CN110444707A - 电池组合、电池装拆系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种电池组合、电池装拆系统及方法，其中电池组合配置以安装于无人机上。所述电池组合包含电池、壳体以及数个旋臂。壳体具有空间，配置以容置电池。旋臂分别枢接于壳体，且至少部分位于空间内，旋臂具有卡勾与凸块，卡勾至少部分彼此相对，凸块至少部分彼此相对。当电池位于空间时，凸块受到电池抵压而使旋臂分别相对壳体转动，使得卡勾彼此接近而把电池卡扣并固定于空间内。相比现有技术而言，本发明无需人工手动拆卸更换电池，无人飞行器在作业时降落到机台上能够自动地更换其中的电池，提高了操作效率。

Description

电池组合、电池装拆系统及方法
技术领域
本发明涉及一种电池组合、电池装拆系统及方法，且特别涉及一种用于无人机的电池组合、电池装拆系统及方法。
背景技术
随着现今科技的进步，无人飞行器的应用也变得越来越广泛。通过使用者遥控无人飞行器在空中飞翔，很多高空的作业能够简单轻松地完成，从而为使用者带来很大的方便。
然而，无人飞行器的发展，除了在性能上及外形上的持续提升外，大多数无人飞行器在降落时后仍然需要人工手动拆卸更换电池，如何在无人飞行器作业时能快速地降落到机台上、自动地更换其中的电池，以提高操作的效率，无疑是业界一个最要的发展方向。
因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本发明所要研究解决的课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种电池组合、电池装拆系统及方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种电池组合，配置以安装于一无人机上，该电池组合包含：
一电池；
一壳体，具有一空间，配置以容置所述电池；以及
数个旋臂，分别枢接于所述壳体，且至少部分位于所述空间内，每一所述旋臂均具有一卡勾以及一凸块，所述卡勾至少部分彼此相对，所述凸块至少部分彼此相对；
其中，当所述电池位于所述空间时，各所述凸块受到电池抵压而使各所述旋臂分别相对所述壳体转动，使得各所述卡勾彼此接近而把该电池卡扣并固定于所述空间内。
上述技术方案中的有关内容解释如下：
1、上述方案中，更包含：
数个弹性组件，分别连接所述壳体与对应的所述旋臂。
2、上述方案中，所述旋臂的数量为奇数。
3、上述方案中，所述电池呈圆柱形。
为达到上述目的，本发明采用的另一技术方案是：
一种无人机的电池装拆系统，所述无人机具有一空间以及数个卡勾，所述空间配置以容置一电池，各所述卡勾至少部分覆盖一开口，以把所述电池卡扣并固定于所述空间内，该电池装拆系统包含：
一电池装拆装置，包含：
一机座，具有一导孔，配置以让所述无人机至少部分穿越；
一第一托盘，具有一第一凸块，朝向所述导孔；以及
一移动机构，配置以移动所述第一托盘往返所述导孔，
其中，当所述第一托盘朝向所述导孔移动时，所述第一凸块移动至所述开口，以把各所述卡勾撑开至彼此远离，从而容许所述电池能够随所述第一托盘通过所述开口而离开所述空间。
上述技术方案中的有关内容解释如下：
1、上述方案中，所述无人机具有一第一卡扣部，至少部分围绕所述开口设置；所述机座具有一第二卡扣部，至少部分围绕所述导孔设置，所述第一卡扣部配置与所述第二卡扣部彼此卡扣。
2、上述方案中，所述机座具有一弧面，围绕所述导孔并远离所述第一托盘，所述弧面配置以引导所述无人机进入导孔。
3、上述方案中，所述电池装拆装置更包含一第二托盘，具有一第二凸块以及一第三凸块，所述第三凸块围绕并远离所述第二凸块，该第二凸块配置以承载所述电池，该第三凸块配置以抵压所述第一卡扣部，以使该第一卡扣部脱离所述第二卡扣部。
4、上述方案中，所述电池装拆装置更包含一转动装置，具有一第一承托部以及一第二承托部，该第一承托部以及该第二承托部绕一轴线相对设置，所述第一承托部配置以承托所述第一托盘，所述第二承托部配置以承托所述第二托盘。
为达到上述目的，本发明采用的另一技术方案是：
一种电池装拆方法，包含：
