CN106887885A - 物联网架构下之四轴定位基座夹具充电装置及充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种物联网架构下之四轴定位基座夹具充电装置及充电方法，其包括：底架模块；固定夹具；推板模块；气动手指模块；充电装置；控制模块，包括设置在所述底架模块上的压力传感器，用于检测是否有飞行器降落；红外测距传感器，用于检测飞行器的脚架与固定夹具、推板模块以及启动手指模块之间的距离；发送与接收模块，用于发送位置信号以及充电装置使用状态信号，并接收飞行器的预约充电信号；控制芯片，判定充电夹具的工作状态，并进行飞行器的固定与充电操作，本发明自行适应飞行器的尺寸进行定位夹紧，并自动取放电池进行充电的定位基座夹具机构。

Description

物联网架构下之四轴定位基座夹具充电装置及充电方法

技术领域

本发明涉及柔性夹具领域，特别是针对四轴飞行器的夹具领域，尤其是涉及一种物联网架构下之四轴定位基座夹具充电装置及充电方法。

背景技术

现有的四轴飞行器对于电池续航能力和充电设备有很强的依赖性，为了最大程度地挖掘四轴飞行器的发展潜能，智能化的充电设备机构是一个亟需开发完善的研究方向。

发明内容

为了克服以上的技术不足，本发明提供一种能够在四轴飞行器低电量状态下自动召回四轴飞行器，并自行适应飞行器的尺寸进行定位夹紧，自动取放电池进行充电的物联网架构下之四轴定位基座夹具充电装置。

本发明提供一种物联网架构下之四轴定位基座夹具充电装置，其包括：

底架模块，可设置在任何无遮挡的位置，且所述底架模块上设有控制模块；

固定夹具，设置在所述底架模块上，且沿该底架模块的Y轴相对可滑动设置，其用于Y向固定飞行器；

推板模块，设置在所述底架模块上，且沿该底架模块的X轴设置，用于X向推压所述飞行器；

气动手指模块，设置在所述底架模块上，且与所述推板模块相对设置，用于夹取所述飞行器的电池，进行电池取放充电；

充电装置，设置在气动手指模块一侧，用于与旋转一定角度的气动手指模块夹持的电池进行充电操作；

控制模块，包括设置在所述底架模块上的压力传感器，用于检测是否有飞行器降落；红外测距传感器，用于检测飞行器的脚架与固定夹具、推板模块以及启动手指模块之间的距离；发送与接收模块，用于发送位置信号以及充电装置使用状态信号，并接收飞行器的预约充电信号；控制芯片，判定充电夹具的工作状态，并进行飞行器的固定与充电操作。

所述底架模块沿X向和Y向对称设置支撑架，所述固定夹具、推板模块以及气动手指模块固定设置在所述支撑架上。

所述固定夹具包括丝杆滑台以及设置在所述丝杆滑台上的夹具体，所述夹具体与所述丝杆滑台构成滑移配合。

所述夹具体包括支撑板、滑动设置在所述支撑板两侧的齿条、与所述齿条啮合的齿轮，覆盖在所述齿轮、齿条上的盖板、设置在盖板上且与任意一个齿轮联动配合的电机、设置在所述齿条前端的夹块以及用于将夹块与齿条固定连接的推杆，所述夹块底部设有与飞行器脚架相适配的凹槽。

所述支撑板前端两侧设有固定孔，所述夹块置于所述固定孔内，且所述夹块可沿所述固定孔纵向滑移。

所述推杆包括与所述齿条固定连接的连接部以及设置在前端与所述夹块配合的联动部，所述联动部前端向两侧延伸形成圆柱块，且所述夹块内开有T型滑槽，所述T型滑槽倾斜设置在所述夹块内，所述圆柱块卡设在所述T型滑槽内，且可沿着所述T型滑槽滑移。

所述推板模块包括丝杆滑台以及固定设置在所述丝杆滑台上的固定推板。

所述气动手指模块包括设置在底架模块上的旋转气缸、设置在旋转气缸上的丝杆滑台、与丝杆滑台联动配合的气动手指和固定设置在气动手指上的夹板。

所述控制模块还设有计费模块。

一种基于上述充电装置的充电方法，其包括以下步骤：

一、飞行器自行检查自身电量，当其低于10％时，查询周围充电基座发送的位置信号以及充电基座状态信号；

二、飞行器根据接收到的信号进行距离判断，并选择最近有效的充电基座，并发送预约信号，进行充电位置预约；

三、充电基座接收到预约信号之后，发送确认信号至该发出信号的飞行器，并同时停止广播发送位置信号，将有效的充电基座预留；

四、飞行器飞至预约的充电基座处，并停放在其底架模块，该充电基座通过压力传感器获得飞行器已停放，其控制Y向的两个固定夹具沿Y轴运动并夹紧飞行器的脚架，而后控制推板模块固定飞行器，并通过气动手指模块取下该飞行器的电池；

