一种自动换电池装置及无人机机库的制作方法

1.本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种自动换电池装置及无人机机库。


背景技术：

2.近年来无人机技术日益成熟，人工智能技术不断发展，电力行业已经开始使用无人机大面积进行电力巡检，无人机已经成为电力巡检人员高效安全完成巡检作业的最佳工具，但在无人机巡检应用实际输电线路时，需要大量无人机飞手操控无人机到达作业现场并手动操控无人机执行巡检任务，而飞手操控无人机的水平直接决定巡检质量是否达标，作业效率、作业质量和作业频次难以满足电网在物联网的建设需求。由此基于人工智能技术，开发出了智能无人机机库设备，可将智能机库部署在需要定期巡检的杆塔、变电站等区域，当有巡检任务时，无人机机库接收到巡检指令，无人机接受到飞行信息，机库门自动打开，无人机自动起飞并开始进行巡检任务。
3.但是目前的无人机机库在给无人机充电时，无人机需要保持在无人机机库内，使得无人机在充电过程中无法使用，降低了无人机的工作效率。


技术实现要素：

4.本发明的第一个目的在于提出一种自动换电池装置，该自动换电池装置能够将无人机的电池拔出放入充电盒内，并且将充好电的电池插入无人机内，提升了无人机的工作效率。
5.本发明的第二个目的在于提出一种无人机机库，该无人机机库无需将无人机保持在机库内进行充电，能够对无人机进行自动电池更换，提升了无人机的工作效率。
6.为实现上述技术效果，本发明的技术方案如下：
7.本发明公开了一种自动换电池装置，所述自动换电池装置用于更换无人机的电池，所述自动换电池装置包括：夹持机构，所述夹持机构包括多个可活动的夹爪，所述夹爪用于夹持所述无人机的电池；伸缩机构，所述伸缩机构与所述夹持机构相连以驱动所述夹持机构朝向靠近或者远离所述电池的方向运动；旋转机构，所述旋转机构与所述伸缩机构相连，所述旋转机构用于驱动所述伸缩机构绕竖直方向转动；升降机构，所述升降机构与所述旋转机构相连，所述升降机构用于驱动所述旋转机构沿竖直方向上下运动。
8.在一些实施例中，所述夹持机构包括：夹持安装座，所述夹持安装座连接在所述伸缩机构上；夹持驱动件，所述夹持驱动件安装在所述夹持安装座上；夹持传动件，所述夹持传动件与所述夹持驱动件的输出端相连，且与多个所述夹爪转动相连。
9.在一些具体的实施例中，所述夹持传动件包括：夹持螺杆，所述夹持螺杆与所述夹持驱动件的输出端相连；夹持螺母，所述夹持螺母与所述夹持螺杆配合，且所述夹持螺母上设有多个转动部，每个所述转动部与一个所述夹爪可转动连接；其中：所述夹持驱动件驱动所述夹持螺杆转动时，所述夹持螺母能够沿所述夹持螺杆的轴线方向运动以带动多个所述夹爪朝向靠近或者远离彼此的方向运动。
10.在一些具体的实施例中，每个所述夹爪均包括：本体，所述本体可转动地连接在所述转动部上，所述本体用于夹持所述电池；连接部，所述连接部的一端可转动地连接在所述本体上，另一端可转动地连接在所述夹持安装座上。
11.在一些更具体的实施例中，所述本体上设有可拆卸的防滑件，所述防滑件与所述电池接触的表面上设有多个防滑凸棱。
12.在一些实施例中，所述旋转机构包括：旋转安装座，所述旋转安装座与所述升降机构相连；旋转驱动件，所述旋转驱动件设在所述旋转安装座上；旋转传动组件，所述旋转传动组件设在所述旋转安装座上，且包括壳体、主动锥齿轮和从动锥齿轮，所述壳体与所述旋转安装座相连，所述主动锥齿轮连接在所述旋转驱动件的输出端，所述从动锥齿轮与所述主动锥齿轮啮合且与所述伸缩机构相连。
13.在一些具体的实施例中，所述壳体上设有光电开关，所述从动锥齿轮上连接有光电片。
14.在一些实施例中，所述升降机构包括：升降支架；升降驱动件，所述升降驱动件安装在所述升降支架上；传动带组件，所述传动带组件的一个传动轮与所述升降驱动件的输出端相连；升降传动组件，所述升降传动组件包括相配合的升降螺母和升降丝杠，所述升降丝杠与所述传动带组件的另一个传动轮配合，所述升降螺母与所述升降丝杠配合且与所述旋转机构相连。
15.在一些实施例中，所述伸缩机构包括电动推杆，所述电动推杆的缸体与所述旋转机构相连，所述电动推杆的缸杆与所述夹持机构相连。
