一种用于无人飞行平台的抓持作业系统

1.本发明属于无人机抓持作业技术领域，具体涉及一种用于无人飞行平台的抓持作业系统。


背景技术：

2.无人飞行平台的抓持作业系统具有作业范围广、机动性强的优点，在封控区物资精准配送、偏远地区或人难到达区域的紧要物资快速投递等应用场景具有潜在的技术优势。与地面移动机器人平台和水下机器人平台相比，无人飞行平台存在负载能力低、续航时间短的不足，这就要求与其配合的抓持系统必须具备自重轻、耗电少的特点。然而，现存的抓持装置结构笨重、负重比(负载与自重的比值)低，尤其是大尺寸抓持装置的这些缺点会更加突出，很难搭载在无人飞行平台上。而且，无人机平台的大范围作业模式要求抓持装置必须是无系留的，即抓持装置所需的动力源、控制系统等所有零部件必须随平台携带，而这会进一步增加抓持装置的自重，所以开发高负重比、大尺寸、无系留的抓持装置具有重要的应用价值。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种用于无人飞行平台的高负重比、大尺寸、无系留的抓持作业系统。
4.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：提出一种用于无人飞行平台的抓持作业系统，包括：连接件、底座、若干弹性片、若干弹性板、绳索、缠线轮、控制组件，所述弹性片的上端沿周向间隔均布地连接在所述底座的下端，相邻的所述弹性片间连接所述弹性板，所述弹性片下端边缘位置连接有固定块，且所述固定块位于所述弹性片的外侧，每个所述固定块上均设有第一通孔，其中一个所述固定块上设有第二通孔，所述第二通孔与该固定块上的第一通孔相连通，所述第二通孔与所述底座间设有柔性导向管，所述缠线轮设置在所述底座上，所述绳索沿周向依次穿过所述第一通孔环绕周向阵列的若干弹性片，后通过所述第二通孔并穿过所述柔性导向管系在所述缠线轮上，所述底座上还设置有所述控制组件，所述控制组件用于控制所述缠线轮的正转和反转，通过所述绳索从而控制所述弹性片远离所述底座的一端的收拢和展开，所述连接件用于将所述底座与无人机机架相连。
5.与现有技术相比，本发明的优点在于：使用时，利用控制组件控制缠线轮正转，收拢绳索，绳索将弹性片远离底座的一端收拢形变，使得弹性片和弹性板远离底座的一端收拢闭合在一起，完成对物资的抓取，之后利用无人机将物资带去需要的地方，无人机到达目的地之后，控制组件控制缠线轮反正，放开绳索，弹性片和弹性板远离底座的一端在弹力作用下展开，将抓取的物资释放出来，完成对物资的配送投递。本发明的抓持作用系统整体采用弹性片和弹性板的薄壳结构，并利用绳索进行驱动，具有自重轻、负载力大的优点，而且弹性片和弹性板具有弹性可形变，能实现不同形状物体的自适应抓取，可根据需要设计不同的尺寸，可靠性高，并且本发明的抓持作业系统将控制组件设置在底座上，实现了无系留
设计。另外本发明中的抓持作业系统不仅可以用在无人机平台，同样可以通过连接件用于其他机器人平台，具有较高的技术通用性。
6.在上述的一种用于无人飞行平台的抓持作业系统中，所述控制组件包括电机、第二控制板和第二电池，所述第二控制板与所述电机电线连接，所述电机的输出轴与所述缠线轮的中心孔连接，所述第二电池用于为所述第二控制板供电。通过第二控制板控制电机的正转和反转，带动缠线轮控制绳索的收紧和放开，实现弹性片和弹性板的收拢和展开，完成物资的抓取和投递。
7.在上述的一种用于无人飞行平台的抓持作业系统中，所述电机为自锁电机，断电自锁，不会出现断电后松动的现象，保证物资抓取的稳定。
