机臂结构和无人机的制作方法

本发明涉及无人机
技术领域：
，特别涉及一种机臂结构和应用该机臂结构的无人机。
背景技术：
：近年来，随着无人机行业的迅速发展，无人机坠落损毁、或者坠落撞击人体造成伤害的情况也随之出现。有研究表明，无人机在坠落过程中，有较大概率是机臂率先触碰地面或者人体。因此，在无人机的机臂上增加缓冲结构也成为设计的热门。目前主流的方式有两种，一种是将机臂与机身进行活动铰链式连接，并在机臂的周围增加几束弹簧斜拉进行加固；另一种则是将机臂设计成两节式结构，两节之间采用刚性较好的弹簧进行连接。这两种方式都是利用具有弹性伸缩能力的组件，让机臂具有一定的收缩变形能力，从而吸收在碰撞过程中产生的冲击能量。但是，这种单纯依靠具有弹性伸缩能力的组件进行缓冲的方式，却存在一个明显的缺陷，即具有弹性伸缩能力的组件在吸收完碰撞的冲击能量产生形变后，会立刻将此冲击能量重新释放反弹出来而造成二次损毁或伤害。技术实现要素：本发明的主要目的是提供一种机臂结构，旨在提供一种既能够快速吸收冲击能量，又能够避免所吸收的冲击能量快速释放的机臂结构。为实现上述目的，本发明提出的机臂结构应用于无人机，该机臂结构包括：固定臂，固定连接于无人机的机身，所述固定臂内形成有收容腔，所述收容腔沿所述固定臂的轴向延伸设置；伸缩臂，所述伸缩臂的一端沿所述固定臂的轴向可伸缩地插设于所述收容腔内；弹性件，设于所述收容腔内，所述弹性件的两端分别与所述收容腔的底壁和所述伸缩臂的插设于所述收容腔内的一端相抵持；单向活塞，固设于所述伸缩臂的插设于所述收容腔内的一端，所述单向活塞与所述收容腔的底壁之间形成有密封腔室；当所述伸缩臂伸出时，所述单向活塞阻碍气流流入所述密封腔室，当所述伸缩臂缩回时，所述单向活塞允许所述密封腔室内的气体流出。可选地，所述固定臂包括：固定臂本体，所述固定臂本体呈一端开口的筒状结构，所述固定臂本体内形成有所述收容腔；固定套，所述固定套套设于所述固定臂本体的具有开口的一端，并开设有贯穿孔，所述伸缩臂的一端贯穿所述贯穿孔后插设于所述收容腔内。可选地，所述贯穿孔的侧壁与所述伸缩臂的侧壁之间设有密封圈。可选地，所述固定套开设有与所述收容腔连通的排气孔，所述排气孔和所述密封腔室分别位于所述单向活塞的两侧；当所述伸缩臂缩回时，所述密封腔室内的气体经过所述单向活塞而流向所述排气孔。可选地，所述伸缩臂内形成有气道，所述气道的两端分别与大气和所述密封腔室连通；当所述伸缩臂伸出时，大气中的气流经过所述气道而流入所述密封腔室。可选地，所述单向活塞包括活塞片，所述活塞片固设于所述伸缩臂的插设于所述收容腔内的一端，所述活塞片的外缘沿所述收容腔的周向延伸设置，并与所述收容腔的腔壁相抵持，所述活塞片由所述收容腔的轴线向外并朝向所述伸缩臂的伸出方向倾斜设置。可选地，所述伸缩臂的插设于所述收容腔内的一端包括沿所述伸缩臂缩回方向依次连接的承托部和固定部，所述固定部的外径小于所述承托部的外径，所述固定部与所述承托部之间形成有承托台，所述活塞片套设于所述固定部，并承托于所述承托台。可选地，所述单向活塞还包括固定环，所述固定环固定连接于所述固定部的端面，所述固定环的外缘将所述活塞片压紧于所述承托台。可选地，所述活塞片设有多个，多个所述活塞片层叠设置，相邻两所述活塞片之间夹设有垫片；且/或，所述固定环包括一端开口的筒体和环绕所述筒体底部外表面设置的压置片，所述筒体的底壁外表面贴合所述固定部的端面设置，所述压置片压置于所述活塞片，所述弹性件的朝向所述伸缩臂的一端插设于所述筒体内。