一种无人机运载信息采集器件的锁合-脱锁合机构的制作方法

本发明属于无人机运载装置投放技术领域，尤其涉及一种适合无人机运载信息采集器件的钩挂式锁合-脱锁合机构。

背景技术：

无人机投放装置应用比较普遍，可配合无人机向交通不便达到的地区进行空投。现阶段，无人机投放装置投放技术多依靠传送带及凸起部分结合、四杆机构或螺旋杆与u型件配合、转动副同承载板配合实现。发明专利cn108791899a公开了一种无人机投放装置投放功能的实现方法，该方法通过驱动机构驱动活动件带动侧板转动使侧板与底板分离，实现投放功能；发明专利cn104554657a公开了一种投放装置及其投放方法，包括锁合插销、u型件、连杆和舵机臂，u型件的口部设置有锁合插销，锁合插销与u型件沿水平方向构成滑动配合，舵机通过传动组件与锁合插销相连接，舵机臂的长度方向与舵机的输出轴相垂直布置，连杆的两端分别与舵机臂、锁合插销铰接连接，舵机臂旋转带动连杆及锁合插销运动实现投放功能；发明专利cn108216636a公开了一种无人机投放装置，主要包括两个固定件、驱动装置、主动轮和从动轮以及带有突出部的传送带等部件，其核心部件是带有凸起部的传送带，将待投放物体悬挂在突起部到达指定地点后主动轮带动传送带转动从而悬挂物脱落以完成投放工作。发明专利cn108791884a公开了一种无人机投放装置，主要包括执行器、基座、主动杆、释放杆，通过主动杆与释放杆螺合，且导向孔内有限定释放杆旋转的止转部，使得释放杆只能沿其轴向作直线运动，通过改变执行器驱动轴的旋转方向能够变换释放杆的运动方向，驱动器工作将释放杆从基座中抽离，保证重物释放。发明专利cn110155332a公开了一种无人机投放装置，主要包括凸轮盘、锁合组件、基座和载物台，通过基座内的凸轮盘旋转推动锁合球柱，锁合球柱在基座的限位孔中作直线运动，以此改变锁合球柱在基座外的伸出长度，伸出部分与载物台锁合孔配合，保证载物台与基座的锁合与脱锁合；此发明实现锁合-脱锁合功能的核心部件是锁合球柱与弹簧，多次使用后会因弹簧的疲劳而导致锁合-脱锁合功能持久性较差。

上述发明专利涉及的无人机投放装置，其投放功能的实现多依靠四杆机构活动杆与u型器件配合完成、或依靠传送带突起部与悬挂件配合实现、或源于驱动器带动螺纹杆轴向运动同u型器件配合完成。虽能实现投放功能，但存在投放装置运载过程不稳定、不适合安放信息采集装置、须借助载体悬挂至投放装置上、易受环境影响、易磨损、锁合-脱锁合功能持久性较差、结构复杂等问题。因此，有必要研制一种适合无人机运载信息采集器件的钩挂式锁合-脱锁合机构，使投放装置具有不需借助载体便可安置信息采集装置，还具有不受环境影响、不易磨损、脱锁合响应快速准确、锁合-脱锁合功能持久性强等特点。

技术实现要素：

本发明基于上述技术背景，公开了一种无人机运载信息采集器件的锁合脱锁合机构，能够按照需求实现长久持效的牢固锁合以及自动脱锁合，具有结构简单、无需借助载体、锁合脱锁合功能持久性强、运行平稳的特点，特别适合无人机运载信息采集装置。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种无人机运载信息采集器件的锁合脱锁合机构，包括三角峰谷转动盘、锁合装置组件、基座、载物台、步进电机、联轴器、t型连接架、步进电机固定板和传动轴；

