一种无人机尾翼安装车的制作方法

1.本发明涉及无人机装配领域，特别是涉及一种无人机尾翼安装车。


背景技术：

2.当前大型无人机大部分都包含v型尾翼结构，尾翼位于机身后段，通过尾翼交点孔与机身交点孔对合后，用螺栓与机身固定。尾翼通常安装位置较高，早期无人机只是注重于飞机平台本身的研发而忽略其保障性，无人机尾翼在进行总装涉及到拆卸打包和恢复安装工作时，基本上都是采用多个操作人员人力托举，站在梯子上手动调节尾翼姿态来对合尾翼和机身的交点孔，再用螺栓固定尾翼。
3.但是由于大型无人机的尾翼重量通常很重，且安装位置较高，传统的人力托举方式需要多名操作人员协同参与，并且在尾翼外侧托举的操作人员都需要站在较高的位置上才能保持尾翼的安装姿态。这种安装方式人工劳动强度大，并具有极大的安全风险，操作不当之下尾翼容易从高空滑落造成损伤，对操作人员的人身安全同样造成威胁。且这种操作方式需要多名操作人员协同参与，姿态调整精度低，时常发生操作人员协同不到位，导致整个过程耗时较长，效率低下。
4.进一步地，可以采取专用的机械式尾翼托架工装来进行辅助安装，工装只具有简单的托举升降功能，体积庞大、精度较低、操作复杂，仍然需要大量人工参与，且专用设备无法做到通用化，适用场景少，提高了产品成本。
5.针对以上问题，如何提供一种使用方便快捷且操控精准的无人机尾翼安装车是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种无人机尾翼安装车，通过控制驱动器总成的动作精确控制尾翼柔性托举机构上待安装尾翼的位置，不需要要人工调整，降低劳动强度，保证施工安全。
7.为解决上述技术问题，本发明提供一种无人机尾翼安装车，包括底座、多关节机械臂和尾翼柔性托举机构，所述底座下方安装有万向轮，所述多关节机械臂下端连接所述底座上方，所述多关节机械臂上端连接所述尾翼柔性托举机构，所述尾翼柔性托举机构用于支撑夹持待安装尾翼，所述多关节机械臂上安装有用于控制所述多关节机械臂收起、展开、旋转的驱动器总成，所述底座内安装有用于控制所述驱动器总成工作的控制器。
8.优选地，所述多关节机械臂包括通过水平布置的关节轴依次铰接的底部转接梁、下机械臂、上机械臂和顶部转接梁，所述底部转接梁连接所述底座，所述顶部转接梁连接所述尾翼柔性托举机构。
9.优选地，所述驱动器总成包括第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机，所述第一伺服电机安装于所述底座上方且输出轴连接所述底部转接梁，用于驱动所述底部转接梁绕竖直轴线转动，所述第二伺服电机、所述第三伺服电机和所述第四伺
服电机分别用于驱动所述下机械臂、所述上机械臂和所述顶部转接梁绕水平轴线摆动。
10.优选地，所述第一伺服电机支撑所述水平布置的底部转接梁的中部，所述下机械臂的下端铰接所述底部转接梁的前端，所述下机械臂的上端向所述底部转接梁的后端倾斜，所述上机械臂的上端向所述底部转接梁的前端倾斜。
11.优选地，所述尾翼柔性托举机构包括矩形托架和安装所述矩形托架四角的支撑臂，上端的两个所述支撑臂之间以及下端的两个所述支撑臂之间连接有托举弹力带，所述托举弹力带支撑待安装尾翼并根据待安装尾翼形状变形，所述支撑臂上设置有用于收紧所述托举弹力带的紧绳器。
12.优选地，所述矩形托架下端设置有柔性绑带，所述柔性绑带末端设置有橡胶挂钩。
13.优选地，所述底座下面设置有能够向下伸出的支撑脚。
14.优选地，所述底座上面设置有电控箱，所述电控箱内安装有所述控制器和电池，所述控制器连接有无线控制模块。