16.本发明还公开了一种无人机机库，包括归中装置、充电盒以及前文所述的自动换电池装置，所述自动换电池装置设在所述归中装置上，且所述自动换电池装置能够将无人机的电池放入所述充电盒充电。
17.本发明的自动换电池装置的有益效果：由于设置了夹持机构、伸缩机构、旋转机构和升降机构，在实际工作过程中在伸缩机构、旋转机构和升降机构共同作用下能够将无人机内的电池拔出充电并且将满电的电池插入无人机内，无需将无人机保持在机库内进行充电，提升了无人机的工作效率。
18.本发明的无人机机库的有益效果：由于具有前文所述的自动换电池装置，该无人机机库无需将无人机保持在机库内进行充电，能够对无人机进行自动电池更换，提升了无人机的工作效率。
19.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
20.图1是本发明实施例的自动换电池装置的结构示意图；
21.图2是本发明实施例的夹持机构的结构示意图。
22.附图标记：
23.1、夹持机构；11、夹持安装座；12、夹持驱动件；13、夹持传动件；131、夹持螺杆；132、夹持螺母；14、夹爪；141、本体；142、连接部；143、防滑件；1431、防滑凸棱；
24.2、伸缩机构；
25.3、旋转机构；31、旋转安装座；32、旋转驱动件；33、旋转传动组件；
26.4、升降机构；41、升降支架；42、升降驱动件；43、传动带组件；44、升降传动组件；
27.5、光电开关；6、光电片。
具体实施方式
28.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
29.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
30.此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.下面参考图1-图2描述本发明实施例的自动换电池装置的具体结构。
33.本发明公开了一种自动换电池装置，该自动换电池装置用于更换无人机的电池，如图1所示，该自动换电池装置包括夹持机构1、伸缩机构2、旋转机构3和升降机构4，夹持机构1包括多个可活动的夹爪14，夹爪14用于夹持无人机的电池，伸缩机构2与夹持机构1相连以驱动夹持机构1朝向靠近或者远离电池的方向运动，旋转机构3与伸缩机构2相连，旋转机构3用于驱动伸缩机构2绕竖直方向转动，升降机构4与旋转机构3相连，升降机构4用于驱动旋转机构3沿竖直方向上下运动。
34.可以理解的是，在实际工作过程中，无人机飞入无人机机库并且经过归中装置归中后，本实施例的自动换电池装置开始进行对无人机的换电池充电操作，首先通过升降机构4的驱动运动到指定位置，旋转机构3随之转动到对准无人机的电池方向，伸缩机构2开始驱动夹持机构1伸出，使得夹持机构1运动到电池的位置上，然后夹持机构1夹紧电池，随后伸缩机构2收缩，将电池拔出无人机，随后旋转机构3旋转到电池盒方向，伸缩机构2带动夹持机构1伸出，将电池放入电池盒中进行充电。随后升降机构4调整位置到另一块电池盒位置上，抓取电池后旋转到无人机方向，将电池安装到无人机上，以完成无人机的电池更换。
35.在一些实施例中，如图1所示，夹持机构1包括夹持安装座11、夹持驱动件12以及夹持传动件13，夹持安装座11连接在伸缩机构2上，夹持驱动件12安装在夹持安装座11上，夹持传动件13与夹持驱动件12的输出端相连，且与多个夹爪14转动相连。可以理解的是，夹持安装座11作为夹持驱动件12以及夹持传动件13的支撑零件，能够较好地保证二者的稳定性，并且确保夹持机构1能够稳定地与伸缩机构2配合。在本实施例中，采用夹持驱动件12驱
动一个夹持传动件13从而带动多个夹爪14运动的结构，无需每个夹爪14对应一个驱动源，简化了整个夹持机构1的结构，降低了夹持机构1的制造成本，从而降低了整个自动换电池装置的成本。
