CN106026273B - 一种基于delta并联机构的电力巡线无人机充电设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于delta并联机构的电力巡线无人机充电设备，包括减震装置、支撑装置、停靠基座和充电装置；所述的支撑装置数量为八，支撑装置沿减震装置的中心轴线分别位于减震装置外侧端，且支撑装置与减震装置之间通过螺栓进行连接，停靠基座位于减震装置正上方，且停靠基座与减震装置之间固连，充电装置位于停靠基座上方。本发明集光伏储能、双重减震、停靠固定和多工位充电于一体，实现了一机多能的效果，解决了无人机能源补充困难和耗费大的问题，提高了无人机的续航时间，提升了无人机作业的能力。
Description
技术领域
本发明涉及电力辅助设备技术领域，具体的说一种基于delta并联机构的电力巡线无人机充电设备。
背景技术
飞行器是由人类制造、能飞离地面、在空间飞行并由人来控制的在大气层内或大气层外空间(太空)飞行的器械飞行物，飞行器分为航空器、航天器、火箭、导弹和制导武器；无人机也是飞行器的一种，无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，从技术角度定义可以分为无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇和无人伞翼机等；按应用领域可分为军用与民用，军用方面无人机分为侦察机和靶机；目前，无人机可广泛应用于国家生态环境保护、航空摄影、测绘、矿产资源勘探、灾情监视、交通巡逻、电力巡线、治安监控、应急减灾、应急指挥、人工降雨、国防安全、国土资源勘探、城镇规划、地震调查、环境监测、森林防火、农作物估产、保护区野生动物监测、大气取样、海事侦察、边境巡视、禁毒侦察、消防侦察、生态环境保护、海洋环境监测、土地利用调查、水资源开发、农作物长势监测与估产、农业作业、自然灾害监测与评估、城市规划与市政管理、森林病虫害防护与监测、数字城市等领域。
无人机属于飞行器的一种，无人机具有结构紧凑、体型偏小、大众化较强、运动灵活和飞行稳定等优点被广泛应用在民用和军用中，而且颇受大众欢迎；其中电力巡线无人机主要用于复杂地形地势处铺设的电线电缆的巡视检测，然后通过图传回来供电力检修人员查看，极大的省去了人力，而且安全性高。但是目前电力巡线无人机面临最大亟待解决的问题就是续航，续航决定着电力巡线无人机的飞行的时间和稳定性，间接的决定着电力巡线无人机作业的效率和质量，对于电力巡线无人机的能源补充问题，一般也有增设充电基站来对沿途作业的电力巡线无人机进行能量补充，但是目前的电力巡线无人机充电基站存在减震性能差、电能来源单一、停靠不方便、充电需要人工操作等问题，鉴于此，本发明提供了一种基于delta并联机构的电力巡线无人机充电设备。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种基于delta并联机构的电力巡线无人机充电设备。
本发明所要解决其技术问题所采用以下技术方案来实现。
一种基于delta并联机构的电力巡线无人机充电设备，包括减震装置、支撑装置、停靠基座和充电装置；所述的支撑装置数量为八，支撑装置沿减震装置的中心轴线分别位于减震装置外侧端，且支撑装置与减震装置之间通过螺栓进行连接，停靠基座位于减震装置正上方，且停靠基座与减震装置之间固连，充电装置位于停靠基座上方。
进一步，所述的减震装置包括下固定座、上固定座、delta并联机构和减震机构；所述的delta并联机构位于下固定座和上固定座之间，且delta并联机构下端与下固定座相连接，delta并联机构上端与上固定座相连接，减震机构数量为八，减震机构分别位于delta并联机构外侧，且减震机构沿delta并联机构的中心轴线均匀呈圆周布置。