控制一无人机飞行至一机座，所述无人机具有一第一电池卡扣于内部，该无人机被控制至少部分沿一第一方向穿越一导孔而卡扣于所述机座；
移动所述机座的一第一托盘沿一第二方向朝向所述导孔，以抵压无人机，从而解除所述无人机对所述第一电池的卡扣，所述第二方向相反于所述第一方向；
承托所述第一电池于所述第一托盘上；以及
移动所述第一托盘以及所述第一电池离开所述无人机。
上述技术方案中的有关内容解释如下：
1、上述方案中，更包含：
交替使用一第二托盘与所述第一托盘；
放置一第二电池于所述第二托盘上；以及
移动所述第二托盘沿所述第二方向朝向所述导孔，以把所述第二电池卡扣于所述无人机上，并把该无人机脱离所述机座。
附图说明
附图1为依照本发明一实施方式的电池装拆系统的立体示意图；
附图2为图1的电池组合的立体示意图；
附图3为图1的沿线段M-M的剖面图；
附图4为图1的电池装拆装置的立体示意图；
附图5为图1的沿线段M-M的剖面图，其中第一托盘承托电池；
附图6为图1的沿线段M-M的剖面图，其中第二托盘承托电池。
以上附图中：100、电池装拆系统；200、无人机；250、电池组合；251、电池；252、壳体；252a、第一卡扣部；253、旋臂；253a、卡勾；253b、凸块；254、弹性组件；300、电池装拆装置；310、机座；311、第二卡扣部；312、弧面；320、第一托盘；321、第一凸块；330、移动机构；340、第二托盘；341、第二凸块；342、第三凸块；350、转动装置；351、第一承托部；352、第二承托部；D1、第一方向；D2、第二方向；H、导孔；M-M、线段；O、开口；S、空间；X、轴线。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例：以下将以图式揭示本发明的数个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些现有惯用的结构与组件在图式中将以简单示意的方式绘示。且若实施上为可能，不同实施例的特征可以交互应用。
请参照图1，其为绘示依照本发明一实施方式的电池装拆系统100的立体示意图。在本实施方式中，如图1所示，一种电池装拆系统100包含无人机200以及电池装拆装置300。无人机200由使用者遥控而可在空中飞行，而电池装拆装置300可向无人机200提供电池装拆的功能。请注意到，为使图式清楚简洁，无人机200的上方仅以虚线绘示，而且，无人机200的上方只绘示于图1，而不在其他图式中绘示。进一步而言，无人机200内具有电池组合250，而电池组合250实质上安装于无人机200的下方。
请参照图2、3。图2为绘示图1的电池组合250的立体示意图。图3为绘示图1沿线段M-M的剖面图。在本实施方式中，如图2、3所示，电池组合250包含电池251、壳体252以及数个旋臂253。壳体252具有相连通的空间S以及开口O，空间S配置以容置电池251，而开口O暴露电池251。旋臂253分别枢接于壳体252，并且旋臂253至少部分位于壳体252的空间S内，旋臂253具有卡勾253a与凸块253b，凸块253b至少部分彼此相对，而卡勾253a亦至少部分彼此相对，卡勾253a更至少部分覆盖开口O，以把电池251卡扣并固定于空间S内。
若旋臂253的数量为偶数个时，位于相对位置的两旋臂253中的凸块253b以及卡勾253a为彼此相对；若旋臂253的数量为奇数个时，位于相邻或斜向位置的两旋臂253中的凸块253b以及卡勾253a为部分彼此相对。
具体而言，如图3所示，当电池251位于壳体252的空间S时，旋臂253的凸块253b受到电池251抵压而使旋臂253分别相对壳体252转动，使得旋臂253的卡勾253a彼此接近，进而把电池251卡扣并固定于壳体252的空间S内（杠杆原理）。再者，在本实施方式中，电池组合250更包含数个弹性组件254，弹性组件254分别连接壳体252与对应的旋臂253。如此一来，旋臂253相对壳体252的转动是弹性的。