本发明还提出一种无人机，该无人机包括机身和机臂结构，所述机臂结构包括：固定臂，固定连接于无人机的机身，所述固定臂内形成有收容腔，所述收容腔沿所述固定臂的轴向延伸设置；伸缩臂，所述伸缩臂的一端沿所述固定臂的轴向可伸缩地插设于所述收容腔内；弹性件，设于所述收容腔内，所述弹性件的两端分别与所述收容腔的底壁和所述伸缩臂的插设于所述收容腔内的一端相抵持；单向活塞，固设于所述伸缩臂的插设于所述收容腔内的一端，所述单向活塞与所述收容腔的底壁之间形成有密封腔室；当所述伸缩臂伸出时，所述单向活塞阻碍气流流入所述密封腔室，当所述伸缩臂缩回时，所述单向活塞允许所述密封腔室内的气体流出；所述机臂结构的固定臂固定连接于所述机身。本发明的技术方案，当无人机发生跌落或碰撞时，伸缩臂在冲击力的作用下将向固定臂内缩回，伸缩臂的插设于收容腔内的一端与收容腔的底壁之间的距离将被压缩，单向活塞将向收容腔的底壁移动，密封腔室的体积将被压缩；此时，密封腔室内的气体压力过高，气流将由密封腔室内穿过单向活塞而流出，弹性件被逐步压缩发生形变而对冲击能量进行有效吸收；在这个过程中，由于单向活塞的设计，单向活塞允许密封腔室内的气体流出，弹性件的压缩过程可快速进行，冲击能量也可被弹性件快速吸收。进一步地，当伸缩臂所受到的冲击被弹性件完全吸收后，弹性件继而将释放所吸收的冲击能量，此时，弹性件的背离收容腔底壁的一端将推动单向活塞向背离收容腔底壁的方向运动，从而推动伸缩臂向外伸出；在这个过程中，由于单向活塞的设计，单向活塞阻碍气流流入密封腔室，单向活塞可对其自身向背离收容腔底壁的方向的运动、以及伸缩臂的向外伸出的过程产生阻碍，使弹性件、单向活塞、及伸缩臂的回复过程被有效地延长，从而使得弹性件所吸收的冲击能量被缓慢地释放。综上，本发明的技术方案提供了一种既能够快速吸收冲击能量，又能够避免所吸收的冲击能量快速释放的机臂结构，从而有效避免了被吸收的冲击能量快速释放而对无人机或人体造成二次伤害。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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示出的结构获得其他的附图。图1为本发明机臂结构与无人机机身的装配结构示意图；图2为图1中机臂结构的拆分结构示意图；图3为图1中机臂结构的固定套与固定臂本体和伸缩臂的配合结构示意图；图4为图1中机臂结构的单向活塞与固定臂本体的配合结构示意图；图5为图1中机臂结构在吸收冲击能量过程中内部气流流向示意图；图6为图1中机臂结构在释放冲击能量过程中内部气流流向示意图。附图标号说明：标号名称标号名称100机臂结构331过气孔10固定臂35承托台10a收容腔50弹性件10b密封腔室70单向活塞11固定臂本体71活塞片13固定套73垫片131排气孔75固定环133密封圈751筒体30伸缩臂753压置片30a气道77螺钉31承托部200机身33固定部本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。本发明提出一种机臂结构100，其应用于无人机，旨在提供一种既能够快速吸收冲击能量，又能够避免所吸收的冲击能量快速释放的机臂结构100。以下将就本发明机臂结构100的具体结构进行说明。如图1至图6所示，在本发明机臂结构100一实施例中，该机臂结构100包括：固定臂10，固定连接于无人机的机身200，固定臂10内形成有收容腔10a，收容腔10a沿固定臂10的轴向延伸设置；伸缩臂30，伸缩臂30的一端沿固定臂10的轴向可伸缩地插设于收容腔10a内；弹性件50，设于收容腔10a内，弹性件50的两端分别与收容腔10a的底壁和伸缩臂30的插设于收容腔10a内的一端相抵持；单向活塞70，固设于伸缩臂30的插设于收容腔10a内的一端，单向活塞70与收容腔10a的底壁之间形成有密封腔室10b；当伸缩臂30伸出时，单向活塞70阻碍气流流入密封腔室10b，当伸缩臂30缩回时，单向活塞70允许密封腔室10b内的气体流出。