一种无人机抓取机构的制作方法

本申请涉及无人机的领域，尤其是涉及一种无人机抓取机构。

背景技术：

随着科技的发展无人机的运用范围越来越广泛，电力部门、公安部门、交警部门、国土测绘、影视摄像、新闻直播等机构、单位陆续采购无人机用于解决各部门的各种需求。

在某些专业应用领域下，需要无人机具备特种作业的能力。但是，市场上普遍使用的无人机均未设计抓取的部分，在大部分应用领域，仅能使用无人机基本的功能，在需要进行运输或转移设备等作业时，大多数情况下还需要人力干涉，手动将需要运输的物品固定于无人机上，大大限制了无人机的功能性。

技术实现要素：

为了使无人机便于抓取物体，增加无人机的功能性，本申请提供一种无人机抓取机构。

本申请提供的一种无人机抓取机构，采用如下的技术方案：

一种无人机抓取机构，包括安装于无人机上的底板、设置于底板上的驱动组件、绕所述驱动组件周向设置的至少两组抓取组件，所述驱动组件包括螺柱、用于驱动螺柱转动的电机，所述抓取组件包括啮合于所述螺柱的转动齿轮、固定连接于所述转动齿轮上的夹持臂、设置于所述夹持臂远离所述转动齿轮的一端的夹爪，所述转动齿轮的转动轴线垂直于无人机的升降方向。

通过采用上述技术方案，在驱动组件和抓取组件的配合下，当无人机需要进行物品抓取动作时，通过操控电机，使电机带动螺柱转动，从而使转动齿轮在螺柱的作用下发生转动，在至少两组抓取组件的配合下，使至少两个夹持臂远离转动齿轮的一端相互靠近，以对物品进行夹持和限定，并通过夹爪对物品托底，当需要对物品进行放置时，通过反转电机，使电机通过螺柱和转动齿轮带动夹持臂反转，至少两个的夹持臂远离转动齿轮的一端相互远离，从而解除对物品的夹持和限定，使无人机在没有人力干涉的情况下，即能够对物料完成取放，增加无人机的功能性；当不需要使用抓取机构时，通过电机带动夹持臂转动，使夹持臂贴合于底板上，减少无人机在飞行时的风阻，增加无人机的机动性能；在无人机降落时，通过电机带动夹持臂转动，使至少两组的抓取组件在降落时起到支撑架的作用，通过夹爪对无人机整体进行支撑；通过螺柱带动转动齿轮进行转动，通过螺纹的自锁性，即能够对夹持臂的状态进行锁定，减少夹持臂在外力作用下发生自转动，从而使被加持物品松动的情况，增加抓取组件的稳定性；通过一个驱动源带动至少两组抓取组件执行抓取动作，在保证不同组的抓取组件动作的同步性的同时，也使机械零部件的数量尽量减少，使抓取机构的结构简单且重量轻，减少对无人机载荷量的占用，且抓取过程较为稳定。

优选的，所述抓取组件还包括设置于所述底板和所述夹持臂之间的弹性伸缩臂，所述弹性伸缩臂一端铰接于所述底板且另一端铰接于所述夹持臂。

通过采用上述技术方案，在底板、弹性伸缩臂和夹持臂的配合下，使底板、弹性伸缩臂和夹持壁之间形成三角形，以对夹持臂进行稳定支撑，当夹持臂在对质量较重的物品进行夹持时，在弹性伸缩臂的弹力作用下，增加夹持臂和被加持物之间的压力，使被加持物品不易发生晃动，增加抓取机构抓取动作的稳定性。

