本发明属于飞行器领域，具体涉及一种用于飞行机械手的夹紧式快速安装拆卸装置。
背景技术：
随着对小型无人机潜在应用范围需求的拓展，最近几年，基于飞行机器人实现抓取特定目标物的目的，带机械手的小型旋翼飞行机器人正成为国际知名研究机构的研究前沿方向之一。飞行机械手是指旋翼无人机机身下方加装机械手以完成特殊目标抓取、移动的任务。
目前的对飞行机械手的安装主要是直接采用螺栓连接的形式。也就是把机械手和无人机底座通过螺栓和螺母进行配合连接在一起。螺栓连接安全性比较高，容易固定，但拆装起来比较麻烦，拼装时两孔需要对齐，特别是当飞行接收连接处空间狭小时，拆装十分不便。另外经常拆卸螺栓容易造成螺纹孔的破坏，进而可能在长期动载作用下造成螺栓连接的松动，为飞行带来隐患。
技术实现要素：
本发明提供了一种用于飞行机械手的夹紧式快速安装拆卸装置，旨在解决上述存在的技术问题。
本发明采用以下技术方案：
一种用于飞行机械手的夹紧式快速安装拆卸装置，所述快速安装拆卸装置包括z形通槽结构件1、旋转拉销2、主连杆3、副连杆4、卡钳5、与无人机连接的结构件6、螺栓7、螺母8、“工”形结构件9；
所述与无人机连接的结构件6用于安装在无人机的下侧，所述“工”形结构件9用于与机械手连接，
所述旋转拉销2用于推动z形通槽结构件1在与无人机连接的结构件6内滑动，
所述主连杆3的上圆形通孔3.1与长螺栓7连接，长螺栓7能够在z形通槽结构件1上的z形通槽1.6上滑动，所述主连杆3的下圆形通孔3.2通过短螺栓连接第一副杆2.1和第二副杆2.2，所述第一副杆2.1和第二副杆2.2分别连接左卡钳5和右卡钳5，所述左卡钳5和右卡钳6用于夹持“工”形结构件9。
进一步地，所述与无人机连接的结构件6设置有内腔6.1，所述与无人机连接的结构件6的左端设置有半圆形槽6.2，所述与无人机连接的结构件6的中部设置有侧面通槽6.6，所述侧面通槽6.6与与无人机连接的结构件6的左端之间设置有矩形通槽6.3，所述矩形通槽6.3的左侧设置有半圆形通槽6.4，所述侧面通槽6.6的下侧开设有底部v型槽6.5，所述底部v型槽6.5出设置有下端矩形孔6.7。
进一步地，所述z形通槽结构件1呈方形，在四个角处分别设置凸块1.1，所述z形通槽结构件1内设置有内部矩形空腔1.3，在内部矩形空腔1.3的侧板上设置导轨面1.2，所述z形通槽结构件1的两端面上设置圆形通孔1.4，所述z形通槽结构件1的侧面上对称设置方形通孔1.5，所述方形通孔1.5之间设置z型通槽1.6。
进一步地，所述旋转拉销2由第一副杆2.1、第二副杆2.2和主圆柱杆2.3，所述第一副杆2.1和第二副杆2.2分别对称设置在主圆柱杆2.3的两侧，所述主圆柱杆2.3具有连接端2.4。
进一步地，所述副连杆4的主体一端设置单耳片4.1，另一端设置双耳片4.2。
进一步地，所述卡钳5具有垂直柱体5.1，所述垂直主体5.1的底部设置c形体5.2，所述垂直柱体5.1上设置圆孔5.3和水平柱体5.4。
进一步地，所述“工”形结构件9由平板9.1、圆柱块9.2和椭圆形凸块9.3组成，所述平板9.1用于连接机械手，圆柱块9.2设置在平板9.1和椭圆形凸块9.3之间，椭圆形凸块9.3的两侧设置凹槽9.4。
本发明具有以下有益效果：设计一种可以实现机械手与无人机两体的快速安装，安装步骤少、拆卸简单快捷，并保证飞行过程中安全可靠，对于飞行机械手来说具有重要的意义。
