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CN113232829A - 一种可调重心的无人机机架 - Google Patents

一种可调重心的无人机机架 Download PDF

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CN113232829A
CN113232829A CN202110650405.XA CN202110650405A CN113232829A CN 113232829 A CN113232829 A CN 113232829A CN 202110650405 A CN202110650405 A CN 202110650405A CN 113232829 A CN113232829 A CN 113232829A
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CN
China
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direction adjusting
adjusting screw
layer
connecting block
supporting connecting
Prior art date
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Application number
CN202110650405.XA
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王陆峰
李昂
乔枫
郝大伟
韩青松
王颖伟
孙泽敏
王泽宇
郑广军
李树杰
王浩坤
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Individual
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Abstract

本发明公开了一种可调重心的无人机机架，该机架有上、中、下三层机架组成；所述下层机架包括四个下层支撑连接块、四个下层支撑连接杆；所述中层机架包括四个中层支撑连接块、四个中层支撑连接杆，所述上层机架包括四个上层支撑连接块、四个上层支撑连接杆；该机架能够提高无人机的使用效率和设备挂载的灵活性；本机架可以实现无人机多设备分时以及同时挂载，来满足不同任务的探测要求；本机架可以通过电池的增减来满足不同任务的航程要求；本机架还可以通过X、Y、Z三个方向的重心调节功能，来保证无人机的重心始终处于设定范围内，从而保证无人机的飞行安全与飞行的灵活性。

Description

一种可调重心的无人机机架
技术领域
本发明涉及无人机机架，具体涉及一种可调重心的无人机机架。
背景技术
随着无人机被广泛应用于地形测绘、物资运输、海上救援、目标侦查与打击等领域，其飞行任务日益复杂，需要挂载设备的种类也越来越多、体积越来越大、重量越来越沉。因此，为完成各种复杂任务而挂载的各种设备对无人机重心的影响越来越大，已经超出了无人机可自适应控制的范围。针对上述问题，一般的解决方法是：针对特殊的仪器定制特殊的机架，来适应重心的变化。但是，这种方法无法适应目前发展快速的挂载设备，且无法适应多设备灵活挂载的要求。因此，就急需一种不限制挂载种类与数量，且能够进行重心调节的机架，来适应日益复杂的飞行任务。而本专利所述机架就能解决上述问题，帮助无人机完成日益复杂的工作任务。
发明内容
