一种多用途超长柔性空中机械臂作业系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多用途超长柔性空中机械臂作业系统，包括节点单元、工作载荷和地面支持单元。节点单元带有旋翼，可按指令运动飞行。一个或多个带旋翼的节点单元作为基本单元，通过柔性工作线缆互相串联构成机械臂主体结构，机械臂的首端通过柔性工作线缆与地面支持单元相连接，末端的节点单元挂载工作载荷成为终端作业单元，地面支持单元为机械臂供电，并提供作业支持。本发明专利技术的多用途超长柔性空中机械臂作业系统能够长时间工作，同时实现伸缩和各向弯曲运动，既可以自由组合使系统具有良好的可扩展性，又可以使系统具有超大作业半径，避免了现有技术方案的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种多用途超长柔性空中机械臂作业系统
本专利技术涉及机械臂应用领域，尤其涉及一种可应用于户外环境，当需要在半径50米以上的较大区域和空间范围进行作业，可以自由柔性伸缩，进行长时间不间断作业的空中机械臂作业系统。
技术介绍
目前，在涉及园林、农业植保、监测环保、消防巡检、维护维修等应用领域需要一种超大臂展，柔性伸缩的机械臂来替代人工完成困难繁重、有害危险的作业任务。现有的机械臂作业半径较小，尤其是在户外环境作业，当作业半径范围需要50米以上的时候，现有各类机械臂技术途径中，尚无可行的解决方案。因此需要一种新的技术方案，来解决当作业半径范围超过50米时的工程作业问题。
技术实现思路
为了克服现有技术方案中存在的不足，本专利技术提供了一种通过单元组合、便捷灵活、可扩展性好、机动性强、操控方便、能够长时间工作，同时实现伸缩和各向弯曲运动的多用途超长柔性空中机械臂作业系统。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种多用途超长柔性空中机械臂作业系统，它由以下三个主要部分组成：节点单元、工作载荷和地面支持单元。节点单元带有旋翼，可按指令运动飞行。一个或多个带旋翼的节点单元作为基本单元，通过柔性工作线缆互相串联构成机械臂主体结构，机械臂的首端通过柔性工作线缆与地面支持单元相连接，末端的节点单元挂载工作载荷成为终端作业单元。进一步地，所述节点单元既可以是单旋翼结构，也可以是多旋翼结构。进一步地，所述节点单元包括机体、旋翼、飞行电机模块、柔性工作线缆接口模块、飞行控制器、电源模块、线缆收放器模块；所述线缆收放器模块内部装有可以自由收放伸缩的柔性工作线缆，柔性工作线缆一端与柔性工作线缆接口模块相连，另一端通过线缆接头与另一节点单元的柔性工作线缆接口模块或地面支持单元相连；所述飞行电机模块与飞行控制器相连；所述柔性工作线缆接口模块与飞行控制器及电源模块相连；所述飞行控制器与电源模块相连。进一步地，终端作业单元以外的任意节点单元均可挂载工作载荷成为辅助作业单元。进一步地，所述工作载荷选自各类机械手、涂布设备、喷洒设备、遥感测绘设备、光学传感设备、切割设备、各类管线。进一步地，所述地面支持单元包括电源或发电机。进一步地，所述地面支持单元还包括辅助的管道收放器模块、气罐、汽罐、液罐、高压泵，通过柔性管道连接工作载荷。进一步地，所述地面支持单元为机械臂和工作载荷供电，并提供汽、气、液、粉末等作业原料的支持和作业动力支持，并可与机械臂、工作载荷之间发送、接收数据信号。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种多用途超长柔性空中机械臂作业系统，由一个或多个带旋翼的节点单元作为基本单元，通过柔性工作线缆互相串联构成机械臂主体结构，机械臂的首端通过柔性工作线缆与地面支持单元相连接，末端的节点单元挂载工作载荷成为终端作业单元。本专利技术系统既可以自由组合使系统具有良好的可扩展性，又可以使系统具有超大作业半径，尤其适合在大空间范围的户外环境进行长时间作业。附图说明图1是一种多用途超长柔性空中机械臂作业系统侧视示意图；图2是一种多用途超长柔性空中机械臂作业系统俯视示意图；图3是一种多旋翼结构的节点单元示意图；图4是一种单旋翼结构的节点单元示意图；图5是一种多用途超长柔性空中机械臂作业系统应用侧视示意图；图6是一种多用途超长柔性空中机械臂作业系统应用俯视示意图；图中，节点单元1、工作载荷2、地面支持单元3、终端作业单元4、柔性工作线缆5、线缆收放器模块6、电源模块7、柔性工作线缆接口模块8、万向滑轮9、柔性管道10、管道收放器模块11、地面动力及数据单元模块12、作业液罐13、飞行电机模块14、线缆接头15。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。如图1、2所示，本专利技术提供的一种多用途超长柔性空中机械臂作业系统，它由以下三个主要部分组成：节点单元1、工作载荷2和地面支持单元3。