8.在上述的一种用于无人飞行平台的抓持作业系统中，所述电机为12v小型减速电机，所述第二电池的容量为800mah。本发明的抓持作业系统的动力装置为一个12v的小型减速电机，仅需一块容量为800mah的电池即可满足无人机平台的连续作业要求，易于实现低能耗、高性能的无系留设计。
9.在上述的一种用于无人飞行平台的抓持作业系统中，所述底座为盒状结构，所述底座内设有分隔板，所述分隔板将所述底座分为上下两层，所述缠线轮设置于所述底座的下层，所述电机、第二控制板、第二电池均设置于所述底座的上层。将底座设置为上下两层的盒状结构，并将缠线轮、电机、第二控制板、第二电池设置在盒子内的，结构紧凑，并且对缠线轮、电机、第二控制板、第二电池起到保护作用，延长其使用寿命。
10.在上述的一种用于无人飞行平台的抓持作业系统中，所述连接件包括竖直连接在所述底座上端的连接杆和水平连接在所述连接杆上端的安装架，所述安装架的四周设有连接座，所述连接座用于与无人机机架相连。水平安装架和竖直连接杆将抓持作业系统稳定的连接在无人机上，并使得弹性片和弹性板处于物资的上方，方便物资的抓取。
11.在上述的一种用于无人飞行平台的抓持作业系统中，所述连接杆的上端与所述安装架的下端转动连接，所述安装架的一侧连接有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的另一端与所述连接杆的上侧转动连接。在安装架与连接杆之间设置电动伸缩杆，当无人机飞行至目的地需降落时，电动伸缩杆伸长，推动连接杆绕安装架转动贴近无人机一侧，使得安装架带动弹性片和弹性板收拢形成的柔性包裹也一同转动至贴近无人机的一侧，方便无人机的机架与地面间的接触，方便无人机的降落，无人机降落后，控制组件控制缠线轮反转，展开柔性包裹，将包裹内的物质释放出来。
12.在上述的一种用于无人飞行平台的抓持作业系统中，所述安装架上设有控制盒，所述控制盒的上端设有盖板，所述控制盒内设有第一控制板和第一电池，所述第一控制板与所述电动伸缩杆电线连接，所述第一电池用于为所述第一控制板供电。第一控制板控制电动伸缩杆的收放，实现安装架及弹性片和弹性板收拢形成的柔性包裹的转动。并且将第一控制板和第一电池设置在控制盒内，对第一控制板和第一电池起到保护作用，延长使用寿命。
13.在上述的一种用于无人飞行平台的抓持作业系统中，所述底座为正五边形结构，所述底座的下端边缘的各边处对应所述弹性片设有连接板，所述弹性片连接的一端与所述连接板相连所述连接板与水平面的夹角为θ，θ为30
°
。连接板与水平面间的夹角呈30
°
，弹性片连接在五边形各边的连接板上，弹性片间连接有弹性板，形成伞状结构，绳索收紧，弹性
片和弹性板远离底座的一端收拢闭合在一起，完成物资的抓取，形成柔性的包裹，绳索放开，弹性片和弹性板远离底座的一端展开，将抓取在包裹内的物质投放出来。
14.在上述的一种用于无人飞行平台的抓持作业系统中，所述连接板间连接有连接块，所述弹性板的一端位于所述连接块的下侧，使得弹性片、弹性板、连接板之间形成一个封闭的结构，避免抓取的物质的掉出。
附图说明
15.图1为本发明一个实施方案的整体结构示意图一；
16.图2为本发明一个实施方案的整体结构示意图二；
17.图3为本发明一个实施方案的部分结构示意图二；
18.图4为本发明一个实施方案的固定块的结构示意图一；
19.图5为本发明一个实施方案的固定块的结构示意图二；
20.图6为本发明一个实施方案的底座的结构示意图；
21.图7为本发明一个实施方案的使用状态的示意图一；
22.图8为本发明一个实施方案的使用状态的示意图二。