在本发明一实施例中，电池251内具有多组电芯，例如电池251大致为直径20厘米的圆形时，内部可容纳50至60颗18650锂离子电芯，如此电池组合250重量约可限制在4公斤。在本发明一实施例中，电池251外表为圆柱形并且设有三个电性接点，其中一接点设于圆柱体的一端面（例如顶部），而另外两接点环绕在圆柱体的侧边上，如此可保证电池被卡扣固定时，无论如何旋转，三个接点都可以与无人机内部电路电性连接；在本发明一实施例中，设置于一端面的接点为地线，环绕在圆柱体上的两接点分别为火线和侦测线，电池上的接点设置可互相调换，或是可采用其他圆柱形电池的接点设计，而不影响本发明的功能、效果。
在本发明一实施例中，旋臂253的数量为奇数，例如三个或五个等，应用时有助于把电池251更稳固地卡扣并固定于壳体252的空间S内。在本实施方式中，如图1、2所示，旋臂253的数量为三个，但本发明并不以此为限。另外如前所述，电池251则呈圆柱形，并使其电连接的接口能够围绕于圆柱形的外表面设置，以使电池251与壳体252的安装及电性连接不受旋转方向上的限制。
请参照图4，其为绘示图1的电池装拆装置300的立体示意图。在本实施方式中，如图4所示，电池装拆装置300包含机座310、第一托盘320以及移动机构330。机座310具有导孔H，导孔H配置以让无人机200（请参照图1）至少部分穿越。更具体而言，当无人机200需要更换电池251时，使用者可以控制无人机200飞行并降落在机座310上，并使无人机200上位于下方的电池组合250至少部分沿第一方向D1穿越机座310的导孔H而卡扣于机座310。简单而言，如图4所示，第一方向D1是指朝下的方向。
再者，为了让无人机200的电池组合250更容易穿越机座310的导孔H，在本实施方式中，机座310具有弧面312，弧面312围绕导孔H并远离第一托盘320，当无人机200的电池组合250穿越机座310的导孔H时，弧面312引导无人机200的电池组合250进入导孔H。在本发明一实施例中，无人机200降落时仅需要引导无人机200的电池组合250进入导孔H即可，无论无人机200落地时朝向哪个方位，只要电池组合250进入导孔H，电池装拆装置300即可进行更换电池作业，因此电池装拆系统100不需要限定无人机200的其他部位必须要固定在特定的位置，也不需要限定无人机200朝向特定方位或是以特定角度固定在降落机台上，因此本发明的一实施例中，无人机200降落时只需要定位导孔H的位置就能完成降落，不需要取得在降落机台上的数个指定降落位置的定位信息，避免无人机200多个部位需要降落在指定位置时，定位信息精确度需求较高、容易因为误差导致降落失败、调整降落位置所需时间较久的问题。
具体而言，如图2、3所示，壳体252具有第一卡扣部252a，第一卡扣部252a至少部分围绕壳体252的开口O设置，相对地，如图3、4所示，机座310具有第二卡扣部311，第二卡扣部311至少部分围绕导孔H设置。在本实施方式中，当无人机200的电池组合250至少部分沿第一方向D1穿越机座310的导孔H后，无人机200的第一卡扣部252a与机座310的第二卡扣部311彼此卡扣，以使无人机200固定于机座310上。第一卡扣部252a与第二卡扣部311彼此卡扣的状况请参照图3。
再者，如图1、4所示，第一托盘320具有第一凸块321，第一凸块321朝向机座310的导孔H。移动机构330配置以移动第一托盘320往返机座310的导孔H，换句话说，移动机构330可移动第一托盘320接近或远离机座310的导孔H。
请参照图5，其为绘示图1沿线段M-M的剖面图，其中第一托盘320承托电池251。具体而言，当无人机200的电池组合250至少部分穿越机座310的导孔H并卡扣于机座310，而移动机构330把第一托盘320朝向机座310的导孔H沿相反于第一方向D1的第二方向D2移动时，第一托盘320的第一凸块321移动至壳体252的开口O，以抵压旋臂253的卡勾253a并把卡勾253a撑开，以致卡勾253a彼此远离，从而解除卡勾253a对电池251的卡扣。此时，如图5所示，电池251承托于第一托盘320上，且电池251能够随第一托盘320在移动机构330（请参照图1及图4）的带动下通过壳体252的开口O而离开壳体252的空间S。如此一来，电池装拆装置300能够简单容易地把电池251从无人机200自动拆除，过程不涉及人手的直接操作，故能为无人机使用者带来方便。简单而言，如图5所示，第二方向D2是指朝上的方向。
