构：电磁吸盘同时承担承力机构和释放机构功能。因而，电磁铁式投放装置结构简单，极大的减轻投放装置重量，并且操作快捷方便。
4.但是，单纯电磁铁式投放装置安全性和可靠性不高。除电磁铁本身存在失效风险外，电磁铁受电源制约，电源波动或者断电，都会影响电磁铁正常工作。在飞行过程中，若电磁铁式投放装置失效，货物直接脱落，对飞行航线下人员、建筑设施等会造成安全威胁。
5.目前关于电磁铁式投放装置的发明，大多数只是利用电磁铁原理，并未考虑此种投放装置安全性和可靠性。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种机械自锁式无人机电磁投放装置，用以使在电磁铁失效或者无人机断电情况下，无人机挂载的货物不脱钩，提升电磁铁式投放装置安全性和可靠性，降低电磁铁式投放装置失效的风险。
7.为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：
8.一种机械自锁式无人机电磁投放装置，包括电磁铁盘以及与电磁铁盘配合的承载衔铁，以及备份承力机构；
9.所述备份承力机构内部空心，套装在所述电磁铁盘的外部，备份承力机构、电磁铁盘的上端均固定在机身结构上；所述承载衔铁包括吸盘，吸盘下部为承力柱，承力柱用于吊挂货物；所述备份承力机构的侧面开设有滑出口，底部开设有通槽，所述承载衔铁的吸盘从滑出口装入到备份承力机构内部，承力柱穿过通槽，吸盘的上表面与电磁铁盘配合，吸盘的下表面与滑出口斜面配合；在所述备份承力机构中还设置有用于固定承载衔铁位置的锁定机构。
10.进一步地，所述备份承力机构包括承力筒，承力筒的上端设置有一圈用于和机身结构固定的连接边沿，承力筒的底部设置有支撑托盘；
11.所述滑出口沿径向开设在承力筒侧面下部，滑出口的下表面为斜面；所述承载衔铁的吸盘为楔形结构，其下表面亦为斜面。
12.进一步地，所述支撑托盘上自其侧面向其中部加工所述通槽，通槽的宽度大于承力柱的宽度，但小于吸盘的外径。
13.进一步地，所述承载衔铁的承力柱下端设置有安装板或挂钩，用以吊挂不同类型的货物。
14.进一步地，所述锁定机构包括一个安装在支撑托盘内的锁舌，锁舌前端部的卡钩具有伸出至通槽内卡住承载衔铁的承力柱，以锁定承载衔铁的位置的锁定状态，以及缩回至支撑托盘内的解锁状态。
15.进一步地，支撑托盘内开设有拉簧槽和安装槽，锁舌通过位于安装槽一端的转轴设置在所述安装槽内，安装槽与所述通槽连通；锁舌后端部与装在拉簧槽内的拉簧连接。
16.进一步地，所述锁舌的后端以及安装槽内开设有位置相对应的锁定孔；所述备份承力机构设置有通过电磁线圈驱动的止动销，止动销插入到锁舌和安装槽内的锁定孔中时，锁舌处于锁定状态。
17.进一步地，止动销拔出锁定孔中时，在拉簧作用下带动锁舌旋转，使锁舌的卡钩缩回到支撑盘内。
18.进一步地，在锁舌上设置有复位推杆。
19.与现有技术相比，本发明具有以下技术特点：
20.1.本发明融合了机械式安全可靠和电磁式简单快捷的优点，在少量增重的代价，提升电磁式投放装置安全性和可靠性，减小因电力故障导致电磁铁投放装置失效风险。
21.2.该投放装置可单独承担投放任务，也可联合多个投放装置单元，组合成一个可承载较大重量的投放装置，具备模块化使用功能。
附图说明
22.图1本发明装置的结构分解示意图；
23.图2本发明装置的安装示意图；
24.图3的(a)、(b)为备份承力机构解锁、锁定状态示意图；
25.图4为本发明装置电路示意图。
26.图中标号说明：1电磁铁盘，2备份承力机构，21承力筒，22滑出口，23连接边沿，3电磁线圈，4止动销，5支撑托盘，51通槽，52安装槽，53拉簧槽，54转轴，55锁定孔，6承载衔铁，61吸盘，62承力柱，7货物，8拉簧，9锁舌，91卡钩，92复位推杆，10挂钩，11继电器。
具体实施方式
27.本发明主要解决在电磁铁失效或者无人机断电情况下，无人机挂载的货物7不脱钩，提升电磁铁式投放装置安全性和可靠性，降低电磁铁式投放装置失效的风险。
28.本发明技术方案：无人机投放装置由电磁铁盘1和备份承力机构2组成，电磁铁盘1作为主要的承力机构2和释放机构；备份承力机构2为辅，在电磁铁盘1失效后承担承力机构2和释放机构的功能。实现在电磁铁盘1失效情况下，投放装置顺利完成任务；若在无人机断电情况下，电磁铁盘1不工作，备份承力机构2作为承力机构2，但是不能行使释放机构功能，保证无人机挂载的货物7不脱钩，降低电磁铁式投放装置失效的风险。
29.参见附图，本发明提供的一种机械自锁式无人机电磁投放装置，包括电磁铁盘1以及与电磁铁盘1配合的承载衔铁6，以及备份承力机构2；