23.图中，1、连接件；2、底座；3、弹性片；4、弹性板；5、柔性导向管；6、缠线轮；7、固定块；8、第一通孔；9、第二通孔；10、电机；11、第二控制板；12、第二电池；13、连接杆；14、安装架；15、电动伸缩杆；16、控制盒；17、盖板；18、第一控制板；19、第一电池；20、连接板；21、连接块；22、分隔板；23、连接座；24、绳索。
具体实施方式
24.以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
25.如图1-图8所示，本发明一种用于无人飞行平台的抓持作业系统，包括：连接件1、底座2、若干弹性片3、若干弹性板4、绳索24、缠线轮6、控制组件，弹性片3的上端沿周向间隔均布地连接在底座2的下端，相邻的弹性片3间连接弹性板4，弹性片3下端边缘位置连接有固定块7，且固定块7位于弹性片3的外侧，每个固定块7上均设有第一通孔8，其中一个固定块7上设有第二通孔9，第二通孔9与该固定块7上的第一通孔8相连通，第二通孔9与底座2间设有柔性导向管5，缠线轮6设置在底座2上，绳索24沿周向依次穿过第一通孔8环绕周向阵列的若干弹性片3，后通过第二通孔9并穿过柔性导向管5系在缠线轮6上，底座2上还设置有控制组件，控制组件用于控制缠线轮6的正转和反转，通过绳索24从而控制弹性片3远离底座2的一端的收拢和展开，连接件1用于将底座2与无人机机架相连。本发明中的底座2为正五边形结构，底座2的下端边缘的各边处对应弹性片3设有连接板20，弹性片3的一端与连接板20相连，连接板20与水平面间的夹角为θ，θ为30
°
，弹性片3连接在五边形各边的连接板20上，弹性片3间连接有弹性板4，形成伞状结构，绳索24收紧，弹性片3和弹性板4远离底座2的一端收拢闭合在一起，完成物资的抓取，形成柔性的包裹，绳索24放开，弹性片3和弹性板4远离底座2的一端展开，将抓取在包裹内的物质投放出来。连接板20间连接有连接块21，弹性板4的一端位于连接块21的下侧，使得弹性片3、弹性板4、连接板20之间形成一个封闭的结构，避免抓取的物资的掉出。本发明中的弹性片3为等腰梯形结构的薄片，等腰梯形的上
底与底座2上的连接板20相连，等腰底薪的下底处连接固定块7，保证弹性片3与底座2连接的稳定性。本发明的抓持作用系统整体采用弹性片3和弹性板4的薄壳结构，并利用绳索24进行驱动，具有自重轻、负载力大的优点，而且弹性片3和弹性板4具有弹性可形变，能实现不同形状物体的自适应抓取，可根据需要设计不同的尺寸，可靠性高，并且本发明的抓持作业系统将控制组件设置在底座2上，实现了无系留设计。另外本发明中的抓持作业系统不仅可以用在无人机平台，同样可以通过连接件1用于其他机器人平台，具有较高的技术通用性。
26.进一步的，控制组件包括电机10、第二控制板11和第二电池12，第二控制板11与电机10电线连接，电机10与缠线轮6电线连接，第二电池12用于为第二控制板11供电。通过第二控制板11控制电机10的正转和反转，带动缠线轮6控制绳索24的收紧和放开，实现弹性片3和弹性板4的收拢和展开，完成物资的抓取和投递。
27.优选的，电机10为自锁电机10，断电自锁，不会出现断电后松动的现象，保证物资抓取的稳定，而且电机10为12v小型减速电机10，第二电池12的容量为800mah，所以本发明的抓持作业系统的动力装置为一个12v的小型减速电机10，仅需一块容量为800mah的电池即可满足无人机平台的连续作业要求，易于实现低能耗、高性能的无系留设计。