所述t型连接架的一端固定连接在基座上，其另一端用于固定连接无人机；

所述载物台通过锁合装置组件连接在基座下方；

所述步进电机通过步进电机固定板固定安装在t型连接架上；

所述步进电机的动力轴通过联轴器传动连接传动轴，传动轴传动连接三角峰谷转动盘，以驱动三角峰谷转动盘转动；

所述载物台与基座的锁合和投放通过三角峰谷转动盘与锁合装置组件的配合完成。

作为本发明的进一步改进，所述基座包括圆柱体本体以及贯通在圆柱体本体端面之间并位于圆柱体本体中部的中空腔；

所述圆柱体本体上端开设有与中空腔相通的联轴器安装孔，所述圆柱体本体的上下两端均开设有连接件固定槽，所述连接件固定槽底部开设有基座固定螺纹孔；

所述基座连接件上开设有与基座固定螺纹孔相匹配的连接件通孔，由连接件固定螺钉穿过连接件通孔将基座连接件固定连接在连接件固定槽内；

所述中空腔内设有锁合件安装槽、基座锁合件配合槽以及固定在锁合件安装槽与基座锁合件配合槽之间的隔板固定槽；

所述基座锁合件配合槽内开设有基座固定柱配合孔，所述基座固定柱配合孔内固定连接有基座锁合件固定柱。

作为本发明的进一步改进，所述圆柱体本体是由三个结构相同的基座分块组合而成；

每个所述基座连接件上开设有两个连接件通孔，两个所述连接件通孔分别通过连接件固定螺钉固定连接在相邻的两个基座分块的连接件固定槽内；

所述圆柱体本体的上端面和下端面均有三个基座连接件呈120°圆周分布，六个基座连接件将三个基座分块的固定组合连接。

作为本发明的进一步改进，所述三角峰谷转动盘包括三角峰谷转动盘波谷、三角峰谷转动盘波峰、传动轴安装槽、传动轴键槽、转动盘底部半球、以及安装在隔板固定槽中的三角峰谷转动盘安装隔板；

所述三角峰谷转动盘上部开有传动轴安装槽和与传动轴安装槽相通的传动轴键槽，所述三角峰谷转动盘下部中心固定连接有转动盘底部半球；

所述三角峰谷转动盘安装隔板的上表面开设有旋转半球槽，所述转动盘底部半球与旋转半球槽转动配合。

旋转半球槽内注入润滑油脂，以在转动盘底部半球旋转时降低摩擦，旋转半球槽直径比转动盘底部半球略大且深度比转动盘底部半球浅，使其平稳运行。三角峰谷转动盘安装隔板还可约束三角峰谷转动盘的垂直方向上的自由度从而使其与锁合件上部弧面和锁合件安装槽在同一个水平面上。

作为本发明的进一步改进，所述锁合装置组件包括锁合件顶端平面、锁合弹簧、锁合件配合孔、锁合件中部弧面、锁合件上部弧面、锁合件钩型凸台和锁合弹簧安装浅槽；

所述锁合装置组件和锁合弹簧均套在基座锁合件固定柱上，基座锁合件固定柱的一端焊接在基座分块上，另一端插进下一个基座分块的基座固定柱配合孔中，以此完成锁合装置组件与基座的装配；

基座锁合件固定柱限制了锁合装置组件的运动方向，使其只能以基座锁合件固定柱的轴线为中心轴转动。

所述锁合弹簧放置在锁合装置组件背后下段的锁合弹簧安置浅槽中，锁合弹簧的一端顶在锁合弹簧安装浅槽的内表面，另一端顶在基座锁合件配合槽的下表面；

锁合件安装槽、基座锁合件配合槽和三角峰谷转动盘安装隔板限制了锁合装置组件的运动范围，使其只能小范围旋转，运用锁合弹簧的张力配合三角峰谷转动盘实现锁合件上部弧面和锁合件钩型凸台的伸出与收回。

作为本发明的进一步改进，所述载物台的上半部分为空心圆柱，其下半部分为开有信息采集装置安装槽的空心圆柱；

所述空心圆柱上在与锁合件钩型凸台同一水平面处开设有呈120°圆周分布的载物台锁合件配合孔，所述载物台的空心圆柱底端包裹有橡胶缓冲垫；避免投放后载物台摔落造成信息采集装置的损坏。

