CN108146404B - 无人机电池的更换系统和方法及无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机电池的更换系统和方法及无人机。其中，该无人机电池的更换系统包括：电池转轮装置，设置于无人机上，用于放置第一电池，其中，第一电池为无人机供电；电池存储平台，与电池转轮装置连接，用于在第一电池的电量不满足预设电量的情况下，将第一电池更换为第二电池，其中，第二电池的电量满足预设电量。本发明解决了现有技术中的无人机通过电池供电，需要降落回地面补充电能，导致续航能力低的技术问题。

Description

无人机电池的更换系统和方法及无人机

技术领域

本发明涉及无人机领域，具体而言，涉及一种无人机电池的更换系统和方法及无人机。

背景技术

现在市面上出现了各式各样的多旋翼和固定翼形式的无人机，绝大多数都采用电池为无人机提供所需的能量。相比采用油动方式的无人机，电动无人机具有结构更加紧凑、重量更加轻、噪声小等优点。但是电动无人机存在一个续航时间短、航程短的缺点，为了增加续航和航程，需要将电池容量做得更大，例如，可以通过设计的电源管理模块来管理两个或两个以上的电池支路，通过电源管理模块来控制每个电池支路依次给无人机供电，从而提高无人机的续航时间。但是电池容量大了，无人机需要携带多块电池组，每次供电只有一个电池组，导致无人机的可用任务载荷就会下降，使得无人机的重量利用率变低。为了保证可用任务载荷，就需要更大的动力系统，动力系统的功耗也会增加，那么，无人机的续航能力就会下降，从而形成一个恶性循环。

为了增加续航和航程，现有技术中提出另外一种解决方案，可以在任务范围内，设置两座或两座以上的地面能源补充平台，当无人机能源快消耗殆尽时，无人机在飞控系统的控制下，自动降落在地面能源补充平台上，并且利用驱动轮系统，使无人机在地面上行进至能源补充口，自动对接上能源补充接口上进行能源补充，补充完能源后，再起飞执行任务，从而提高无人机续航时间。无人机每次需要补充能源时，需要降落在地面，补充完能源后，再起飞执行任务，电动无人机在起飞降落过程中会消耗掉很大一部分能量，从而使无人机的有效任务时间缩短。

针对现有技术中的无人机通过电池供电，需要降落回地面补充电能，导致续航能力低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种无人机电池的更换系统和方法及无人机，以至少解决现有技术中的无人机通过电池供电，需要降落回地面补充电能，导致续航能力低的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种无人机电池的更换系统，包括：电池转轮装置，设置于无人机上，用于放置第一电池，其中，第一电池为无人机供电；电池存储平台，与电池转轮装置连接，用于在第一电池的电量不满足预设电量的情况下，将第一电池更换为第二电池，其中，第二电池的电量满足预设电量。

进一步地，电池转轮装置包括：转轮支座，固定在无人机上；转轮，通过转轮转轴固定在转轮支座上；多个电池仓，固定在转轮上，用于放置第一电池，其中，第一电池可以从多个电池仓的电池更换端口进出；转轮驱动装置，设置在转轮支架上，与转轮动力连接，用于控制转轮转动，以使多个电池仓旋转至预设位置。

进一步地，电池仓包括：多条滑轨，位于电池仓的四周。

进一步地，第二电池沿滑轨方向上设置有电池电极，其中，多条滑轨中与电池电极对应的滑轨设置有滑轨电极，用于在第二电池的电池电极与滑轨电极接触之后，为无人机供电。

进一步地，上述系统还包括：控制模块，设置在无人机上，与电池转轮装置连接，用于将无人机的供电电源从第一电池切换为第二电池。

进一步地，电池转轮装置还包括：锁闭机构，设置于转轮支座上与多个电池仓的电池更换端口同侧的一端，用于松开第一电池或锁闭第二电池。

进一步地，电池转轮装置还包括：供电滑环，设置在转轮转轴上与多个电池仓的电池更换端口相对的一端，用于传输电量。

进一步地，电池存储平台包括：空中平台，用于存放第二电池；传送装置，传送装置的一端与空中平台连接；对接装置，设置在传送装置的另一端，与无人机连接。

进一步地，传送装置包括：两根伸缩杆，一根伸缩杆用于从多个电池仓中取出第一电池，另一根伸缩杆用于将第二电池送入多个电池仓。

进一步地，两根伸缩杆同时动作，且两根伸缩杆的运动速度相同。

进一步地，每根伸缩杆的一端设置有吸盘，用于吸住第一电池或第二电池。

进一步地，电池转轮装置设置在无人机的机架下方，或者无人机的内部。

进一步地，在电池转轮装置设置在无人机的内部的情况下，系统还包括：升降机构，与电池转轮装置连接，用于将电池转轮装置从无人机的上部开口伸出。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种无人机电池的更换方法，包括：通过电池转轮装置检测为无人机供电的第一电池的电量是否满足预设电量，其中，第一电池放置于电池转轮装置中；在检测到第一电池的电量不满足预设电量的情况下，通过电池存储平台将第一电池更换为第二电池，其中，第二电池的电量满足预设电量。

