CN106864764A - 一种带有机翼调整功能的无人机起落站的智能壳体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有机翼调整功能的无人机起落站的智能壳体，解决了现有技术中存在无人机降落时机翼状态的无规则、无人机系统自主作业时面临停放存储困难的问题，能够保证无人机起落站的长期可靠运行，其技术方案为：包括壳体、天窗模块、内部环境监测模块和防水防尘模块，所述的天窗模块安装于壳体的顶部与所述的壳体形成密封结构；所述的天窗模块采用双坡倾斜结构，所述的天窗模块上设有调节无人机机翼状态的调整部件，通过步进电机带动齿轮齿条机构运动以驱动天窗模块及调整部件运动；所述的内部环境监测模块设于壳体的内部，用于监测壳体内部环境；所述的防水防尘模块设于壳体边缘与天窗模块的衔接处。

Description

一种带有机翼调整功能的无人机起落站的智能壳体

技术领域

本发明涉及一种带有机翼调整功能的无人机起落站的智能壳体。

背景技术

随着无人机的不断发展推广，其应用领域越来越广，如农业喷洒、电力巡检、防灾应急、航拍测绘、中继通讯等，地面设备不再是配套设施和附属地位，而是已经成为整套无人机系统安全、稳定高效运行的关键。

为了解决制约多旋翼无人机大规模应用的续航问题，出现了使用直角坐标机器人(包含智能夹爪伺服系统)，机器人采用逻辑脉冲控制进行自主续航的智能起落站系统。但是无人机降落时机翼状态的无规则会阻碍无人机智能起落站自主续航功能的实现，同时无人机系统在野外自主作业时也面临着无人机长期安全可靠停放存储困难的问题，在风沙降雨天气下系统运行出现故障的可能性增加，要求电源供应可靠并且节能。现有技术中很少针对无人机机翼位置进行调整。

综上所述，现有技术中对于无人机降落后机翼位置的调整问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种带有机翼调整功能的无人机起落站的智能壳体，能够确保无人机系统的野外自主作业，克服无人机的续航障碍，保证无人机起落站的长期可靠运行，提高无人机系统的实用性、安全性和广泛适用性。

本发明采用下述技术方案：

一种带有机翼调整功能的无人机起落站的智能壳体，包括壳体、天窗模块、内部环境监测模块和防水防尘模块，所述的天窗模块安装于壳体的顶部与所述的壳体形成密封结构；所述的天窗模块采用双坡倾斜结构，所述的天窗模块上设有调节无人机机翼状态的调整部件，通过步进电机带动齿轮齿条机构运动以驱动天窗模块及调整部件运动；所述的内部环境监测模块设于壳体的内部，用于监测壳体内部环境；所述的防水防尘模块设于壳体边缘与天窗模块的衔接处。

进一步的，所述的调整部件通过连接件固定于天窗模块上；所述的连接件上设有若干通孔，所述的调整部件通过螺栓固定于不同的通孔上以调节调整部件与无人机机翼的相对位置。

进一步的，所述的天窗模块包括左天窗和右天窗，所述的左天窗上靠近右天窗的一端设有调整部件；所述的右天窗上靠近左天窗的一端设有防护罩，防护罩固定于右天窗端部的顶端；防护罩能够保证左天窗与右天窗闭合后壳体处于密封状态。

进一步的，所述的壳体的顶部一侧设有左天窗，所述的壳体的顶部另一侧设有右天窗，所述的左天窗和右天窗分别与壳体形成倾斜的斜面即构成双斜坡结构，便于排水除尘，避免野外作业时下雨等恶劣环境对壳体内部结构的破坏。

进一步的，所述的左天窗的端面上设有两个调整部件，所述的两个调整部件将左天窗的端面三等分。

进一步的，所述的左天窗和右天窗的底部两侧边缘位置设有齿条，所述的齿条与齿轮啮合，所述的齿轮由步进电机驱动，所述的步进电机通过电机支座固定于左天窗和右天窗的端部；步进电机连接控制单元，通过控制单元输出控制信号驱动步进电机，齿轮的旋转运动转矩转变为齿条的直线运动；所述的左天窗和右天窗采用分时控制方式，所述的右天窗先于左天窗运动。