15.优选地，所述顶部转接梁可拆卸连接所述尾翼柔性托举机构。
16.优选地，所述顶部转接梁上设置有四个安装孔，所述尾翼柔性托举机构对应位置设置有四个安装孔，所述顶部转接梁和所述尾翼柔性托举机构通过穿过对应安装孔的螺栓连接。
17.本发明提供一种无人机尾翼安装车，包括底座、多关节机械臂和尾翼柔性托举机构，底座下方安装有万向轮，多关节机械臂下端连接底座上方，多关节机械臂上端连接尾翼柔性托举机构，尾翼柔性托举机构用于支撑夹持待安装尾翼，多关节机械臂上安装有用于控制多关节机械臂收起、展开、旋转的驱动器总成，底座内安装有用于控制驱动器总成工作的控制器。
18.工作过程中，多关节机械臂初始处于收起状态，将待安装尾翼放置在尾翼柔性托举机构上并稳定安装，推动底座移动至机身处，控制驱动器总成工作，多关节机械臂展开，使尾翼柔性托举机构上的待安装尾翼起升，并微调尾翼柔性托举机构的姿态位置，使待安装尾翼与机身的交点孔对合，然后通过螺栓连接，拆卸待安装尾翼与尾翼柔性托举机构的固定装置，撤出安装车完成安装。
19.使用驱动器总成控制多关节机械臂收起展开，替代人力托举，快速完成飞机尾翼的拆卸和安装，降低操作人员劳动强度，避免实际操作过程中出现掉落的情况，消除了安装拆卸过程中掉落的风险，提升系统安全性，并通过控制驱动器总成的动作精确控制尾翼柔性托举机构上待安装尾翼的位置，快速精准对位，大幅度提高工作效率。进一步地，采用柔性托举机构，实现托举不同型面的尾翼，提高了设备的通用性。
附图说明
20.图1为本发明所提供的无人机尾翼安装车的一种具体实施方式的结构示意图；
21.图2为本发明所提供的无人机尾翼安装车的一种具体实施方式中尾翼柔性托举机构的收起状态结构示意图；
22.图3为本发明所提供的无人机尾翼安装车的一种具体实施方式的工作状态示意图。
23.其中，底座1、万向轮2、底部转接梁3、下机械臂4、上机械臂5、顶部转接梁6、第一伺
服电机7、第二伺服电机8、第三伺服电机9、第四伺服电机10、矩形托架11、支撑臂12、托举弹力带13、紧绳器14、柔性绑带15、橡胶挂钩16、待安装尾翼17。
具体实施方式
24.本发明的核心是提供一种无人机尾翼安装车，通过控制驱动器总成的动作精确控制尾翼柔性托举机构上待安装尾翼的位置，不需要要人工调整，降低劳动强度，保证施工安全。
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
26.请参考图1至图3，图1为本发明所提供的无人机尾翼安装车的一种具体实施方式的结构示意图；图2为本发明所提供的无人机尾翼安装车的一种具体实施方式中尾翼柔性托举机构的收起状态结构示意图；图3为本发明所提供的无人机尾翼安装车的一种具体实施方式的工作状态示意图。
27.本发明具体实施方式提供一种无人机尾翼安装车，包括底座1、多关节机械臂和尾翼柔性托举机构，底座1下方安装有万向轮2，推动底座1即可实现设备转运，多关节机械臂下端连接底座1上方，多关节机械臂上端连接尾翼柔性托举机构，尾翼柔性托举机构用于支撑夹持待安装尾翼17，多关节机械臂上安装有用于控制多关节机械臂收起、展开、旋转的驱动器总成，底座1内安装有用于控制驱动器总成工作的控制器。
28.工作过程中，多关节机械臂初始处于收起状态，将待安装尾翼17放置在尾翼柔性托举机构上并稳定安装，推动底座1移动至机身处，控制驱动器总成工作，多关节机械臂展开，使尾翼柔性托举机构上的待安装尾翼17起升，并微调尾翼柔性托举机构的姿态位置，使待安装尾翼17与机身的交点孔对合，然后通过螺栓连接，拆卸待安装尾翼17与尾翼柔性托举机构的固定装置，撤出安装车完成安装。