进一步地，通过电池存储平台将第一电池更换为第二电池包括：通过电池存储平台中的第一伸缩杆将第一电池从第一电池仓中取出；通过电池存储平台中的第二伸缩杆将第二电池送入第二电池仓。

进一步地，第一伸缩杆与第二伸缩杆同时动作，且第一伸缩杆和第二伸缩杆的运动速度相同。

进一步地，在通过电池存储平台中的第一伸缩杆将第一电池从第一电池仓中取出之前，方法还包括：通过电池转轮装置中的锁闭结构松开第一电池；通过电池转轮装置中的转轮驱动装置控制第一电池仓和第二电池仓转动至第一预设位置。

进一步地，在通过电池存储平台中的第二伸缩杆将第二电池送入第二电池仓之后，方法还包括：通过电池转轮装置中的转轮驱动装置控制第一电池仓和第二电池仓转动至第二预设位置，以使无人机的重心位置保持不变；通过电池转轮装置中的锁闭结构锁闭第二电池。

进一步地，在通过电池存储平台将第一电池更换为第二电池的同时，上述方法还包括：将无人机的供电电源从第一电池切换为第二电池。

进一步地，电池转轮装置设置在无人机的机架下方，或者无人机的内部。

进一步地，在电池转轮装置设置在无人机的内部的情况下，在通过电池转轮装置检测为无人机供电的第一电池的电量是否满足预设电量之前，方法还包括：通过升降机构将电池转轮装置从无人机的上部开口伸出。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种无人机，包括：上述实施例中的任意一项的无人机电池的更换系统。

在本发明实施例中，无人机上增设电池转轮装置，无人机与电池存储平台连接，电池存储平台可以在第一电池的电量不满足预设电量的情况下，将第一电池更换为第二电池。容易注意到的是，通过电池转轮装置和电池存储平台，可以实现在空中更换电池的目的，大大提高无人机的续航和航程，解决了现有技术中的无人机通过电池供电，需要降落回地面补充电能，导致续航能力低的技术问题。因此，通过本发明上述实施例提供的方案，可以解决电动无人机续航时间短和航程短的问题，达到提高无人机的续航时间和航程的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种无人机电池的更换系统的示意图；

图2是根据本发明实施例的一种可选的电池转轮装置的示意图；

图3是根据本发明实施例的一种可选的电池转轮装置的示意图；

图4是根据本发明实施例的一种可选的电池转轮装置的示意图；

图5是根据本发明实施例的一种可选的无人机电池的更换系统的示意图；

图6是根据本发明实施例的另一种可选的无人机电池的更换系统的示意图；以及

图7是根据本发明实施例的一种无人机电池的更换方法的流程图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、伸缩杆；2、可控吸盘；3、新的满电电池；4、电池电极；5、转轮；6、电池滑轨电极；7、电池仓；8、旧电池；9、电池转轮驱动装置；10、电池供电滑环；11、转轮转轴；12、转轮支座；13、电池锁紧机构；14、空中平台；15、电池输送装置；16、无人机电池转轮装置；17、多旋翼无人机；18、固定翼无人机；19、升降机构；20、对接装置。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

根据本发明实施例，提供了一种无人机电池的更换系统的实施例。

图1是根据本发明实施例的一种无人机电池的更换系统的示意图，如图1所示，该系统包括：

电池转轮装置101，设置于无人机103上，用于放置第一电池，其中，第一电池为无人机供电。

具体的，上述的第一电池可以是无人机上为无人机供电的旧的电池，电池电量会随着无人机工作而降低。

电池存储平台105，与电池转轮装置连接，用于在第一电池的电量不满足预设电量的情况下，将第一电池更换为第二电池，其中，第二电池的电量满足预设电量。

具体的，上述的电池存储平台可以是预先在空中设置的固定不动的平台，或者是控制设置的可移动平台；上述的第二电池可以是电池存储平台预先准备好用于更换的新的满电电池。

在一种可选的方案中，可以在无人机上设置一个专门放置电池的电池转轮装置，电池可以从电池转轮装置中取出，在无人机执行任务的过程中，如果发现无人机上的旧的电池电量较低，则可以控制无人机找到最近的电池存储平台(即在空中固定不动的平台)，或者控制电池存储平台(即在空中可移动的平台)移动至无人机附近，控制无人机与电池存储平台对接，电池存储平台可以将电池转轮装置中的旧的电池替换为提前准备好的新的满电电池，完成无人机电池的空中更换过程。

