无人机全自动换电机场的制作方法

1.本实用新型属于无人机技术领域，尤其涉及一种无人机全自动换电机场。


背景技术：

2.随着对无人机应用价值认知的加深，无人机在消费级，工业级和军用级市场均呈现出迅猛发展之势。无人机在诸多领域得到越来越多的运用。
3.但是无人机的续航时间成为了阻碍无人机发展的最大瓶颈，虽然锂电子电池是目前市场上综合性能最好的电池，但依旧无法完全满足无人机续航需求，因此在无人机使用过程中必须要考虑到无人机充电问题。
4.目前无人机换电池存在以下缺点：无人机需要频繁充电、换电池，按照传统方式由工作人员手动为之换电池需要巨大的人力投入，且需要人员值守，无法长时间在野外工作。另外，现有无人机机场的电池都是放入单独的充电槽内进行充电，当无人机需要返航换电池时，无人机落在无人机机场起降平台后，整个起降平台带动无人机降落至无人机机场内部进行自动换电操作，导致无人机机场尺寸要非常大，需要容纳起降平台的空间，增加了全自动无人机机舱整体的尺寸及重量，成本也增高。整个起降平台带动无人机降落后，机械臂工作夹取电池放入充电槽内，再夹取已经充满的电池放回无人机内。通过机械臂进行夹取、存放电池，控制机械臂运行程序及运行轨迹非常复杂，使得无人机机场尺寸大且造价非常昂贵。再者，由于无人机降落后存在一定的位置误差，机械臂无法精准夹取电池，也给无人机自动换电池带来难题，需要采用复杂的工序使无人机降落到精准的位置。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种成本低、空间小、结构紧凑，不需要机械臂控制逻辑简单且稳定性强的无人机自动换电池装置。旨在解决现有技术中无人机换电工序复杂且对无人机降落的起降平台需要整体下降进行换电的技术问题。
6.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供无人机全自动换电机场，包括机舱及活动的机舱门，所述机舱内设有无人机定位机构、升降机构、充换电机构及支架，所述无人机定位机构用于无人机降落后夹紧无人机底座，其包括纵向夹紧机构、横向夹紧机构及起降平台，所述起降平台通过支架固定在机舱内，所述起降平台中心设有通孔，所述纵向夹紧机构位于通孔内用于纵向夹紧、松开无人机底座，并通过升降机构驱动通过通孔上、下运动；所述横向夹紧机构置于起降平台上表面，横向往复运动夹紧、松开无人机底座；所述升降机构置于纵向夹紧机构下方用于驱动纵向夹紧机构上、下运动，所述充换电机构置于纵向夹紧机构下方并于纵向夹紧机构垂直，用于给无人机电池充电及更换无人机电池。
7.进一步的，所述纵向夹紧机构包括对称设置的两夹紧部、两第一滑块、两丝杆、两第一电机，所述两第一电机分别驱动所述两丝杆运动，所述两丝杆上分别设有两第一滑块，所述两第一滑块分别带动两夹紧部运动夹紧无人机底座或松开；起降平台上设有滑槽，所
述横向夹紧机构包括对称设置的两横杆、四个第二滑块，所述四个第二滑块分别与两横杆四端连接，并在所述滑槽内运动，使得无人机落在起降平台后推动无人机进行归中运动。
8.进一步的，所述夹紧部为楔形，无人机上底座上设有v型槽，当需要固定无人机时，所述夹紧部在第一电机的带动下移动至v型槽内夹紧无人机。
9.进一步的，所述升降机构包括升降杆，所述升降杆在升降机构电机的推动下运动，使得纵向夹紧机构进行向上、向下运动。
10.进一步的，所述充换电机构包括电池模组、电池模组固定件及电池滑台组件，所述电池模组包括电池盒及置于电池盒内电连接的电池，所述电池盒上设有卡接部，所述电池模组固定件包括底板，所述底板上设夹持部，所述夹持部与电池盒上的卡接部形状适配，所述底板下表面设有驱动机构驱动所述电池模组固定件水平往返运动，所述电池滑台组件包括滑轨支架底板，所述滑轨支架底板两端分别设有滑轨支架端板，所述滑轨支架端板向所述滑轨支架底板方向延伸设有导电滑轨，所述电池模组在所述电池模组固定件的带动下沿着所述导电滑轨移动。
11.进一步的，所述电池盒另外两对侧设有电极片，所述导电滑轨与所述电极片滑动配合，通过所述电极片为电池充电。
12.进一步的，所述电池模组数量为两个或两个以上，所述两个或两个以上电池模组通过卡接部首尾依次适配卡接。
13.进一步的，所述驱动机构包括第二电机及电机轴,所述第二电机带动电机轴正反转运动，电机轴通过底板驱动电池模组固定件水平往返运动。
14.进一步的，所述滑轨支架底板上还设有滑轨支架，所述导电滑轨固定在所述滑轨支架内。
15.进一步的，所述导电滑轨数量为八根，每四根导电滑轨围合的空间与所述电池盒形状适配。
16.本实用新型的有益效果：无人机全自动换电机场，通过在起降平台上设通孔，无人机在横向夹紧机构及纵向夹紧机构先后的作用下，移动至通孔内。无需整个起降平台下降进行换电，只有纵向夹紧机构夹紧无人机底坐向下运动进行换电，可以有效降低全自动无人机机场的整体重量、节省空间。电池模组置于无人机电池槽内，当需要换电池时，无人机带着电池模组经升降机构的驱动向下移动，电池模组固定件水平运动，电池滑台组件向右滑动一个电池模组的距离，无人机内的需要充电的电池模组同步向右移动，充满电的电池模组插入无人机电池槽内，无人机在升降机构的作用下向上运动至起降平台后执行飞行任务，完成一次换电操作步骤。该结构简单，成本低，对无人机降落后电池位置的精度要求低，无需机械臂夹取电池，控制逻辑简单且稳定性强，同时也减少了无人机机场的尺寸，方便运输。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本实用新型无人机全自动换电机场结构示意图；