优选的，所述弹性伸缩臂与底板之间的铰接轴线距底板的距离大于所述转动齿轮的转动轴线距底板的距离。

通过采用上述技术方案，夹持臂在朝向底板转动的过程中，弹性伸缩臂与夹持臂之间的铰接轴线、弹性伸缩臂与底板之间的铰接轴线、转动齿轮的转动轴线运动至同一条直线上时，此时弹性伸缩臂的伸缩量最大，且弹性伸缩臂对夹持臂的施力方向为朝向夹持臂的长度方向，当弹性伸缩臂与夹持臂之间的铰接轴线位于弹性伸缩臂与底板之间的铰接轴线和转动齿轮的转动轴线之间连线远离底板的一侧时，此时弹性伸缩臂对夹持臂作用力使夹持臂朝向靠近螺柱的方向转动，通过使弹性伸缩臂与底板之间的铰接轴线距底板的距离大于转动齿轮的转动轴线距底板的距离，使弹性伸缩臂与夹持臂之间的铰接轴线能够越过弹性伸缩臂与底板之间的铰接轴线和转动齿轮的转动轴线之间的连线朝向底板方向靠近，此时弹性伸缩臂对夹持臂的作用力使夹持臂朝向底板的方向运动，从而时夹持臂在收回贴合于底板上时更加稳定，不易发生晃动，减少对无人机飞行状态的影响。

优选的，所述夹爪朝向所述螺柱的一端设置为尖端。

通过采用上述技术方案，将夹爪朝向螺柱的一端设置为尖端，使夹爪在对物品夹持时，通过尖端更容易插入物品的底部，对物品进行托底；且在某些应用场景下，通过夹爪的尖端能够刺入物品的侧壁，以对物品进行夹持，增加抓取机构的适用范围。

优选的，所述抓取组件还包括一端铰接于底板的转动臂，所述转动臂平行且等长于夹持臂，所述夹持臂铰接于所述夹爪中部，所述夹持臂远离底板的一端铰接于所述夹爪远离所述螺柱的一端。

通过采用上述技术方案，在转动臂、夹持臂、夹爪和底板的配合下，使转动臂、夹持臂、夹爪和底板之间形成平行四边形连杆机构，在平行四边形连杆机构的作用下，使夹持臂和转动臂在支撑夹爪转动的过程中，夹爪始终与底板之间保持相同的姿态，不发生自转，夹爪在对形状、尺寸不同的物品进行抓取时，夹爪都能够较稳定的对物品进行托底，增加夹爪的适用范围。

优选的，所述抓取组件还包括同轴固定连接于所述螺柱的从动齿轮、连接于电机的输出轴且啮合于所述从动齿轮的主动齿轮，所述主动齿轮和从动齿轮之间的传动比大于1。

通过采用上述技术方案，在从动齿轮和主动齿轮的配合下，以对电机和螺柱之间进行传动，且设置转动转动齿轮和从动齿轮之间的传动比大于1，使电机在功率一定的情况下，增大对螺柱输出的扭矩，从而使螺柱在驱动夹持臂转动时夹持臂的扭矩较大，对物品夹持更为稳定。

优选的，所述夹爪底部设置有支撑件。

通过采用上述技术方案，使无人机在降落时，通过支撑件对无人机整体进行支撑，减少夹爪直接与底面碰撞造成的损伤，增加夹爪的使用寿命。

优选的，所述支撑件为弹性材质。

通过采用上述技术方案，将支撑件设置为弹性材质，使无人机在降落时，通过支撑件的弹性，对无人机与底面撞击产生的振动进行缓冲，减少对无人机整体的损伤。

优选的，所述抓取组件设置有至少三组，至少三组的抓取组件绕所述螺柱周向均匀设置。

通过采用上述技术方案，将抓取组件设置至少三组，并使至少三组的抓取组件绕螺柱周向均匀设置，使抓取机构在执行抓取动作时，通过至少三个的夹持臂对物品侧向限位，更加稳定；且在无人机降落时，通过至少三个的夹持臂对无人机进行支撑，使无人机在接触地面时更加稳定，不易发生侧翻的情况。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.在驱动组件和抓取组件的配合下，使无人机实现对物品抓取和放置的功能；