进一步的，所述的左天窗和右天窗的边缘设有型材；所述的壳体的边缘设有型材，所述的左天窗和右天窗通过型材上的凹槽可以在壳体的顶部滑动。

进一步的，所述的天窗模块上还设有排水沟槽，避免雨水进入壳体内，保证整个系统的稳定运行。

进一步的，所述的内部环境监测模块包括温度传感器、湿度传感器、加热器和排热风扇，所述的温度传感器、湿度传感器和加热器设于壳体的内部，所述的排热风扇安装于壳体的侧壁上；通过温度传感器和湿度传感器判断壳体内部环境是否符合系统运行要求，在不符合要求时通过比较内部环境与外部环境状况选择通风或者加热。

进一步的，所述的防水防尘模块为在壳体边缘与天窗模块的衔接处及壳体与型材的安装缝隙处粘贴防水密封条或采用软橡胶垫密封连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过设置调整部件，由齿轮齿条结构带动天窗模块上的调整部件做直线运动，当天窗闭合后调整部件通过触碰无人机机翼将其调整到规则状态，解决了无人机降落时机翼状态的无规则干扰系统自主续航功能的问题；

2、本发明通过在壳体内设置内部环境监测模块和防水防尘模块，使壳体内部长期处于相对封闭状态，避免外界环境的干扰；解决了限制无人机野外自主作业的环境干扰问题，增强了系统野外作业抗干扰能力；

3、本发明通过使无人机降落至智能壳体内部，解决了恶劣户外环境中无人机安全收纳并停放问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的结构示意图主视图；

图2为本发明的左天窗的结构示意图仰视图；

图3为本发明的左天窗的结构示意图右视图；

其中，1-壳体，2-左天窗，3-右天窗，4-电机轴，5-齿轮，6-电机支座，7-连接件，8-通孔，9-螺栓，10-调整部件，11-步进电机，12-齿条，13-型材，14-支撑件，15-防护罩。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在无人机降落时机翼状态的无规则、无人机系统在野外自主作业时面临着无人机长期安全可靠停放存储困难的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种带有机翼调整功能的无人机起落站的智能壳体。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1-图3所示，提供一种带有机翼调整功能的无人机起落站的智能壳体，包括壳体1、天窗模块、内部环境监测模块和防水防尘模块，所述的天窗模块安装于壳体1的顶部与所述的壳体1形成密封结构；所述的天窗模块采用便于排水去尘的双坡倾斜结构；所述的内部环境监测模块设于壳体1的内部，用于监测壳体内部环境；所述的防水防尘模块设于壳体边缘与天窗模块的衔接处。

上述的天窗模块上设有调节无人机机翼状态的调整部件10；所述的天窗模块的底部设有步进电机11和齿轮齿条机构，通过步进电机11驱动齿轮齿条机构带动天窗模块运动，控制天窗的开启或闭合。

上述的天窗模块包括左天窗2和右天窗3，所述的左天窗2上设有调节无人机机翼状态的调整部件10；所述的右天窗3上设有防护罩15，防护罩15能够保证左天窗2与右天窗3闭合后壳体处于密封状态。

上述的防护罩15为直角件，所述的防护罩15的一端固定在右天窗3的顶部端面上，当天窗模块闭合后，所述的防护罩15的另一端罩在左天窗2上，避免左天窗2与右天窗3闭合后二者之间会存在缝隙。

上述的壳体1的顶部一侧设有左天窗2，所述的壳体1的顶部另一侧设有右天窗3，所述的左天窗2和右天窗3分别与壳体1形成倾斜的斜面即构成双斜坡结构，例如左天窗2和右天窗3分别于壳体呈25°角；双斜坡结构便于排水除尘，避免野外作业时下雨等恶劣环境对壳体内部结构的破坏。

上述的左天窗2的端面上设有两个调整部件10，所述的两个调整部件10将左天窗2的端面三等分；所述的调整部件10通过连接件7固定于左天窗2上。

上述的连接件7上设有三个通孔8，所述的调整部件10通过螺栓9固定于不同的通孔8上以调节调整部件10与无人机机翼的相对位置。

上述的左天窗2和右天窗3的底部两侧边缘位置设有齿条12，所述的齿条12与齿轮5啮合，所述的齿轮5由步进电机11驱动，所述的步进电机11通过电机支座6固定于左天窗2和右天窗3的端部；步进电机11连接控制单元，通过控制单元输出控制信号驱动步进电机11，齿轮5的旋转运动转矩转变为齿条12的直线运动。

上述的左天窗2和右天窗2的底部中间位置还设有支撑件14，以保证整个天窗模块结构稳定。

上述的左天窗2和右天窗3为矩形，所述的左天窗2和右天窗3的边缘设有型材13；所述的壳体1的边缘设有型材，所述的左天窗2和右天窗3通过型材上的凹槽可以在壳体1的顶部滑动。