28.进一步的，连接件1包括竖直连接在底座2上端的连接杆13和水平连接在连接杆13上端的安装架14，安装架14的四周设有连接座23，连接座23用于与无人机机架相连。水平安装架14和竖直连接杆13将抓持作业系统稳定的连接在无人机上，并使得弹性片3和弹性板4处于状态，方便物质的抓取。本发明中的连接座23包括设置在安装架14四周的拱形连接块21和压板，用以和无人机的机架相连，本发明中的连接座23也可根据需要设计为不同的形状，用于其他机器人平台的连接，具有较高的技术通用性。本发明中底座2与连接杆13间设有连接盘。
29.进一步的，连接杆13的上端与安装架14的下端转动连接，安装架14的一侧连接有电动伸缩杆15，电动伸缩杆15的另一端与连接杆13的上侧转动连接。在安装架14与连接杆13之间设置电动伸缩杆15，当无人机飞行至目的地需降落时，电动伸缩杆15伸长，推动连接杆13绕安装架14转动贴近无人机一侧，使得安装架14带动弹性片3和弹性板4收拢形成的柔性包裹也一同转动至贴近无人机的一侧，方便无人机的机架与地面间的接触，方便无人机的降落，无人机降落后，控制组件控制缠线轮6反转，展开柔性包裹，将包裹内的物质释放出来。
30.进一步的，安装架14上设有控制盒16，控制盒16的上端设有盖板17，控制盒16内设有第一控制板18和第一电池19，第一控制板18与电动伸缩杆15电线连接，第一电池19用于为控制板供电。第一控制板18控制电动伸缩杆15的收放，实现安装架14及弹性片3和弹性板4收拢形成的柔性包裹的转动。并且将第一控制板18和第一电池19设置在控制盒16内，对第一控制板18和第一电池19起到保护作用，延长使用寿命。
31.进一步的，底座2为盒状结构，底座2内设有分隔板22，分隔板22将底座2分为上下两层，缠线轮6设置于底座2的下层，电机10、第二控制板11、第二电池12均设置于底座2的上层。将底座2设置为上下两层的盒状结构，并将缠线轮6、电机10、第二控制板11、第二电池12设置在盒子内的，结构紧凑，并且对缠线轮6、电机10、第二控制板11、第二电池12起到保护作用，延长其使用寿命。
32.工作原理：使用时，利用控制组件控制缠线轮6正转，收拢绳索24，绳索24将弹性片3远离底座2的一端收拢形变，使得弹性片3和弹性板4远离底座2的一端收拢闭合在一起，完成对物资的抓取，之后利用无人机将物资带去需要的地方。当无人机飞行至目的地需降落时，电动伸缩杆15伸长，推动连接杆13绕安装架14转动贴近无人机一侧，使得安装架14带动弹性片3和弹性板4收拢形成的柔性包裹也一同转动至贴近无人机的一侧，方便无人机的机架与地面间的接触，方便无人机的降落，无人机降落后，控制组件控制缠线轮6反转，展开柔性包裹，将包裹内的物资释放出来，完成物资的配送投递。
33.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明所定义的范围。

技术特征：
1.一种用于无人飞行平台的抓持作业系统，其特征在于，包括：连接件(1)、底座(2)、若干弹性片(3)、若干弹性板(4)、绳索(24)、缠线轮(6)、控制组件，所述弹性片(3)的上端沿周向间隔均布地连接在所述底座(2)的下端，相邻的所述弹性片(3)间连接所述弹性板(4)，所述弹性片(3)下端边缘位置连接有固定块(7)，且所述固定块(7)位于所述弹性片(3)的外侧，每个所述固定块(7)上均设有第一通孔(8)，其中一个所述固定块(7)上设有第二通孔(9)，所述第二通孔(9)与该固定块(7)上的第一通孔(8)相连通，所述第二通孔(9)与所述底座(2)间设有柔性导向管(5)，所述缠线轮(6)设置在所述底座(2)上，所述绳索(24)沿周向依次穿过所述第一通孔(8)环绕周向阵列的若干弹性片(3)，后通过所述第二通孔(9)并穿过所述柔性导向管(5)系在所述缠线轮(6)上，所述底座(2)上还设置有所述控制组件，所述控制组件用于控制所述缠线轮(6)的正转和反转，通过所述绳索(24)从而控制所述弹性片(3)远离所述底座(2)的一端的收拢和展开，所述连接件(1)用于将所述底座(2)与无人机机架相连。