36.在一些具体的实施例中，如图2所示，夹持传动件13包括夹持螺杆131和夹持螺母132，夹持螺杆131与夹持驱动件12的输出端相连，夹持螺母132与夹持螺杆131配合，且夹持螺母132上设有多个转动部，每个转动部与一个夹爪14可转动连接，夹持驱动件12驱动夹持螺杆131转动时，夹持螺母132能够沿夹持螺杆131的轴线方向运动以带动多个夹爪14朝向靠近或者远离彼此的方向运动。可以理解的是，在实际工作过程中，夹持驱动件12驱动夹持螺杆131转动，而在夹持螺杆131转动时，夹持螺母132会沿夹持螺杆131的轴线方向滑动，夹持螺母132滑动过程中就能够推动夹爪14转动，从而实现夹爪14夹紧或者松开电池。采用夹持螺杆131和夹持螺母132驱动夹爪14运动的方式，不仅能够确保夹爪14的稳定运动，还能够确保夹爪14能够稳定地夹紧电池，避免了在后续伸缩机构2伸缩时，电池从夹爪14上掉落的现象发生。
37.需要补充说明的是，夹持螺杆131可以直接与夹持驱动件12的输出端对接，也可以通过联轴器等连接结构与夹持驱动件12相连。此外，在本实施例中，夹持驱动件12可以根据实际需要选择电机或者旋转气缸，在此不对夹持驱动件12的具体类型进行限定。
38.在一些具体的实施例中，如图2所示，每个夹爪14均包括本体141和连接部142，本体141可转动地连接在转动部上，本体141用于夹持电池，连接部142的一端可转动地连接在本体141上，另一端可转动地连接在夹持安装座11上。可以理解的是，夹爪14包括本体141和连接部142，通过三个铰接转动结构实现夹爪14整体的转动，一方面能够确保夹持螺杆131运动时夹爪14能够稳定运动，另一方面能够提升夹爪14转动过程中的稳定性，避免夹爪14容易在外力的作用下松开电池的现象发生，确保了电池能够稳定地的拔出与插入。
39.当然，这里需要额外说明的是，在本发明的其他实施例中，本实施例的夹持机构1也可以形成为气缸驱动的夹爪结构，并不限于前述描述，也就是说夹持机构1的具体类型可以根据实际需要更换。
40.在一些更具体的实施例中，如图2所示，本体141上设有可拆卸的防滑件143，防滑件143与电池接触的表面上设有多个防滑凸棱1431。可以理解的是，增设的防滑件143能够确保夹爪14能够稳定地夹持电池，避免伸缩机构2伸缩过程中电池从夹爪14上掉落的现象发生。防滑件143上的防滑凸棱1431能够进一步提升夹爪14和电池之间的摩擦力，从而进一步避免伸缩机构2伸缩过程中电池从夹爪14上掉落的现象发生。
41.需要额外说明的是，由于电池的表面光滑度可能会存在差异，将防滑件143可拆卸地连接在本体141上，一方面能够根据电池表面更换防滑件143，从而确保不同表面的电池均能够被稳定夹持，另一方面可以方便防滑件143的维护和清洗。在发明的实施例中，防滑件143的可拆卸的结构可以采用连接件连接、卡扣连接等结构，在此不对防滑件143的可拆卸的结构进行具体限定，防滑件143的可拆卸的结构可以根据实际需要在现有技术中选择。
42.在一些实施例中，如图1所示，旋转机构3包括旋转安装座31、旋转驱动件32和旋转传动组件33。旋转安装座31与升降机构4相连，旋转驱动件32设在旋转安装座31上，旋转传动组件33设在旋转安装座31上，且包括壳体、主动锥齿轮和从动锥齿轮，壳体与旋转安装座31相连，主动锥齿轮连接在旋转驱动件32的输出端，从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合且与伸
缩机构2相连。可以理解的是，旋转安装座31作为旋转驱动件32以及旋转传动组件33的支撑零件，能够较好地保证二者的稳定性，并且确保旋转机构3能够稳定地与升降机构4配合。在本实施例中，采用锥齿轮配合的方式实现传动，能够缩小旋转传动组件33的体积，有利于整个旋转机构3的小型化，还能够确保旋转机构3具有足够的输出扭矩带动伸缩机构2转动。此外，壳体将主动锥齿轮和从动锥齿轮罩设在其内部，能够较好地保护主动锥齿轮和从动锥齿轮，避免外部杂物或者灰尘进入主动锥齿轮和从动锥齿轮，降低了旋转机构3的故障率，延长了旋转机构3的使用寿命。
43.需要额外说明的是，在本发明的实施例中，旋转驱动件32可以根据实际需要选择电机或者旋转气缸或者其他旋转驱动机构，在此不对旋转驱动件32的具体类型做出限定。
44.在一些具体的实施例中，如图1所示，壳体上设有光电开关5，从动锥齿轮上连接有光电片6。可以理解的是，光电开关5能够检测光电片6的位置，从而使得整个无人机机库的控制系统可以根据光电开关5的检测结果控制旋转机构3的转动角度，从而确保伸缩机构2能够稳定地对准无人机的电池或者电池盒。