五、通过旋转气动手指模块，将取下的电池放置在充电装置处进行充电，并时刻检测充电电量；

六、完成充电后，气动手指模块通过夹取完成充电的电池，并将其装入飞行器，并依次松开推板模块、固定夹具；

七、飞行器离开之后，充电基座继续广播发送位置信号以及充电基座状态信号。

本发明的有益效果：自行适应飞行器的尺寸进行定位夹紧，并自动取放电池进行充电的定位基座夹具机构。

附图说明

图1为本发明的整体配合示意图。

图2为本发明的爆炸示意图。

图3为丝杆滑台与底架模块的配合示意图。

图4为固定夹具的爆炸示意图。

图5为气动手指模块的爆炸示意图。

图6为推板模块的爆炸示意图。

图7为底架模块的结构示意图。

图8为夹具体的爆炸示意图。

图9为气动手指何夹板的爆炸示意图。

图10为夹块的结构示意图。

图11为图10中的A-A剖面示意图。

图12为推板的结构示意图。

图13为工作流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：

如图所示，本发明提供了一种物联网架构下之四轴定位基座夹具充电装置，其包括：

底架模块1，可设置在任何无遮挡的位置，且所述底架模块上设有控制模块；

固定夹具2，设置在所述底架模块1上，且沿该底架模块1的Y轴相对可滑动设置，其用于Y向固定飞行器；

推板模块3，设置在所述底架模块1上，且沿该底架模块1的X轴设置，用于X向推压所述飞行器；

气动手指模块4，设置在所述底架模块1上，且与所述推板模块1相对设置，用于夹取所述飞行器的电池，进行电池取放充电；

充电装置，设置在气动手指模块4一侧，用于与旋转一定角度的气动手指模块夹持的电池进行充电操作；

控制模块10，包括设置在所述底架模块上的压力传感器5，用于检测是否有飞行器降落；红外测距传感器，用于检测飞行器的脚架与固定夹具、推板模块以及启动手指模块之间的距离；发送与接收模块，用于发送位置信号以及充电装置使用状态信号，并接收飞行器的预约充电信号；控制芯片，判定充电夹具的工作状态，并进行飞行器的固定与充电操作，压力传感器装配在底架模块下方的预定槽中，当四轴飞行器降落时可进行感知并发送信号到控制芯片。

所述底架模块1沿X向和Y向对称设置支撑架11，所述固定夹具、推板模块以及气动手指模块固定设置在所述支撑架上。

所述固定夹具包括丝杆滑台6以及设置在所述丝杆滑台6上的夹具体7，所述夹具体7与所述丝杆滑台6构成滑移配合。

所述夹具体7包括支撑板71、滑动设置在所述支撑板两侧的齿条72、与所述齿条啮合的齿轮73，覆盖在所述齿轮73、齿条72上的盖板75、设置在盖板75上且与任意一个齿轮联动配合的电机76、设置在所述齿条前端的夹块77以及用于将夹块与齿条固定连接的推杆74，所述夹块底部设有与飞行器脚架相适配的凹槽。

所述支撑板71前端两侧设有固定孔711，所述夹块置于所述固定孔内，且所述夹块可沿所述固定孔纵向滑移。

所述推杆74包括与所述齿条固定连接的连接部741以及设置在前端与所述夹块配合的联动部742，所述联动部前端向两侧延伸形成圆柱块743，且所述夹块内开有T型滑槽771，所述T型滑槽倾斜设置在所述夹块内，所述圆柱块卡设在所述T型滑槽771内，且可沿着所述T型滑槽滑移。

夹具体为自行设计的非标夹具，其由支撑板、夹块、推杆、齿条、齿轮、顶盖和电机组成。其中推杆和齿条固结共有两组，并通过支撑板上的滑槽将齿条装配完成。盖板固定装配在支撑板上侧，并将齿条、齿轮覆盖，避免其裸露在外，电机则固定在盖板的上侧，齿轮共有两个并互相啮合，一个通过轴连接装配在支撑板上，另一个则是和电机的输出轴配合，两个齿轮互相啮合并与两侧的齿条一同啮合。两个夹块分别装配在支撑板前侧的两个特型孔中，同时推杆顶端的圆柱与夹块中的T型滑槽配合形成滑动配合。当电机转动工作时带动齿轮，同时驱动两侧的齿条向前或向后滑动，从而使推杆推动夹块，并利用T型滑槽使夹块下降或上升，最终实现夹紧或松开的功能。