作为本发明的进一步改进，所述基座的圆柱体本体上端面处开设有用于固定连接t型连接架的螺纹孔；

所述t型连接架呈倒t型固定连接在所述基座的圆柱体本体上端面。

作为本发明的进一步改进，所述t型连接架上固定安装有带有螺纹孔的步进电机固定板，所述步进电机固定在步进电机固定板上。

作为本发明的进一步改进，所述步进电机固定板上开设有供联轴器穿过的让位孔，所述传动轴通过键块与三角峰谷转动盘的传动轴键槽固定连接。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明是一种适合无人机运载信息采集器件的钩挂式锁合-脱锁合机构，能够解决现有锁合脱锁合装置所存在的投放装置需借助载体、投放过程不稳定、脱锁合机构易失效、不易安装信息采集装置、受环境影响因素大、锁合-脱锁合功能持久性较差、易磨损等诸多问题，使无人机投放目标物不需借助载体、适合安置信息采集装置且不易磨损、锁合功效稳定持久、脱锁合响应快速准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的t型连接架、步进电机、步进电机固定板、联轴器组件装配示意图；

图3是本发明的三角峰谷转动盘与基座的装配示意图；

图4是本发明的隔板固定槽在基座上的位置示意图；

图5是本发明的载物台结构示意图；

图6是本发明的三角峰谷转动盘、三角峰谷转动盘安装隔板、锁合装置组件的装配示意图；

图7是本发明的锁合装置组件结构示意图；

图8是本发明的三角峰谷转动盘结构示意图；

图9是本发明的三角峰谷转动盘安装隔板结构示意图；

图10是本发明的三角峰谷转动盘的剖视结构示意图；

图11是本发明的三角峰谷转动盘安装隔板的剖视结构示意图。

其中，1、三角峰谷转动盘；1-1、三角峰谷转动盘波谷；1-2、三角峰谷转动盘波峰；1-3、三角峰谷转动盘安装隔板；1-3-1、旋转半球槽；1-4、传动轴安装槽；1-4-1、传动轴键槽；1-5、转动盘底部半球；2、锁合装置组件；2-1、锁合件顶端平面；2-2、锁合弹簧；2-3、锁合件配合孔；2-4、锁合件中部弧面；2-5、锁合件上部弧面；2-6、锁合件钩型凸台；2-7、锁合弹簧安装浅槽；3、基座；3-1、锁合件安装槽；3-2、基座锁合件配合槽；3-3、基座固定柱配合孔；3-4、基座锁合件固定柱；3-5、基座固定螺纹孔；3-6、连接件固定槽；3-7、基座连接件；3-7-1、连接件通孔；3-7-2、连接件固定螺钉；3-8、隔板固定槽；3-9、联轴器安装孔；3-10、基座分块；4、载物台；4-1、载物台配合孔；4-2、信息采集装置安装槽；4-3、橡胶缓冲垫；5、步进电机；5-1、步进电机固定螺栓；6、联轴器组件；6-1、联轴器上部；6-2、联轴器下部；6-3、联轴器连接螺栓；7、t型连接架；8、步进电机固定板；8-1、连接架固定螺栓；8-2、连接架固定孔；8-3、步进电机固定孔；9、传动轴。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

如附图1所示，本发明的一种无人机投放机构中，核心部件是三角峰谷转动盘1。在该实施例中，在本机构通过t型连接架7与旋翼式无人机搭载，处于未投放状态时，锁合件上部弧面2-5与三角峰谷转动盘波谷1-1对齐，锁合装置组件2在锁合弹簧2-2的弹力作用下锁合件上部弧面2-5处于伸出锁合件安装槽3-1的状态，同时锁合件钩型凸台2-6处于伸出基座锁合件配合槽3-2的状态，并伸进载物台4的载物台锁合件配合孔4-1中，基座3里的3个锁合件与载物台4里的3个配合孔同时配合实现如附图1所示的牢固锁合状态。到达投放地点后，步进电机5在接收到信号以后旋转带动联轴器9在键与键槽1-4-1作用下使得三角峰谷转动盘1转动，接着转动盘波峰1-2顶住锁合件上部弧面2-5，使得锁合装置组件2以基座锁合件固定柱3-4的轴线为中心轴向外轻微转动，最终锁合装置组件上部弧面2-5收缩到锁合件放置槽3-1中、同时锁合件钩型凸台2-6恰好收缩到基座锁合件配合槽3-2中，造成载物台4由于重力的作用下落与基座3分离，实现固定在载物台上的信息采集装置的投放。

