[發明專利]一種用于四旋翼無人機的機械臂

有效

• 申請號: 202110072191.2
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112389655B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 劉軒岑;吳航勁;楊躍能;張士峰;江振宇;劉龍斌
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: B64D1/00
• 分類號: B64D1/00;B64C27/08;B25J11/00;B25J9/10
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 趙小龍

本發明公開一種用于四旋翼無人機的機械臂，包括抓取部與依次鉸接的第一連桿、第二連桿、第三連桿，抓取部設在第三連桿的尾端；第二連桿的轉動平面與第三連桿的轉動平面重合，且第三連桿的長度遠小于第二連桿的長度，以實現抓取部抓取角度的粗調節與細調節；第一連桿與第二連桿的鉸接處設有限位結構，以使得第一連桿與第二連桿之間的夾角最小為90°。使得四旋翼無人機利用四個相同的機械臂進行抓取物品，有利于抓取較長或者較大的物品，在抓取物品時可以利用機身底部的光電吊艙來觀察抓取過程，并通過多個機械臂的協調，穩定被抓物品，同時調節無人機的重心，使其重心保持在飛行器的幾何中心，有利于無人機飛行的穩定。

技術領域

本發明涉及機械臂技術領域，具體是一種用于四旋翼無人機的機械臂。

背景技術

隨著科技的發展，無人機的潛在應用對于各行業領域十分重要，其使用靈活、生存概率高、機載配置多樣化、滯空時間長、操作靈活等優點得到充分地發揮。無人機在戰場毀傷評估、物流運輸、電力巡檢、地質勘探、搜索救援、災情監測、農業植保、航拍巡視、危險地區采樣等方面發揮著重要的作用。

空中抓取機器人是近年來興起的應用領域，例如在一些山地、河流、地震災區等，對一些物品進行抓取工作時，往往會使工作人員面臨一些不必要的危險。無人機搭載機械爪可以克服這一問題。無人機將機械爪帶到指定位置進行工作，通過基于視覺的目標跟蹤系統，可以出色完成對目標的抓取工作，同時可以降低危險發生的可能。

如今城市建筑復雜多樣，道路、橋梁也是縱橫交錯，有些城市垃圾散落在一些人類不易達到的地點時，這些垃圾不清理會使得環境不雅觀并可能造成污染。這樣的情況下，可以利用搭載機械爪的無人機對這些不易到達地區的垃圾進行抓取，把他們統一回收。

如果在發生自然災害和一些危險情況的時候，如果需要對現場的物品進行取樣并帶回的時候，一些形狀規則適合抓取的物品可以采用機械爪進行現場抓取，因為操作簡單、重量輕不但可以節省操作時間，而且容易上手。

然而現有技術中的機械爪存在諸多弊端，一般搭載機械臂的無人機，其起落架就會影響到機械臂的活動范圍，而且一般機械臂的長度會大于起落架，所以起降時必須通過地面放置兩個增高的臺面來實現無人機的起降。例如專利號CN206679256U公開的飛行機械臂及無人機系統，其搭載機械臂較長，占據了起落架的位置，多旋翼飛行器的起降存在難度，不能按正常方式起降，同時單個機械臂在抓取長桿件，圓盤件或箱體時，不容易將物體固定，只能抓取體積較小的物品。再例如專利號CN108312137A公開的基于多關節機械臂的無人機著陸對接機構，其不僅機構復雜，控制難度增加，四旋翼的降落過程是很平穩的，付出太多成本在實現降落問題上，沒有意義；而且在地面上設置著陸機構，無人機不能在其他位置著陸，限制了無人機的使用環境。

發明內容

針對上述現有技術中的不足，本發明提供一種用于四旋翼無人機的機械臂，使得四旋翼無人機的應用范圍更廣。

為實現上述目的，本發明提供一種用于四旋翼無人機的機械臂，包括第一連桿、第二連桿、第三連桿、抓取部與驅動組件；

所述第一連桿的首端設有能夠與無人機相連的連接結構，所述第二連桿的首端通過第一鉸鏈鉸接在第一連桿的尾端，所述第三連桿的首端通過第二鉸鏈鉸接在第二連桿的尾端，所述抓取部設在第三連桿的尾端；

所述第二連桿的轉動平面與第三連桿的轉動平面重合，且所述第三連桿的長度小于第二連桿的長度，以實現抓取部抓取角度的粗調節與細調節；

所述第一連桿與第二連桿的鉸接處設有限位結構，以使得第一連桿與第二連桿之間的夾角最小為90°；

所述第二連桿、第三連桿、抓取部均與驅動組件傳動相連。

在其中一個實施例中，所述限位結構包括依次相連的第一限位板、過渡板與第二限位板，所述第一限位板與第二限位板相互垂直；