进一步，所述的delta并联机构包括定平台、动平台和运动支链，且运动支链的数量为三；所述的动平台位于定平台正上方，且定平台和动平台均为圆盘状结构，运动支链位于定平台和动平台之间，且运动支链沿定平台的中心轴线呈环形布置，运动支链之间组成正三角形结构；所述的运动支链包括转动基座、双向电机、上转轴、上连杆、下连杆、转动轴、虎克铰和减震弹簧，且上转轴、上连杆、下连杆、转动轴和减震弹簧的数量均为二；所述的转动基座固定在动平台底端面上，双向电机位于转动基座正下方，双向电机采用可调速双轴输出电机，上转轴一端与双向电机输出轴相连接，上转轴另一端与上连杆上端相连接，上连杆下端与下连杆上端之间通过转动轴进行连接，且上连杆内侧中部位置处设置有上安装座，下连杆下端通过虎克铰固定在定平台的上端面上，下连杆内侧中部位置处设置有下安装座，减震弹簧位于上安装座和下安装座之间，且减震弹簧上端与上安装座相连接，减震弹簧下端与下安装座相连接；delta并联机构与串联机构相比减震性能好，刚度大，结构稳定，承载能力强且微动精度高，delta并联机构在空间内可进行三平移三转动共六个自由度方向的运动，且运动空间小、运动速度快、运动灵活性好，在本发明中，通过delta并联机构可带动整个减震装置在空间内可进行三平移三转动共六个自由度方向的运动，将六自由度delta并联机构的减震性能好、运动灵活性高和承载能力强的特点运用到本发明中，当无人机降落停靠时，即使无人机姿态不平稳或者倾斜状时，delta并联机构通过运动支链的空间运动，达到无人机降落时位移差的消除和补充，从而起到了减震的良好效果，确保了无人机在降落时的稳定性，抖动性小，减小了降落时振动对无人机机身的损伤。
进一步，所述的减震机构包括上安装柱、下安装柱和减震压簧；所述的上安装柱和下安装柱均呈T型结构，上安装柱上端和下安装柱下端均分别设置有外螺纹，上安装柱下端和下安装柱上端均分别设置有锁紧套，上安装柱上端与上固定座之间采用螺纹配合的方式进行连接，下安装柱下端与下固定座之间也通过螺纹配合的方式进行连接，减震压簧两端分别安装在上安装柱下端和下安装柱上端；减震机构对减震装置起到了二次减震的效果，使得减震装置具有双重减震的效果，减震性能得到了很大的提高。
进一步，所述的支撑装置包括连接座、套筒、调节螺杆、移动板、转动柱、双向拉杆、支撑座、光伏电池板和锁紧螺栓；所述的连接座呈月牙状结构，套筒和调节螺杆数量均为二，套筒底端沿连接座的横向中心轴线分别对称固定在连接座上，套筒顶端处设置有与调节螺杆相配合的内螺纹孔，调节螺杆一端安装在套筒顶端处的内螺纹孔内部，调节螺杆另一端与移动板相连接，移动板上端中心位置处设置有垂直转向孔，转动柱下端安装在移动板上端中心位置处的垂直转向孔内，转动柱上端设置有水平转向孔，双向拉杆中部安装在转动柱上端的水平转向孔内，且双向拉杆两端长度可调，支撑座数量为二，支撑座固定在双向拉杆外侧端，支撑座上开设有方形卡槽，支撑座前后端面上等间距的开设有限位孔，光伏电池板安插在支撑座的方形卡槽内，且光伏电池板与支撑座之间采用锁紧螺栓进行连接；通过调节螺杆可以改变支撑装置向外侧伸展的距离，适用于不同场地的使用，而且支撑装置的在水平面内和垂直面内均可以进行旋转，从而可以调节支撑装置在水平面内和垂直面内的角度，进而可以改变光伏电池板对照太阳光的角度，有效的提高了光伏电池板的吸收太阳光能力，除此之外，通过双向拉杆可以调节两个支撑座之间的间距，便于安装不同型号尺寸的光伏电池板，适用性更广，支撑装置采用串联结构的形式，可进行一平移两转动共三个自由度方向上的运动，对光角度可随时调节，提升了太阳能转化成电能的效率，而且可适用于不同型号尺寸的光伏电池板。