本发明的技术方案，当无人机发生跌落或碰撞时，伸缩臂30在冲击力的作用下将向固定臂10内缩回，伸缩臂30的插设于收容腔10a内的一端与收容腔10a的底壁之间的距离将被压缩，单向活塞70将向收容腔10a的底壁移动，密封腔室10b的体积将被压缩；此时，密封腔室10b内的气体压力过高，气流将由密封腔室10b内穿过单向活塞70而流出，弹性件50被逐步压缩发生形变而对冲击能量进行有效吸收；在这个过程中，由于单向活塞70的设计，单向活塞70允许密封腔室10b内的气体流出，弹性件50的压缩过程可快速进行，冲击能量也可被弹性件50快速吸收。进一步地，当伸缩臂30所受到的冲击被弹性件50完全吸收后，弹性件50继而将释放所吸收的冲击能量，此时，弹性件50的背离收容腔10a底壁的一端将推动单向活塞70向背离收容腔10a底壁的方向运动，从而推动伸缩臂30向外伸出；在这个过程中，由于单向活塞70的设计，单向活塞70阻碍气流流入密封腔室10b，单向活塞70可对其自身向背离收容腔10a底壁的方向的运动、以及伸缩臂30的向外伸出的过程产生阻碍，使弹性件50、单向活塞70、及伸缩臂30的回复过程被有效地延长，从而使得弹性件50所吸收的冲击能量被缓慢地释放。综上，本发明的技术方案提供了一种既能够快速吸收冲击能量，又能够避免所吸收的冲击能量快速释放的机臂结构100，从而有效避免了被吸收的冲击能量快速释放而对无人机或人体造成二次伤害。如图1至图6所示，在本发明机臂结构100一实施例中，固定臂10包括：固定臂本体11，固定臂本体11呈一端开口的筒状结构，固定臂本体11内形成有收容腔10a；固定套13，固定套13套设于固定臂本体11的具有开口的一端，并开设有贯穿孔，伸缩臂30的一端贯穿贯穿孔后插设于收容腔10a内。具体地，固定套13大致呈一端开口的筒状结构，固定套13开口的一端通过内外螺纹的啮合套设固定在固定臂本体11的具有开口的一端，以增强固定套13与固定臂本体11的连接稳定性。固定套13背离其开口的一端则开设有贯穿孔，伸缩臂30的一端通过该贯穿孔贯穿固定套13而插设于收容腔10a内，也即，固定套13背离其开口的一端套设于伸缩臂30。并且，固定套13的贯穿孔的孔径与伸缩臂30的外径相当，这样，固定套13可对伸缩臂30的伸缩运动起到良好的定位和支撑作用，提升伸缩臂30伸缩运动的稳定性。如此，在进行本发明机臂结构100装配时，便可先将固定臂10的固定套13拆卸下来，将伸缩臂30贯穿固定套13后，再在伸缩臂30的需要插入收容腔10a内的一端进行单向活塞70的装配，之后将单向活塞70和伸缩臂30的端部一同插入固定臂本体11的收容腔10a内，最后将固定套13套设固定在固定臂本体11的开口一端即可。这样，不仅结构简单、装配方便，而且拆卸和维修也极为快捷，可使得本发明机臂结构100的可靠性、实用性更高。如图1至图6所示，在本发明机臂结构100一实施例中，贯穿孔的侧壁与伸缩臂30的侧壁之间设有密封圈133。具体地，贯穿孔的侧壁开设有容置槽，该容置槽环绕伸缩臂30的周向延伸设置，并呈环圈状，密封圈133容置于该容置槽内，且内缘凸起于贯穿孔的侧壁而与伸缩臂30的侧壁相抵接，以起到密封和增强伸缩臂30运动稳定性的作用。