节点单元1带有旋翼，可按指令运动飞行。一个或多个带旋翼的节点单元1作为基本单元，通过柔性工作线缆5互相串联构成机械臂主体结构，机械臂的首端通过柔性工作线缆5与地面支持单元3相连接，末端的节点单元挂载工作载荷2成为终端作业单元4，终端作业单元4负责完成具体的作业任务。如图3、4所示，所述节点单元1既可以是单旋翼结构，也可以是多旋翼结构。如图3、4所示，所述节点单元1可采用以下结构：包括机体、旋翼、飞行电机模块14、柔性工作线缆接口模块8、飞行控制器、电源模块7、线缆收放器模块6；所述线缆收放器模块6内部装有可以自由收放伸缩的柔性工作线缆5，柔性工作线缆5一端与柔性工作线缆接口模块8相连，另一端通过线缆接头15与另一节点单元1的柔性工作线缆接口模块8或地面支持单元3相连；所述飞行电机模块14与飞行控制器相连；所述柔性工作线缆接口模块8与飞行控制器及电源模块7相连；所述飞行控制器与电源模块7相连。其中，柔性工作线缆5中可以包含动力电缆、加强筋、保护层，还可以包含有数据电缆、光纤等，保护层在柔性工作线缆5最外层，柔性工作线缆5通过线缆收放器模块6收放伸缩。进一步地，终端作业单元以外的任意节点单元均可挂载工作载荷成为辅助作业单元。所述工作载荷可根据作业任务的需要加以选择，作为终端作业单元时，常采用各类机械手、涂布设备、喷洒设备、遥感测绘设备、光学传感设备、切割设备等，所述工作载荷作为辅助作业单元时，常采用遥感测绘设备、光学传感设备、各类管线等。所述地面支持单元包括电源或发电机，通过柔性工作线缆连接工作载荷，还可以包括辅助的管道收放器模块、气罐、汽罐、液罐、高压泵，通过柔性管道连接工作载荷。所述地面支持单元为机械臂和工作载荷供电，并提供汽、气、液、粉末等作业原料的支持和作业动力支持，并可与机械臂、工作载荷之间发送、接收数据信号。如图5、6所示，为本专利技术的一种具体实施方式，用于农药喷洒，通过以下技术方案予以实现：一种多用途超长柔性空中机械臂作业系统，包括两个节点单元1，两个节点单元1通过柔性工作线缆5互相串联构成机械臂主体结构，机械臂首端的节点单元1下设万向滑轮9挂载柔性管道10，机械臂末端的节点单元1搭载的工作载荷为农药喷杆，机械臂末端的节点单元1与工作载荷共同构成终端作业单元4，以完成农药喷洒作业任务。节点单元1均为多旋翼结构。机械臂首端的节点单元1通过柔性工作线缆5和柔性管道10与地面支持单元3相连接。作业液罐13中的农药，通过管道收放器模块11经柔性管道10送到农药喷杆上，实施喷洒作业。地面动力及数据单元模块12通过柔性工作线缆5向机械臂各节点单元1供电。本专利技术提供的一种多用途超长柔性空中机械臂作业系统，具体实施该专利技术的技术方案很多，以上所述实施例仅是本专利技术的优选实施方式之一。应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术技术方案的前提下，还可以做出若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本专利技术的保护范围，本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多用途超长柔性空中机械臂作业系统，其特征在于：它由以下三个主要部分组成：节点单元、工作载荷和地面支持单元。节点单元带有旋翼，可按指令运动飞行。一个或多个带旋翼的节点单元作为基本单元，通过柔性工作线缆互相串联构成机械臂主体结构，机械臂的首端通过柔性工作线缆与地面支持单元相连接，末端的节点单元挂载工作载荷成为终端作业单元。

【技术特征摘要】
1.一种多用途超长柔性空中机械臂作业系统，其特征在于：它由以下三个主要部分组成：节点单元、工作载荷和地面支持单元。节点单元带有旋翼，可按指令运动飞行。一个或多个带旋翼的节点单元作为基本单元，通过柔性工作线缆互相串联构成机械臂主体结构，机械臂的首端通过柔性工作线缆与地面支持单元相连接，末端的节点单元挂载工作载荷成为终端作业单元。2.如权利要求1所述的一种多用途超长柔性空中机械臂作业系统，其特征在于：所述节点单元既可以是单旋翼结构，也可以是多旋翼结构。3.如权利要求1所述的一种多用途超长柔性空中机械臂作业系统，其特征在于：所述节点单元包括机体、旋翼、飞行电机模块、柔性工作线缆接口模块、飞行控制器、电源模块、线缆收放器模块；所述线缆收放器模块内部装有可以自由收放伸缩的柔性工作线缆，柔性工作线缆一端与柔性工作线缆接口模块相连，另一端通过线缆接头与另一节点单元的柔性工作线缆接口模块或地面支持单元相连；所述飞行电机模块与飞行控制器相连；所述柔性工作线缆接...

【专利技术属性】
技术研发人员：王旭东，赵成，
申请(专利权)人：王旭东，赵成，
类型：发明
国别省市：浙江,33