通过本发明上述实施例，无人机上增设电池转轮装置，无人机与电池存储平台连接，电池存储平台可以在第一电池的电量不满足预设电量的情况下，将第一电池更换为第二电池。容易注意到的是，通过电池转轮装置和电池存储平台，可以实现在空中更换电池的目的，大大提高无人机的续航和航程，解决了现有技术中的无人机通过电池供电，需要降落回地面补充电能，导致续航能力低的技术问题。因此，通过本发明上述实施例提供的方案，可以解决电动无人机续航时间短和航程短的问题，达到提高无人机的续航时间和航程的效果。

可选地，在本发明上述实施例中，电池转轮装置包括：

转轮支座，固定在无人机上。

转轮，通过转轮转轴固定在转轮支座上。

多个电池仓，固定在转轮上，用于放置第一电池，其中，第一电池可以从多个电池仓的电池更换端口进出。

具体的，为了实现对电池转轮装置中的电池进行更换，且不影响无人机的正常控制，可以在电池转轮装置中设置多个电池仓，在更换电池的过程中，可以从放置第一电池的电池仓中取出第一电池，并在其他任意一个电池仓中送入第二电池。

转轮驱动装置，设置在转轮支架上，与转轮动力连接，用于控制转轮转动，以使多个电池仓旋转至预设位置。

具体的，如果无人机的重心位置发生改变，无人机的操纵特性将会改变，甚至出现不稳定现象，因此，无人机在更换电池后，不能改变无人机的重心位置。在对电池转动装置中的电池进行更换的情况下，上述的预设位置可以是水平位置；在无人机正常工作的情况下，上述的预设位置可以是电池的原始位置，保证无人机的重心位置不发生改变。

在一种可选的方案中，电池转轮装置可以设置转轮支架、转轮、两个电池仓和一个转轮驱动装置，其中，一个电池仓中放置第一电池，另一个电池仓中用于放置控制平台送入的第二电池。在无人机与电池存储平台对接之后，转轮驱动装置可以控制转轮转动，使两个电池仓转至水平位置，电池存储平台从一个电池仓中将第一电池取出，并在另一个电池仓中送入第二电池，完成无人机电池的更换过程，在电池更换结束之后，转轮驱动装置可以将更换后的电池旋转至原来的位置，保证无人机的重心位置不变。

可选地，在本发明上述实施例中，电池仓包括：多条滑轨，位于电池仓的四周。

具体的，为了方便电池转轮装置中的电池送入和取出，可以在电池仓的四周布置多条滑轨，例如，可以在电池仓的四条棱边上布置四条滑轨。

可选地，在本发明上述实施例中，第二电池沿滑轨方向上设置有电池电极，其中，多条滑轨中与电池电极对应的滑轨设置有滑轨电极，用于在电池电极与所述滑轨电极接触之后，为无人机供电。

在一种可选的方案中，电池的两条棱边上有设置有电池电极，对应的两条滑轨上可以设置滑轨电极，从而在电池进入电池仓时，可以为无人机供电，保证无人机在更换电池时不会出现电力中断的情况，从而保证电池更换过程的顺利完成。

可选地，在本发明上述实施例中，该系统还包括：控制模块，设置在无人机上，与电池转轮装置连接，用于将无人机的供电电源从第一电池切换为第二电池。

具体的，上述的控制模块可以是一块设置在无人机上的电路板。

在一种可选的方案中，当新送入的第二电池的电极接触到无人机电池仓的滑轨电极时，无人机的电源切换模块(即上述的控制模块)可以将无人机的电源供应平滑地从旧的第一电池切换为新的第二电池。

可选地，在本发明上述实施例中，电池转轮装置还包括：锁闭机构，设置于转轮支座上与多个电池仓的电池更换端口同侧的一端，用于松开第一电池或锁闭第二电池。

在一种可选的方案中，电池仓在电池进出的第一设置有电池锁紧机构(即上述的锁闭机构)，在对第一电池进行更换时，电池锁紧机构松开第一电池，从而可以将第一电池从电池仓中取出，在更换结束之后，电池锁紧机构锁紧第二电池，从而保证无人机在做飞行动作时，第二电池不会从电池仓中滑出。