2.当不需要使用抓取机构时，能够使夹持臂贴合于底板上，减少无人机在飞行时的风阻，增加无人机的机动性能；

3.在无人机降落时，通过支撑臂实现支撑架的功能，增加抓取机构的功能性，在无人机实现抓取功能的同时轻量化，减少对对无人机载荷量的占用；

4.在底板、弹性伸缩臂和夹持臂的配合下，通过弹性伸缩臂的弹力，增加夹持臂和被加持物之间的压力，使被加持物品不易发生晃动，增加抓取机构抓取动作的稳定性；

5.在转动臂、夹持臂、夹爪和底板的配合下，使夹持臂和转动臂在支撑夹爪转动的过程中，夹爪始终与底板之间保持相同的姿态，不发生自转，夹爪在对形状、尺寸不同的物品进行抓取时，夹爪都能够较稳定的对物品进行托底，增加夹爪的适用范围。

附图说明

图1是本实施例的整体结构示意图。

图2是本实施例中去除底板后的结构示意图。

图3是本实施例中弹性伸缩臂的剖视图。

附图标记说明：1、底板；2、驱动组件；3、抓取组件；4、螺柱；5、从动齿轮；6、主动齿轮；7、电机；8、转动齿轮；9、夹持臂；10、夹爪；11、转动臂；12、弹性伸缩臂；13、转动座；14、支撑件；15、滑筒；16、滑动杆；17、弹簧；18、第一限位环；19、第二限位环。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种无人机抓取机构。参照图1和图2，一种无人机抓取机构底板1、驱动组件2、抓取组件3，其中，底板1水平安装于无人机主体的底部，驱动组件2底板1中心处即无人机主体的中心处，以使无人机重心更加靠近中心，抓取组件3绕驱动组件2周向均匀设置有四组。

驱动组件2包括设置于螺柱4底面的螺柱4、设置于底板1顶面的从动齿轮5、设置于底板1顶面且啮合于从动齿轮5的主动齿轮6、固定安装于底板1底面的电机7，其中，螺柱4的轴线垂直于底板1，螺柱4与从动齿轮5同轴设置，螺柱4顶端穿过底板1后固定连接于从动齿轮5，使螺柱4与从动齿轮5转动支承于底板1上，电机7的输出轴穿过底板1后固定连接于主动齿轮6，为增加电机7的输出扭矩，主动齿轮6和从动齿轮5之间的传动比大于1。

当电机7启动时，电机7通过主动齿轮6、从动齿轮5带动螺柱4进行转动，且将主动齿轮6和从动齿轮5设置于底板1顶面，通过底板1对主动齿轮6和从动齿轮5进行防护，减少外物直接接触主动齿轮6和从动齿轮5的情况，增加主动齿轮6和从动齿轮5使用寿命。

抓取组件3包括转动齿轮8、夹持臂9、夹爪10、转动臂11、弹性伸缩臂12和三个转动座13，其中，转动齿轮8通过转动座13转动设置于底板1底面，且转动齿轮8啮合于螺柱4的螺纹上，为使转动齿轮8与螺柱4啮合更加紧密，传动更加稳定，转动齿轮8优选为与螺柱4上螺纹牙型配合的斜齿轮（图中仅示出直齿轮状态），转动齿轮8的转动轴线垂直于无人机的升降方向，即平行于底板1，夹持臂9沿转动齿轮8径向固定连接于转动齿轮8，且夹持臂9靠近螺柱4的表面设置有摩擦纹，当转动齿轮8带动夹持臂9转动时，夹持臂9在垂直于底板1的平面内运动，方便对物品进行夹取。

转动臂11一端通过转动座13转动设置于底板1底面，且转动臂11位于夹持臂9远离螺柱4的一侧，夹爪10中部铰接于夹持臂9远离底板1的一端，夹爪10一端铰接于转动臂11的一端，且夹爪10靠近螺柱4的一端设置为尖端，使夹爪10在对物品夹持时，通过尖端更容易插入物品的底部，对物品进行托底；且在某些应用场景下，通过夹爪10的尖端能够刺入物品的侧壁，以对物品进行夹持，增加抓取机构的适用范围。

为使夹爪10在移动的过程中保持与底板1相同的姿态，设置转动臂11与夹持臂9平行且等长，使转动臂11、夹持臂9、夹爪10和底板1之间形成平行四边形连杆机构，在平行四边形连杆机构的作用下，使夹持臂9和转动臂11在支撑夹爪10转动的过程中，夹爪10始终与底板1之间保持相同的姿态，不发生自转，夹爪10在对形状、尺寸不同的物品进行抓取时，夹爪10都能够较稳定的对物品进行托底，增加夹爪10的适用范围。

