多旋翼无人机制造技术

一种多旋翼无人机，涉及飞行机器人领域，能够在离目标物距离较远情况下抓取较重的目标物，对无人机的飞行带来较小的干扰。一种多旋翼无人机包括本体飞行器，控制器，图像处理器和单电机线驱动的可伸缩式机械手；可伸缩式机械手的第一套筒与本体飞行器连接，安装有电机和第一开关传感器；第二套筒与第一套筒连接安装有第一磁块，能够在第一套筒内做轴向滑动；第三套筒与第二套筒连接安装有第二磁块，能够在第二套筒内做轴向滑动；机械爪组件通过结构件与第三套筒连接安装有第二开关传感器，能够在第三套筒内做轴向滑动；机械爪组件的第一杆件组与第三套筒活动连接，第二杆件组与结构件活动连接，第三杆件组与第一、第二杆件组活动连接。

【技术实现步骤摘要】
多旋翼无人机
本专利技术涉及飞行机器人
，具体而言，涉及一种多旋翼无人机。
技术介绍
无人机(也称为飞行机器人)能够在广阔空域进行机动，因此，无人机在森林防火监控，农作物大面积农药喷洒，会展空中中继监控，灾区灾情测控等民用领域正得到快速的应用。随着对小型无人机潜在应用范围需求的拓展，最近几年，基于飞行机器人实现抓取特定目标物的目的，带机械手的小型旋翼飞行机器人正成为国际知名研究机构的研究前沿方向之一。飞行机械手是指旋翼无人机机身下方加装机械手以完成特殊目标抓取、移动的任务。当前国际上主要有四家研究机构在此方面进行着较为突出的研究：其一，使用小型四旋翼飞行机器人携带机械钳子进行三维空间中小物件的抓取；其模拟鸟类俯冲瞬间捕食猎物的动作，设计了机械钳子的结构。其二，在电动旋翼飞行机器人上安装紧凑的轻质自适应欠驱动机械钳来抓取并搬运目标物；此机械钳子的材料及安装结构特性使得飞行机器人夹持轻质物体时的动力学特性没有发生很大的变化。其三，提出了加装两个机械臂的无人旋翼飞行系统的概念，前期主要进行简单机械勾手的试制及系统的仿真验证工作，目前正在对分系统工程样机进行单独研制中，主要包括双机械臂系统实物的操纵，并初步实现了四旋翼飞行机器人加装轻质三自由度机械手的原理样机的建模及控制。其四，是针对六自由度的飞行机械手开展了复杂系统的控制研究在四旋翼飞行机器人上加装两只机械手以完成仿鹰爪抓取物体的功能。上述飞行机械手中的机械手大都是采用多关节电机驱动的形式，这种类型的机械手有以下几点不足之处：(1)多关节机械手每个关节都需要电机驱动、导致机械手重量大，限制住了抓持物体的大小；(2)多关节机械手自身重量的限制导致其结构设计上最大伸长长度有限，也就限制住了飞行机械手抓取目标物体的距离；(3)多关节机械手在空间运动时，一是重心在空间三个方向的变化，二是在三个方向产生了干扰力矩；这两个变化对无人机的稳定飞行控制带来了挑战。综上所述，如何提供一款轻便、能够在离目标物距离较远情况下抓取较重的目标物，同时对无人机带来的干扰小的机械手并将其安装于多旋翼无人机上，构成飞行机械手是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多旋翼无人机，其能够在离目标物距离较远情况下抓取较重的目标物，同时对无人机的飞行带来较小的干扰。本专利技术的实施例是这样实现的：一种多旋翼无人机，其包括：本体飞行器，以及安装在所述本体飞行器上的控制器、图像处理器和单电机线驱动的可伸缩式机械手；所述可伸缩式机械手包括：第一套筒，所述第一套筒与所述本体飞行器连接，且所述第一套筒的内部安装有电机，所述第一套筒的侧壁安装有第一开关传感器；第二套筒，所述第二套筒与所述第一套筒连接，且所述第二套筒能够在所述第一套筒的内部仅做轴向滑动，所述第二套筒的侧壁安装有第一磁块；第三套筒，所述第三套筒与所述第二套筒连接，且所述第三套筒能够在所述第二套筒的内部仅做轴向滑动，所述第三套筒的侧壁安装有第二磁块；机械爪组件，所述机械爪组件具有结构件、且所述机械爪组件通过所述结构件与所述第三套筒连接，所述结构件能够在所述第三套筒的内部仅做轴向滑动，所述结构件的侧壁安装有第二开关传感器；所述机械爪组件还包括：第一杆件组，第二杆件组和第三杆件组；所述第一杆件组与所述第三套筒活动连接，所述第二杆件组与所述结构件活动连接，所述第三杆件组与所述第一杆件组和所述第二杆件组活动连接。