29.使用驱动器总成控制多关节机械臂收起展开，替代人力托举，快速完成飞机尾翼的拆卸和安装，降低操作人员劳动强度，避免实际操作过程中出现掉落的情况，消除了安装拆卸过程中掉落的风险，提升系统安全性，并通过控制驱动器总成的动作精确控制尾翼柔性托举机构上待安装尾翼17的位置，快速精准对位，大幅度提高工作效率。进一步地，采用柔性托举机构，实现托举不同型面的尾翼，提高了设备的通用性。
30.具体地，多关节机械臂包括底部转接梁3、下机械臂4、上机械臂5和顶部转接梁6，底部转接梁3连接底座1，底部转接梁3铰接下机械臂4的下端，下机械臂4的上端铰接上机械臂5的下端，上机械臂5的上端铰接顶部转接梁6，顶部转接梁6连接尾翼柔性托举机构，各铰接处通过水平布置的关节轴连接，使铰接的两个部件能够绕水平轴线相对上下摆动，进而实现多关节机械臂的展开和收起。
31.进一步地，驱动器总成包括第一伺服电机7、第二伺服电机8、第三伺服电机9和第四伺服电机10，第一伺服电机7安装于底座1上方且输出轴连接底部转接梁3，用于驱动底部转接梁3绕竖直轴线转动，进而驱动整个多关节机械臂绕竖直轴线转动，第二伺服电机8驱动下机械臂4相对于底部转接梁3绕水平轴线摆动，第三伺服电机9驱动上机械臂5相对于下机械臂4绕水平轴线摆动，第四伺服电机10驱动顶部转接梁6绕相对于上机械臂5绕水平轴线摆动。通过第二伺服电机8和第三伺服电机9使下机械臂4、上机械臂5和底部转接梁3相互
靠近或远离，各部件相互靠近时，多关节机械臂收起，使尾翼柔性托举机构下降，各部件相互远离时，多关节机械臂展开，使尾翼柔性托举机构上升。第四伺服电机10的转动调节尾翼柔性托举机构的倾斜角度，进而调节待安装尾翼17的倾斜角度，快速准确地完成对位。也可采用液压缸作为驱动器，通过液压缸的伸缩控制多关节机械臂的展开和收起，均在本发明的保护范围之内。
32.优选地，底部转接梁3和下机械臂4之间连接有下辅助支撑伸缩杆，上机械臂5和顶部转接梁6之间连接有上辅助支撑伸缩杆，提升设备稳定性。
33.为了使设备重心更加稳定，第一伺服电机7支撑水平布置的底部转接梁3的中部，下机械臂4的下端铰接底部转接梁3的前端，下机械臂4的上端向底部转接梁3的后端倾斜，上机械臂5的上端向底部转接梁3的前端倾斜。使多关节机械臂展开后呈s型，保证放置待安装尾翼17后，重心处于底部转接梁3的中部位置，并被稳定支撑，也可调整多关节机械臂的布置方式，或设置更多数量的机械臂，实现多级升降。
34.在本发明具体实施方式提供的无人机尾翼安装车中，尾翼柔性托举机构包括矩形托架11和安装于矩形托架11四角的支撑臂12，上端的两个支撑臂12之间以及下端的两个支撑臂12之间连接有托举弹力带13，两条托举弹力带13分别支撑待安装尾翼17的两端，托举弹力带13变形能力强，支撑待安装尾翼17并根据待安装尾翼17形状变形，在不同尾翼的的重力作用下能适应不同型面，极大的提高了设备的通用性。支撑臂12上设置有用于收紧托举弹力带13的紧绳器14，当需要调整尾翼在托架上的姿态时，通过紧绳器14的卡扣调整托举弹力带13的长度即可实现。进一步地，为防止尾翼从设备上滑落，矩形托架11下端设置有柔性绑带15，所述柔性绑带15末端设置有橡胶挂钩16，橡胶挂钩16拉住尾翼根部，同时，也可在支撑臂12上设置有收紧柔性绑带15的紧绳器14，可以调整柔性绑带15的长度以调整尾翼的安装高度。由于弹力带存在一定弹性，尾翼在托举机构上处于一种可以轻易晃动调整的状态，这种状态有助于操作人员轻松地手动调整尾翼姿态。在尾翼姿态调整到大概对合位置时，只需要人工轻轻摇晃尾翼即可慢慢将尾翼送入正确的交点，实现尾翼对合。
