一种基于对向爪刺单元的旋翼无人机顶面双稳态栖息机构制造技术

本发明专利技术提供一种基于对向爪刺单元的旋翼无人机顶面双稳态栖息机构，安装在旋翼无人机的顶面，包括爪刺单元、双稳态机构、安装座、机架、舵机和柔性连接机构；安装座将栖息机构固定在旋翼无人机上。旋翼无人机可以通过栖息机构上的爪刺单元抓附室内常见的矿棉板吊顶，从而延长旋翼无人机的续航时间，实现旋翼无人机在室内多次重复栖息和拍摄等任务的功能；旋翼无人机需要返航时，舵机驱动双稳态机构解锁，爪刺单元由向内对抓的状态转变为向外运动的状态，此时爪刺单元与矿棉板间的附着状态解除，旋翼无人机携带栖息组件脱离矿棉板吊顶。该旋翼无人机栖息机构结构简单、体积小、重量轻、易于控制、可靠性强、可重复使用且隐蔽性强。强。强。

【技术实现步骤摘要】
一种基于对向爪刺单元的旋翼无人机顶面双稳态栖息机构


[0001]本专利技术涉及无人机领域，具体涉及一种基于对向爪刺单元的旋翼无人机顶面双稳态栖息机构。

技术介绍

[0002]目前，旋翼无人机作为在空中飞行的特殊机器人的应用越来越广，特别是在侦察、监视、运输和航测领域，其操控性能强、体积小、重量轻、可垂直起降和悬停，在执行灾难搜救、航拍等任务过程中，为了延长无人机的持续续航时间，短暂的悬停和栖息是十分必要的。目前的旋翼无人机栖息机构存在结构复杂、体积大、功耗大且隐蔽性差，同时在吸附天花板时会有持续耗能、不能重复使用等缺点。因此设计一种结构简单、体积小、重量轻、易于控制、可靠性强、可重复使用且隐蔽性强的无人机栖息机构是十分必要的。
[0003]公开号CN111169628A的中国专利公布了一种旋翼无人机天花板栖息机构，其结构简单、对旋翼无人机的负载要求较低且续航时间长隐蔽性强，但是这种栖息机构采用的粘附材料不能够重复使用，在使用一定次数后粘附性不足会导致无人机无法栖息，需要耗费时间更换新的粘附材料才能继续执行栖息任务。