可选地，在本发明上述实施例中，电池转轮装置还包括：供电滑环，设置在转轮转轴上与多个电池仓的电池更换端口相对的一端，用于传输电量。

在一种可选的方案中，电池转轮装置还可以包括：电池供电滑环，设置在电池转轮装置的转轮转轴上，保证电池输出的电能可以从能够旋转的电池仓中传输到不旋转的无人机机体上。

可选地，在本发明上述实施例中，电池存储平台包括：

空中平台，用于存放第二电池。

传送装置，传送装置的一端与空中平台连接。

对接装置，设置在传送装置的另一端，与无人机连接。

在一种可选的方案中，电池存储平台可以包括空中平台、电池输送装置(即上述的传送装置)以及对接装置。当无人机的电能快耗尽时，控制无人机找到最近的空中平台，或者控制电池存储平台移动至无人机附近，空中平台伸出电池输送装置，其中已经备好用于更换的新的满电电池，无人机将其电池转轮装置的电池更换端口对准空中平台的电池输送端口，当对接上后，空中平台上的对接装置进行锁紧，空中平台开始工作，将第一电池更换为第二电池。在电池更换完成之后，对接装置解锁，空中平台断开与无人机的对接。

可选地，在本发明上述实施例中，传送装置包括：两根伸缩杆，一根伸缩杆用于从多个电池仓中取出第一电池，另一根伸缩杆用于将第二电池送入多个电池仓。

可选地，在本发明上述实施例中，两根伸缩杆同时动作，且两根伸缩杆的运动速度相同。

可选地，在本发明上述实施例中，每根伸缩杆的一端设置有吸盘，用于吸住第一电池或第二电池。

具体的，上述的吸盘可以是可控吸盘，可以根据控制指令进行吸、放操作。

在一种可选的方案中，传送装置中有两根伸缩杆，可以将第一电池从电池仓中取出，并将第二电池送入电池仓，伸缩杆的一端设置有可控吸盘，可以吸住电池，方便伸缩杆进行电池的取出和送入。并且，两根伸缩杆的速度保持一致，从而保证无人机在重量上不发生变化，保证无人机不会出现因为重量变化而导致的位置上下变化而影响电池的更换。在第二电池被完全送入电池仓，同时第一电池被完全取出之后，第二电池端的可控吸盘放开第二电池。

可选地，在本发明上述实施例中，电池转轮装置设置在无人机的机架下方，或者无人机的内部。

在一种可选的方案中，无人机可以是多旋翼无人机或者固定翼无人机，电池转轮装置位置随无人机的形式不同而不同，如果无人机为多旋翼无人机，则电池转轮装置位于无人机机架下方；如果无人机为固定翼无人机，电池转轮装置位于无人机机体内部。

可选地，在本发明上述实施例中，在电池转轮装置设置在无人机的内部的情况下，该系统还包括：升降机构，与电池转轮装置连接，用于将电池转轮装置从无人机的上部开口伸出。

在一种可选的方案中，如果无人机为固定翼无人机，电池转轮装置位于无人机机体内部，通过无人机机体上部开口和一个升降机构，在需要更换电池的情况下，将电池转轮装置从机体内伸出，方便和空中平台对接。

图2至图4示出了一种电池转轮装置的示意图，如图2至图4所示，电池转轮装置可以包括转轮5、电池滑轨电极6、电池仓7、电池转轮驱动装置9、电池供电滑环10、转轮转轴11、转轮支座12以及电池锁紧机构13。电池仓中有四条滑轨，其中两条滑轨接有电池滑轨电极6，用于保证电池在进入电池仓时，能够给无人机供电。电池仓在电池进出的一端有电池锁紧机构13，保证无人机在做飞行动作时，电池不会从电池仓中滑出。电池供电滑环10是保证电池输出的电能从能够旋转的电池仓中传输到不旋转的无人机机体上。电池转轮驱动装置9将更换后的电池旋转至原来的位置，保证无人机的重心位置不变。

