本發(fā)涉及航空航天技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種無人機(jī)。

背景技術(shù)：

無人機(jī)，簡稱無人機(jī)(uav)，目前正處于迅速發(fā)展中，其具有機(jī)動(dòng)靈活、反應(yīng)快速、無人飛行、操作要求低的優(yōu)點(diǎn)。無人機(jī)通過搭載多類傳感器，可以實(shí)現(xiàn)影像實(shí)時(shí)傳輸、高危地區(qū)探測功能，是衛(wèi)星遙感與傳統(tǒng)航空遙感的有力補(bǔ)充。目前，無人機(jī)的使用范圍已經(jīng)擴(kuò)寬到軍事、科研、民用等領(lǐng)域，具體在電力、通信、氣象、農(nóng)業(yè)、海洋、勘探、攝影、防災(zāi)減災(zāi)、農(nóng)作物估產(chǎn)、緝毒緝私、邊境巡邏、治安反恐等領(lǐng)域應(yīng)用甚廣。

隨著科技發(fā)展，越來越多的無人機(jī)制造商出現(xiàn)，無人機(jī)在民用領(lǐng)域中的應(yīng)用也逐漸趨于平?；Ｔ谝恍┤肆髁看舐糜尉包c(diǎn)，時(shí)常會(huì)有物品遺落到一些懸崖峭壁上，由于這些地方往往危險(xiǎn)度很高，游客不會(huì)去拾撿掉落物品，景點(diǎn)工作人員也需要借助一些專業(yè)的大型輔助工具方可拾撿起來，但這樣的人員安全受到威脅，同行耗費(fèi)人力物力資源多。這些遺落物品如果長期不清理，也可能會(huì)影響到景點(diǎn)的整體環(huán)境等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了提供一種具有抓取物品功能的無人機(jī)，從而解決上述出現(xiàn)的問題。本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的方案如下：

本發(fā)明的無人機(jī)包括了機(jī)身，電源，螺旋槳，飛控系統(tǒng)，圖像采集設(shè)備和物品抓取機(jī)構(gòu)。其中飛控系統(tǒng)和電源安裝機(jī)身內(nèi)，螺旋槳安裝在機(jī)身上形成一個(gè)基礎(chǔ)的無人機(jī)。所述圖像采集設(shè)備安裝在機(jī)身下方用于觀察飛行環(huán)境。所述物品抓取機(jī)構(gòu)通過云臺(tái)安裝在機(jī)身下方且位于圖像采集設(shè)備下方，且物品抓取機(jī)構(gòu)圖像采集設(shè)備之間間距為安裝盤的半徑左右。物品抓取機(jī)構(gòu)根據(jù)系統(tǒng)控制可以在飛行中抓取目標(biāo)物品。