30.所述备份承力机构2内部空心，套装在所述电磁铁盘1的外部，备份承力机构2、电
磁铁盘1的上端均固定在机身结构上；所述承载衔铁6包括吸盘61，吸盘61下部为承力柱62，承力柱62用于吊挂货物7；所述备份承力机构2的侧面开设有滑出口22，底部开设有通槽51，所述承载衔铁6的吸盘61从滑出口22装入到备份承力机构2内部，承力柱62穿过通槽51，吸盘61的上表面与电磁铁盘1配合，吸盘61的下表面与滑出口22斜面配合；在所述备份承力机构2中还设置有用于固定承载衔铁位置的锁定机构。
31.参见图1和图2，所述备份承力机构2包括承力筒21，承力筒21的上端设置有一圈用于和机身结构固定的连接边沿23，通过螺栓将承力筒21固定在机身结构上，使得承力筒21和电磁铁盘1同轴连接在机身上；承力筒21的底部固定设置有支撑托盘5。
32.所述滑出口22可看作是通过在承力筒21侧面截切形成的结构，滑出口22沿径向开设在承力筒21侧面下部，滑出口22的下表面为斜面；如图2所示，所述承载衔铁6的吸盘61为楔形结构，其下表面亦为斜面；吸盘61的下表面与滑出口22下表面的斜面角度可以一致，例如为10
°‑
15
°
；当承载衔铁6不受到锁定时，在斜面配合的作用下，承载衔铁6将从滑出口22滑出承力筒21，以进行吊挂货物7的释放。
33.如图1所示，所述支撑托盘5上自其侧面向其中部加工所述通槽51，通槽51的宽度大于承力柱62的宽度，但小于吸盘61的外径，使得承载衔铁6的吸盘61能被锁定机构限制在滑出口22内部，保持锁定。正常情况下，承载衔铁6的吸盘61与电磁铁盘1配合，电磁铁盘1为主要承力机构2，锁定机构只是起到备份锁定的功能。而当电磁吸盘61失效断电的情况下，虽然承载衔铁6因断电而与电磁铁盘1脱离，但利用锁定机构仍能将承载衔铁6限制在承力筒21内部，使得货物7不因断电而自动脱落，此时承力筒21将作为主要承力部件。
34.如图3所示，在一个实施例中，所述锁定机构包括一个安装在支撑托盘5内的锁舌9，锁舌9前端部的卡钩91具有伸出至通槽51内卡住承载衔铁6的承力柱62，以锁定承载衔铁6的位置的锁定状态，以及缩回至支撑托盘5内的解锁状态。
35.支撑托盘5内开设有拉簧槽53和安装槽52，锁舌9通过位于安装槽52一端的转轴54设置在所述安装槽52内，安装槽52与所述通槽51连通；锁舌9后端部与装在拉簧槽53内的拉簧8连接。所述锁舌9的后端以及安装槽52内开设有位置相对应的锁定孔55；所述备份承力机构2设置有通过电磁线圈3驱动的止动销4，止动销4插入到锁舌9和安装槽52内的锁定孔55中时，锁舌9处于锁定状态。止动销4拔出锁定孔55中时，在拉簧8作用下带动锁舌9旋转，使锁舌9的卡钩91缩回到支撑盘内。如图4所示，本方案中，电磁线圈3以及所述的电磁铁盘1由单片机通过继电器11来驱动。
36.为了便于货物7装载过程中的锁舌9的复位，在锁舌9上设置有复位推杆92。见图3的(a)，电磁线圈3通电产生磁力吸附止动销4上移，锁舌9在拉簧8拉力作用下回收，失去对承载衔铁6的限制。图3的(b)，锁舌9推入到滑出口22内，通过复位推杆92带动锁舌9克服拉簧8作用转动到位后，锁舌9和安装槽52上的锁定孔55相对，电磁线圈3断电，止动销4在重力作用下落入锁舌9止动孔内，限制锁舌9移动，锁舌9限制承载衔铁6滑动，从而实现承载衔铁6不与备份承力机构2脱钩。
37.参见图1，所述承载衔铁6的承力柱62下端设置有安装板或挂钩10，用以吊挂不同类型的货物7，可根据实际需求选择不同类型的承载衔铁6；其下端的具体连接构件也可以视货物7的具体要求进行定制。
38.本方案中，在备份承力机构2处于解锁状态下，承载衔铁6可根据自身重量沿着备
份承力机构2下滑，实现投放功能。在备份承力机构2处于锁定状态下，无论电磁铁盘1是否失效，都不能实现投放功能。在全机处于断电情况下，电磁线圈3无法工作，备份承力机构2处于锁定状态下，保证无人机挂载的货物7不脱钩。
39.货物挂载流程：
40.第一步：货物与承载衔铁连接，发送“电磁线圈上电”指令；
41.第二步：单片机控制继电器，电磁线圈通电；
42.第三步：承载衔铁沿着滑出口上推至头；
43.第四步：发送“电磁线圈下电”指令；
44.第五步：单片机控制继电器，电磁线圈断电；
45.第六步：发送“挂载任务上电”指令；
46.第七步：电磁铁盘通电，吸附衔铁。
47.货物抛放或卸载流程：
48.第一步：无人机接收“抛放”指令；
49.第二步：单片机控制继电器，电磁线圈通电；
50.第三步：单片机控制继电器，电磁铁盘断电，完成投放或卸载任务。
51.以上实施例仅用于说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。