在本专利技术较佳的实施例中，上述第一套筒具有第一安装座，且所述第一套筒通过所述第一安装座与所述本体飞行器的机架连接；所述第一套筒的内部设有第二安装座，所述第二安装座用于安装所述电机。在本专利技术较佳的实施例中，上述第一套筒的内部具有第一滑槽，所述第二套筒的外表面具有第一凸条，所述第一凸条用于与所述第一滑槽间隙配合，使得所述第二套筒在所述第一套筒的内部仅做轴向滑动。在本专利技术较佳的实施例中，上述第一套筒的内部两端分别具有第一凸座和第二凸座，所述第一凸座用于防止所述第二套筒由所述第一套筒的上方滑出，所述第二凸座用于防止所述第二套筒由所述第一套筒的下方滑出。在本专利技术较佳的实施例中，上述第二套筒临近所述第一套筒的一端具有第一内凸沿和第一外凸沿，所述第一内凸沿用于防止所述第三套筒由所述第二套筒的上方滑出，所述第一外凸沿用于防止所述第二套筒由所述第一套筒的下方滑出；所述第二套筒远离所述第一套筒的一端具有第三凸座，所述第三凸座用于防止所述第三套筒由所述第二套筒的下方滑出；所述第三套筒临近所述第二套筒的一端具有第二内凸沿和第二外凸沿，所述第二内凸沿用于防止所述结构件由所述第三套筒的上方滑出，所述第二外凸沿用于防止所述第三套筒由所述第二套筒的下方滑出。在本专利技术较佳的实施例中，上述第二套筒的内部具有第二滑槽，所述第三套筒的外表面具有第二凸条，所述第二凸条用于与所述第二滑槽间隙配合，使得所述第三套筒在所述第二套筒的内部仅做轴向滑动。在本专利技术较佳的实施例中，上述第三套筒的内表面具有第三凸条，所述结构件的外表面具有第三滑槽，所述第三凸条用于与所述第三滑槽间隙配合，使得所述结构件在所述第三套筒的内部仅做轴向滑动。在本专利技术较佳的实施例中，上述第三套筒远离所述第二套筒的一端具有第四凸座，所述第四凸座用于防止所述结构件由所述第三套筒的下方滑出；所述结构件临近所述第三套筒的一端具有第三外凸沿，所述第三外凸沿用于防止所述结构件由所述第三套筒的下方滑出。在本专利技术较佳的实施例中，上述结构件具有凹槽安装座，所述凹槽安装座用于安装所述第二开关传感器。在本专利技术较佳的实施例中，上述第一开关传感器和所述第二开关传感器均采用霍尔开关传感器；所述图像处理器采用双目视觉图像处理模块。当多旋翼无人机的机械手处于收缩状态时，第二套筒上方的第一磁块中心与第一套筒上方的第一开关传感器的有效接收面的中心处于套筒同一径向上，此时二者处于最短距离；当多旋翼无人机的机械手处于最大伸长状态时，第三套筒下方的第二磁块中心与结构件上安装的第二开关传感器的有效接收面的中心处于套筒同一径向上，此时二者处于最短距离。本专利技术实施例的有益效果是：一、单电机线驱动的机械手，结构紧凑，重心单向变化，相对于传统的飞行器机械手来说，本专利技术的机械手没有中间电机，故重量得到了极大的减少，这样飞行器的承载能力更强，由此可以带动更重的物体，同时重心仅在垂直方向变化，利于无人机的稳定控制；二、伸缩式机械手能够抓取物体的距离更远，本专利技术可拓展到4个、5个甚至更多的套筒；三、图像识别模块与机械手在水平方向上的距离固定，利于识别目标物与机械手在水平面的相对位置，进而控制机械手动作。