为便于对夹持臂9收回，转动臂11的转动轴线距底板1的距离大于夹持臂9的转动轴线距底板1的距离，使转动臂11和夹持臂9在朝向底板1方向转动时，通过转动轴线的距离差，使转动臂11和夹持臂9均能够与底板1之间贴合更加紧密。

为减少无人机在降落时夹爪10与底面直接发生碰撞的情况，夹爪10底部设置有支撑件14，且支撑件14为弹性橡胶制成，弹性橡胶底部设置有摩擦纹，当无人机降落时，通过支撑件14的弹性支撑，对无人机与底面撞击产生的振动进行缓冲，减少对无人机整体的损伤。

参照图1和图3，弹性伸缩臂12位于转动臂11远离夹持臂9的一侧，弹性伸缩臂12一端铰接于底板1且另一端铰接于夹持臂9，且弹性伸缩臂12与夹持臂9的铰接点靠近夹持臂9远离转动齿轮8的一端，弹性伸缩臂12包括铰接于底板1上的滑筒15、铰接于夹持臂9上且滑动连接于滑动筒内的滑动杆16、位于滑筒15和滑动杆16之间的弹簧17，为避免滑动杆16脱离滑筒15，滑筒15开口处固定连接有第一限位环18，滑动杆16位于滑筒15内的一端固定连接有第二限位环19，且第二限位环19位于第一限位环18靠近底板1的一侧，从而对滑动杆16相对于滑筒15的位置进行限定。

为使夹持臂9在转动收回后更加稳定，设置弹性伸缩臂12与底板1之间的铰接轴线距底板1的距离大于转动齿轮8的转动轴线距底板1的距离，夹持臂9在朝向底板1转动的过程中，弹性伸缩臂12与夹持臂9之间的铰接轴线、弹性伸缩臂12与底板1之间的铰接轴线、转动齿轮8的转动轴线运动至同一条直线上时，此时弹性伸缩臂12的伸缩量最大，且弹性伸缩臂12对夹持臂9的施力方向为朝向夹持臂9的长度方向，当弹性伸缩臂12与夹持臂9之间的铰接轴线位于弹性伸缩臂12与底板1之间的铰接轴线和转动齿轮8的转动轴线之间连线远离底板1的一侧时，此时弹性伸缩臂12对夹持臂9作用力使夹持臂9朝向靠近螺柱4的方向转动，通过使弹性伸缩臂12与底板1之间的铰接轴线距底板1的距离大于转动齿轮8的转动轴线距底板1的距离，使弹性伸缩臂12与夹持臂9之间的铰接轴线能够越过弹性伸缩臂12与底板1之间的铰接轴线和转动齿轮8的转动轴线之间的连线朝向底板1方向靠近，此时弹性伸缩臂12对夹持臂9的作用力使夹持臂9朝向底板1的方向运动，从而时夹持臂9在收回贴合于底板1上时更加稳定，不易发生晃动，减少对无人机飞行状态的影响。

本申请实施例一种无人机抓取机构的实施原理为：

当无人机需要进行物品抓取动作时，通过操控电机7，使电机7带动螺柱4转动，从而使转动齿轮8在螺柱4的作用下发生转动，在四组抓取组件3的配合下，使四个夹持臂9远离转动齿轮8的一端相互靠近，以对物品进行夹持和限定，并通过夹爪10对物品托底，当需要对物品进行放置时，通过反转电机7，使电机7通过螺柱4和转动齿轮8带动夹持臂9反转，四个的夹持臂9远离转动齿轮8的一端相互远离，从而解除对物品的夹持和限定，使无人机在无人力干涉的情况下，即能够对物料完成取放，增加无人机的功能性。

当不需要使用抓取机构时，通过电机7带动夹持臂9转动，使夹持臂9贴合于底板1上，减少无人机在飞行时的风阻，增加无人机的机动性能。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

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