2.根据权利要求1所述的一种用于无人飞行平台的抓持作业系统，其特征在于，所述控制组件包括电机(10)、第二控制板(11)和第二电池(12)，所述第二控制板(11)与所述电机(10)电线连接，所述电机(10)与所述缠线轮(6)连接，所述第二电池(12)用于为所述第二控制板(11)供电。3.根据权利要求2所述的一种用于无人飞行平台的抓持作业系统，其特征在于，所述电机(10)为自锁电机(10)。4.根据权利要求2所述的一种用于无人飞行平台的抓持作业系统，其特征在于，所述电机(10)为12v小型减速电机(10)，所述第二电池(12)的容量为800mah。5.根据权利要求2所述的一种用于无人飞行平台的抓持作业系统，其特征在于，所述底座(2)为盒状结构，所述底座(2)内设有分隔板(22)，所述分隔板(22)将所述底座(2)分为上下两层，所述缠线轮(6)设置于所述底座(2)的下层，所述电机(10)、第二控制板(11)、第二电池(12)均设置于所述底座(2)的上层。6.根据权利要求1所述的一种用于无人飞行平台的抓持作业系统，其特征在于，所述连接件(1)包括竖直连接在所述底座(2)上端的连接杆(13)和水平连接在所述连接杆(13)上端的安装架(14)，所述安装架(14)的四周设有连接座(23)，所述连接座(23)用于与无人机机架相连。7.根据权利要求6所述的一种用于无人飞行平台的抓持作业系统，其特征在于，所述连接杆(13)的上端与所述安装架(14)的下端转动连接，所述安装架(14)的一侧连接有电动伸缩杆(15)，所述电动伸缩杆(15)的另一端与所述连接杆(13)的上侧转动连接。8.根据权利要求7所述的一种用于无人飞行平台的抓持作业系统，其特征在于，所述安装架(14)上设有控制盒(16)，所述控制盒(16)的上端设有盖板(17)，所述控制盒(16)内设有第一控制板(18)和第一电池(19)，所述第一控制板(18)与所述电动伸缩杆(15)电线连接，所述第一电池(19)用于为所述控制板供电。9.根据权利要求1所述的一种用于无人飞行平台的抓持作业系统，其特征在于，所述底座(2)为正五边形结构，所述底座(2)的下端边缘的各边处对应所述弹性片(3)设有连接板(20)，所述弹性片(3)的一端与所述连接板(20)相连，所述连接板(20)与水平面间的夹角为θ，θ为30
°
。
10.根据权利要求9所述的一种用于无人飞行平台的抓持作业系统，其特征在于，所述连接板(20)间连接有连接块(21)，所述弹性板(4)的一端位于所述连接块(21)的下侧。

技术总结
本发明属于无人机抓持作业技术领域，提供了一种用于无人飞行平台的抓持作业系统，包括:连接件、底座、若干弹性片、若干弹性板、绳索、缠线轮、控制组件，弹性片的上端沿周向间隔均布地连接在底座的下端，弹性片间连接弹性板，弹性片下端边缘位置连接有固定块，每个固定块上均设有第一通孔，其中一个固定块上设有第二通孔，第二通孔与该固定块上的第一通孔相连通，绳索依次穿过第一通孔环绕周向阵列的若干弹性片，并穿过第二通孔系在缠线轮上，缠线轮设置在底座上，底座上还设置有控制组件，控制组件用于控制所述缠线轮的正转和反转。本发明的优点在于：采用弹性片和弹性板的薄壳结构，并利用绳索进行驱动，具有自重轻、负载力大的优点。的优点。的优点。


技术研发人员：李海利 梁林 苗昕雨 王博 赵乾辰 郑威 陈强 沈晓伟 俞泓帆
受保护的技术使用者：宁波大学
技术研发日：2022.12.31
技术公布日：2023/6/12