本实施例中，容置槽开设有三个，密封圈133设置有三个，三个容置槽沿伸缩臂30的轴向间隔排列，三个密封圈133分别容置于三个容置槽内，如此，可进一步提升密封效果，增强伸缩臂30运动稳定性。可以理解的，密封圈133可采用硅胶、橡胶、或其他有效且合理的材质。如图1至图6所示，在本发明机臂结构100一实施例中，固定套13开设有与收容腔10a连通的排气孔131，排气孔131和密封腔室10b分别位于单向活塞70的两侧；当伸缩臂30缩回时，密封腔室10b内的气体经过单向活塞70而流向排气孔131。即，当无人机发生跌落或碰撞时，伸缩臂30在冲击力的作用下将向固定臂10内缩回，伸缩臂30的插设于收容腔10a内的一端与收容腔10a的底壁之间的距离将被压缩，单向活塞70将向收容腔10a的底壁移动，密封腔室10b的体积将被压缩；此时，密封腔室10b内的气体压力过高，气流将由密封腔室10b内穿过单向活塞70而流出，之后气流经过单向活塞70与排气孔131之间的收容腔10a而来到排气孔131处，最后由排气孔131而排出至大气中；此时，弹性件50被逐步压缩发生形变而对冲击能量进行有效吸收；在这个过程中，由于单向活塞70的设计，单向活塞70允许密封腔室10b内的气体流出，弹性件50的压缩过程可快速进行，冲击能量也可被弹性件50快速吸收。可以理解的，排气孔131的设计，保证了密封腔室10b内气体的快速排出，使密封腔室10b的体积得以快速减小，从而使弹性件50得以快速压缩，冲击能量得以被快速吸收。如图1至图6所示，在本发明机臂结构100一实施例中，伸缩臂30内形成有气道30a，气道30a的两端分别与大气和密封腔室10b连通；当伸缩臂30伸出时，大气中的气流经过气道30a而流入密封腔室10b。具体地，伸缩臂30内部中空形成有气道30a，该气道30a沿伸缩臂30的轴向延伸设置。伸缩臂30的插设于收容腔10a内的一端端壁开设有过气孔331，该过气孔331的孔径非常微小。并且，该过气孔331的两端分别连通伸缩臂30内的气道30a和密封腔室10b，以用于在弹性件50回复过程中，向密封腔室10b内缓慢地补入空气，使得弹性件50、单向活塞70、及伸缩臂30可缓慢地回复至初始位置。即，当伸缩臂30所受到的冲击被弹性件50完全吸收后，弹性件50继而将释放所吸收的冲击能量，此时，弹性件50的背离收容腔10a底壁的一端将推动单向活塞70向背离收容腔10a底壁的方向运动，从而推动伸缩臂30向外伸出；在这个过程中，由于单向活塞70的设计，单向活塞70阻碍气流流入密封腔室10b，单向活塞70可对其自身向背离收容腔10a底壁的方向的运动、以及伸缩臂30的向外伸出的过程产生阻碍，此时，大气中的气体则通过伸缩臂30内的气道30a、以及过气孔331而缓慢地补入至密封腔室10b内，使密封腔室10b能够缓慢地扩大，使弹性件50、单向活塞70、及伸缩臂30的回复过程被有效地延长，从而使得弹性件50所吸收的冲击能量被缓慢地释放。可以理解的，由于伸缩臂30的过气孔331的孔径非常微小，通气速率是非常缓慢的。因此，单向活塞70、伸缩臂30、及弹性件50的回复过程是一个非常缓慢的过程，即弹性件50在吸收完冲击能量产生形变后，不能立即回复，冲击能量被暂时储存在了弹性件50之中而不能马上释放，在此情况下，无人机便不会再因为弹性件50对冲击能量的快速释放而发生反弹，便不会产生再次的翻滚和碰撞。此外，需要补充说明的是，在弹性件50吸收冲击能量的过程中，在密封腔室10b内的气体经过单向活塞70而由排气孔131排出的过程中，密封腔室10b内也会存在少部分气体通过伸缩臂30的过气孔331和气道30a而排出至大气中。