本发明公开了一种可调重心的无人机机架，该机架能够提高无人机的使用效率，以应对各种复杂任务对挂载设备的要求，大大提高了设备挂载的灵活性。
本发明为解决技术问题所提供的技术方案如下：
一种可调重心的无人机机架，该机架有上、中、下三层机架组成；
所述下层机架包括四个下层支撑连接块、四个下层支撑连接杆；各下层支撑连接块之间通过四个下层支撑连接杆连接；每个下层支撑连接块与Z方向支撑块、起落架通过下部连接螺母以及下部连接螺丝相连；在其中一个下层支撑连接块上开有Z方向的阶梯孔内设轴套，在其下侧通过螺丝连接有Z方向调节螺杆锁紧环，在锁紧环外部设有Z方向调节螺杆端面轴承，在端面轴承外设有Z方向调节手轮，Z方向调节螺杆与下层支撑连接块内轴套、Z方向调节螺杆锁紧环、Z方向调节螺杆端面轴承、Z方向调节手轮同心配合；在另外三个下层支撑连接块上均设有圆槽口，与三个Z方向支撑连接杆相连。
所述中层机架包括四个中层支撑连接块、四个中层支撑连接杆，各中层支撑连接块之间通过四个中层支撑连接杆连接；其中一个中层支撑连接块上设有Z方向的圆孔，内嵌丝杠螺丝，与Z方向调节螺杆配合；该中层支撑连接块还开有X方向的阶梯孔内设轴套，在其外侧通过螺丝连接有X方向调节螺杆锁紧环，在锁紧环外部设有X方向调节螺杆端面轴承，在端面轴承外设有X方向调节手轮，X方向调节螺杆与中层支撑连接块内轴套、X方向调节螺杆锁紧环、X方向调节螺杆端面轴承、X方向调节手轮同心配合；在其X方向相对侧，另一个中层支撑连接块上设有Z方向的圆孔内嵌轴套，与一个Z方向支撑连接杆配合，同时该连接块还开有X方向的阶梯孔内设轴套，在其外侧通过螺丝连接有X方向调节螺杆锁紧环，在锁紧环外部设有X方向调节螺杆端面轴承，在端面轴承外设有X方向调节手轮，X方向调节螺杆与中层支撑连接块内轴套、X方向调节螺杆锁紧环、X方向调节螺杆端面轴承、X方向调节手轮同心配合；另外两个中层支撑连接块上也设有Z方向的圆孔内嵌轴套，与其余两个Z方向支撑连接杆配合；Y方向支撑连接块在X方向上设有两个通孔，分别内嵌轴套与丝杠螺丝，分别与中层支撑连接杆和X方向调节螺杆配合；在Y方向支撑连接块Y方向内侧，设有两个圆形槽，分别与Y方向支撑连接杆一、Y方向支撑连接杆二相连接；在Y方向支撑连接块的Y方向设有阶梯通孔，内嵌轴套，与Y方向调节螺杆配合；在Y方向支撑连接块外侧通过螺丝固定有与通孔同轴的Y方向调节螺杆锁紧环，在锁紧环外部设有Y方向调节螺杆端面轴承，在端面轴承外设有Y方向调节手轮，Y方向调节螺杆与Y方向调节螺杆锁紧环、Y方向调节螺杆端面轴承、Y方向调节手轮同心配合；在其Y方向相对侧，Y方向辅助支撑连接块，在X方向上设有通孔，内嵌轴套，与中层支撑连接杆配合；在Y方向辅助支撑连接块Y方向内侧，设有两个圆形槽，分别与Y方向支撑连接杆一、Y方向支撑连接杆二相连接；在Y方向辅助支撑连接块Y方向设有阶梯通孔，内嵌轴套，与Y方向调节螺杆配合；在Y方向辅助支撑连接块外侧通过螺丝固定有与通孔同轴的Y方向调节螺杆锁紧环，在锁紧环外部设有Y方向调节螺杆端面轴承，在端面轴承外设有Y方向调节手轮，Y方向调节螺杆与Y方向调节螺杆锁紧环、Y方向调节螺杆端面轴承、Y方向调节手轮同心配合，中央调节平台的Y方向设置有三个阶梯通孔，中间通孔内嵌丝杆螺丝、两侧通孔设有轴套，分别与Y方向调节螺杆、Y方向支撑连接杆一、Y方向支撑连接杆二连接；中央调节平台X方向的两侧设有通孔；电池仓X方向的两侧设有螺母座及对应的通孔；多功能挂载平台X方向的两侧设有通孔；八颗快接螺丝通过上述通孔将电池仓、中央调节平台、多功能挂载平台连接为一个整体。
所述上层机架包括四个上层支撑连接块、四个上层支撑连接杆；各上层支撑连接块之间通过四个上层支撑连接杆连接；每个上层支撑连接块与Z方向支撑块通过上部连接螺丝以及上部连接螺母相连；在其中一个上层支撑连接块上开有Z方向的阶梯孔内设轴套，与Z方向调节螺杆同心配合；在另外三个上层支撑连接块上均设有圆槽口，与三个Z方向支撑连接杆相连；每个上层支撑连接块的上部，均与电机及螺旋桨总成相连。