如附图1、附图3、附图5、附图6、附图7、附图8、附图9、附图10和附图11所示，在本实施例中，三角峰谷转动盘1的材质为铝合金，三角峰谷转动盘1包括三角峰谷转动盘波谷1-1、三角峰谷转动盘波峰1-2、传动轴安装槽1-4、传动轴键槽1-4-1、转动盘底部半球1-5、以及安装在基座3中用于安置三角峰谷转动盘1的三角峰谷转动盘安装隔板1-3。三角峰谷转动盘总厚度为3.0毫米；三角峰谷转动盘波峰1-2的顶端距离转动盘中心轴线10.0毫米；三角峰谷转动盘波谷1-1的顶端距离转动盘中心轴线4.0毫米；传动轴安装槽的直径为3.2毫米，其深度为2.8毫米；转动盘底部半球1-5是直径为2.6毫米的半球；三角峰谷转动盘安装隔板1-3的直径为21.0毫米，厚度为1.0毫米，正中心的圆球形凹坑直径比转动盘底部半球1-5的直径略大，为3.0毫米，深度为1.0毫米；与三角峰谷转动盘安装隔板1-3配合的隔板安装槽3-8的直径为21.0毫米；三角峰谷转动盘安装隔板1-3的作用为配合三角峰谷转动盘1从而使其与锁合件上部弧面2-5、锁合件安装槽3-1在同一个水平面上。

如附图1、附图3、附图5、附图6和附图7所示，依据三角峰谷转动盘1结构设计出锁合装置组件2，锁合装置组件2包括锁合件顶端平面2-1、锁合弹簧2-2、锁合件配合孔2-3、锁合件中部弧面2-4、锁合件上部弧面2-5、锁合件钩型凸台2-6和锁合弹簧安装浅槽2-7。在本实施例中，锁合装置组件2的材质为铝合金，直立高度为12.0毫米，锁合件上部弧面2-5的中心至锁合件背面的厚度为3.0毫米，下部的锁合件配合孔2-3的直径为1.0毫米，背后的锁合弹簧安装浅槽2-7长3.0毫米、宽1.6毫米、深1.0毫米。锁合件中部弧面2-4的中心至锁合件背面的厚度为1.2毫米，锁合件钩型凸台2-6的直立高度为5.0毫米，最厚处为2.4毫米，宽度为1.8毫米，足够伸进台载物台配合孔4-1中。基座锁合件固定柱3-4限制了锁合装置组件2的运动方向，使其只能以基座锁合件固定柱3-4的轴线为中心轴转动，配合锁合弹簧2-2和三角峰谷转动盘1使得锁合件钩型凸台按指令在载物台配合孔4-1中收放伸缩，完成锁合与脱锁合。

如附图1、附图3、附图5和附图6所示，依据三角峰谷转动盘1和锁合组件2结构设计出基座3。在本实施例中，基座的材质为铝合金。基座3由3个完全一样的基座分块3-10组合而成，外径为20.0毫米，内径为10.0毫米，上部的联轴器放置孔3-9的孔内半径为5.0毫米，厚度为2.0毫米。基座分块3-10的上表面在两侧对称位置开有深度为2.0毫米的连接架安装槽3-6，连接件3-7的内径为10.0毫米，外径为15.0毫米，厚度为1.0毫米，放置在两个相邻的基座分块3-10的连接处，两个连接件固定螺钉3-7-2将一个连接件3-7拧紧在两个基座分块3-10上，以此方式共6个基座连接件3-7与12个连接件固定螺钉3-7-2实现3个基座分块3-10的牢固连接，在基座3的组装过程中，三角峰谷转动盘安装隔板1-3要安装进隔板固定槽3-8内，隔板固定槽3-8的高度为1.0毫米等于三角峰谷转动盘安装隔板1-3的厚度，隔板放置槽3-8的槽内侧面至基座3中心轴线的距离为21.0毫米等于三角峰谷转动盘安装隔板1-3的半径。