图5是根据本发明实施例的一种可选的无人机电池的更换系统的示意图，下面结合图5，以无人机为多旋翼无人机17，空中平台为小型无人飞艇14的场景为例，对本发明一种优选的无人机电池的更换系统的实施例进行详细说明，如图5所示，一种无人机电池空中更换系统，包括如图2至4所示的无人机电池转轮装置16、电源切换控制模块和空中电池储存平台14，无人机电池转轮装置16位于机架下方，空中平台14上装有电池输送装置15以及与无人机上电池转轮装置对接装置20。如图2所示，电池输送装置中有两个伸缩杆1，用于将电池3、8从电池仓中取出和送入，杆的一端有可控吸盘2，用于吸住电池，方便伸缩杆进行电池的取出和送入。由于无人机为多旋翼无人机，具有悬停功能，因此，电池更换过程可以是在悬停状态或水平飞行状态下进行。

图6是根据本发明实施例的另一种可选的无人机电池的更换系统的示意图，下面结合图6，以无人机为固定翼无人机18，空中平台为小型无人飞艇14的场景为例，对本发明另一种优选的无人机电池的更换系统的实施例进行详细说明，如图6所示，一种无人机电池空中更换系统，包括如图2至4所示的无人机电池转轮装置16、电源切换控制模块和空中电池储存平台14，无人机电池转轮装置位于无人机机体内部，通过无人机机体上部开口和一个升降机构19，在需要更换电池时，将电池转轮装置从机体内伸出，方便和空中平台对接。空中平台14上装有电池输送装置15以及与无人机上电池转轮装置对接装置20。如图2所示，电池输送装置中有两个伸缩杆1，用于将电池3、8从电池仓中取出和送入，杆的一端有可控吸盘2，用于吸住电池，方便伸缩杆进行电池的取出和送入。由于无人机为固定翼飞机，因此电池更换过程需要在水平飞行状态下进行。

通过本发明上述实施例，可以增设无人机电池转轮装置、电源切换控制模块和空中电池储存平台，空中电池储存平台分为空中固定不动的平台和空中可移动的平台，用于为无人机提供电池供应和配合无人机上电池转轮装置完成无人机的电池更换。无人机电池转轮装置用于新、旧电池更换后，保持无人机的重心位置不变，从而确保不会影响无人机的控制性能。电源切换控制模块用于保证无人机在更换电池时不会出现电力中断的情况，从而保证电池更换过程的顺利完成。通过在无人机上安装一套空中电池更换系统，对无人机实施空中更换电池，省去无人机降落在地面更换电池、再起飞到目标高度执行任务的过程，节省大量能量，从而提高电动无人机的续航能力和航程。

此处需要说明的是，本发明上述实施例所提供的方案不仅仅可以应用于无人机领域，还可以应用于需要定期更换电池，但是人员不方便进入的场景(如，具有核辐射、有毒气体等场景)，将本发明安装在机器人平台上和需要更换电池的设备上，可以实现人员远程操作，起到保护人员安全的作用。

实施例2

根据本发明实施例，提供了一种无人机电池的更换方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图7是根据本发明实施例的一种无人机电池的更换方法的流程图，如图7所示，该方法包括如下步骤：

步骤S702，通过电池转轮装置检测为无人机供电的第一电池的电量是否满足预设电量，其中，第一电池放置于电池转轮装置中。

具体的，上述的第一电池可以是无人机上为无人机供电的旧的电池，电池电量会随着无人机工作而降低。

步骤S704，在检测到第一电池的电量不满足预设电量的情况下，通过电池存储平台将第一电池更换为第二电池，其中，第二电池的电量满足预设电量。

具体的，上述的电池存储平台可以是预先在空中设置的固定不动的平台，或者是控制设置的可移动平台；上述的第二电池可以是电池存储平台预先准备好用于更换的新的满电电池。

在一种可选的方案中，可以在无人机上设置一个专门防止电池的电池转轮装置，电池可以从电池转轮装置中取出，在无人机执行任务的过程中，如果发现无人机上的旧的电池电量较低，则可以控制无人机找到最近的电池存储平台(即在空中固定不动的平台)，或者控制电池存储平台(即在空中可移动的平台)移动至无人机附近，控制无人机与电池存储平台对接，电池存储平台可以将电池转轮装置中的旧的电池替换为提前准备好的新的满电电池，完成无人机电池的空中更换过程。

通过本发明上述实施例，无人机上增设电池转轮装置，无人机与电池存储平台连接，电池存储平台可以在第一电池的电量不满足预设电量的情况下，将第一电池更换为第二电池。容易注意到的是，通过电池转轮装置和电池存储平台，可以实现在空中更换电池的目的，大大提高无人机的续航和航程，解决了现有技术中的无人机通过电池供电，需要降落回地面补充电能，导致续航能力低的技术问题。因此，通过本发明上述实施例提供的方案，可以解决电动无人机续航时间短和航程短的问题，达到提高无人机的续航时间和航程的效果。