附图说明
图1现有技术中机械手通过螺栓与无人机连接；
图2z形通槽结构件1；
图3旋转拉销2；
图4部分装配体(i)；
图5主连杆3；
图6副连杆4；
图7卡钳结构件5；
图8连杆卡钳结构子装配体；
图9(a)、图9(b)、图9(c)与无人机连接的结构件6；
图10与机械手连接的“工”形结构件9；
图11飞行机械手快速连接与分离装置(拆卸状态)；
图12飞行机械手快速连接与分离装置(安装状态)；
图中z形通槽结构件1、凸块1.1、导轨面1.2、内部矩形空腔1.3、圆形通孔1.4、方形通孔1.5、z型通槽1.6、旋转拉销2、第一副杆2.1、第二副杆2.2、主圆柱杆2.3、连接端2.4、主连杆3、上圆形通孔3.1、下圆形通孔3.2、副连杆4、单耳片4.1、双耳片4.2、卡钳5、垂直柱体5.1、c型体5.2、圆孔5.3、水平柱体5.4、与无人机连接的结构件6、内腔6.1、第一半圆形槽6.2、矩形通槽6.3、第二半圆形槽6.4、底部v型槽6.5、侧面通槽6.6、下端矩形孔6.7、螺栓7、螺母8、“工”形结构件9、平板9.1、圆柱块9.2、椭圆形凸块9.3、凹槽9.4。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
本发明飞行机械手快速安装拆卸装置的设计主要由：z形通槽结构件1、旋转拉销2、主连杆3、副连杆4、卡钳结构件5、与无人机连接的结构件6、螺栓7、螺母8、与机械手连接的“工”形结构件9，这9个部分组成。
如图2所示，z形通槽结构件1主要包含的特征为：四端有四个凸块1.1、上下两侧有四个导轨面1.2、内部矩形腔体1.3、圆形通孔1.4、方形通孔1.5、z型通槽1.6。其中凸块1.1与导轨面1.2和结构件6的t型槽相适配。
如图3所示，旋转拉销2主要特征有：主圆柱杆2.3、与主圆柱杆垂直的两个副杆2.1和2.2。
如图4所示，旋转拉销2的主圆柱杆2.3的直径尺寸与z形通槽结构件1侧面的圆形通孔1.4的直径尺寸相适配，可实现间隙配合；z形通槽结构件1的方形通孔1.5可放入标准螺母8；旋转拉销2的一端2.4通过圆形通孔1.4进入z形通槽结构件1，标准螺母8固定在旋转拉销2的一端2.4上，通过标准螺母8实现旋转拉销2与z形通槽结构件1的相对固定连接，但旋转拉销2可绕主圆柱杆2.3的轴线转动。
如图5所示，主连杆3主要特征是两端有圆形通孔3.1、3.2。
如图6所示，副连杆4主要的特征是一端为单耳片4.1、另一端为双耳片4.2；
如图7所示，卡钳结构件5的主要由带圆孔5.3的柱体5.1、c型体5.2、以及与5.1垂直的柱体5.4组成。其中柱体5.4下端面到c型体5.2上端面的距离9.3的厚度相适应(可实现间隙配合)。
如图8所示，副连杆4单耳片4.1一端与主连杆3的圆孔3.2通过螺栓7实现副连杆4主与连杆3实现连接装配(装配完后，副连杆4可以绕穿设在下圆形通孔3.2内的螺栓7的轴线转动)；副连杆4与卡钳结构件5通过螺栓7穿过双耳片4.2的圆孔及卡钳结构件5的圆孔5.3孔实现连接装配(装配完后，卡钳结构件5可以绕螺栓7的轴线转动)。