本發(fā)明的具體方案是一種無人機(jī)，其包括機(jī)身、電源、螺旋槳、飛控系統(tǒng)、圖像采集設(shè)備和物品抓取機(jī)構(gòu)，飛控系統(tǒng)和電源安裝機(jī)身內(nèi)，螺旋槳安裝在機(jī)身上方，機(jī)身下方安裝有支架，且機(jī)身的下表面上設(shè)置有與支架相應(yīng)的收納槽，收納槽旁設(shè)置有自動(dòng)卡扣，所述支架在無人機(jī)飛行時(shí)自動(dòng)折疊收入收納槽內(nèi)，物品抓取機(jī)構(gòu)和圖像采集設(shè)備安裝在機(jī)身下方的云臺(tái)上，云臺(tái)通過連接機(jī)構(gòu)與機(jī)身連接，連接機(jī)構(gòu)帶動(dòng)云臺(tái)在橫向360°和縱向360°旋轉(zhuǎn)，其中物品抓取機(jī)構(gòu)安裝在云臺(tái)的下表面，圖像采集設(shè)備安裝在云臺(tái)的上表面，圖像采集設(shè)備用于觀察飛行環(huán)境，物品抓取機(jī)構(gòu)根據(jù)系統(tǒng)控制在飛行中抓取目標(biāo)物品，所述云臺(tái)下表面還裝有雷達(dá)測距儀，物品抓取機(jī)構(gòu)包括微型真空泵、吸管、吸盤和微型氣缸，吸管兩端分別連接微型真空泵和吸盤，所述吸盤與微型氣缸的活塞桿頂端連接并隨著活塞桿的伸縮一起運(yùn)動(dòng)，連接機(jī)構(gòu)包括縱向安裝和橫向安裝的微型電機(jī)、連接臂、電機(jī)安裝板、連接板，所述連接臂為z型，其中橫向電機(jī)安裝在機(jī)身上，橫向電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接連接臂上端并帶動(dòng)云臺(tái)在橫向360°旋轉(zhuǎn)，連接臂下端通過連接板連接電機(jī)安裝板，縱向電機(jī)安裝在電機(jī)安裝板上，縱向電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接運(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)云臺(tái)在縱向360°旋轉(zhuǎn)。所述吸管為軟質(zhì)吸管，吸管長度大于微型氣缸的行程。云臺(tái)為圓形，采用圓形能更好地與無人的機(jī)身形狀相符合，減少真?zhèn)€無人機(jī)所占的空間面積。微型真空泵與云臺(tái)平行安裝在云臺(tái)上，微型氣缸與云臺(tái)相垂直安裝在云臺(tái)上，微型真空泵連接軟管的一端與微型氣缸相向。微型氣缸行程大于200mm，這樣可以有效地保護(hù)無人機(jī)的安全，微型真空泵的吸力大于2kg，基本滿足一些中小物品的抓取。

本發(fā)明中所述吸盤直徑為150mm，這樣大小與無人機(jī)相應(yīng)，采用吸盤降低了真空泵吸附物品需要的精確位置，使得操作更加方便，降低操作難度。

一種無人機(jī)抓取物品方法，其特征在于：啟動(dòng)無人機(jī)，無人機(jī)升空，當(dāng)無人機(jī)升空后，控制支架折疊起來，圖像采集設(shè)備實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)抓取的物品時(shí)，首先控制無人機(jī)最底部距離目標(biāo)物品200mm以上，操作人員通過圖像采集設(shè)備觀察周圍環(huán)境，同時(shí)由雷達(dá)測距儀測算距離目標(biāo)物品距離，避免無人機(jī)誤碰其他物件，然后分別通過縱向和橫向調(diào)整控制云臺(tái)，使得吸盤正對(duì)目標(biāo)物品，此時(shí)控制氣缸行程使吸盤盡可能地接近目標(biāo)物品，然后開啟真空泵，由真空泵產(chǎn)生的負(fù)壓吸附目標(biāo)物品，使得吸盤緊緊地吸住目標(biāo)物品，控制氣缸收縮至最短行程，然后控制無人機(jī)回程，達(dá)到終點(diǎn)，關(guān)閉真空泵，物品回收至相應(yīng)的地方，然后降落無人機(jī)完成整個(gè)物品抓取過程。

本發(fā)明通過設(shè)置可橫縱向調(diào)整吸盤角度的連接機(jī)構(gòu)，使得操作范圍更加寬泛且簡單。安裝氣缸使得抓取的距離可調(diào)控，增加了無人機(jī)在作業(yè)時(shí)候無人機(jī)的安全性。同時(shí)本發(fā)明操作十分簡單，而且時(shí)尚，可為風(fēng)景區(qū)增加一份靚麗的風(fēng)景，使得環(huán)境更加地和諧融洽。大幅地降低人力物力成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-機(jī)身，2-螺旋槳，3-圖像采集設(shè)備，4-云臺(tái)，5、雷達(dá)測距儀，6-橫向電機(jī)，7-縱向電機(jī)，8-連接臂，9-連接板，10-微型氣缸，11-微型真空泵，12-吸管，13-吸盤，14-支架，15-收納槽，16-卡扣。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明，