可选地，在本发明上述实施例中，步骤S704，通过电池存储平台将第一电池更换为第二电池包括：

步骤S7042，通过电池存储平台中的第一伸缩杆将第一电池从第一电池仓中取出。

步骤S7044，通过电池存储平台中的第二伸缩杆将第二电池送入第二电池仓。

可选地，在本发明上述实施例中，第一伸缩杆与第二伸缩杆同时动作，且第一伸缩杆和第二伸缩杆的运动速度相同。

在一种可选的方案中，传送装置中有两根伸缩杆，可以将第一电池从电池仓中取出，并将第二电池送入电池仓，伸缩杆的一端设置有可控吸盘，可以吸住电池，方便伸缩杆进行电池的取出和送入。并且，两根伸缩杆的速度保持一致，从而保证无人机在重量上不发生变化，保证无人机不会出现因为重量变化而导致的位置上下变化而影响电池的更换。在第二电池被完全送入电池仓，同时第一电池被完全取出之后，第二电池端的可控吸盘放开第二电池。

可选地，在本发明上述实施例中，在步骤S7042，通过电池存储平台中的第一伸缩杆将第一电池从第一电池仓中取出之前，该方法还包括：

步骤S706，通过电池转轮装置中的锁闭结构松开第一电池。

在一种可选的方案中，电池仓在电池进出的第一设置有电池锁紧机构(即上述的锁闭机构)，在对第一电池进行更换时，电池锁紧机构松开第一电池，从而可以将第一电池从电池仓中取出。

步骤S708，通过电池转轮装置中的转轮驱动装置控制第一电池仓和第二电池仓转动至第一预设位置。

具体的，上述的第一预设位置可以是水平位置。

在一种可选的方案中，电池转轮装置可以设置转轮支架、转轮、两个电池仓和一个转轮驱动装置，其中，一个电池仓中放置第一电池，另一个电池仓中用于放置控制平台送入的第二电池。在无人机与电池存储平台对接之后，转轮驱动装置可以控制转轮转动，使两个电池仓转至水平位置，电池存储平台从一个电池仓中将第一电池取出，并在另一个电池仓中送入第二电池，完成无人机电池的更换过程。

可选地，在本发明上述实施例中，在步骤S7044，通过电池存储平台中的第二伸缩杆将第二电池送入第二电池仓之后，该方法还包括：

步骤S710，通过电池转轮装置中的转轮驱动装置控制第一电池仓和第二电池仓转动至第二预设位置，以使无人机的重心位置保持不变。

具体的，如果无人机的重心位置发生改变，无人机的操纵特性将会改变，甚至出现不稳定现象，因此，无人机在更换电池后，不能改变无人机的重心位置。上述的第二预设位置可以是电池的原始位置，保证无人机的重心位置不发生改变。

在一种可选的方案中，在电池更换结束之后，转轮驱动装置可以将更换后的电池旋转至原来的位置，保证无人机的重心位置不变。

步骤S712，通过电池转轮装置中的锁闭结构锁闭第二电池。

在一种可选的方案中，电池仓在电池进出的第一设置有电池锁紧机构(即上述的锁闭机构)，在对第一电池更换结束之后，电池锁紧机构锁紧第二电池，从而保证无人机在做飞行动作时，第二电池不会从电池仓中滑出。

可选地，在本发明上述实施例中，电池转轮装置设置在无人机的机架下方，或者无人机的内部。

在一种可选的方案中，无人机可以是多旋翼无人机或者固定翼无人机，电池转轮装置位置随无人机的形式不同而不同，如果无人机为多旋翼无人机，则电池转轮装置位于无人机机架下方；如果无人机为固定翼无人机，电池转轮装置位于无人机机体内部。

可选地，在本发明上述实施例中，在电池转轮装置设置在无人机的内部的情况下，在步骤S702，通过电池转轮装置检测为无人机供电的第一电池的电量是否满足预设电量之前，该方法还包括：

步骤S714，通过升降机构将电池转轮装置从无人机的上部开口伸出。

在一种可选的方案中，如果无人机为固定翼无人机，电池转轮装置位于无人机机体内部，通过无人机机体上部开口和一个升降机构，在需要更换电池的情况下，将电池转轮装置从机体内伸出，方便和空中平台对接。

