[发明专利]空中机器人多功能机械臂装置

权利要求书

1.空中机器人多功能机械臂装置，其特征在于，一条完整的机械臂由1个减震机构、3个机械臂、2个舵机、1个电机(13)、一个间歇机构和2个机械爪组成；其中，减震机构的一端与无人机平台(24)相连，另一端与机械臂(1)上端的大圆柱相连；机械臂(1)下端固定舵机(23)，并通过舵机(23)与机械臂(2)一端连接，舵机(23)用于控制机械臂(2)的转动；机械臂(3)的一端固定舵机(26)，并通过舵机(26)与机械臂(2)的另一端相连，舵机(26)用于控制机械臂(3)转动；机械臂(3)的另一端固定用于控制机械爪的间歇机构；机械爪与间歇机构中的齿轮轴相连，通过电机(13)控制机械爪的张开、闭合和向上旋转，间歇机构可以控制机械爪的开合及整体向上旋转，并能够保证机械爪的开合和向上旋转按顺序进行，具体由不完全齿轮(14)、槽轮机构、完全齿轮(6)、完全齿轮(10)、齿轮轴(7)、齿轮轴(9)、电机(13)和电机轴(12)组成，其中，槽轮机构由主动拨盘(11)、圆柱销(28)、槽轮(15)、圆柱轴(27)和扇形盘(8)组成，电机(13)即实现机械爪(4)、(5)开合的功能，又实现整个机械爪(4)、(5)的旋转功能：不完全齿轮(14)和主动拨盘(11)都固定在电机轴(12)上，两个机械爪则分别和齿轮(6)、(10)固定在齿轮轴(7)、(9)上，而齿轮轴(7)、(9)则和扇形板(8)固定在一起，当电机(13)带动电机轴(12)发生转动时，不完全齿轮(14)带动齿轮(10)转动；由于齿轮(6)与齿轮(10)外啮合，故齿轮(6)、(10)发生相对转动，与齿轮轴(7)、(9)连接的两个机械爪(4)、(5)则随着齿轮(6)、(10)的转动而转动，则电机(13)的正反转带动了机械爪(4)、(5)的开合运动，即实现对目标的抓取和释放；当机械爪(4)、(5)完全闭合后，电机(13)继续同向转动时，不完全齿轮(14)与齿轮(10)不再啮合，此时主动拨盘(11)上的圆柱销(28)进入槽轮(15)的槽内，当电机(13)继续旋转，主动拨盘(11)的转动带动槽轮(15)的转动，由于机械爪(4)、(5)与齿轮(6)、(10)和槽轮(15)通过圆柱轴(27)固定在一起，从而槽轮(15)的旋转带动机械爪(4)、(5)向上旋转，这样可以避免机械爪干扰机械臂(3)与地面的贴合，扇形盘、槽轮与圆柱轴相连。

2.根据权利要求1所述的空中机器人多功能机械臂装置，其特征在于，由两个关节来控制机械臂转动，每个关节处安装一个舵机，并且机械臂关节处的电机轴相互平行。

3.根据权利要求1所述的空中机器人多功能机械臂装置，其特征在于，机械臂(3)可以与地面完全贴合，实现支撑无人机站立的功能，使无人机在地面停留时不再需要专门的支撑机构，同时机械臂(3)与地面接触面积较大，使得无人机能够稳定站立。

4.根据权利要求1所述的空中机器人多功能机械臂装置，其特征在于，机械臂均作减重处理；另外，机械臂(1)上端竖直方向有两个圆柱，小圆柱用于固定弹簧(22)，大圆柱是在减震机构的套筒(17)中移动，水平方向上有三个轴线与大圆柱垂直的小圆柱，每个小圆柱之间的夹角为120°，用来防止机械臂(1)在套筒(17)中发生转动；机械臂(3)安装电机(13)的一端由于机械爪(4)、(5)需要旋转，为防止机械爪(4)、(5)与机械臂(3)发生碰撞，故进行开槽。

5.根据权利要求1所述的空中机器人多功能机械臂装置，其特征在于，机械爪(4)由两个圆弧组成，上下由圆柱连接，圆柱轴心布在爪两圆弧的中心线位置，机械爪(4)末端处开槽是为了防止机械爪在旋转的时候与槽轮的轴接触而无法闭合的情况；机械爪(5)的圆弧形状和机械爪(4)完全相同，但机械爪(5)上平面与下平面距离要小于机械爪(4)上平面与下平面的距离，故其在两端处各有一个斜面。

6.根据权利要求1所述的空中机器人多功能机械臂装置，其特征在于，减震机构中的套筒(17)直接与无人机平台(24)通过螺钉(16)相连，套筒(17)内部装有弹簧(22)，机械臂(1)上端与弹簧(22)相连，其中，套筒(17)开槽作为导向机构，防止机械臂(1)在套筒(17)内发生转动，套筒(17)通过螺钉(18)与圆盖(25)相连，以此将减震机构和机械臂(1)连接在一起，能减小冲击载荷对无人机自身的平衡性和货物安全性的影响。