如圖1所示：本發(fā)明的無人機(jī)包括了機(jī)身1，電源，螺旋槳2，飛控系統(tǒng)，圖像采集設(shè)備3和物品抓取機(jī)構(gòu)。其中飛控系統(tǒng)和電源安裝機(jī)身1內(nèi)，螺旋槳2安裝在機(jī)身上形成一個(gè)基礎(chǔ)的無人機(jī)。所述圖像采集設(shè)備3和物品抓取機(jī)構(gòu)通過云臺(tái)4安裝在機(jī)身下方，該云臺(tái)4位一個(gè)圓形安裝臺(tái)，正常情況下云臺(tái)4是與機(jī)身1上下平行的，圖像采集設(shè)備3安裝在云臺(tái)上方，物品抓取機(jī)構(gòu)安裝在云臺(tái)4下表面，且在云臺(tái)上還安裝有雷達(dá)測距儀5用于測量計(jì)算無人機(jī)的飛行高度以及無人機(jī)的吸盤與抓取物品之間的間距，以至于物品抓取機(jī)構(gòu)能夠根據(jù)系統(tǒng)控制在飛行中準(zhǔn)確地抓取目標(biāo)物品。所述圖像采集設(shè)備3的鏡頭與云臺(tái)的外邊緣相齊，這樣可以最大程度低使得圖像采集更加準(zhǔn)確不會(huì)被遮擋。本發(fā)明將圖像采集設(shè)備和物品抓取機(jī)構(gòu)安裝在云臺(tái)的上下兩面，這樣最大程度地節(jié)約了空間，同時(shí)不相互影響。

其中云臺(tái)4是通過連接機(jī)構(gòu)連接于機(jī)身上，連接機(jī)構(gòu)包括了橫向電機(jī)6、縱向電機(jī)7、連接臂8和連接板9，連接臂8呈z型，橫向電機(jī)6安裝在機(jī)身1的底面上，它的轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接在連接臂8的上端，連接臂8的下端通過連接板9連接安裝縱向電機(jī)7，縱向電機(jī)7的轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接云臺(tái)4，這樣橫向電機(jī)6轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就可以帶動(dòng)整個(gè)連接機(jī)構(gòu)和物品抓取機(jī)構(gòu)在橫向（水平）做360°的轉(zhuǎn)動(dòng)，然后縱向電機(jī)7轉(zhuǎn)動(dòng)則帶動(dòng)物品抓取機(jī)構(gòu)在縱向（垂直）做360°轉(zhuǎn)動(dòng)。整個(gè)機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)帶動(dòng)物品抓取機(jī)構(gòu)和圖像采集設(shè)備在橫向和縱向360度旋轉(zhuǎn)，可以完成在水平面上物品抓取、斜坡上的物品抓取以及垂直面上的物品抓取，使得抓取功能真正的是在任何環(huán)境下均可實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明中物品抓取機(jī)構(gòu)由微型氣缸10，微型真空泵11和吸盤13構(gòu)成，微型氣缸10連接電磁閥，電磁閥連接飛控系統(tǒng)由飛控系統(tǒng)控制電磁閥工作，從而控制氣缸10伸縮行程及狀態(tài)。所述微型真空泵11的吸氣嘴連接一根吸管12，吸管12的另一端連接吸盤13，且吸管12與吸盤13的連接處與微型氣缸的活塞桿頂端綁定，使得微型氣缸在伸縮過中可帶動(dòng)吸盤13一同做往復(fù)行程。本發(fā)明中吸管12采用軟管，這樣可以隨意伸縮，吸管12的長度需大于微型氣缸的行程長度。當(dāng)吸管12收縮時(shí)可以減少無人機(jī)占用的空間高度，從而提升無人機(jī)的靈活性，當(dāng)需要抓取物品時(shí)，拉伸吸管，可以增加無人機(jī)與被抓取物品之間的距離，從而提升無人機(jī)的安全性。同時(shí)本發(fā)明在軟管12上連接一個(gè)吸盤13，這樣可以增加被抓取物品與吸管之間的接觸面積，這樣提升被抓取物品的抓取穩(wěn)固度，同時(shí)不需要十分精準(zhǔn)地對(duì)準(zhǔn)被抓取物品，使得操作要求的精度降低，操作更加方便。