45.在一些实施例中，如图1所示，升降机构4包括升降支架41、升降驱动件42、传动带组件43和升降传动组件44，升降驱动件42安装在升降支架41上，传动带组件43的一个传动轮与升降驱动件42的输出端相连，升降传动组件44包括相配合的升降螺母和升降丝杠，升降丝杠与传动带组件43的另一个传动轮配合，升降螺母与升降丝杠配合且与旋转机构3相连。可以理解的是，在实际工作过程中，升降驱动件42驱动传动带组件43运动，从而使得传动带组件43的两个传动轮转动，传动轮能够带动升降丝杠转动，在升降丝杠转动的过程中能够驱动升降螺母沿升降丝杠的轴线方向运动。传动带组件43能够作为减速结构，避免升降丝杠的转动速度过快，而升降丝杠与升降螺母的配合能够确保旋转机构3能够稳定地升降。
46.在一些实施例中，如图1所示，伸缩机构2包括电动推杆，电动推杆的缸体与旋转机构3相连，电动推杆的缸杆与夹持机构1相连。电动推杆的结构较为简单，选用电动推杆作为伸缩机构2能够简化伸缩机构2的结构，从而简化整个自动换电池装置的结构。当然，在本发明的其他实施例中，伸缩机构2还可以根据实际需要选择其他直线驱动结构，并不限于本实施例的电动推杆。
47.实施例：
48.下面参考图1-图2描述本发明一个具体实施例的自动换电池装置。
49.如图1所示，该自动换电池装置包括夹持机构1、伸缩机构2、旋转机构3和升降机构4。
50.如图2所示，夹持机构1包括夹持安装座11、夹持驱动件12、夹持传动件13和夹爪14，夹持安装座11连接在伸缩机构2上，夹持驱动件12安装在夹持安装座11上，夹持传动件13包括夹持螺杆131和夹持螺母132，夹持螺杆131与夹持驱动件12的输出端相连，夹持螺母132与夹持螺杆131配合，且夹持螺母132上设有两个转动部。夹爪14均包括本体141和连接部142，本体141可转动地连接在转动部上，本体141用于夹持电池，本体141上设有可拆卸的防滑件143，防滑件143与电池接触的表面上设有多个防滑凸棱1431。连接部142的一端可转动地连接在本体141上，另一端可转动地连接在夹持安装座11上。伸缩机构2为电动推杆，电动推杆的缸体与旋转机构3相连，电动推杆的缸杆与夹持机构1相连。
51.如图1所示，旋转机构3包括旋转安装座31、旋转驱动件32和旋转传动组件33。旋转安装座31与升降机构4相连，旋转驱动件32设在旋转安装座31上，旋转传动组件33设在旋转安装座31上，且包括壳体、主动锥齿轮和从动锥齿轮，壳体与旋转安装座31相连，主动锥齿轮连接在旋转驱动件32的输出端，从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合且与伸缩机构2相连。壳体上设有光电开关5，从动锥齿轮上连接有光电片6。
52.如图1所示，升降机构4包括升降支架41、升降驱动件42、传动带组件43和升降传动组件44，升降驱动件42安装在升降支架41上，传动带组件43的一个传动轮与升降驱动件42的输出端相连，升降传动组件44包括相配合的升降螺母和升降丝杠，升降丝杠与传动带组件43的另一个传动轮配合，升降螺母与升降丝杠配合且与旋转机构3相连。
53.本实施例的自动换电池装置的有益效果：
54.第一：整体轻量化设计，总重量不超过15kg；
55.第二：能够实现自动更换无人机的电池，提升了无人机的工作效率；
56.第三：采用一个夹持驱动件12驱动多个夹爪14运动，保证了多个夹爪14的同步性，确保了夹持机构1能够稳定地夹持电池。
57.本发明还公开了一种无人机机库，包括归中装置、充电盒以及前文的自动换电池装置，自动换电池装置设在归中装置上，且自动换电池装置能够将无人机的电池放入充电盒充电。
58.本发明的无人机机库由于具有前文所述的自动换电池装置，该无人机机库无需将无人机保持在机库内进行充电，能够对无人机进行自动电池更换，提升了无人机的工作效率。
59.在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
60.以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。