如图1至图6所示，在本发明机臂结构100一实施例中，单向活塞70包括活塞片71，活塞片71固设于伸缩臂30的插设于收容腔10a内的一端，活塞片71的外缘沿收容腔10a的周向延伸设置，并与收容腔10a的腔壁相抵持，活塞片71由收容腔10a的轴线向外并朝向伸缩臂30的伸出方向倾斜设置。如此，不仅实现了单向活塞70单向排放气流的功能，而且结构简单、制造方便、装配快捷，可靠性、稳定性高。具体地，活塞片71可采用硅胶、橡胶、或其他有效且合理的材质。如图1至图6所示，在本发明机臂结构100一实施例中，伸缩臂30的插设于收容腔10a内的一端包括沿伸缩臂30缩回方向依次连接的承托部31和固定部33，固定部33的外径小于承托部31的外径，固定部33与承托部31之间形成有承托台35，活塞片71套设于固定部33，并承托于承托台35。如此，可有效提升活塞片71的设置稳定性，提升单向活塞70的运动稳定性，从而有效提升单向活塞70单向排放气流的功能的稳定性和可靠性。本实施例中，承托台35的台面由收容腔10a的轴线向外并朝向伸缩臂30的伸出方向倾斜设置，以更加贴合活塞片71，从而进一步提升活塞片71的设置稳定性。如图1至图6所示，在本发明机臂结构100一实施例中，活塞片71设有多个，多个活塞片71层叠设置，相邻两活塞片71之间夹设有垫片73。如此，可使单向活塞70的可靠性和耐久性得以提升。具体地，垫片73可采用硅胶、橡胶、或其他有效且合理的材质。如图1至图6所示，在本发明机臂结构100一实施例中，单向活塞70还包括固定环75，固定环75固定连接于固定部33的端面，固定环75的外缘将活塞片71压紧于承托台35。如此，可进一步提升活塞片71的设置稳定性，提升单向活塞70的运动稳定性，从而进一步提升单向活塞70单向排放气流的功能的稳定性和可靠性。具体地，固定环75可采取类似螺母的结构，此时，可于固定部33的侧壁开设与固定环75的内螺纹相啮合的外螺纹，以依靠内外螺纹的啮合实现固定环75的固定，此时，固定环75与承托台35便可夹持活塞片71，也即活塞片71被固定环75压紧于承托台35。当然，固定环75也可以呈其他有效和合理的形式。可以理解的，固定环75可采用硅胶、橡胶、或其他有效且合理的材质。如图1至图6所示，在本发明机臂结构100一实施例中，固定环75包括一端开口的筒体751和环绕筒体751底部外表面设置的压置片753，筒体751的底壁外表面贴合固定部33的端面设置，压置片753压置于活塞片71，弹性件50的朝向伸缩臂30的一端插设于筒体751内。如此，可有效提升弹性件50的朝向伸缩臂30的一端的设置稳定性，从而有效提升了本发明机臂结构100的稳定性和可靠性。具体地，固定环75的筒体751的底壁通过螺钉77固定于固定部33的端面，并且，固定环75的筒体751的底壁还贯通有连通过气孔331和密封腔室10b的通孔。本发明还提出一种无人机，该无人机包括机身200和如前所述的机臂结构100，该机臂结构100的具体结构参照前述实施例。由于本无人机采用了前述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有前述所有实施例的全部技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，机臂结构100的固定臂10固定连接于无人机的机身200，机臂结构100的伸缩臂30与无人机的螺旋桨电机固定连接。以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12