本發(fā)明中的微型氣缸采用行程在200mm左右的氣缸，缸徑在16mm左右。真空泵采用24v，0.6a的真空泵，重量約240g，采用微型氣缸和真空泵能有效地降低無人機(jī)的負(fù)載，提升無人機(jī)負(fù)載能力。同時(shí)真空泵與氣缸都安裝在安裝盤上。這樣該無人機(jī)可在飛行狀態(tài)下一次抓取距離無人機(jī)200mm距離重量約0.8kg的物品。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)氣缸行程在200mm時(shí)最佳，小于200mm容易增加無人機(jī)撞擊到物品周圍其他物體的風(fēng)險(xiǎn)，大于200mm時(shí)，由于力矩變長會(huì)大幅度降低抓取物品時(shí)的力度，以及增加抓取物品后氣缸承受的重量，影響氣缸的安全性。本發(fā)明中吸盤的直徑約150mm，可以有效地吸附常見小件物品，且吸盤為塑料制品，可盡量降低無人機(jī)的整體重量。

為了進(jìn)一步提升無人機(jī)的安全性和可操作性，本發(fā)明還在無人機(jī)機(jī)身1上設(shè)置了可折疊支架14，可折疊支架為四根，均勻安裝在機(jī)身四個(gè)角上，并由飛控系統(tǒng)連接控制支撐的收放，支架14的折疊方向是沿著機(jī)身邊緣向內(nèi)折疊，并在機(jī)身兩側(cè)上設(shè)置與支架相應(yīng)的收納槽15以及用于固定支架自動(dòng)卡扣16。這樣可以避免支架干擾物品抓取機(jī)構(gòu)任意轉(zhuǎn)向并抓取物品。同時(shí)本發(fā)明還機(jī)身的四個(gè)角安裝由雷達(dá)傳感器，用于檢測無人機(jī)與周圍物品之間的距離。

本發(fā)明中的無人機(jī)，其中圖像采集設(shè)備采用高像素相機(jī)，物品抓取機(jī)構(gòu)都是可拆卸式的安裝在無人機(jī)機(jī)身上的，在收納的時(shí)候?qū)D像采集設(shè)備和物品抓取機(jī)構(gòu)拆卸下來，并將支架折疊，這樣大幅度節(jié)約放置空間。

無人機(jī)抓取物品時(shí)的操作方式如下：將圖像采集設(shè)備和物品抓取機(jī)構(gòu)裝配好，然后將支架展開，使得整個(gè)無人機(jī)可以放置在平臺(tái)上。然后啟動(dòng)電源，無人機(jī)升空，當(dāng)無人機(jī)升空后，控制支架折疊起來，并收入收納操作，卡扣自動(dòng)卡扣將支架固定在機(jī)身上，這樣即可控制無人機(jī)任意飛行，不會(huì)受到干擾。圖像采集設(shè)備實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)有需要抓取的物品時(shí)，將無人機(jī)控制距離目標(biāo)物品200mm以上的安全距離，然后操作人員通過圖像采集設(shè)備觀察周圍環(huán)境，同時(shí)由雷達(dá)測算距離目標(biāo)物品距離，避免無人機(jī)誤碰其他物件。然后調(diào)整云臺(tái)，使得吸盤正對(duì)目標(biāo)物品，然后控制氣缸行程使其盡可能地接近目標(biāo)物品，然后開啟真空泵，由真空泵產(chǎn)生的負(fù)壓吸附目標(biāo)物品，使得吸盤緊緊地吸住目標(biāo)物品，控制氣缸收回，然后控制無人機(jī)回程，達(dá)到終點(diǎn)后展開支架，關(guān)閉真空泵，物品回收至相應(yīng)的地方，然后降落無人機(jī)完成整個(gè)物品抓取過程。在物品抓取過程中，如果被抓取物品在斜坡上，則無人機(jī)控制云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)使得氣缸和真空泵正對(duì)被抓取物品即可。本發(fā)明的采用吸附方式大幅度降低了操作難度，提高了操作的靈活性。可以實(shí)現(xiàn)對(duì)景區(qū)一些微小貴重物品的拾取，提高景區(qū)的環(huán)境清潔度。

上文已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，可以理解的是，上述實(shí)施方式是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制；本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行的變化、修改、替換和變型，應(yīng)屬于本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的范圍之內(nèi)。