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(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115071973A(43)申请公布日2022.09.20(21)申请号202210730590.8(22)申请日2022.06.24(71)申请人北京理工大学地址100081北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人罗凯刘宇航(74)专利代理机构北京正阳理工知识产权代理事务所(普通合伙)11639专利代理师邬晓楠(51)Int.Cl.B64C39/02(2006.01)B64D1/00(2006.01)B64D1/12(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图3页(54)发明名称一种用于小型无人机的快速软抓取装置(57)摘要本发明公开的一种用于小型无人机的快速软抓取装置,属于无人机快速抓取技术领域。本发明主要由无人机平台搭载软抓取装置组成。软抓取装置的部件包括软抓持器、安装底座、连杆、A1操纵舵机、A2操纵舵机、A3操纵舵机、A4操纵舵机、B操纵舵机、C操纵舵机、电源和控制器。软抓持器利用其双稳态性质,在随无人机平台向下运动过程中,与目标物体发生接触、变形,发生稳态跳跃,自动抓取目标物体。本发明基于被动触发双稳态软抓手实现无人机快速目标抓取、自动释放和性能调节。本发明具有能耗低、快速抓取的优点,能够根据无人机飞行速度、目标物体质量和运动速度调节软抓手的触发能量势垒,避免因碰撞造成损伤,兼顾目标保护和碰撞缓冲性能。CN115071973ACN115071973A权利要求书1/3页1.一种用于小型无人机的快速软抓取装置,其特征在于:主要由无人机平台(1)搭载软抓取装置(2)组成;软抓取装置(2)的部件包括:软抓持器(3)、安装底座(4)、连杆(5)、A1操纵舵机(6)、A2操纵舵机(7)、A3操纵舵机(8)、A4操纵舵机(9)、B操纵舵机(10)、C操纵舵机(11)、电源(12)和控制器(13);所述软抓持器(3)边缘搭接在安装底座(4)的上端端部、中心与连杆(5)的上端固连;所述安装底座(4)吊挂固定于无人机平台(1)下方;所述连杆(5)顶端竖直插在安装底座(4)顶端设置的通道内,且连杆(5)底端设有凸缘;B操纵舵机(10)安装在安装底座(4)内侧顶端,摇臂对连杆(5)向下移动限位,起到对软抓持器(3)的预位移调节功能;软抓持器(3)在无人机平台(1)与目标物体的相对运动冲击作用下能够推动连杆(5)向上滑动并完成目标物体的抓持;C操纵舵机(11)安装在安装底座(4)内侧底端,摇臂对连杆(5)向上移动限位,在操纵软抓持器(3)重复打开、释放被抓去物体的过程中推动连杆(5)向下运动;A1操纵舵机(6)、A2操纵舵机(7)、A3操纵舵机(8)、A4操纵舵机(9)安装在安装底座(4)外侧顶端,摇臂通过系绳与软抓持器(3)爪部末端连接,在操纵软抓持器(3)重复打开、释放被抓去物体的过程中牵拉软抓持器(3)爪部末端向上运动。2.如权利要求1所述的一种用于小型无人机的快速软抓取装置,其特征在于:所述无人机平台(1)下方搭载以软抓持器(3)为核心的软抓取装置(2);该软抓取装置(2)具有打开与闭合两个稳定构型,在所述安装底座(4)和连杆(5)的约束、限位下,软抓取装置(2)由打开构型发生特定变形后,达到失稳临界构型,随后能够自动地发生稳态跳跃变形至闭合构型;在无人机平台(1)飞临目标物体上方后垂直下降,使软抓持器(3)与目标物体接触,由于软抓持器(3)材质较目标物体而言十分柔软,因此软抓持器(3)将适应物体的外形而发生变形,变形达到失稳临界后由打开状态迅速自动闭合,实现对目标物体的快速抓取,无人机平台(1)无需在目标物体上方长时间悬停,能够快速飞离;软抓持器(3)由打开构型变形至失稳临界构型,需要外界输入能量Eb,同时软抓持器(3)的中心区域沿轴向发生位移xc,随后能够自动跳跃至闭合构型,该部分能量Eb称为软抓持器(3)的能量势垒,位移xc称为需用位移;能量势垒和需用位移越大,软抓持器(3)实现被动抓取的灵敏度越低,而缓冲效果越好;在所述安装底座(4)和连杆(5)的约束、限位下,对打开状态下的软抓持器(3)施加预定变形,使其中心区域沿轴向发生位移x0,软抓持器(3)仍能保持打开状态,且此时变形到失稳临界构型、发生稳态跳跃的能量势垒Eb和需用位移均xc有所减小;称位移x0为预位移,对同一软抓持器(3),在设定调节范围内,Eb=Eb(x0),xc=xc(x0);改变预位移,即能够调节软抓持器(3)的灵敏度;不同型号的无人机平台(1)执行不同类型的任务,与目标物体相对靠近的速度和位置精度不同;在无人机与目标物体相对运动速度快、位置精度较低时,采用较大的xc和较小的x0,提高能量势垒,增加抓取过程中的缓冲、保护效果;在无人机与目标物体相对运动速度慢、位置精度较高时,采用较小的xc和较