所述多功能挂载平台上，预留了快接导轨一、快接导轨二、快接导轨三。
所述中央调节平台X方向的两侧设有对称的八个通孔；电池仓X方向的两侧设有对称的八个螺母座及对应的通孔；多功能挂载平台X方向的两侧设有对称的八个通孔；八颗快接螺丝通过上述通孔将电池仓、中央调节平台、多功能挂载平台连接为一个整体。
本发明的优点在于：1、该机架能够提高无人机的使用效率和设备挂载的灵活性；2、本机架可以实现无人机多设备分时以及同时挂载，来满足不同任务的探测要求；3、本机架可以通过电池的增减来满足不同任务的航程要求；4、本机架还可以通过X、Y、Z三个方向的重心调节功能，来保证无人机的重心始终处于设定范围内，从而保证无人机的飞行安全与飞行的灵活性。
附图说明
图1为可调重心无人机机架的主视图；
图2为可调重心无人机机架的俯视图；
图3为可调重心无人机机架的仰视图；
图4为为多功能挂载平台仰视图；
图5为多功能挂载平台侧视图；
图6为电池仓快接结构；
图7为45°等轴侧视图；
图8为可调重心无人机机架的结构示意图；
图中1、起落架；2、Z方向调节手轮；3、Z方向调节螺杆端面轴承；4、Z方向调节螺杆锁紧环；5、下层支撑连接块；6、下部连接螺母；7、Z方向调节螺杆；8、Z方向支撑块；9、中层支撑连接杆；10、上层支撑连接杆；11、中央调节平台；12、Y方向支撑连接块；13、电池仓；14、Y方向调节手轮；15、多功能挂载平台；16、电机及螺旋桨总成；17、上层支撑连接块；18、上部连接螺丝；19、X方向调节手轮；20、X方向调节螺杆端面轴承；21、X方向调节螺杆锁紧环；22、上部连接螺母；23、中层支撑连接块；24、Z方向支撑连接杆；25、下层支撑连接杆；26、Z方向调节螺杆锁紧环螺丝；27、X方向调节螺杆锁紧环螺丝一；28、Y方向调节螺杆；29、Y方向支撑连接杆一30、Y方向调节螺杆锁紧环螺丝一；31、Y方向支撑连接杆二；32、X方向调节螺杆锁紧环螺丝二；33、X方向调节螺杆；34、Y方向调节螺杆锁紧环螺丝二；35、快接导轨一；36、快接导轨二；37、快接导轨三；38、快接螺丝；39、下部连接螺丝；40、Y方向调节螺杆锁紧环；41、Y方向调节螺杆端面轴承；42、Y方向辅助支撑连接块。
具体实施方式
一种可调重心的无人机机架，该机架有上、中、下三层机架组成；
所述下层机架包括四个下层支撑连接块5、四个下层支撑连接杆25，各下层支撑连接块5之间通过四个下层支撑连接杆25连接；每个下层支撑连接块5与Z方向支撑块8、起落架1通过下部连接螺母6以及下部连接螺丝39相连；在其中一个下层支撑连接块5上开有Z方向的阶梯孔，阶梯孔内设轴套，在其下侧通过螺丝连接有,Z方向调节螺杆锁紧环4，在锁紧环外部设有Z方向调节螺杆端面轴承3，在端面轴承外设有Z方向调节手轮2，Z方向调节螺杆7与下层支撑连接块内轴套、Z方向调节螺杆锁紧环4、Z方向调节螺杆端面轴承3、Z方向调节手轮2同心配合；在另外三个下层支撑连接块上均设有圆槽口，与三个Z方向支撑连接杆24相连。