再者，在本实施方式中，如图1、4所示，电池装拆装置300更包含第二托盘340。第二托盘340具有第二凸块341以及第三凸块342，第三凸块342围绕并远离第二凸块341，第二凸块341配置以承载电池251，第三凸块342则配置以抵压壳体252的第一卡扣部252a。
具体而言，当旧的电池251随第一托盘320在移动机构330的带动下通过壳体252的开口O而离开壳体252的空间S后，新的电池251可置放于第二托盘340，在第二托盘340的位置对应机座310的导孔H后，移动机构330把第二托盘340朝机座310的导孔H移动，以把新的电池251移动至壳体252的空间S内。
请参照图6，其为绘示图1沿线段M-M的剖面图，其中第二托盘340承托电池251。在本实施方式中，如图6所示，当新的电池251被安装于壳体252的空间S内时，如上所述，旋臂253的凸块253b受到新的电池251抵压而使旋臂253分别相对壳体252转动，使得旋臂253的卡勾253a彼此接近而把新的电池251卡扣并固定于壳体252的空间S内。在本发明一实施例中，当新的电池251被卡扣并固定于壳体252的空间S内时，电池251顶端的电性接点会碰触到壳体252顶端的电性接点（未绘示），电池251侧边的电性接点会接触到壳体252的空间S内侧部的电性接点（未绘示）；在本发明一实施例中，接触电池251侧边的侧部电性接点设置在壳体252的空间S内的一部分圆周上，位于在两只旋臂253之间；在本发明一实施例中，接触电池251侧边的电性接点设置在旋臂253上；当新的电池251被旋臂253卡扣固定时，电池251的电性接点与壳体252的空间S顶部和侧部上的电性接点接触，达成电性连接供电给无人机200。
再者，如上所述，第二托盘340的第三凸块342抵压壳体252的第一卡扣部252a，以使第一卡扣部252a如图6所示不再卡扣于机座310的第二卡扣部311，亦即使无人机200能够脱离机座310。如此一来，新的电池251能自动安装至无人机200并让无人机200能够脱离机座310，过程不涉及人手的直接操作，故能为无人机使用者带来方便。
如上所述，第一托盘320与第二托盘340在电池装拆系统100的运作时是交替使用的。在实务的应用中，为方便第一托盘320与第二托盘340的交替操作，如图1、4所示，电池装拆装置300更包含转动装置350。转动装置350具有第一承托部351以及第二承托部352，第一承托部351以及第二承托部352绕轴线X相对设置，第一承托部351配置以承托第一托盘320，第二承托部352配置以承托第二托盘340。在电池装拆系统100的运作过程中，通过转动装置350至少部分绕轴线X转动，第一承托部351以及第二承托部352的位置能够彼此交替。
具体而言，当第一托盘320承载旧的电池251而随移动机构330的带动下远离壳体252后，承载有旧的电池251的第一托盘320被移动机构330移动至第一承托部351，以被第一承托部351承托。然后，转动装置350至少部分绕轴线X转动，以把承载有新的电池251的第二托盘340移动至对应机座310的导孔H，亦即对应壳体252的开口O，以让移动机构330把第二托盘340朝向机座310的导孔H移动，并把承载于第二托盘340上新的电池251移动至壳体252的空间内。如此一来，电池251更换的过程，可以自动化的方式进行。
在本发明一实施例中，第一托盘320与第二托盘340具有相同的形状和结构，当空托盘（第一托盘320或第二托盘340）接近壳体252的开口O时，托盘的结构会撑开旋臂253的卡勾253a，从而解除卡勾253a对电池251的卡扣使电池251落在托盘上，当承载电池251的托盘抵近壳体252的开口O时，托盘的结构会撑开旋臂253的卡勾253a使电池251进入壳体252的空间S，当托盘离开时弹性组件254会带动旋臂253复位，使卡勾253a将电池251固定在壳体252内保持与无人机200的电性连接。在本发明一实施例中，电池装拆装置300不止具有两组托盘，可以同时对多架无人机200进行电池251更换作业，以便多台无人机200同时工作，或是电池装拆装置300可以多组托盘对一架无人机200同时进行更换电池251以及装载承载物质的作业，因为无人机200朝向任何方位降落无人机200的电池组合250都可以进入导孔H，所以无人机200可以在电池组合250进入导孔H后再由机台上的机构旋转无人机200调整方向，使无人机200装载承载物质的部位与另一导孔或其他装卸机构连接固定，进行装载或卸下承载物质的作业，例如装载或卸下货物、装载并电性连接启用摄影装置或卸除摄影装置、补充农药或种子、或是安装或卸除其他无人机功能模块，以便无人机200持续工作。