进一步，所述的停靠基座底端呈正八边形平板结构，且停靠基座上端面的左右两侧分别对称开设有半圆形卡位槽，通过半圆形卡位槽可以对降落在停靠基座上的无人机进行位置固定，停靠基座上端面的中心位置处开设有圆孔，停靠基座的外侧设置有围边，围边外侧依次均匀设置有信号灯，信号灯起到了在夜间对本发明位置提示的作用。
进一步，所述的充电装置包括电池盒、锂电池、导线管、连接线和可调充电基座；所述的锂电池安装在电池盒内，导线管一端固定在锂电池上方，导线管另一端穿过停靠基座中心位置处的圆孔，导线管采用橡胶软管，连接线和可调充电基座数量均为二，可调充电基座分别对称安装在导线管前后两侧，连接线下端与锂电池相连接，连接线上端与可调充电基座相连接。
进一步，所述的可调充电基座包括底板、锁紧螺钉、纵向电动推杆、升降板、垂直导轨、滑块、横向电动推杆和充电接触头，纵向电动推杆、滑块、横向电动推杆和充电接触头的数量均为二；所述的底板通过锁紧螺钉固定在停靠基座上，纵向电动推杆分别沿底板的纵向中心轴线对称布置在锁紧螺钉左右两侧，且纵向电动推杆底端与底板固连，纵向电动推杆顶端与升降板相连接，垂直导轨固定在升降板上端面上，滑块安装在垂直导轨前方，横向电动推杆一端与滑块相连接，横向电动推杆另一端与充电接触头相连接；可调充电基座在垂直面上高度可以调节，且在水平面上横向位置和纵向位置均可以调节，可以适用于不同机型无人机的充电，充电时对位方便快捷，且采用多充电接触头充电，充电效率高。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明集光伏储能、双重减震、停靠固定和多工位充电于一体，实现了一机多能的效果，解决了无人机能源补充困难和耗费大的问题，提高了无人机的续航时间，提升了无人机作业的能力。
(2)本发明的减震装置采用Delta并联机构和减震机构，具有双重减震效果，且通过delta并联机构可带动整个减震装置在空间内可进行三平移三转动共六个自由度方向的运动，将六自由度delta并联机构的减震性能好、运动灵活性高和承载能力强的特点运用到本发明中，当无人机降落停靠时，即使无人机姿态不平稳或者倾斜状时，delta并联机构通过运动支链的空间运动，达到无人机降落时位移差的消除和补充，从而起到了减震的良好效果，确保了无人机在降落时的稳定性，抖动性小，减小了降落时振动对无人机机身的损伤。
(3)本发明的支撑装置采用串联结构的形式，可进行一平移两转动共三个自由度方向上的运动，对光角度可随时调节，提升了太阳能转化成电能的效率，而且可适用于不同型号尺寸的光伏电池板。
(4)本发明的充电装置在垂直面上高度可以调节，且在水平面上横向位置和纵向位置均可以调节，可以适用于不同机型无人机的充电，充电时对位方便快捷，且采用多充电接触头充电，充电效率高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明减震装置的立体结构示意图；
图3是本发明支撑装置的立体结构示意图(从前往后看)；
图4是本发明支撑装置的立体结构示意图(从后往前看)；
图5是本发明充电装置和停靠基座配合时的立体结构示意图；
图6是本发明delta并联机构的立体结构示意图；
图7本发明可调充电基座的立体结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1至图7所示，一种基于Delta并联机构的无人机停靠充电站，包括减震装置1、支撑装置2、停靠基座3和充电装置4；所述的支撑装置2数量为八，支撑装置2沿减震装置1的中心轴线分别位于减震装置1外侧端，且支撑装置2与减震装置1之间通过螺栓进行连接，停靠基座3位于减震装置1正上方，且停靠基座3与减震装置1之间固连，充电装置4位于停靠基座3上方。