所述中层机架包括四个中层支撑连接块23、四个中层支撑连接杆9，各中层支撑连接块之间通过四个中层支撑连接杆9连接；其中一个中层支撑连接块上设有Z方向的圆孔，内嵌丝杠螺丝，与Z方向调节螺杆7配合；该中层支撑连接块23还开有X方向的阶梯孔，阶梯孔内设轴套，在其外侧通过螺丝连接有X方向调节螺杆锁紧环21，在锁紧环外部设有X方向调节螺杆端面轴承20，在端面轴承外设有X方向调节手轮19，X方向调节螺杆33与中层支撑连接块内轴套、X方向调节螺杆锁紧环21、X方向调节螺杆端面轴承20、X方向调节手轮19同心配合；在其X方向相对侧，另一个中层支撑连接块上设有Z方向的圆孔，圆孔内嵌轴套，与一个Z方向支撑连接杆24配合，同时该连接块还开有X方向的阶梯孔，阶梯孔内设轴套，在其外侧通过螺丝连接有X方向调节螺杆锁紧环21，在锁紧环外部设有X方向调节螺杆端面轴承20，在端面轴承外设有X方向调节手轮19，X方向调节螺杆33与中层支撑连接块内轴套、X方向调节螺杆锁紧环21、X方向调节螺杆端面轴承20、X方向调节手轮19同心配合；另外两个中层支撑连接块上也设有Z方向的圆孔内嵌轴套，与其余两个Z方向支撑连接杆24配合；Y方向支撑连接块12在X方向上设有两个通孔，分别内嵌轴套与丝杠螺丝，分别与中层支撑连接杆9和X方向调节螺杆33配合；在Y方向支撑连接块的Y方向内侧，设有两个圆形槽，分别与Y方向支撑连接杆一29、Y方向支撑连接杆二31相连接；在Y方向支撑连接块12的Y方向设有阶梯通孔，内嵌轴套，与Y方向调节螺杆28配合；在Y方向支撑连接块12外侧通过螺丝固定有与通孔同轴的Y方向调节螺杆锁紧环40，在锁紧环外部设有Y方向调节螺杆端面轴承41，在端面轴承外设有Y方向调节手轮14，Y方向调节螺杆28与Y方向调节螺杆锁紧环40、Y方向调节螺杆端面轴承41、Y方向调节手轮14同心配合；在其Y方向相对侧，Y方向辅助支撑连接块42，在X方向上设有通孔，内嵌轴套，与中层支撑连接杆9配合；在Y方向辅助支撑连接块Y方向内侧，设有两个圆形槽，分别与Y方向支撑连接杆一29、Y方向支撑连接杆二31相连接；在Y方向辅助支撑连接块42的Y方向设有阶梯通孔，内嵌轴套，与Y方向调节螺杆28配合；在Y方向辅助支撑连接块42外侧通过螺丝固定有与通孔同轴的Y方向调节螺杆锁紧环40，在锁紧环外部设有Y方向调节螺杆端面轴承41，在端面轴承外设有Y方向调节手轮14，Y方向调节螺杆28与Y方向调节螺杆锁紧环40、Y方向调节螺杆端面轴承41、Y方向调节手轮14同心配合。中央调节平台11的Y方向设置有三个阶梯通孔，中间通孔内嵌丝杆螺丝、两侧通孔设有轴套，分别与Y方向调节螺杆28、Y方向支撑连接杆一29、Y方向支撑连接杆二31连接；中央调节平台的X方向的两侧设有对称的八个通孔；电池仓13的X方向的两侧设有对称的八个螺母座及对应的通孔；多功能挂载平台15的X方向的两侧设有对称的八个通孔；八颗快接螺丝38通过上述通孔将电池仓13、中央调节平台11、多功能挂载平台15连接为一个整体。
所述上层机架包括四个上层支撑连接块17、四个上层支撑连接杆10，各上层支撑连接块之间通过四个上层支撑连接杆10连接；每个上层支撑连接块17与Z方向支撑块8通过上部连接螺丝18以及上部连接螺母22相连；在其中一个上层支撑连接块17上开有Z方向的阶梯孔内设轴套，与Z方向调节螺杆7同心配合；在另外三个上层支撑连接块17上均设有圆槽口，与三个Z方向支撑连接杆24相连；每个上层支撑连接块17的上部，均与电机及螺旋桨总成相连。
使用方法及工作原理：
在使用时，主要分为如下几个功能。功能一：快速挂载不同的机载设备。本装置在其多功能挂载平台15上，预留了三条快接导轨，快接导轨一35、快接导轨二36、快接导轨三37。具体结构如图5所示。在使用时，只需将所需设备通过三条快接导轨相连即可完成连接工作。
功能二：快速增加电池容量。由于不同的飞行任务对应着不同的飞行距离，因此，需要无人机能够快速增减电池容量，从而满足任务要求。本装置的电池仓13与中央调节平台11以及多功能挂载平台15，是通过快接螺丝38进行连接的，具体结构如图6所示。在使用过程中，只需更换电池仓13内电池的数量，并锁紧快接螺丝38即可完成电池的更换，从而适应不同的续航里程。