19.图2为本实用新型无人机全自动换电机场俯视图；
20.图3为本实用新型无人机全自动换电机场升降机构示意图；
21.图4为本实用新型无人机全自动换电机场换电机构示意图；
22.图5为本实用新型无人机全自动换电机场运行示意图；
23.图6为本实用新型无人机全自动换电机场运行示意图二；
24.图7为本实用新型无人机全自动换电机场俯视运行示意图；
25.图8为本实用新型无人机全自动换电机场结构立体图；
26.图9为本实用新型无人机全自动换电机场电池模组结构示意图。
27.其中，图中各附图标记：
28.10、无人机；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
11、电池模组；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
111、卡接部；
29.112、电极片；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
12、v形槽；
30.20、纵向夹紧机构；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
21、夹紧部；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
22、第一电机；
31.23、丝杆；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
24、第一滑块；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
30、横向夹紧机构；
32.31、横杆；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
32、第二滑块；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
33、滑槽；
33.40、起降平台；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
41、通孔；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
50、升降机构；
34.51、升降杆；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
52、升降机构电机；
ꢀꢀꢀ
60、充换电机构；
35.61、导电滑轨；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
62、滑轨支架；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
63、底板；
36.631、夹持部；
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
64、滑轨支架底板；
ꢀꢀꢀ
100、机架。
具体实施方式
37.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
38.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
39.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
40.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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。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实用新型中的具体含义。
41.如图1～9所示，本实用新型实施例提供无人机全自动换电机场，包括机舱及活动的机舱门(图未示)，所述机舱内设有无人机定位机构、升降机构50、充换电机构60及支架100，所述无人机定位机构用于无人机10降落后夹紧无人机底座，其包括纵向夹紧机构20、横向夹紧机构30及起降平台40，所述起降平台40通过支架100固定在机舱内，所述起降平台40中心设有通孔41，所述纵向夹紧机构20位于通孔41内用于纵向夹紧、松开无人机底座，并通过升降机构50驱动通过通孔上、下运动；所述横向夹紧机构30置于起降平台40上表面，横向往复运动夹紧、松开无人机底座；所述升降机构50置于纵向夹紧机构20下方用于驱动纵向夹紧机构上、下运动，所述充换电机构60置于纵向夹紧机构20下方并于纵向夹紧机构20垂直，用于给无人机电池充电及更换无人机电池。结构简单、紧凑。无需整个起降平台运动及机械臂夹、取电池，逻辑控制简单，成本低。