所述推板模块包括丝杆滑台以及固定设置在所述丝杆滑台上的固定推板31，所述固定推板通过支撑板固定在所述丝杆滑台上，且可随所述丝杆滑台联动配合。

所述气动手指模块包括设置在底架模块上的旋转气缸41、设置在旋转气缸上的丝杆滑台6、与丝杆滑台联动配合的气动手指9和固定设置在气动手指上的夹板91，气动手指模块由气动手指和夹板组成，夹板共有两个，并以相同的固结方式分别装配在气动手指的两个手指上，当气动手指运动时，夹板将进行对飞行器电池的夹取。

所述控制模块还设有计费模块。

本发明还提供了一种基于上述充电装置的充电方法，其包括以下步骤：

一、飞行器自行检查自身电量，当其低于10％时，查询周围充电基座发送的位置信号以及充电基座状态信号；

二、飞行器根据接收到的信号进行距离判断，并选择最近有效的充电基座，并发送预约信号，进行充电位置预约；

三、充电基座接收到预约信号之后，发送确认信号至该发出信号的飞行器，并同时停止广播发送位置信号，将有效的充电基座预留；

四、飞行器飞至预约的充电基座处，并停放在其底架模块，该充电基座通过压力传感器获得飞行器已停放，其控制Y向的两个固定夹具沿Y轴运动并夹紧飞行器的脚架，而后控制推板模块固定飞行器，并通过气动手指模块取下该飞行器的电池；

五、通过旋转气动手指模块，将取下的电池放置在充电装置处进行充电，并时刻检测充电电量；

六、完成充电后，气动手指模块通过夹取完成充电的电池，并将其装入飞行器，并依次松开推板模块、固定夹具；

七、飞行器离开之后，充电基座继续广播发送位置信号以及充电基座状态信号。

具体操作方式如下：

四轴飞行器在飞行过程中其芯片持续反馈电量信息，定位基座夹具上的控制芯片持续接收电量反馈信息。当电量信息表明电量小于10％时，控制芯片发出返航定位信号，芯片接收后控制飞行器自动返航至预定位置。飞行器降落后，在预定位置触发压力传感器，压力传感器发出信号给控制芯片，控制芯片控制定位基座夹具开始工作。首先右侧红外测距传感器测得与飞行器脚架的距离，将距离信息反馈给控制芯片，控制芯片进行计算，再将控制信号传给右侧丝杆滑台，滑台运动至相应位置后夹具体工作夹紧脚架。之后左侧装置重复右侧同样的工作。左右都完成后，后侧红外测距传感器测得与飞行器脚架的距离，将距离信息反馈给控制芯片，控制芯片进行计算，再将控制信号传给后侧丝杆滑台，滑台运动至相应位置后固位推板固定费脚架。接着前侧红外测距传感器测得与飞行器电池的距离，将距离信息反馈给控制芯片，控制芯片进行计算，再将控制信号传给前侧丝杆滑台，滑台运动至相应位置后气动手指工作，夹取电池，前侧丝杆滑台后退一定距离到达不与桨叶干涉的安全区域，随后旋转气缸逆时针旋转180度，达到和充电装置相对的位置，丝杆滑台前移将电池插入充电口。充电完成后，前侧丝杆滑台后退，随后旋转气缸顺时针旋转180度，丝杆滑台前移将电池插入飞行器，气动手指松开，丝杆滑台复位至一开始的位置。然后左右夹具体松开飞行器脚架，丝杆滑台复位。后侧滑台也复位。最后控制芯片发送充电完成信号给芯片，芯片控制飞行器重启飞行。

飞行器端，

若是电量低于10％

飞行器查询附近充电基座讯号；

确认充电基座位置与距离；

留下有效充电基座；

预约最优充电基座；

等待该充电基座回复；

进入充电程序，

若是电量大于或是等于10％

关闭侦测充电基座讯号的动作。

基座夹具端，

若是目前有效状态；

广播有效使用充电基座讯号；

提供充电基座位置与充电费用；

等待连接飞行器端与预约；

若是预约成功；

回复「预约成功」；

设定为「预约状态」；

若是目前为预约状态；

若是飞行器进入充电基座；

侦测充电完成度；

设定为「无效状态」；

若是飞行器充电完成；

进入自动扣款过程；

设定为「有效状态」；

若是目前无效状态；

关闭对外广播消息；

回复管理中心目前时间、飞行器讯息、和缴费状态等等。

实施例不应视为对本发明的限制，任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种物联网架构下之四轴定位基座夹具充电装置，其特征在于：