由于上述功能的实现，会导致整个无人机的重心发生偏移，并最终有可能导致无人机的失控，因此，本装置还具备如下的重心调节功能。
功能三：X方向重心调整。当需要进行X方向重心调整时，首先松开X方向调节螺杆锁紧环螺丝一27、X方向调节螺杆锁紧环螺丝二32，随后转动X方向调节手轮19，通过手轮的转动带动X方向调节螺杆33的旋转，并通过Y方向支撑连接块12内置的螺杆螺母，将转动力变为水平力，驱动Y方向支撑连接块12进行水平移动，从而通过Y方向支撑连接杆一29、Y方向支撑连接杆二31将力传递给中央调节平台11，并最终带动其进行X方向运动，实现X方向重心的调整。当完成X方向重心调整时，只需锁紧X方向调节螺杆锁紧环螺丝一27、X方向调节螺杆锁紧环螺丝二32，即可完成X方向重心调整。
功能四：Y方向重心调整。当需要进行Y方向重心调整时，首先松开Y方向调节螺杆锁紧环螺丝一30、Y方向调节螺杆锁紧环螺丝二34，随后转动Y方向调节手轮14，通过手轮的转动带动Y方向调节螺杆28的旋转，并通过中央调节平台11内置的螺杆螺母，将转动力变为水平力，驱动中央调节平台11进行Y方向的水平移动，实现Y方向重心的调整。当完成Y方向重心调整时，只需锁紧Y方向调节螺杆锁紧环螺丝一30、Y方向调节螺杆锁紧环螺丝二34，即可完成Y方向重心调整。
功能五：Z方向重心调整。当需要进行Z方向重心调整时，首先松开Z方向调节螺杆锁紧环螺丝26，随后转动Z方向调节手轮2，通过手轮的转动带动Z方向调节螺杆7的旋转，并通过中层支撑连接块23内置的螺杆螺母，将转动力变为水平力，驱动中层支撑连接块23进行Z方向的移动，在通过中层支撑连接杆9将力传递给Y方向支撑连接块12，随后通过Y方向支撑连接杆一29、Y方向支撑连接杆二31将力转递给中央调节平台11，并最终带动其进行Z方向运动，实现Z方向重心的调整。当完成Z方向重心调整时，只需锁紧Z方向调节螺杆锁紧环螺丝26，即可完成Z方向重心调整。
综上，本机架可以实现无人机进行多设备分时以及同时挂载，来满足不同任务的探测要求，还可以通过电池的增减来满足不同任务的航程要求。且，本机架还可以通过X、Y、Z三个方向的重心调节功能，来保证无人机的重心始终处于设定范围内，从而保证无人机的飞行安全与飞行的灵活性。因此，本机架的设计能够提高无人机的使用效率，以应对各种复杂任务对挂载设备的要求，大大提高了设备挂载的灵活性。

Claims (3)

1.一种可调重心的无人机机架，其特征在于：该机架有上、中、下三层机架组成；
所述下层机架包括四个下层支撑连接块(5)、四个下层支撑连接杆(25)；各下层支撑连接块之间通过四个下层支撑连接杆连接；每个下层支撑连接块(5)与Z方向支撑块(8)、起落架(1)通过下部连接螺母(6)以及下部连接螺丝(39)相连；在其中一个下层支撑连接块上开有Z方向的阶梯孔内设轴套，在其下侧通过螺丝连接有Z方向调节螺杆锁紧环(4)，在锁紧环外部设有Z方向调节螺杆端面轴承(3)，在端面轴承外设有Z方向调节手轮(2)，Z方向调节螺杆与下层支撑连接块内轴套、Z方向调节螺杆锁紧环、Z方向调节螺杆端面轴承、Z方向调节手轮同心配合；在另外三个下层支撑连接块上均设有圆槽口，与三个Z方向支撑连接杆(24)相连。