如图9(a)、(b)、(c)所示，与无人机连接的结构件6主要特征为，内腔6.1(内腔6.1优选为沿结构件6的长度方向，贯穿这个结构件6)结构与z形通槽结构件1相适配，适合z形通槽结构件1在内腔6.1中滑动；在图9(a)、(b)、(c)中，结构件6由左向右一次设置有半圆形槽6.2、矩形通槽6.3、侧面通槽6.6，所述半圆形槽6.2设置在结构件6的左侧面上，所述矩形通槽6.3的左侧面上设置有半圆形槽6.4，所述侧面通槽6.6的下方在结构件6上开设有底部v型槽6.5。侧面矩形通槽6.3用于旋转拉销2的第二副杆2.2的旋转通过使用；侧面通槽6.6两端为半圆柱形，用于穿设在上圆形通孔3.1内的螺栓7的上下滑动使用；穿设在上圆形通孔3.1内的螺栓7可同时在z形通槽1.6中滑动，底部v型槽6.5用于约束副连杆4的运动范围，下端矩形孔6.7用于主连杆3的垂直运动。
将图4所示的部分装配体(i)通过z形通槽滑块(如图4所示，z形通槽滑块设置在z形通槽结构件1的四角上)装入与结构件6的内腔，如图11所示。推动z形通槽结构件1，z形通槽滑块在结构件6内腔内滑动到与结构件6的内腔的底部重合，如图12所示,此时旋转拉销2的第二副杆2.2的轴线与结构件6侧面矩形通槽6.3的轴线位于同一平面，且与结构件6的端面平行。在旋转作用下，第一副杆2.1和第二副杆2.2分别进入到半圆形槽6.2和半圆形槽6.4内，由于第一副杆2.1和第二副杆2.2是呈圆柱形，因此旋转拉销2在外力的旋转作用下，第一副杆2.1与第二副杆2.2旋转时是与z形通槽结构件1的端面和矩形通槽6.3侧壁抵接，在旋转到位后进入到各自对应的半圆形槽中。拆卸时，用力旋转旋转拉销2，第一副杆2.1和第二副杆2.2越过各自的半圆形槽，第一副杆2.1和第二副杆2.2可发生一定的形变，用于完成上述动作。
本发明中的螺栓7的固定方式采用本领域技术人员已知的固定方法。
如图10所示，与机械手连接的“工”形结构件9外形主要特征是：平板9.1、圆柱块9.2、椭圆形凸块9.3、椭圆形凸块9.3两侧有凹槽9.4。
飞行机械手快速装卸工作原理说明：
装配过程：上部分与无人机连接的夹紧式卡钳5利用z型通槽与连杆配合的特性——z形通槽结构件1左右滑动时可以使得主连杆3上下移动，当z形通槽滑块向右移动时主连杆向上移动同时带动副连杆4运动。底部v型槽6.5能够约束住副连杆4的运动，使得副连杆4做收缩动作同时带动卡钳夹紧与机械手连接的“工”形结构件9，最后转动旋转拉销90度，通过旋转拉销的第二副杆2.2能够起到定位锁死的作用，防止作业过程中的碰撞、抖动导致z形通槽滑块的移动。如图12所示。
脱离动作解析：无人机降落停止时仅需先将旋转拉销2旋转90度，再将z形通槽结构件1向左移动使得主连杆3下降，同时带动副连杆4向下移动，预留出空间卡钳5张开，最后通过外力将机械手拿出，便将无人机与机械手分离，从而实现机械手与无人机的快速装卸功能。如图11所示。
本发明具有以下有益效果：设计一种可以实现机械手与无人机两体的快速安装，安装步骤少、拆卸简单快捷，并保证飞行过程中安全可靠，对于飞行机械手来说具有重要的意义。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
技术特征：
1.一种用于飞行机械手的夹紧式快速安装拆卸装置，其特征在于：所述快速安装拆卸装置包括z形通槽结构件(1)、旋转拉销(2)、主连杆(3)、副连杆(4)、卡钳(5)、与无人机连接的结构件(6)、螺栓(7)、螺母(8)、“工”形结构件(9)；
所述与无人机连接的结构件(6)用于安装在无人机的下侧，所述“工”形结构件(9)用于与机械手连接，
