CN108545063A - 一种无人机电池自动更换装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无人机电池自动更换装置，所述装置包括导轨、外壳、导轮、视觉定位器、控制器、安全锁和电池架。本发明还提供一种无人机电池自动更换的方法，能够实现电池充电、更换、传输的同时进行，提供无人机高强度的连续飞行作业，集自动定位、充电、更换于一体。

Description

一种无人机电池自动更换装置及方法

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机电池自动更换装置及方法。

背景技术

随着科学技术的进步与发展，人们的生活越来越智能化，无人机便是这一智能生活时代背景下的产物。近年来，无人机技术发展势不可挡，凭借着其体积轻便、携带方便和易于使用等优点，无人机在工业生产和日常生活中的应用越来越广泛。在无人机技术日趋发展的同时，其应用却一直收到续航能力的限制。由于电池电量的有限性，无人机无法实现远距离飞行和超长待机飞行，这就使得无人机电池的及时更换问题成为了相关技术领域所需要面对的首要问题。目前，对于无人机电池的更换都是手动进行，需要人工拆卸电池仓，再将电量充满的电池替换电量不足的电池以持续使用，而这种人工方式费时费力、操作繁琐，在智能电池更换技术方面目前还是空白。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种无人机电池自动更换装置及方法，目的在于填补无人机电池智能更换技术方面的空白，减少繁琐的人工操作，有效地节省时间和人力。

为实现以上目的，本发明提供一种无人机电池自动更换装置，包括导轨、外壳、导轮、视觉定位器、控制器、安全锁和电池架；

所述导轨包括横向导轨和竖向导轨，所述横向导轨和所述竖向导轨之间垂直交叉连接；所述外壳顶部设置有视觉定位器和控制器，所述视觉定位器和所述控制器电连接；所述外壳底部设有导轮，导轮与所述控制器电连接，所述外壳通过导轮卡合在所述导轨上；所述安全锁设置于所述外壳前端，与所述控制器电连接；所述外壳后端设有一通孔，所述电池架位于所述外壳内，电池架设有电源连接线，电源连接线通过所述通孔延伸到所述外壳外部，并连接所述控制器和外部电源；

所述电池架设有传动滑轨和运输架，电池架包括传送区、充电区和待机区，所述传动滑轨与外部电源电连接，设置在电池架内部，所述运输架设有挂钩，滑动连接在所述传动滑轨上；所述传送区位于外壳内前端，所述充电区位于外壳内后端上部，所述待机区位于外壳内后端下部。

进一步地，所述装置包括电池，电池设有凹槽，所述运输架通过挂钩与所述凹槽卡合。

进一步地，无人机上设有所述视觉定位器对应识别的定位符号。

进一步地，所述运输架包括无线接收装置、无线控制装置和动力驱动装置，底部设有金属导轮，所述金属导轮与与无线控制装置电连接。

进一步地，所述导轨前端设有停机区，末端设有所述电源。

同时，本发明还提供一种无人机电池自动更换的方法，包括步骤：

一、无人机降落在导轨前端的停机区内；

二、降落完成后，控制器接收指令，控制视觉定位器启动，同时控制导轮在导轨上移动，至导轨前端；

三、视觉控制器检测定位符号，如果无法检测到所述定位符号，持续控制导轮移动；如果检测到所述定位符号，控制装置驻车实现对接，并锁紧安全锁；

四、控制器驱动空置的运输架移动至无人机电池仓中，将飞行器中待充电电池取出，途径传送区转移电池至充电区，由外接电源对电池进行充电；

五、控制器驱动运输架将刚刚充满电的电池移动至待机区，并将待机区的电池送至飞行器电池仓中，运输架退出电池仓；

六、完成电池更换后，控制安全锁脱离，控制导轮向后端移动，装置脱离飞行器，留出无人机起飞安全距离。

进一步地，无人机的停机方向为：电池仓口正对所述导轨。

进一步地，导轮在具有两个维度的导轨上进行前后左右移动。

进一步地，步骤四中取出电池过程具体如下：设有挂钩的运输架从电池仓底部伸入，到达电池下部，电池设有凹槽，运输架通过挂钩与凹槽卡合并从卡合处上升，卡紧电池后，运输架退出电池仓。