下面结合图5，以无人机为多旋翼无人机17，空中平台为小型无人飞艇14的场景为例，对本发明一种优选的无人机电池的更换方法的实施例进行详细说明，如图5所示，当无人机的电能快耗尽时，控制无人机找到最近的空中平台14，空中平台伸出电池输送装置，其中已经备好用于更换的新的满电电池3(即上述的第二电池)，无人机将其电池转轮装置16的电池更换端口对准空中平台的电池输送端口15，当对接上后，空中平台上的对接装置20进行锁紧，无人机上的电池锁紧装置13松开电池，转轮5转至水平位置，空中平台中的伸缩杆1一端的可控吸盘2吸住要被更换掉的旧电池8(即上述的第一电池)，空中平台的伸缩杆开始工作，同时将新的满电电池3推送至无人机的电池仓7和将无人机电池仓中的旧电池8取出，两根伸缩杆的速度保持一致，这样就保证了无人机上重量不发生变化，从而保证无人机不会出现因为重量变化而导致的位置上下变化而影响电池的更换，当新的满电电池的电极4接触到无人机电池仓的滑轨电极6时，无人机电源切换模块将无人机的电源供应平滑地从旧电池8切换至新的满电电池3，待新的满电电池3完全进入电池仓7，同时旧电池8完全被取出，新的满电电池端的可控吸盘2放开新的满电电池3，接着对接装置20解锁，空中平台14断开与无人机17的对接，转轮驱动机构9驱动电池仓转动，将新的满电电池旋转至电池原来的位置，电池锁紧装置13锁紧新的满电电池，电池通过滑轨电极6和转轮滑环10给无人机17主电路供电，至此，无人机电池空中更换过程完成。

下面结合图6，以无人机为固定翼无人机18，空中平台为小型无人飞艇14的场景为例，对本发明另一种优选的无人机电池的更换方法的实施例进行详细说明，如图6所示，当无人机的电能快耗尽时，控制无人机找到最近的空中平台14，空中平台伸出电池输送装置，其中已经备好用于更换的新的满电电池3(即上述的第二电池)，无人机通过机体上的升降机构19将其电池转轮装置16从机体内伸出，并将其电池转轮装置16的电池更换端口对准空中平台的电池输送端口15，当对接上后，空中平台上的对接装置20进行锁紧，无人机上的电池锁紧装置13松开电池，转轮5转至水平位置，空中平台中的伸缩杆1一端的可控吸盘2吸住要被更换掉的旧电池8(即上述的第一电池)，空中平台的伸缩杆开始工作，同时将新的满电电池3推送至无人机的电池仓7和将无人机电池仓中的旧电池8取出，两根伸缩杆的速度保持一致，这样就保证了无人机上重量不发生变化，从而保证无人机不会出现因为重量变化而导致的位置上下变化而影响电池的更换，当新的满电电池的电极4接触到无人机电池仓的滑轨电极6时，无人机电源切换模块将无人机的电源供应平滑地从旧电池8切换至新的满电电池3，待新的满电电池3完全进入电池仓7，同时旧电池8完全被取出，新的满电电池端的可控吸盘2放开新的满电电池3，接着对接装置20解锁，空中平台14断开与无人机17的对接，转轮驱动机构9驱动电池仓转动，将新的满电电池旋转至电池原来的位置，电池锁紧装置13锁紧新的满电电池，升降机构19将电池转轮装置16收回至机体内，电池通过滑轨电极6和转轮滑环10给无人机17主电路供电，至此，无人机电池空中更换过程完成。

实施例3

根据本发明实施例，提供了一种无人机的实施例，包括：实施例1中任意一项的无人机电池的更换系统。

通过本发明上述实施例，无人机上增设电池转轮装置，无人机与电池存储平台连接，电池存储平台可以在第一电池的电量不满足预设电量的情况下，将第一电池更换为第二电池。容易注意到的是，通过电池转轮装置和电池存储平台，可以实现在空中更换电池的目的，大大提高无人机的续航和航程，解决了现有技术中的无人机通过电池供电，需要降落回地面补充电能，导致续航能力低的技术问题。因此，通过本发明上述实施例提供的方案，可以解决电动无人机续航时间短和航程短的问题，达到提高无人机的续航时间和航程的效果。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种无人机电池的更换系统，其特征在于，包括：

电池转轮装置，设置于无人机上，用于放置第一电池，其中，所述第一电池为所述无人机供电；

电池存储平台，与所述电池转轮装置连接，用于在所述第一电池的电量不满足预设电量的情况下，将所述第一电池更换为第二电池，其中，所述第二电池的电量满足所述预设电量，所述电池存储平台包括以下至少之一：预先在空中设置的固定不动的平台、预先在空中设置的可移动平台；