上述的天窗模块上还设有排水沟槽，由于天窗模块采用双斜坡结构，因此将排水沟槽设置于天窗模块的边缘位置，雨水可以通过斜坡流入排水沟槽，通过排水沟槽流出，避免雨水进入壳体内部，实现系统安全稳定运行。

上述的内部环境监测模块包括温度传感器、湿度传感器、加热器和排热风扇，所述的温度传感器、湿度传感器和加热器设于壳体1的内部，所述的排热风扇安装于壳体1的侧壁上，所述的壳体1的侧壁上还设有通风口；通过温度传感器和湿度传感器判断壳体内部环境是否符合系统运行要求，在不符合要求时，通过比较内部环境与外部环境状况选择通风或加热。

上述的排热风扇以及通风口都采用双百叶窗方式，即外侧百叶窗在下，内侧百叶窗在上的结构，内外百叶窗均可由电机控制转动，转动角度(百叶窗与百叶窗下方壳壁的角度)为0-60°，其中，0°为闭合状态，用来调节内部温度，过热时开启百叶窗散热，低温时关闭保持温度。

智能壳体还包括外部环境监测模块，其包括气象传感器，用于实时测量外界环境信息并传送至站内控制器，所述站内控制器与预警装置相连。气象传感器实时测量外界环境，包括风向、风速、降水量、温度和湿度，传送至站内控制器，通过与网络气象要素对照，实时分析环境影响，决定无人机作业与否以及作业时间、路径和方式进行实时报警。

无人机的机载控制器通过无线通信方式与智能起降壳体内部的站内控制器相互通信，站内控制器接收到机载控制器发送的无人机机型信息及降落信号后，将智能壳体自身的地理位置信息反馈至机载控制器，机载控制器根据接收到的智能壳体地理位置信息，筛选出最近距离的智能壳体进行降落。通过对智能起降站距离的远近来筛选出距离无人机最近的智能壳体，实现了无人机快速达到智能壳体，提高了无人机自主续航的效率。

上述的防水防尘模块为在壳体边缘与天窗模块的衔接处及壳体与型材的安装缝隙处粘贴防水密封条或采用软橡胶垫密封连接。通过在壳体1内设置内部环境监测模块和防水防尘模块，使壳体1的内部长期处于相对封闭状态，避免外界环境的干扰；解决了限制无人机野外自主作业的环境干扰问题，增强了系统野外作业抗干扰能力。

上述的壳体1的侧面上设有电池夹取装置，包括夹爪机构，所述的夹爪机构包括夹爪本体，所述的夹爪本体连接有第一夹爪部件和第二夹爪部件，所述第一夹爪部件与第一抓手固定连接，所述第二夹爪部件和第二抓手固定连接；所述第一抓手和第二抓手的相对面均配合设置锯齿状块体。电池夹取装置，通过夹爪机构带动抓手部件来夹持电池。所述电池夹取装置配合设置于Y轴移动机构上，所述Y轴移动机构配合设置于Z轴移动机构上，所述Z轴移动机构配合设置于X轴移动机构上。

上述的壳体1的底部设有无人机降落的精确定位模块，用于当无人机降落到预设高度后引导无人机精确降落；精确定位模块包括用于承载无人机的支撑架；支撑架上安装有与无人机旋翼相匹配的限位槽，在无人机降落过程中由无人机机翼滑入限位槽内并对无人机进行固定。

其中，每个限位槽的与无人机机臂相接触的侧面上均开设有卡槽，所述卡槽用于支撑无人机的支撑架。限位槽的形状为U型，或V型，或漏斗型。这些限位槽的形状设计有利于无人机快速且准确降落。本实施例利用限位槽来引导无人机降落至预设位置，且利用限位槽的侧面上的卡槽来固定无人机，用于维持无人机稳定，保证了后续动作精度，避免了无人机在更换电池的过程中由于位置变动而影响电池更换的效率。

无人机降落至壳体1内部的精确定位模块上，当需要更换电池时电池夹取装置通过Y轴移动机构沿Y轴方向的运动会影响无人机机翼的位置，因此需要对无人机机翼位置进行调整。

无人机机翼的调整过程为：

无人机降落至壳体1内部的精确定位及固定装置上，启动步进电机11，步进电机11带动齿轮齿条运动，使左天窗2和右天窗3运动，由于左天窗2和右天窗3为分时控制，运动时右天窗3先运动，4s之后左天窗2开始运动；调整部件10随着左天窗2运动，通过调整部件10与无人机机翼接触以调整无人机机翼的位置，由于天窗模块采用双斜坡结构，调整部件10会随着天窗模块的逐渐闭合而脱离于无人机机翼的接触；当左天窗2与右天窗3闭合后无人机机翼呈规则性布置，解决了无人机降落时机翼状态的无规则干扰系统自主续航功能的问题。