如图2所示，所述的减震装置1包括下固定座11、上固定座12、delta并联机构13和减震机构14；所述的delta并联机构13位于下固定座11和上固定座12之间，且delta并联机构13下端与下固定座11相连接，delta并联机构13上端与上固定座12相连接，减震机构14数量为八，减震机构14分别位于delta并联机构13外侧，且减震机构14沿delta并联机构13的中心轴线均匀呈圆周布置。
如图6所示，所述的delta并联机构13包括定平台131、动平台132和运动支链133，且运动支链133的数量为三；所述的动平台132位于定平台131正上方，且定平台131和动平台132均为圆盘状结构，运动支链133位于定平台131和动平台132之间，且运动支链133沿定平台131的中心轴线呈环形布置，运动支链133之间组成正三角形结构；所述的运动支链133包括转动基座1331、双向电机1332、上转轴1333、上连杆1334、下连杆1335、转动轴1336、虎克铰1337和减震弹簧1338，且上转轴1333、上连杆1334、下连杆1335、转动轴1336和减震弹簧1338的数量均为二；所述的转动基座1331固定在动平台132底端面上，双向电机1332位于转动基座1331正下方，双向电机1332采用可调速双轴输出电机，上转轴1333一端与双向电机1332输出轴相连接，上转轴1333另一端与上连杆1334上端相连接，上连杆1334下端与下连杆1335上端之间通过转动轴1336进行连接，且上连杆1334内侧中部位置处设置有上安装座，下连杆1335下端通过虎克铰1337固定在定平台131的上端面上，下连杆1335内侧中部位置处设置有下安装座，减震弹簧1338位于上安装座和下安装座之间，且减震弹簧1338上端与上安装座相连接，减震弹簧1338下端与下安装座相连接；delta并联机构13与串联机构相比减震性能好，刚度大，结构稳定，承载能力强且微动精度高，delta并联机构13在空间内可进行三平移三转动共六个自由度方向的运动，且运动空间小、运动速度快、运动灵活性好，在本发明中，通过delta并联机构13可带动整个减震装置1在空间内可进行三平移三转动共六个自由度方向的运动，将六自由度delta并联机构13的减震性能好、运动灵活性高和承载能力强的特点运用到本发明中，当无人机降落停靠时，即使无人机姿态不平稳或者倾斜状时，delta并联机构13通过运动支链的空间运动，达到无人机降落时位移差的消除和补充，从而起到了减震的良好效果，确保了无人机在降落时的稳定性，抖动性小，减小了降落时振动对无人机机身的损伤。
如图2所示，所述的减震机构14包括上安装柱141、下安装柱142和减震压簧143；所述的上安装柱141和下安装柱142均呈T型结构，上安装柱141上端和下安装柱142下端均分别设置有外螺纹，上安装柱141下端和下安装柱142上端均分别设置有锁紧套，上安装柱141上端与上固定座12之间采用螺纹配合的方式进行连接，下安装柱142下端与下固定座11之间也通过螺纹配合的方式进行连接，减震压簧143两端分别安装在上安装柱141下端和下安装柱142上端；减震机构14对减震装置起到了二次减震的效果，使得减震装置1具有双重减震的效果，减震性能得到了很大的提高。
如图3和图4所示，所述的支撑装置2包括连接座21、套筒22、调节螺杆23、移动板24、转动柱25、双向拉杆26、支撑座27、光伏电池板28和锁紧螺栓29；所述的连接座21呈月牙状结构，套筒22和调节螺杆23数量均为二，套筒22底端沿连接座21的横向中心轴线分别对称固定在连接座21上，套筒22顶端处设置有与调节螺杆23相配合的内螺纹孔，调节螺杆23一端安装在套筒22顶端处的内螺纹孔内部，调节螺杆23另一端与移动板24相连接，移动板24上端中心位置处设置有垂直转向孔，转动柱25下端安装在移动板24上端中心位置处的垂