技术实现思路

[0004]面向旋翼无人机在多种室内应用场景中存在的粉刷天花板、铝扣板吊顶和矿棉板吊顶三种典型顶面的室内侦察应用需求，本专利技术旨在解决
技术介绍
中提到的结构复杂、体积大、功耗大且隐蔽性差等问题，以及采用粘附栖息机构存在的使用一定次数后粘附性不足问题，而提供一种结构简单、体积小、重量轻、易于控制、可靠性强、可重复使用且隐蔽性强的旋翼无人机栖息机构。
[0005]该旋翼无人机栖息机构采用基于对向爪刺单元的侵入式顶面双稳态栖息机构可重复使用且有足够的附着力，其中双稳态机构能够可靠稳定的使抓附式栖息组件多次重复切换附着及解锁动作，使其能够轻松脱离矿棉板等典型室内顶面，使旋翼无人机能够拥有在天花板上栖息的能力，在稳定隐蔽的执行拍摄任务的同时提高续航时间。
[0006]本专利技术的技术方案为：
[0007]所述一种基于对向爪刺单元的旋翼无人机顶面双稳态栖息机构，安装在旋翼无人机的顶面，包括爪刺单元、双稳态机构、安装座、机架、舵机和柔性连接机构；
[0008]所述安装座安装在旋翼无人机的顶面，柔性连接机构连接安装座与机架，舵机安装在机架侧面；
[0009]所述机架为爪刺单元、双稳态机构以及舵机提供安装基础；
[0010]所述爪刺单元包括爪刺足、滑块和滑动轴；其中至少四根滑动轴在机架上下方向分两层布置相互平行布置；两个滑块对称安装于滑动轴上；每个滑块在机架主体的前后方向的外侧具有向内倾斜的爪刺足用于抓附，且滑块还穿在上层滑动轴上，能够沿上层滑动轴转动；在机架主体的上下方向，在滑块内端一侧下部具有伸出的长臂，该长臂穿在部分下
层滑动轴上，能够沿下层滑动轴转动，并与双稳态机构中的一根第一连杆固定连接；
[0011]所述双稳态机构包括第一连杆和第二连杆；两根第一连杆相互平行布置在机架的前后方向两端，并穿在下层滑动轴上；第一连杆两端分别转动连接一根第二连杆，处于同一侧的两根第二连杆通过转轴转动配合；当同一侧的两根第二连杆处于弯角状态时，两根第一连杆处于靠近状态，且此时两个滑块处于分离状态；当同一侧的两根第二连杆受压从弯角状态变为直线状态后，两根第一连杆相互远离，此时两个滑块相互靠近；
[0012]所述舵机内装有舵臂；通过舵臂能够将同一侧的两根第二连杆从直线状态转变为弯角状态。
[0013]进一步的，机架主体为“日”字形框架结构，前后两个空间为爪刺单元中两个滑块的运动空间，在机架主体一侧安装舵机；在机架前后两端具有爪刺单元中四根滑动轴的安装孔。
[0014]进一步的，在机架主体两侧还有外伸支臂，支臂上具有竖直向上的爪刺足。
[0015]进一步的，所述柔性连接机构将安装座和机架的四角相连接，柔性连接机构使用硅胶材料制成。
[0016]进一步的，所述舵机型号为AFRC
‑
D1302，重1.9g，扭矩0.15kg
‑
cm，电气接口为JR插头，供电电压3.7V，控制信号为PWM波，周期20ms，常态为脉宽900us，脉宽1700us时双稳态机构解锁。
[0017]进一步的，所述栖息机构为60mm
×
48mm
×
24mm，质量为13g。
[0018]进一步的，栖息过程中，在四旋翼无人机向上驱动力的作用下，柔性连接机构变形，将无人机对栖息机构施加的向上的压力转化为爪刺单元的法向预压力和相向运动的切向对抓力，在为爪刺单元提高向上预压力的同时带动爪刺单元中的滑块相向对抓，爪刺足刺入矿棉板中，进而为四旋翼无人机提供附着力；在复飞状态时，双稳态机构通过舵臂旋转驱动解锁，两个滑块由向内对抓的状态变为向外运动的状态，爪刺单元与吊顶的附着状态解除，四旋翼无人机携带栖息组件脱离吊顶。
[0019]有益效果
[0020]本专利技术提供的基于对向爪刺单元的旋翼无人机顶面双稳态栖息机构具有以下优点：抓附式栖息机构以室内常见的矿棉板吊顶为栖息目标表面，能够实现多次重复栖息功能，其通过爪刺单元将压力转换为抓附力，栖息状态下无功耗、无噪音，可以提高旋翼无人机执行高空定点观察和拍摄任务时的隐蔽性和稳定性，延长旋翼无人机的续航时间。栖息部件抓附力较大，有足够的附着力，栖息性能可靠；抓附式栖息机构解锁动作可靠稳定，解锁后能够轻松脱离矿棉板，脱附简单，解锁和脱附性能可靠。
[0021]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0022]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0023]图1为本专利技术提供的一种基于对向爪刺单元的旋翼无人机顶面双稳态栖息机构的结构示意图；
[0024]图2为本专利技术提供的一种基于对向爪刺单元的旋翼无人机顶面双稳态栖息机构的脱附状态结构示意图；
[0025]图3为本专利技术提供的一种基于对向爪刺单元的旋翼无人机顶面双稳态栖息机构的抓附状态结构示意图；
[0026]图4为本专利技术提供的一种基于对向爪刺单元的旋翼无人机顶面双稳态栖息机构的脱附状态内部结构示意图；
[0027]图5为本专利技术提供的一种基于对向爪刺单元的旋翼无人机顶面双稳态栖息机构的抓附状态内部结构示意图；
[0028]图6为本专利技术提供的一种基于对向爪刺单元的旋翼无人机顶面双稳态栖息机构的脱附状态正视图；
[0029]图7为本专利技术提供的一种基于对向爪刺单元的旋翼无人机顶面双稳态栖息机构的抓附中间状态正视图；
[0030]图8为本专利技术提供的一种基于对向爪刺单元的旋翼无人机顶面双稳态栖息机构的抓附状态正视图；
[0031]图9为本专利技术提供的一种基于对向爪刺单元的旋翼无人机顶面双稳态栖息机构的脱附中间状态正视图；
[0032]图10为本专利技术提供的一种基于对向爪刺单元的旋翼无人机顶面双本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于对向爪刺单元的旋翼无人机顶面双稳态栖息机构，其特征在于：安装在旋翼无人机的顶面，包括爪刺单元、双稳态机构、安装座、机架、舵机和柔性连接机构；所述安装座安装在旋翼无人机的顶面，柔性连接机构连接安装座与机架，舵机安装在机架侧面；所述机架为爪刺单元、双稳态机构以及舵机提供安装基础；所述爪刺单元包括爪刺足、滑块和滑动轴；其中至少四根滑动轴在机架上下方向分两层布置相互平行布置；两个滑块对称安装于滑动轴上；每个滑块在机架主体的前后方向的外侧具有向内倾斜的爪刺足用于抓附，且滑块还穿在上层滑动轴上，能够沿上层滑动轴转动；在机架主体的上下方向，在滑块内端一侧下部具有伸出的长臂，该长臂穿在部分下层滑动轴上，能够沿下层滑动轴转动，并与双稳态机构中的一根第一连杆固定连接；所述双稳态机构包括第一连杆和第二连杆；两根第一连杆相互平行布置在机架的前后方向两端，并穿在下层滑动轴上；第一连杆两端分别转动连接一根第二连杆，处于同一侧的两根第二连杆通过转轴转动配合；当同一侧的两根第二连杆处于弯角状态时，两根第一连杆处于靠近状态，且此时两个滑块处于分离状态；当同一侧的两根第二连杆受压从弯角状态变为直线状态后，两根第一连杆相互远离，此时两个滑块相互靠近；所述舵机内装有舵臂；通过舵臂能够将同一侧的两根第二连杆从直线状态转变为弯角状态。2.根据权利要求1所述一种基于对向爪刺单元的旋翼无人机顶面双稳态栖息机构，其特征在于：机架主体为“日”字形框架结构，前后两个空间为爪刺单元中两个滑块的运动空间，在机架主体一侧安装舵机；在机架前后两端具有爪刺单元中四根滑动轴的安装孔。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：昌敏，王佳琦，任武，唐林凯，郑中原，徐子逸，白俊强，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：