进一步地，充电区内由外接电源同时对多个电池进行充电。

与已有技术相比，本发明具有以下有益效果：

无人机降落在停机区域后，本发明通过视觉识别定位器识别无人机对应的定位符号，并将视频信号发送给控制器从而控制装置的移动，实现本发明的自动定位功能。锁紧连接后，自动控制设有挂钩的运输架将无人机电池仓内的电池置换到电池架上，由于电池架同时具有传送区，充电区和待机区，能够实现电池充电、更换、传输的同时进行，提供无人机高强度的连续飞行作业，集自动定位、充电、更换于一体，适合无人值守的自动飞行作业，有效地填补了无人机电池智能更换技术方面的空白，减少繁琐的人工操作，有效地节省时间和人力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中运输架结构示意图；

图3为本发明中电池结构示意图；

图4为本发明实施例的工作流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种无人机电池自动更换装置，包括导轨2、外壳3、导轮4、视觉定位器5、控制器6、安全锁7和电池架8；

导轨2包括横向导轨和竖向导轨，所述横向导轨和所述竖向导轨之间垂直交叉连接；外壳3顶部设置有视觉定位器5和控制器6，视觉定位器5和控制器6电连接；外壳3底部设有导轮4，导轮4与控制器6电连接，外壳3通过导轮4卡合在导轨2上；安全锁7设置于外壳3前端，与控制器6电连接；外壳3后端设有一通孔，电池架8位于外壳3内，电池架8设有电源连接线9，电源连接线9通过所述通孔延伸到外壳3外部，并连接控制器6和外部电源；

电池架8设有传动滑轨9和运输架10，电池架8包括传送区11、充电区12和待机区13，传动滑轨9设置在电池架内部，并与外部电源相连，直接给运输架10供电并限制其位移，运输架10设有挂钩17，滑动连接在传动滑轨9上；传送区11位于外壳3内前端，充电区12位于外壳3内后端上部，待机区13位于外壳3内后端下部。

具体地，所述装置包括电池14，电池14设有凹槽18，运输架10通过挂钩17与凹槽18卡合。

具体地，无人机1上设有视觉定位器5对应识别的定位符号15。

具体地，运输架10包括无线接收装置、无线控制装置和动力驱动装置，可在系统控制下，协调运送电池，其底部设有金属导轮16，金属导轮16与无线控制装置电连接。

具体地，导轨2前端设有停机区，末端设有所述电源。

本发明实施例提供了一种无人机电池自动更换的方法，包括如下步骤：

S1：无人机降落在导轨前端的停机区内；

S2：降落完成后，控制器接收指令，控制视觉定位器启动，同时控制导轮在导轨上移动，至导轨前端；

S3：判断视觉控制器是否检测到定位符号，如果无法检测到所述定位符号，执行S301持续控制导轮移动；如果检测到所述定位符号，执行S302控制装置驻车实现对接，并锁紧安全锁；

S4：控制器驱动空置的运输架移动至无人机电池仓中，将飞行器中待充电电池取出，途径传送区转移电池至充电区，由外接电源对电池进行充电；

S5：控制器驱动运输架将刚刚充满电的电池移动至待机区，并将待机区的电池送至飞行器电池仓中，运输架退出电池仓；

S6：完成电池更换后，控制安全锁脱离，控制导轮向后端移动，装置脱离飞行器，留出无人机起飞安全距离。

具体地，无人机的停机方向为：电池仓口正对所述导轨。

具体地，导轮在具有两个维度的导轨上进行前后左右移动。

具体地，取出电池过程具体如下：设有挂钩的运输架从电池仓底部伸入，到达电池下部，电池设有凹槽，运输架通过挂钩与凹槽卡合并从卡合处上升，卡紧电池后，运输架退出电池仓。