直转向孔内，转动柱25上端设置有水平转向孔，双向拉杆26中部安装在转动柱25上端的水平转向孔内，且双向拉杆26两端长度可调，支撑座27数量为二，支撑座27固定在双向拉杆26外侧端，支撑座27上开设有方形卡槽，支撑座27前后端面上等间距的开设有限位孔，光伏电池板28安插在支撑座27的方形卡槽内，且光伏电池板28与支撑座27之间采用锁紧螺栓29进行连接；通过调节螺杆23可以改变支撑装置2向外侧伸展的距离，适用于不同场地的使用，而且支撑装置2的在水平面内和垂直面内均可以进行旋转，从而可以调节支撑装置2在水平面内和垂直面内的角度，进而可以改变光伏电池板28对照太阳光的角度，有效的提高了光伏电池板28的吸收太阳光能力，除此之外，通过双向拉杆26可以调节两个支撑座27之间的间距，便于安装不同型号尺寸的光伏电池板28，适用性更广，支撑装置2采用串联结构的形式，可进行一平移两转动共三个自由度方向上的运动，对光角度可随时调节，提升了太阳能转化成电能的效率，而且可适用于不同型号尺寸的光伏电池板28。
如图5所示，所述的停靠基座3底端呈正八边形平板结构，且停靠基座3上端面的左右两侧分别对称开设有半圆形卡位槽，通过半圆形卡位槽可以对降落在停靠基座3上的无人机进行位置固定，停靠基座3上端面的中心位置处开设有圆孔，停靠基座3的外侧设置有围边，围边外侧依次均匀设置有信号灯，信号灯起到了在夜间对本发明位置提示的作用。
如图5和图7所示，所述的充电装置4包括电池盒41、锂电池42、导线管43、连接线44和可调充电基座45；所述的锂电池42安装在电池盒41内，导线管43一端固定在锂电池42上方，导线管43另一端穿过停靠基座45中心位置处的圆孔，导线管43采用橡胶软管，连接线44和可调充电基座45数量均为二，可调充电基座45分别对称安装在导线管43前后两侧，连接线44下端与锂电池42相连接，连接线44上端与可调充电基座45相连接。
如图5和图6所示，所述的可调充电基座45包括底板451、锁紧螺钉452、纵向电动推杆453、升降板454、垂直导轨455、滑块456、横向电动推杆457和充电接触头458，纵向电动推杆453、滑块456、横向电动推杆457和充电接触头458的数量均为二；所述的底板451通过锁紧螺钉452固定在停靠基座3上，纵向电动推杆453分别沿底板451的纵向中心轴线对称布置在锁紧螺钉452左右两侧，且纵向电动推杆453底端与底板451固连，纵向电动推杆453顶端与升降板454相连接，垂直导轨455固定在升降板454上端面上，滑块456安装在垂直导轨455前方，横向电动推杆457一端与滑块456相连接，横向电动推杆457另一端与充电接触头458相连接；可调充电基座45在垂直面上高度可以调节，且在水平面上横向位置和纵向位置均可以调节，可以适用于不同机型无人机的充电，充电时对位方便快捷，且采用多充电接触头充电，充电效率高。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种基于delta并联机构的电力巡线无人机充电设备，其特征在于：包括减震装置、支撑装置、停靠基座和充电装置；所述的支撑装置数量为八，支撑装置沿减震装置的中心轴线分别位于减震装置外侧端，且支撑装置与减震装置之间通过螺栓进行连接，停靠基座位于减震装置正上方，且停靠基座与减震装置之间固连，充电装置位于停靠基座上方；其中：
所述的减震装置包括下固定座、上固定座、delta并联机构和减震机构；所述的delta并联机构位于下固定座和上固定座之间，且delta并联机构下端与下固定座相连接，delta并联机构上端与上固定座相连接，减震机构数量为八，减震机构分别位于delta并联机构外侧，且减震机构沿delta并联机构的中心轴线均匀呈圆周布置；
