[发明专利]一种用于四旋翼无人机的机械臂

说明书

本发明公开一种用于四旋翼无人机的机械臂，包括抓取部与依次铰接的第一连杆、第二连杆、第三连杆，抓取部设在第三连杆的尾端；第二连杆的转动平面与第三连杆的转动平面重合，且第三连杆的长度远小于第二连杆的长度，以实现抓取部抓取角度的粗调节与细调节；第一连杆与第二连杆的铰接处设有限位结构，以使得第一连杆与第二连杆之间的夹角最小为90°。使得四旋翼无人机利用四个相同的机械臂进行抓取物品，有利于抓取较长或者较大的物品，在抓取物品时可以利用机身底部的光电吊舱来观察抓取过程，并通过多个机械臂的协调，稳定被抓物品，同时调节无人机的重心，使其重心保持在飞行器的几何中心，有利于无人机飞行的稳定。

技术领域

本发明涉及机械臂技术领域，具体是一种用于四旋翼无人机的机械臂。

背景技术

随着科技的发展，无人机的潜在应用对于各行业领域十分重要，其使用灵活、生存概率高、机载配置多样化、滞空时间长、操作灵活等优点得到充分地发挥。无人机在战场毁伤评估、物流运输、电力巡检、地质勘探、搜索救援、灾情监测、农业植保、航拍巡视、危险地区采样等方面发挥着重要的作用。

空中抓取机器人是近年来兴起的应用领域，例如在一些山地、河流、地震灾区等，对一些物品进行抓取工作时，往往会使工作人员面临一些不必要的危险。无人机搭载机械爪可以克服这一问题。无人机将机械爪带到指定位置进行工作，通过基于视觉的目标跟踪系统，可以出色完成对目标的抓取工作，同时可以降低危险发生的可能。

如今城市建筑复杂多样，道路、桥梁也是纵横交错，有些城市垃圾散落在一些人类不易达到的地点时，这些垃圾不清理会使得环境不雅观并可能造成污染。这样的情况下，可以利用搭载机械爪的无人机对这些不易到达地区的垃圾进行抓取，把他们统一回收。

如果在发生自然灾害和一些危险情况的时候，如果需要对现场的物品进行取样并带回的时候，一些形状规则适合抓取的物品可以采用机械爪进行现场抓取，因为操作简单、重量轻不但可以节省操作时间，而且容易上手。

然而现有技术中的机械爪存在诸多弊端，一般搭载机械臂的无人机，其起落架就会影响到机械臂的活动范围，而且一般机械臂的长度会大于起落架，所以起降时必须通过地面放置两个增高的台面来实现无人机的起降。例如专利号CN206679256U公开的飞行机械臂及无人机系统，其搭载机械臂较长，占据了起落架的位置，多旋翼飞行器的起降存在难度，不能按正常方式起降，同时单个机械臂在抓取长杆件，圆盘件或箱体时，不容易将物体固定，只能抓取体积较小的物品。再例如专利号CN108312137A公开的基于多关节机械臂的无人机着陆对接机构，其不仅机构复杂，控制难度增加，四旋翼的降落过程是很平稳的，付出太多成本在实现降落问题上，没有意义；而且在地面上设置着陆机构，无人机不能在其他位置着陆，限制了无人机的使用环境。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种用于四旋翼无人机的机械臂，使得四旋翼无人机的应用范围更广。

为实现上述目的，本发明提供一种用于四旋翼无人机的机械臂，包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、抓取部与驱动组件；

所述第一连杆的首端设有能够与无人机相连的连接结构，所述第二连杆的首端通过第一铰链铰接在第一连杆的尾端，所述第三连杆的首端通过第二铰链铰接在第二连杆的尾端，所述抓取部设在第三连杆的尾端；

所述第二连杆的转动平面与第三连杆的转动平面重合，且所述第三连杆的长度小于第二连杆的长度，以实现抓取部抓取角度的粗调节与细调节；

所述第一连杆与第二连杆的铰接处设有限位结构，以使得第一连杆与第二连杆之间的夹角最小为90°；

所述第二连杆、第三连杆、抓取部均与驱动组件传动相连。

在其中一个实施例中，所述限位结构包括依次相连的第一限位板、过渡板与第二限位板，所述第一限位板与第二限位板相互垂直；