本申请的另一种实施方式中，上述的壳体1顶部的前后内壁上设置导轨，所述的左天窗2和右天窗3的边缘设于导轨内，天窗模块通过在导轨内滑动以相对壳体1运动。

本申请的又一种实施方式中，两扇天窗由四台步进电机11驱动以满足动力要求，四台步进电机11运动控制信号均为同一通道发出，对应调换电机相线实现四台电机不同方向运动；单侧天窗两边各安装一个步进电机11，保证天窗平稳克服倾斜现象。

在天窗1的前端安装有可转动的调整部件10，所述的调整部件10由长20cm、宽1cm的塑料棒组成，通过螺钉将调整部件10固定于连接件7中间的通孔上，以将两个调整部件10分别安装在左天窗2前端边的1/3、2/3位置处，竖直向下安装。

在无人机降落完成后调整部件10随左天窗2运动，调整无人机机翼与无人机机翼的角度，使其角度范围在-10°到40°以内即无人机机翼的规律性布置，其中，当无人机机翼与无人机机架平行时为0°。

本申请的再一种实施方式中，所述的调整部件10为长条形的塑料板。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带有机翼调整功能的无人机起落站的智能壳体，其特征在于，包括壳体、天窗模块、内部环境监测模块和防水防尘模块，所述的天窗模块安装于壳体的顶部与所述的壳体形成密封结构；所述的天窗模块采用双坡倾斜结构，所述的天窗模块上设有调节无人机机翼状态的调整部件，通过步进电机带动齿轮齿条机构运动以驱动天窗模块及调整部件运动；所述的内部环境监测模块设于壳体的内部，用于监测壳体内部环境；所述的防水防尘模块设于壳体边缘与天窗模块的衔接处。

2.根据权利要求1所述的一种带有机翼调整功能的无人机起落站的智能壳体，其特征在于，所述的调整部件通过连接件固定于天窗模块上；所述的连接件上设有若干通孔，所述的调整部件通过螺栓固定于不同的通孔上以调节调整部件与无人机机翼的相对位置。

3.根据权利要求1所述的一种带有机翼调整功能的无人机起落站的智能壳体，其特征在于，所述的天窗模块包括左天窗和右天窗，所述的左天窗上设有调整部件；所述的右天窗上设有防护罩。

4.根据权利要求3所述的一种带有机翼调整功能的无人机起落站的智能壳体，其特征在于，所述的壳体的顶部一侧设有左天窗，所述的壳体的顶部另一侧设有右天窗，所述的左天窗和右天窗分别与壳体形成倾斜的斜面。

5.根据权利要求3所述的一种带有机翼调整功能的无人机起落站的智能壳体，其特征在于，所述的左天窗的端面上设有两个调整部件，所述的两个调整部件将左天窗的端面三等分。

6.根据权利要求3所述的一种带有机翼调整功能的无人机起落站的智能壳体，其特征在于，所述的左天窗和右天窗的底部两侧边缘位置设有齿条，所述的齿条与齿轮啮合，所述的齿轮由步进电机驱动，所述的步进电机通过电机支座固定于左天窗和右天窗的端部；所述的左天窗和右天窗采用分时控制方式，所述的右天窗先于左天窗运动。

7.根据权利要求3所述的一种带有机翼调整功能的无人机起落站的智能壳体，其特征在于，所述的左天窗和右天窗的边缘设有型材；所述的壳体的边缘设有型材，所述的左天窗和右天窗通过型材上的凹槽可以在壳体的顶部滑动。

8.根据权利要求1所述的一种带有机翼调整功能的无人机起落站的智能壳体，其特征在于，所述的天窗模块上还设有排水沟槽。

9.根据权利要求1所述的一种带有机翼调整功能的无人机起落站的智能壳体，其特征在于，所述的内部环境监测模块包括温度传感器、湿度传感器、加热器和排热风扇，所述的温度传感器、湿度传感器和加热器设于壳体的内部，所述的排热风扇安装于壳体的侧壁上。

10.根据权利要求1或7所述的一种带有机翼调整功能的无人机起落站的智能壳体，其特征在于，所述的防水防尘模块为在壳体边缘与天窗模块的衔接处及壳体与型材的安装缝隙处粘贴防水密封条或采用软橡胶垫密封连接。