所述的delta并联机构包括定平台、动平台和运动支链，且运动支链的数量为三；所述的动平台位于定平台正上方，且定平台和动平台均为圆盘状结构，运动支链位于定平台和动平台之间，且运动支链沿定平台的中心轴线呈环形布置，运动支链之间组成正三角形结构；所述的运动支链包括转动基座、双向电机、上转轴、上连杆、下连杆、转动轴、虎克铰和减震弹簧，且上转轴、上连杆、下连杆、转动轴和减震弹簧的数量均为二；所述的转动基座固定在动平台底端面上，双向电机位于转动基座正下方，双向电机采用可调速双轴输出电机，上转轴一端与双向电机输出轴相连接，上转轴另一端与上连杆上端相连接，上连杆下端与下连杆上端之间通过转动轴进行连接，且上连杆内侧中部位置处设置有上安装座，下连杆下端通过虎克铰固定在定平台的上端面上，下连杆内侧中部位置处设置有下安装座，减震弹簧位于上安装座和下安装座之间，且减震弹簧上端与上安装座相连接，减震弹簧下端与下安装座相连接；
所述的支撑装置包括连接座、套筒、调节螺杆、移动板、转动柱、双向拉杆、支撑座、光伏电池板和锁紧螺栓；所述的连接座呈月牙状结构，套筒和调节螺杆数量均为二，套筒底端沿连接座的横向中心轴线分别对称固定在连接座上，套筒顶端处设置有与调节螺杆相配合的内螺纹孔，调节螺杆一端安装在套筒顶端处的内螺纹孔内部，调节螺杆另一端与移动板相连接，移动板上端中心位置处设置有垂直转向孔，转动柱下端安装在移动板上端中心位置处的垂直转向孔内，转动柱上端设置有水平转向孔，双向拉杆中部安装在转动柱上端的水平转向孔内，且双向拉杆两端长度可调，支撑座数量为二，支撑座固定在双向拉杆外侧端，支撑座上开设有方形卡槽，支撑座前后端面上等间距的开设有限位孔，光伏电池板安插在支撑座的方形卡槽内，且光伏电池板与支撑座之间采用锁紧螺栓进行连接；
所述的充电装置包括电池盒、锂电池、导线管、连接线和可调充电基座；所述的锂电池安装在电池盒内，导线管一端固定在锂电池上方，导线管另一端穿过停靠基座中心位置处的圆孔，连接线和可调充电基座数量均为二，可调充电基座分别对称安装在导线管前后两侧，连接线下端与锂电池相连接，连接线上端与可调充电基座相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于delta并联机构的电力巡线无人机充电设备，其特征在于：所述的减震机构包括上安装柱、下安装柱和减震压簧；所述的上安装柱和下安装柱均呈T型结构，上安装柱上端和下安装柱下端均分别设置有外螺纹，上安装柱下端和下安装柱上端均分别设置有锁紧套，上安装柱上端与上固定座之间采用螺纹配合的方式进行连接，下安装柱下端与下固定座之间也通过螺纹配合的方式进行连接，减震压簧两端分别安装在上安装柱下端和下安装柱上端。
3.根据权利要求1所述的一种基于delta并联机构的电力巡线无人机充电设备，其特征在于：所述的停靠基座底端呈正八边形平板结构，且停靠基座上端面的左右两侧分别对称开设有半圆形卡位槽，停靠基座上端面的中心位置处开设有圆孔，停靠基座的外侧设置有围边，围边外侧依次均匀设置有信号灯。
4.根据权利要求1所述的一种基于delta并联机构的电力巡线无人机充电设备，其特征在于：所述的可调充电基座包括底板、锁紧螺钉、纵向电动推杆、升降板、垂直导轨、滑块、横向电动推杆和充电接触头，纵向电动推杆、滑块、横向电动推杆和充电接触头的数量均为二；所述的底板通过锁紧螺钉固定在停靠基座上，纵向电动推杆分别沿底板的纵向中心轴线对称布置在锁紧螺钉左右两侧，且纵向电动推杆底端与底板固连，纵向电动推杆顶端与升降板相连接，垂直导轨固定在升降板上端面上，滑块安装在垂直导轨前方，横向电动推杆一端与滑块相连接，横向电动推杆另一端与充电接触头相连接。
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