基于飞行器传统抓取采样结构设计

刘杰 何景峰 陈刚

摘要：本文针对传统飞行器抓取或采样结构类型分析，对飞行器的三种户外环境抓取结构进行结构思路优化改良，分别设计为：“柱筒型”、“圆球型”、“多抓手型”。并给出相关结构示意图，与简单的传统结构对比。目的在于：基于改造后的结构，将飞行器传统的“抓取”功能向更多功能扩展，使之适用于水、陆、空多种环境作业范围，增大适应操作范围。

关键词：抓取结构;飞行器;多环境

引言

适合不同环境的目标采样抓取结构设计抓取主要结构组成：臂杆、驱动、控制。具有一定实现，的作业型飞行器对目标物体的自主抓取操作。针对环境恶劣、人类无法亲身到达的区域，通过对飞行器的抓取结构的开合控制，实行抓取工作，有效改进传统的进行设计优化。

一、柱筒型

柱筒型采样结构主要应用在户外的江河湖海等环境的液体采样，主要采用不锈钢金属材质，飞行器承载柱筒型采样结构摆脱环境的桎梏，能够适合不同地方的采取液操作，以视觉影像为基础人为远程确定采样地点，恶劣的环境中操作人员无需亲自到达即可采取水样、油样等。旋转移动结构包括电机与减速机、轴承、气缸、同步带和轮，通过电机的旋转打开盖子从A角度B角度，盖子打开水/油进入柱筒内，盖子从B角度到到A角度则关闭采样结构。

二、球型

球型抓取承载器主要应用于无人飞行器基于视觉的灾害救援工作当中，比如在火灾或者地震大区域搜索救人的工作环境下，救援人员无法亲自达到这些恶劣的环境之中。

球型承载器属于飞行器的一种需要驱动与控制球型模块，其上端端连接飞行的控制端，球型抓取承载器本身是可打开的结构，可供救援搭载。安装在连接飞行器的连接杆上，球型抓取承载器结构分为：上翻盖和下载盖。飞行器的驱动控制部分位于飞行器上，主要完成上翻盖的上升打开动作，使被救援人才能平稳进入舱内;连接杆的伸缩动作使飞行器运送更加灵活多变，改變飞行器与地面的距离。

首先其具有较大空间的特点，在被救援人员无伤的环境下，可平稳进入球型抓取救援舱中，其次其适应性强，摒弃了传统的飞行器救援设备，如“长梯式”由于其机动性等方面的局限性，在很多时候不能及时了解现场情况及时救援的弊端。

长梯式救援

三、多抓手型

本文的多抓取结构，思路来源于仿“鹰”抓取。不同点在于传统仿鹰抓取一般仿照鹰的两爪进行两条抓取臂的操作，稳定性可能有待提高。

故下面设计可用于野外小型物体抓取，多抓手型结构以较少的关节操作来增强抓取操作效率，左右双爪多趾、四周分布型结构起到防脱滑作用，使之平稳且稳固、不容易掉落，在一定程度上提高灵活性。

四、结语

本文针对飞行器抓取结构进行了三种包括“柱筒型”、“”和“”三种结构的畅想改进，提出预期应用于水油采样、物体抓取、人员救援等多环境的具体操作，简化传统的抓取或采样结构，对其进行了改进与设计，并通过与传统抓取采样结构进行结构与功能对比，解释说明了新畅想的优势。关于飞行器抓取或采样方面需要研究的方向有很多，后期预计对多爪位姿、球型上翻盖具体控制方案以及采油或采水过程中的深度定位进行一定程度的研究，对本文畅想进行实验研究，付诸实际并拓展飞行器采样、抓取等工作。

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作者简介：何景峰（1966-），男，副教授，研究领域：飞行器、智能视觉;刘杰（1993-），女，硕士，研究领域：感知与控制、模式识别;陈刚（1995-），男，硕士，研究领域：移动机器人感知，导航与控制。

（西京学院 陕西西安 710123）