42.进一步的，所述纵向夹紧机构包括对称设置的两夹紧部21、两第一滑块24、两丝杆23、两第一电机22，所述两第一电机22分别驱动所述两丝杆23运动，所述两丝杆上分别设有两第一滑块24，所述两第一滑块分别带动两夹紧部21运动夹紧无人机底座或松开；起降平台40上设有滑槽33，所述横向夹紧机构30包括对称设置的两横杆31、四个第二滑块32，所述四个第二滑块分别与两横杆四端连接，并在所述滑槽33内运动，使得无人机落在起降平台后推动无人机进行归中运动。
43.进一步的，所述夹紧部21为楔形，无人机上底座上设有v型槽12，当需要固定无人机时，所述夹紧部21在第一电机的带动下移动至v型槽内夹紧无人机10。
44.进一步的，所述升降机构50包括升降杆51，所述升降杆51在升降机构电机52的推动下运动，使得纵向夹紧机构20进行向上、向下运动。
45.进一步的，所述充换电机构60包括电池模组11、电池模组固定件及电池滑台组件，所述电池模组11包括电池盒及置于电池盒内电连接的电池，所述电池盒上设有卡接部111，所述电池模组固定件包括底板63，所述底板上设夹持部631，所述夹持部631与电池盒上的卡接部111形状适配，所述底板63下表面设有驱动机构驱动所述电池模组固定件水平往返运动，所述电池滑台组件包括滑轨支架底板64，所述滑轨支架底板两端分别设有滑轨支架端板，所述滑轨支架端板向所述滑轨支架底板方向延伸设有导电滑轨61，所述电池模组11在所述电池模组固定件的带动下沿着所述导电滑轨61移动。所述电池模组在所述电池模组固定件的带动下沿着所述导电滑轨移动。通过在电池盒对侧分别对称设有卡接部，在电池模组固定件的底板四周竖向对称设有夹持部。电池模组置于无人机电池槽内，当需要换电池时，无人机带着电池模组向下移动，电池模组固定件底板上的卡接部插入电池模组的夹持部内，电池滑台组件向右滑动一个电池模组的距离，充满电的电池模组带动至无人机电池槽内，无人机内的需要充电的电池模组同步向右移动，无人机向上运动至起降平台后执行飞行任务，完成一次换电操作步骤。该结构简单，成本低，对无人机降落后电池位置的精度要求低，无需机械臂夹取电池，控制逻辑简单且稳定性强，同时也减少了无人机机场的尺寸，方便运输。
46.进一步的，所述电池盒另外两对侧设有电极片112，所述导电滑轨31与所述电极片112滑动配合，通过所述电极片112为电池充电。电池模组暂存在导电滑轨中间，导电滑轨即起到导向作用又起到充电电极的作用。
47.进一步的，所述电池模组11数量为两个或两个以上，所述两个或两个以上电池模
组11通过卡接部111首尾依次适配卡接。优选为四个电池模组轮流循环反复更换使用，四个电池模组更换为一个周期。
48.进一步的，所述驱动机构包括第二电机及电机轴,所述第二电机带动电机轴正反转运动，电机轴通过底板63驱动电池模组11固定件水平往返运动。通过电机正反转带动电池模组固定件水平往返运动，当无人机电池没有电量时，返航降落在起降平台上，停稳后下降，驱动机构驱动电池模组固定件移动，电池模组移动至无人机电池槽内，用过的电池在驱动机构的推动下移动至导电滑轨上，结构紧凑，充电循环利用。
49.进一步的，所述滑轨支架底板上还设有滑轨支架62，所述导电滑轨固定在所述滑轨支架内。能过设置滑轨支架进一上稳定导电滑轨，以免电池模组在导电滑轨上运动时晃动。
50.进一步的，所述导电滑轨61数量为八根，每四根导电滑轨围合的空间与所述电池盒形状适配。使得电电池模组左、右稳定移动。
51.具体的，本实施例优选为一个电池模组安装在无人机底部的电池槽内，其它电池模组存放在无人机机场内部进行全自动取换电池。无人机机场内存放多个备用电池模组，优选为三个电池模组。当无人机飞行时电力不足，无人机电量低进行报警，需要返回无人机机场进行换电，无人机会自动返航，降落到无人机机场的起降平台上，因降落点的精度问题，需要对无人机位置进行调整。此时，横向夹紧机构工作，横向夹紧机构的横杆的带动下，推动无人机向起降平台横向中心运动，当无人机到达起降平台横向中心时，纵向夹紧机构开始工作，在第一电机的作用下，丝杆转动，置于丝杆上的第一滑块运动，带动夹紧头运动。夹紧头夹紧无人机运动，使得无人机运动至起降平台纵向中心位置。至此，无人机完成位置归中，位于通孔内。而后，纵向夹紧机构夹紧无人机底座在升降机构的作用下降到设定位置时进行换电操作。此时，充换电机构开始工作。电池模组固定件上的夹持部插入电池模组的卡接部内，当无人机下降到位后，电池模组固定件在驱动机构的驱动下向右移位一个电池模组的位置。此时，充满电的电池模组顺道插入无人机电池槽内，无人机在升降机构的作用下上升至起降平台上，起飞继续完成飞行任务。至此，完成一次换电过程，如此往复。换完电池之后，无人机再继续执行相应的任务，换下来的电池在无人机机场内进行充电，可以循环往复多次使用。换电池模组步骤重复如上，在此不再一一赘述。
52.本实用新型结构简单，成本低。纵向夹紧机构夹紧无人机在通孔内运动，而不需要整个起降平台上、下运动，节省空间，进而减轻无人机机场的尺寸、重量。节约成本、方便运输、结构简单，方便自动化操作。并通过简单的控制逻辑就能实现，不需要机械臂夹、取电池。且对无人机降落的位置精度要求底。同时也减少了无人机机场的成本。
53.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。