35.底座1下面设置有能够向下伸出的支撑脚，推动底座1转运到位后，控制支撑脚向上伸出与底面接触，通过支撑脚替代万向轮2支撑底座1，提高安装尾翼过程中设备的稳定性。具体地，底座1的底面呈矩形，四个万向轮2安装于底座1底面的四角，同时四个支撑脚靠近万向轮2设置。底座1上面设置有电控箱，电控箱内安装有控制器和电池，控制器连接有无线控制模块。电池为整个设备的工作供电，控制器接收来自遥控器的控制信号再通过电缆转发至各个执行机构的伺服电机，以驱动机械臂运动。具体地，控制器的主要功能是根据尾翼安装拆卸所需要的姿态，通过控制器输出机械臂关节旋转的数值，然后各伺服电机运转，使多关节机械臂作出相应的动作，将尾翼姿态调整至所需位置。由于尾翼姿态调整过程中，操作人员需要随时观察尾翼与机身的相对位置并随时调整，因此该设备采用无线遥控器的形式来控制调姿，保证操作人员可以随时调整最佳观测位置。设备端的动力执行机构为伺服电机，伺服机构的控制采用基于igbt pwm正弦波驱动方式，结构紧凑，具有多种控制模式。每个伺服电机具有独立的控制系统，能够实现对尾翼姿态调整的精确控制。为实现任意角度的调节，以及保证系统调节的精度，系统调节驱动设备选用中惯量的低速大扭矩伺服电机，配以23位的增量式编码器和闭环控制伺服驱动器实现系统调节的精准控制。也可根据情况调整各部件的参数，均在本发明的保护范围之内。
36.在上述各具体实施方式提供的无人机尾翼安装车的基础上，顶部转接梁6可拆卸连接尾翼柔性托举机构。具体地，顶部转接梁6上设置有四个安装孔，尾翼柔性托举机构对应位置设置有四个安装孔，顶部转接梁6和尾翼柔性托举机构通过穿过对应安装孔的螺栓连接。为拓展该设备的适用场景，尾翼柔性托举机构设置为易更换模块，顶部转接梁6和尾翼柔性托举机构的连接仅通过四个圆形安装孔，可根据不同的应用场景设计对应的转接支架或夹持机构，只需要拆卸四个安装螺栓即可，当然也可采用卡扣连接或销孔连接等其他连接方式。多关节机械臂的机构形式适用于大部分工业场景，采用模块化的对外接口，可根据不同的载荷更换对应的夹持机构，提高设备的通用性。
37.具体安装拆卸过程为：根据当前安装的尾翼状态选装相应的尾翼柔性托举机构；操作人员将待安装尾翼17安放到尾翼柔性托举机构上，稳定夹持固定；操作人员将整车推至飞机垂尾下侧适当位置，放下支撑脚，使设备稳定停放在地面；启动设备，遥控器调姿人员通过控制器解锁设备，调整多关节机械臂使尾翼柔性托举机构托举待安装尾翼17到达合适的安装位置附近；通过控制器微调尾翼姿态，使尾翼与飞机平台的交点孔对合；操作人员将尾翼安装螺栓穿过交点孔，过程中如有卡滞，微调尾翼姿态或手动轻微晃动尾翼柔性托举机构使安装螺栓顺利通过交点孔；用螺栓螺母将尾翼固定在飞机上；取掉尾翼与尾翼柔性托举机构间的固定装置，控制多关节机械臂下降、折叠到位；将设备从尾翼下推出；尾翼拆卸的流程参照安装流程，操作人员将尾翼与设备固定好后，调整尾翼柔性托举机构的姿态，将尾翼从机身上拆下。