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例提供的多旋翼无人机的爆炸结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的多旋翼无人机中第一套筒的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的多旋翼无人机中第二套筒的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的多旋翼无人机中第三套筒的第一视角结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的多旋翼无人机中第三套筒的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多旋翼无人机，其特征在于，包括：本体飞行器，以及安装在所述本体飞行器上的可伸缩式机械手；所述可伸缩式机械手包括：第一套筒，所述第一套筒与所述本体飞行器连接，且所述第一套筒的内部安装有电机，所述电机用于驱动所述可伸缩式机械手伸缩，所述第一套筒的侧壁安装有第一开关传感器；第二套筒，所述第二套筒与所述第一套筒连接，且所述第二套筒能够在所述第一套筒的内部仅做轴向滑动，所述第二套筒的侧壁安装有第一磁块，所述第一开关传感器用于感应所述第一磁块的磁场；第三套筒，所述第三套筒与所述第二套筒连接，且所述第三套筒能够在所述第二套筒的内部仅做轴向滑动，所述第三套筒的侧壁安装有第二磁块；机械爪组件，所述机械爪组件具有结构件、且所述机械爪组件通过所述结构件与所述第三套筒连接，所述结构件能够在所述第三套筒的内部仅做轴向滑动，所述结构件的侧壁安装有第二开关传感器，所述第二开关传感器用于感应所述第二磁块的磁场；所述机械爪组件还包括：第一杆件组，第二杆件组和第三杆件组；所述第一杆件组与所述第三套筒活动连接，所述第二杆件组与所述结构件活动连接，所述第三杆件组与所述第一杆件组和所述第二杆件组活动连接。

【技术特征摘要】
1.一种多旋翼无人机，其特征在于，包括：本体飞行器，以及安装在所述本体飞行器上的可伸缩式机械手；所述可伸缩式机械手包括：第一套筒，所述第一套筒与所述本体飞行器连接，且所述第一套筒的内部安装有电机，所述电机用于驱动所述可伸缩式机械手伸缩，所述第一套筒的侧壁安装有第一开关传感器；第二套筒，所述第二套筒与所述第一套筒连接，且所述第二套筒能够在所述第一套筒的内部仅做轴向滑动，所述第二套筒的侧壁安装有第一磁块，所述第一开关传感器用于感应所述第一磁块的磁场；第三套筒，所述第三套筒与所述第二套筒连接，且所述第三套筒能够在所述第二套筒的内部仅做轴向滑动，所述第三套筒的侧壁安装有第二磁块；机械爪组件，所述机械爪组件具有结构件、且所述机械爪组件通过所述结构件与所述第三套筒连接，所述结构件能够在所述第三套筒的内部仅做轴向滑动，所述结构件的侧壁安装有第二开关传感器，所述第二开关传感器用于感应所述第二磁块的磁场；所述机械爪组件还包括：第一杆件组，第二杆件组和第三杆件组；所述第一杆件组与所述第三套筒活动连接，所述第二杆件组与所述结构件活动连接，所述第三杆件组与所述第一杆件组和所述第二杆件组活动连接。2.根据权利要求1所述的多旋翼无人机，其特征在于，所述第一套筒具有第一安装座，且所述第一套筒通过所述第一安装座与所述本体飞行器的机架连接；所述第一套筒的内部设有第二安装座，所述第二安装座用于安装所述电机。3.根据权利要求1或2所述的多旋翼无人机，其特征在于，所述第一套筒的内部具有第一滑槽，所述第二套筒的外表面具有第一凸条，所述第一凸条用于与所述第一滑槽间隙配合，使得所述第二套筒在所述第一套筒的内部仅做轴向滑动。4.根据权利要求3所述的多旋翼无人机，其特征在于，所述第一套筒的内部两端分别具有第一凸座和第二凸座，所述第一凸座用于防止所述第二套筒由所述第一套筒的上方...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈阳，林泽彬，钟艳，庄俊彬，
申请(专利权)人：龙岩学院，
类型：发明
国别省市：福建,35