其包括：

底架模块，可设置在任何无遮挡的位置，且所述底架模块上设有控制模块；

固定夹具，设置在所述底架模块上，且沿该底架模块的Y轴相对可滑动设置，其用于Y向固定飞行器；

推板模块，设置在所述底架模块上，且沿该底架模块的X轴设置，用于X向推压所述飞行器；

气动手指模块，设置在所述底架模块上，且与所述推板模块相对设置，用于夹取所述飞行器的电池，进行电池取放充电；

充电装置，设置在气动手指模块一侧，用于与旋转一定角度的气动手指模块夹持的电池进行充电操作；

控制模块，包括设置在所述底架模块上的压力传感器，用于检测是否有飞行器降落；红外测距传感器，用于检测飞行器的脚架与固定夹具、推板模块以及启动手指模块之间的距离；发送与接收模块，用于发送位置信号以及充电装置使用状态信号，并接收飞行器的预约充电信号；控制芯片，判定充电夹具的工作状态，并进行飞行器的固定与充电操作。

2.根据权利要求1所述的一种物联网架构下之四轴定位基座夹具充电装置，其特征在于，所述底架模块沿X向和Y向对称设置支撑架，所述固定夹具、推板模块以及气动手指模块固定设置在所述支撑架上。

3.根据权利要求2所述的一种物联网架构下之四轴定位基座夹具充电装置，其特征在于，所述固定夹具包括丝杆滑台以及设置在所述丝杆滑台上的夹具体，所述夹具体与所述丝杆滑台构成滑移配合。

4.根据权利要求3所述的一种物联网架构下之四轴定位基座夹具充电装置，其特征在于，所述夹具体包括支撑板、滑动设置在所述支撑板两侧的齿条、与所述齿条啮合的齿轮，覆盖在所述齿轮、齿条上的盖板、设置在盖板上且与任意一个齿轮联动配合的电机、设置在所述齿条前端的夹块以及用于将夹块与齿条固定连接的推杆，所述夹块底部设有与飞行器脚架相适配的凹槽。

5.根据权利要求4所述的一种物联网架构下之四轴定位基座夹具充电装置，其特征在于，所述支撑板前端两侧设有固定孔，所述夹块置于所述固定孔内，且所述夹块可沿所述固定孔纵向滑移。

6.根据权利要求5所述的一种物联网架构下之四轴定位基座夹具充电装置，其特征在于，所述推杆包括与所述齿条固定连接的连接部以及设置在前端与所述夹块配合的联动部，所述联动部前端向两侧延伸形成圆柱块，且所述夹块内开有T型滑槽，所述T型滑槽倾斜设置在所述夹块内，所述圆柱块卡设在所述T型滑槽内，且可沿着所述T型滑槽滑移。

7.根据权利要求1所述的一种物联网架构下之四轴定位基座夹具充电装置，其特征在于，所述推板模块包括丝杆滑台以及固定设置在所述丝杆滑台上的固定推板。

8.根据权利要求1所述的一种物联网架构下之四轴定位基座夹具充电装置，其特征在于，所述气动手指模块包括设置在底架模块上的旋转气缸、设置在旋转气缸上的丝杆滑台、与丝杆滑台联动配合的气动手指和固定设置在气动手指上的夹板。

9.根据权利要求1所述的一种物联网架构下之四轴定位基座夹具充电装置，其特征在于，所述控制模块还设有计费模块。

10.一种基于上述权利要求1-9任意一项所述的充电装置的充电方法，其特征在于：其包括以下步骤：

一、飞行器自行检查自身电量，当其低于10％时，查询周围充电基座发送的位置信号以及充电基座状态信号；

二、飞行器根据接收到的信号进行距离判断，并选择最近有效的充电基座，并发送预约信号，进行充电位置预约；

三、充电基座接收到预约信号之后，发送确认信号至该发出信号的飞行器，并同时停止广播发送位置信号，将有效的充电基座预留；

四、飞行器飞至预约的充电基座处，并停放在其底架模块，该充电基座通过压力传感器获得飞行器已停放，其控制Y向的两个固定夹具沿Y轴运动并夹紧飞行器的脚架，而后控制推板模块固定飞行器，并通过气动手指模块取下该飞行器的电池；

五、通过旋转气动手指模块，将取下的电池放置在充电装置处进行充电，并时刻检测充电电量；

六、完成充电后，气动手指模块通过夹取完成充电的电池，并将其装入飞行器，并依次松开推板模块、固定夹具；

七、飞行器离开之后，充电基座继续广播发送位置信号以及充电基座状态信号。