如附图1，附图3和附图4所示，依据三角峰谷转动盘1、锁合装置组件2和基座3结构设计出载物台4，载物台4上半部分为空心圆柱，高度为18.5毫米，下半部分为开有信息采集装置安装槽4-2的空心圆柱，高度为42.0毫米，其中底端橡胶缓冲垫4-3的高度为10.0毫米。在本实施例中，载物台的材质为铝合金，载物台上部为内径为8.8毫米、外径为10.0毫米的空心圆柱，载物台上部靠近顶端的侧面设有呈120°圆周分布的载物台锁合件配合孔4-1，载物台锁合件配合孔4-1的上边缘距离载物台顶端的距离为1.0毫米，配合孔宽度为2.0毫米，长度为4.5毫米。下半部分为直径为40.0毫米的空心圆柱，内径为18.0毫米，其侧面在同一水平面上设置有呈120°圆周分布的信息采集装置安装槽4-2，信息采集装置安装槽4-2的上边缘距离载物台下半部分的圆柱顶面9.0毫米，窗口的宽度与高度都是20.0毫米。整个载物台底端包裹有厚度为3.0毫米的橡胶缓冲垫4-3，以放置投放过程中载物台摔落造成投放物或信息采集装置的损坏。

如附图1和附图2所示，按照基座3形状尺寸设计出上部分为长度为3.0毫米、宽度为2.0毫米、高度为10.0毫米的呈长方体型，下半部分为长度为3.0毫米、宽度为20.0毫米、高度为2.0毫米的t型连接架7，该零件呈倒t型。t连接架7用于投放装置与旋翼式无人机的安装固定，倒t字凸台上安装有一块带有螺纹孔的固定板8用于固定步进电机5，连接架固定螺栓8-1穿过连接架固定孔8-2，再穿过t型连接架7的通孔最后拧紧到基座3的上底面螺纹孔中。步进电机固定螺栓5-1穿过步进电机安装孔5-2再穿过步进电机固定孔8-3并配合螺母拧紧，4个固定螺栓对应4个固定孔，可以实现将步进电机5固定在固定板8上。步进电机5经过联轴器6、传动轴9、通过键与键槽1-4-1与三角峰谷转动盘1相连。

工作过程如下陈述：本发明的一种适合无人机运载信息采集器件的钩挂式锁合-脱锁合机构按照设计图纸组装完成后，锁合件上部弧面2-5与三角峰谷转动盘波谷1-1对照，此时在锁合装置组件2的锁合弹簧2-2的作用下，锁合件钩型凸台2-6伸出基座锁合件配合槽3-2，伸进载物台配合孔4-1中，此时基座上圆周分布设置的共3个锁合装置组件2同时伸进载物台上部分圆周设置的共3个载物台配合孔4-1，实现基座3和载物台4的稳固锁合。用以采集信号的信息采集装置可固定在信息采集装置安装槽4-2内，用以采集目标区域的所需信息。本发明的一种适合无人机运载信息采集器件的钩挂式锁合-脱锁合机构通过其基座3和t型连接架7固定在无人机运载平台上，通过无人机的搭载运输至火灾现场、地震现场、战争现场、核辐射区域，以及原始森林、高山峻岭、沙漠腹地等人类难以涉足自然地带；无人机运输过程中，锁合装置组件2的锁合件钩型凸台2-6部分在载物台配合孔4-1中，以及在三角峰谷转动盘波谷1-1和锁合弹簧2-2的作用下被压至基座锁合件配合槽3-2外，被压进载物台配合孔4-1内，同时载物台上表面与三角峰谷转动盘安装隔板1-3的下表面贴近，载物台的垂直自由度被限制，维持载物台4与基座3的稳固锁合。无人机运输至目标区域后，在触发信号作用下，步进电机5转动经过联轴器6、传动轴9在键槽1-4-1的作用下三角峰谷转动盘1转动，接着转动盘波峰1-2顶住锁合件上部弧面2-5，使得锁合装置组件2以基座锁合件固定柱3-4的轴线为中心轴向外轻微转动，最终锁合件上部弧面2-5收缩到锁合件安装槽3-1中、同时锁合件钩型凸台2-6从载物台配合孔4-1中收缩到基座锁合件配合槽3-2中，此时基座上全部3个锁合件2都将失去与载物台上3个载物台配合孔4-1的配合。导致载物台4与基座3脱锁合，载物台4由于重力自由下落实现与基座3的分离，在橡胶缓冲垫4-3的作用下确保运载着信息采集装置的载物台4完好无损的被投放至目标区域。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；作为本领域技术人员对本发明的多个技术方案进行组合是显而易见的。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。