38.以上对本发明所提供的无人机尾翼安装车进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种无人机尾翼安装车，其特征在于，包括底座(1)、多关节机械臂和尾翼柔性托举机构，所述底座(1)下方安装有万向轮(2)，所述多关节机械臂下端连接所述底座(1)上方，所述多关节机械臂上端连接所述尾翼柔性托举机构，所述尾翼柔性托举机构用于支撑夹持待安装尾翼(17)，所述多关节机械臂上安装有用于控制所述多关节机械臂收起、展开、旋转的驱动器总成，所述底座(1)内安装有用于控制所述驱动器总成工作的控制器。2.根据权利要求1所述的无人机尾翼安装车，其特征在于，所述多关节机械臂包括通过水平布置的关节轴依次铰接的底部转接梁(3)、下机械臂(4)、上机械臂(5)和顶部转接梁(6)，所述底部转接梁(3)连接所述底座(1)，所述顶部转接梁(6)连接所述尾翼柔性托举机构。3.根据权利要求2所述的无人机尾翼安装车，其特征在于，所述驱动器总成包括第一伺服电机(7)、第二伺服电机(8)、第三伺服电机(9)和第四伺服电机(10)，所述第一伺服电机(7)安装于所述底座(1)上方且输出轴连接所述底部转接梁(3)，用于驱动所述底部转接梁(3)绕竖直轴线转动，所述第二伺服电机(8)、所述第三伺服电机(9)和所述第四伺服电机(10)分别用于驱动所述下机械臂(4)、所述上机械臂(5)和所述顶部转接梁(6)绕水平轴线摆动。4.根据权利要求3所述的无人机尾翼安装车，其特征在于，所述第一伺服电机(7)支撑所述水平布置的底部转接梁(3)的中部，所述下机械臂(4)的下端铰接所述底部转接梁(3)的前端，所述下机械臂(4)的上端向所述底部转接梁(3)的后端倾斜，所述上机械臂(5)的上端向所述底部转接梁(3)的前端倾斜。5.根据权利要求2所述的无人机尾翼安装车，其特征在于，所述尾翼柔性托举机构包括矩形托架(11)和安装于所述矩形托架(11)四角的支撑臂(12)，上端的两个所述支撑臂(12)之间以及下端的两个所述支撑臂(12)之间连接有托举弹力带(13)，所述托举弹力带(13)支撑待安装尾翼(17)并根据待安装尾翼(17)形状变形，所述支撑臂(12)上设置有用于收紧所述托举弹力带(13)的紧绳器(14)。6.根据权利要求5所述的无人机尾翼安装车，其特征在于，所述矩形托架(11)下端设置有柔性绑带(15)，所述柔性绑带(15)末端设置有橡胶挂钩(16)。7.根据权利要求2所述的无人机尾翼安装车，其特征在于，所述底座(1)下面设置有能够向下伸出的支撑脚。8.根据权利要求2所述的无人机尾翼安装车，其特征在于，所述底座(1)上面设置有电控箱，所述电控箱内安装有所述控制器和电池，所述控制器连接有无线控制模块。9.根据权利要求2至8任意一项所述的无人机尾翼安装车，其特征在于，所述顶部转接梁(6)可拆卸连接所述尾翼柔性托举机构。10.根据权利要求9所述的无人机尾翼安装车，其特征在于，所述顶部转接梁(6)上设置有四个安装孔，所述尾翼柔性托举机构对应位置设置有四个安装孔，所述顶部转接梁(6)和所述尾翼柔性托举机构通过穿过对应安装孔的螺栓连接。

技术总结
本发明公开一种无人机尾翼安装车，包括底座、多关节机械臂和尾翼柔性托举机构，底座下方安装有万向轮，多关节机械臂下端连接底座上方，多关节机械臂上端连接尾翼柔性托举机构，尾翼柔性托举机构用于支撑夹持待安装尾翼，多关节机械臂上安装有用于控制多关节机械臂收起、展开、旋转的驱动器总成，底座内安装有用于控制驱动器总成工作的控制器。使用驱动器总成控制多关节机械臂收起展开，替代人力托举，快速完成飞机尾翼的拆卸和安装，降低操作人员劳动强度，避免实际操作过程中出现掉落的情况，提升系统安全性，并通过控制驱动器总成的动作精确控制尾翼柔性托举机构上待安装尾翼的位置，快速精准对位，大幅度提高工作效率。大幅度提高工作效率。大幅度提高工作效率。


技术研发人员：袁圳 常育坤 郑伟 袁军
受保护的技术使用者：中航(成都)无人机系统股份有限公司
技术研发日：2022.12.28
技术公布日：2023/4/25