所述中层机架包括四个中层支撑连接块(23)、四个中层支撑连接杆(9)，各中层支撑连接块(23)之间通过四个中层支撑连接杆(9)连接；其中一个中层支撑连接块上设有Z方向的圆孔，内嵌丝杠螺丝，与Z方向调节螺杆(7)配合；该中层支撑连接块(23)还开有X方向的阶梯孔内设轴套，在其外侧通过螺丝连接有X方向调节螺杆锁紧环(21)，在锁紧环外部设有X方向调节螺杆端面轴承(20)，在端面轴承外设有X方向调节手轮(19)，X方向调节螺杆与中层支撑连接块内轴套、X方向调节螺杆锁紧环、X方向调节螺杆端面轴承、X方向调节手轮同心配合；在其X方向相对侧，另一个中层支撑连接块上设有Z方向的圆孔内嵌轴套，与一个Z方向支撑连接杆配合，同时该连接块还开有X方向的阶梯孔内设轴套，在其外侧通过螺丝连接有X方向调节螺杆锁紧环，在锁紧环外部设有X方向调节螺杆端面轴承，在端面轴承外设有X方向调节手轮，X方向调节螺杆与中层支撑连接块内轴套、X方向调节螺杆锁紧环、X方向调节螺杆端面轴承、X方向调节手轮同心配合；另外两个中层支撑连接块上也设有Z方向的圆孔内嵌轴套，与其余两个Z方向支撑连接杆配合；Y方向支撑连接块(12)在X方向上设有两个通孔，分别内嵌轴套与丝杠螺丝，分别与中层支撑连接杆和X方向调节螺杆(33)配合；在Y方向支撑连接块Y方向内侧，设有两个圆形槽，分别与Y方向支撑连接杆一(29)、Y方向支撑连接杆二(31)相连接；在Y方向支撑连接块(12)的Y方向设有阶梯通孔，内嵌轴套，与Y方向调节螺杆(28)配合；在Y方向支撑连接块外侧通过螺丝固定有与通孔同轴的Y方向调节螺杆锁紧环(40)，在锁紧环外部设有Y方向调节螺杆端面轴承(41)，在端面轴承外设有Y方向调节手轮(14)，Y方向调节螺杆(28)与Y方向调节螺杆锁紧环(40)、Y方向调节螺杆端面轴承(41)、Y方向调节手轮(14)同心配合；在其Y方向相对侧，Y方向辅助支撑连接块(42)，在X方向上设有通孔，内嵌轴套，与中层支撑连接杆(9)配合；在Y方向辅助支撑连接块Y方向内侧，设有两个圆形槽，分别与Y方向支撑连接杆一(29)、Y方向支撑连接杆二(31)相连接；在Y方向辅助支撑连接块(42)的Y方向设有阶梯通孔，内嵌轴套，与Y方向调节螺杆(28)配合；在Y方向辅助支撑连接块外侧通过螺丝固定有与通孔同轴的Y方向调节螺杆锁紧环(40)，在锁紧环外部设有Y方向调节螺杆端面轴承(41)，在端面轴承外设有Y方向调节手轮(14)，Y方向调节螺杆与Y方向调节螺杆锁紧环、Y方向调节螺杆端面轴承、Y方向调节手轮同心配合，中央调节平台(11)的Y方向设置有三个阶梯通孔，中间通孔内嵌丝杆螺丝、两侧通孔设有轴套，分别与Y方向调节螺杆(28)、Y方向支撑连接杆一(29)、Y方向支撑连接杆二(31)连接；中央调节平台(11)X方向的两侧设有通孔；电池仓X方向的两侧设有螺母座及对应的通孔；多功能挂载平台(15)X方向的两侧设有通孔；八颗快接螺丝通过上述通孔将电池仓(13)、中央调节平台、多功能挂载平台连接为一个整体。
所述上层机架包括四个上层支撑连接块(17)、四个上层支撑连接杆(10)；各上层支撑连接块之间通过四个上层支撑连接杆连接；每个上层支撑连接块(17)与Z方向支撑块(8)通过上部连接螺丝(18)以及上部连接螺母(22)相连；在其中一个上层支撑(17)连接块上开有Z方向的阶梯孔内设轴套，与Z方向调节螺杆(7)同心配合；在另外三个上层支撑连接块上均设有圆槽口，与三个Z方向支撑连接杆(24)相连；每个上层支撑连接块(17)的上部，均与电机及螺旋桨总成相连。
2.根据权利要求1所述的可调重心的无人机机架，其特征在于：所述多功能挂载平台(15)上，预留了快接导轨一(35)、快接导轨二(36)、快接导轨三(37)。
3.根据权利要求1所述的可调重心的无人机机架，其特征在于：所述中央调节平台X方向的两侧设有对称的八个通孔；电池仓X方向的两侧设有对称的八个螺母座及对应的通孔；多功能挂载平台X方向的两侧设有对称的八个通孔；八颗快接螺丝通过上述通孔将电池仓(13)、中央调节平台(11)、多功能挂载平台(15)连接为一个整体。
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