所述旋转拉销(2)用于推动z形通槽结构件(1)在与无人机连接的结构件(6)内滑动，
所述主连杆(3)的上圆形通孔(3.1)与长螺栓(7)连接，长螺栓(7)能够在z形通槽结构件(1)上的z形通槽(1.6)上滑动，所述主连杆(3)的下圆形通孔(3.2)通过短螺栓连接第一副杆(2.1)和第二副杆(2.2)，所述第一副杆(2.1)和第二副杆(2.2)分别连接左卡钳(5)和右卡钳(5)，所述左卡钳(5)和右卡钳(6)用于夹持“工”形结构件(9)。
2.如权利要求2所述的一种用于飞行机械手的夹紧式快速安装拆卸装置，其特征在于：所述与无人机连接的结构件(6)设置有内腔(6.1)，所述与无人机连接的结构件(6)的左端设置有第一半圆形槽(6.2)，所述与无人机连接的结构件(6)的中部设置有侧面通槽(6.6)，所述侧面通槽(6.6)与与无人机连接的结构件(6)的左端之间设置有矩形通槽(6.3)，所述矩形通槽(6.3)的左侧设置有第二半圆形槽(6.4)，所述侧面通槽(6.6)的下侧开设有底部v型槽(6.5)，所述底部v型槽(6.5)出设置有下端矩形孔(6.7)。
3.如权利要求1所述的一种用于飞行机械手的夹紧式快速安装拆卸装置，其特征在于：所述z形通槽结构件(1)呈方形，在四个角处分别设置凸块(1.1)，所述z形通槽结构件(1)内设置有内部矩形空腔(1.3)，在内部矩形空腔(1.3)的侧板上设置导轨面(1.2)，所述z形通槽结构件(1)的两端面上设置圆形通孔(1.4)，所述z形通槽结构件(1)的侧面上对称设置方形通孔(1.5)，所述方形通孔(1.5)之间设置z型通槽(1.6)。
4.如权利要求1所述的一种用于飞行机械手的夹紧式快速安装拆卸装置，其特征在于：所述旋转拉销(2)由第一副杆(2.1)、第二副杆(2.2)和主圆柱杆(2.3)，所述第一副杆(2.1)和第二副杆(2.2)分别对称设置在主圆柱杆(2.3)的两侧，所述主圆柱杆(2.3)具有连接端(2.4)。
5.如权利要求1所述的一种用于飞行机械手的夹紧式快速安装拆卸装置，其特征在于：所述副连杆(4)的主体一端设置单耳片(4.1)，另一端设置双耳片(4.2)。
6.如权利要求1所述的一种用于飞行机械手的夹紧式快速安装拆卸装置，其特征在于：所述卡钳(5)具有垂直柱体(5.1)，所述垂直主体(5.1)的底部设置c形体(5.2)，所述垂直柱体(5.1)上设置圆孔(5.3)和水平柱体(5.4)。
7.如权利要求1所述的一种用于飞行机械手的夹紧式快速安装拆卸装置，其特征在于：所述“工”形结构件(9)由平板(9.1)、圆柱块(9.2)和椭圆形凸块(9.3)组成，所述平板(9.1)用于连接机械手，圆柱块(9.2)设置在平板(9.1)和椭圆形凸块(9.3)之间，椭圆形凸块(9.3)的两侧设置凹槽(9.4)。
技术总结
本发明公开了一种用于飞行机械手的夹紧式快速安装拆卸装置，所述快速安装拆卸装置包括Z形通槽结构件、旋转拉销、主连杆、副连杆、卡钳、与无人机连接的结构件、螺栓、螺母、“工”形结构件。本发明具有以下有益效果：设计一种可以实现机械手与无人机两体的快速安装，安装步骤少、拆卸简单快捷，并保证飞行过程中安全可靠，对于飞行机械手来说具有重要的意义。
技术研发人员：陈阳;陈奋;王清辉;曾玮
受保护的技术使用者：龙岩学院
技术研发日：.08.07
技术公布日：.11.26