所述电池转轮装置还包括：锁闭机构，设置于转轮支座上与多个电池仓的电池更换端口同侧的一端，用于松开第一电池或锁闭第二电池；

所述电池存储平台还包括：传送装置，所述传送装置的一端与空中设置的电池存储平台连接，所述传送装置中的每根伸缩杆的一端均设置有可控吸盘，用于通过控制指令指示所述可控吸盘吸住第一电池或第二电池；

其中，所述传送装置包括：两根伸缩杆，一根伸缩杆用于从多个电池仓中取出所述第一电池，另一根伸缩杆用于将所述第二电池送入多个所述电池仓，其中，所述两根伸缩杆同时动作，且所述两根伸缩杆的运动速度相同；

其中，所述电池转轮装置包括：

转轮支座，固定在所述无人机上；

转轮，通过转轮转轴固定在所述转轮支座上；

多个电池仓，固定在所述转轮上，用于放置所述第一电池，其中，所述第一电池从多个所述电池仓的电池更换端口进出；

转轮驱动装置，设置在所述转轮支架上，与所述转轮动力连接，用于控制所述转轮转动，以使多个所述电池仓旋转至预设位置。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电池仓包括：

多条滑轨，位于所述电池仓的四周。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第二电池沿所述滑轨方向上设置有电池电极，其中，多条所述滑轨中与所述电池电极对应的滑轨设置有滑轨电极，用于在所述电池电极与所述滑轨电极接触之后，为所述无人机供电。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

控制模块，设置在所述无人机上，与所述电池转轮装置连接，用于将所述无人机的供电电源从所述第一电池切换为所述第二电池。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电池转轮装置还包括：

供电滑环，设置在所述转轮转轴上与多个所述电池仓的电池更换端口相对的一端，用于传输电量。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电池存储平台包括：

空中平台，用于存放所述第二电池；

对接装置，设置在所述传送装置的另一端，与所述无人机连接。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的系统，其特征在于，所述电池转轮装置设置在所述无人机的机架下方，或者所述无人机的内部。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，在所述电池转轮装置设置在所述无人机的内部的情况下，所述系统还包括：

升降机构，与所述电池转轮装置连接，用于将所述电池转轮装置从所述无人机的上部开口伸出。

9.一种无人机电池的更换方法，其特征在于，包括：

通过电池转轮装置检测为无人机供电的第一电池的电量是否满足预设电量，其中，所述第一电池放置于所述电池转轮装置中；

在检测到所述第一电池的电量不满足所述预设电量的情况下，通过电池存储平台将所述第一电池更换为第二电池，其中，所述第二电池的电量满足所述预设电量，所述电池存储平台包括以下至少之一：预先在空中设置的固定不动的平台、预先在空中设置的可移动平台；

其中，所述通过电池存储平台将所述第一电池更换为第二电池，包括：

通过所述电池转轮装置中的锁闭结构松开所述第一电池；

通过所述电池转轮装置中的转轮驱动装置控制所述第一电池仓和所述第二电池仓转动至第一预设位置，其中，所述第一预设位置至少包括：水平位置，所述水平位置用于指示允许所述电池存储平台从第一电池仓中将第一电池取出，并在第二电池仓中送入第二电池，完成无人机电池的更换过程的位置；

通过所述电池存储平台中的第一伸缩杆通过第一可控吸盘将所述第一电池从第一电池仓中取出；

通过所述电池存储平台中的第二伸缩杆通过第二可控吸盘将所述第二电池送入第二电池仓；

其中，所述第一伸缩杆和所述第二伸缩杆进行电池的取出和送入时两根伸缩杆同时动作，且所述两根伸缩杆的运动速度相同；

其中，所述电池转轮装置包括：

转轮支座，固定在所述无人机上；

转轮，通过转轮转轴固定在所述转轮支座上；

多个电池仓，固定在所述转轮上，用于放置所述第一电池，其中，所述第一电池从多个所述电池仓的电池更换端口进出；

转轮驱动装置，设置在所述转轮支架上，与所述转轮动力连接，用于控制所述转轮转动，以使多个所述电池仓旋转至预设位置。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述电池转轮装置设置在所述无人机的机架下方，或者所述无人机的内部。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述电池转轮装置设置在所述无人机的内部的情况下，在通过电池转轮装置检测为无人机供电的第一电池的电量是否满足预设电量之前，所述方法还包括：

通过升降机构将所述电池转轮装置从所述无人机的上部开口伸出。

12.一种无人机，其特征在于，包括：权利要求1至8中任意一项所述的无人机电池的更换系统。