具体地，充电区内由外接电源同时对多个电池进行充电。

本发明通过视觉识别定位器识别无人机对应的定位符号，并将视频信号发送给控制器从而控制装置的移动，实现本发明的自动定位功能。锁紧连接后，自动控制设有挂钩的运输架将无人机电池仓内的电池置换到电池架上，由于电池架同时具有传送区，充电区和待机区，能够实现电池充电、更换、传输的同时进行，提供无人机高强度的连续飞行作业，集自动定位、充电、更换于一体，适合无人值守的自动飞行作业，有效地填补了无人机电池智能更换技术方面的空白，减少繁琐的人工操作，有效地节省时间和人力。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种无人机电池自动更换装置，其特征在于，所述装置包括：导轨、外壳、导轮、视觉定位器、控制器、安全锁和电池架；

所述导轨包括横向导轨和竖向导轨，所述横向导轨和所述竖向导轨之间垂直交叉连接；所述外壳顶部设置有视觉定位器和控制器，所述视觉定位器和所述控制器电连接；所述外壳底部设有导轮，导轮与所述控制器电连接，所述外壳通过导轮卡合在所述导轨上；所述安全锁设置于所述外壳前端，与所述控制器电连接；所述外壳后端设有一通孔，所述电池架位于所述外壳内，电池架设有电源连接线，电源连接线通过所述通孔延伸到所述外壳外部，并连接所述控制器和外部电源；

所述电池架设有传动滑轨和运输架，电池架包括传送区、充电区和待机区，所述传动滑轨与外部电源电连接，设置在电池架内部，所述运输架设有挂钩，滑动连接在所述传动滑轨上；所述传送区位于外壳内前端，所述充电区位于外壳内后端上部，所述待机区位于外壳内后端下部。

2.根据权利要求1所述的一种无人机电池自动更换装置，其特征在于：所述装置包括电池，电池设有凹槽，所述运输架通过挂钩与所述凹槽卡合。

3.根据权利要求1所述的一种无人机电池自动更换装置，其特征在于：无人机上设有所述视觉定位器对应识别的定位符号。

4.根据权利要求1所述的一种无人机电池自动更换装置，其特征在于：所述运输架包括无线接收装置、无线控制装置和动力驱动装置，底部设有金属导轮，所述金属导轮与无线控制装置电连接。

5.根据权利要求1所述的一种无人机电池自动更换装置，其特征在于：所述导轨前端设有停机区，末端设有所述电源。

6.一种无人机电池自动更换的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

一、无人机降落在导轨前端的停机区内；

二、降落完成后，控制器接收指令，控制视觉定位器启动，同时控制导轮在导轨上移动，至导轨前端；

三、视觉控制器检测定位符号，如果无法检测到所述定位符号，持续控制导轮移动；如果检测到所述定位符号，控制装置驻车实现对接，并锁紧安全锁；

四、控制器驱动空置的运输架移动至无人机电池仓中，将飞行器中待充电电池取出，途径传送区转移电池至充电区，由外接电源对电池进行充电；

五、控制器驱动运输架将刚刚充满电的电池移动至待机区，并将待机区的电池送至飞行器电池仓中，运输架退出电池仓；

六、完成电池更换后，控制安全锁脱离，控制导轮向后端移动，装置脱离飞行器，留出无人机起飞安全距离。

7.根据权利要求6所述的一种无人机电池自动更换的方法，其特征在于，所述步骤一中，无人机的停机方向为：电池仓口正对所述导轨。

8.根据权利要求6所述的一种无人机电池自动更换的方法，其特征在于：所述步骤二中，导轮在具有两个维度的导轨上进行前后左右移动。

9.根据权利要求6所述的一种无人机电池自动更换的方法，其特征在于，所述步骤四中，取出电池过程具体如下：设有挂钩的运输架从电池仓底部伸入，到达电池下部，电池设有凹槽，运输架通过挂钩与凹槽卡合并从卡合处上升，卡紧电池后，运输架退出电池仓。

10.根据权利要求6所述的一种无人机电池自动更换的方法，其特征在于：充电区内由外接电源同时对多个电池进行充电。