综上所述，本发明上述实施方式所揭示的技术方案至少具有以下优点：
一、当无人机的电池组合至少部分穿越机座的导孔并卡扣于机座，而移动机构把第一托盘朝向机座的导孔沿第二方向移动时，第一托盘的第一凸块移动至壳体的开口，以抵压旋臂的卡勾并把卡勾撑开，以致卡勾彼此远离，从而解除卡勾对电池的卡扣。此时，电池承托于第一托盘上，且电池能够随第一托盘在移动机构的带动下通过壳体的开口而离开壳体的空间。如此一来，电池装拆装置能够简单容易地把电池从无人机自动拆除，过程不涉及人手的直接操作，故能为无人机使用者带来方便。
二、当新的电池被安装于壳体的空间内时，旋臂的凸块受到新的电池抵压而使旋臂分别相对壳体转动，使得旋臂的卡勾彼此接近而把新的电池卡扣并固定于壳体的空间内。再者，第二托盘的第三凸块抵压壳体的第一卡扣部，以使第一卡扣部不再卡扣于机座的第二卡扣部，亦即使无人机能够脱离机座。如此一来，新的电池能自动安装至无人机并让无人机能够脱离机座，过程不涉及人手的直接操作，故能为无人机使用者带来方便。
三、当第一托盘承载旧的电池而随移动机构的带动下远离壳体后，承载有旧的电池的第一托盘被移动机构移动至第一承托部，以被第一承托部承托。然后，转动装置至少部分绕轴线转动，以把承载有新的电池的第二托盘移动至对应机座的导孔，亦即对应壳体的开口，以让移动机构把第二托盘朝向机座的导孔移动，并把承载于第二托盘上新的电池移动至壳体的空间内。如此一来，电池更换的过程，可以自动化的方式进行。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种电池组合，其特征在于：配置以安装于一无人机上，该电池组合包含：
一电池；
一壳体，具有一空间，配置以容置所述电池；以及
数个旋臂，分别枢接于所述壳体，且至少部分位于所述空间内，每一所述旋臂均具有一卡勾以及一凸块，所述卡勾至少部分彼此相对，所述凸块至少部分彼此相对；
其中，当所述电池位于所述空间时，各所述凸块受到电池抵压而使各所述旋臂分别相对所述壳体转动，使得各所述卡勾彼此接近而把该电池卡扣并固定于所述空间内。
2.根据权利要求1所述的电池组合，其特征在于：更包含：
数个弹性组件，分别连接所述壳体与对应的所述旋臂。
3.根据权利要求1所述的电池组合，其特征在于：所述旋臂的数量为奇数。
4.根据权利要求1所述的电池组合，其特征在于：所述电池呈圆柱形。
5.一种无人机的电池装拆系统，其特征在于：所述无人机具有一空间以及数个卡勾，所述空间配置以容置一电池，各所述卡勾至少部分覆盖一开口，以把所述电池卡扣并固定于所述空间内，该电池装拆系统包含：
一电池装拆装置，包含：
一机座，具有一导孔，配置以让所述无人机至少部分穿越；
一第一托盘，具有一第一凸块，朝向所述导孔；以及
一移动机构，配置以移动所述第一托盘往返所述导孔，
其中，当所述第一托盘朝向所述导孔移动时，所述第一凸块移动至所述开口，以把各所述卡勾撑开至彼此远离，从而容许所述电池能够随所述第一托盘通过所述开口而离开所述空间。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：所述无人机具有一第一卡扣部，至少部分围绕所述开口设置；所述机座具有一第二卡扣部，至少部分围绕所述导孔设置，所述第一卡扣部配置与所述第二卡扣部彼此卡扣。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述机座具有一弧面，围绕所述导孔并远离所述第一托盘，所述弧面配置以引导所述无人机进入导孔。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于：所述电池装拆装置更包含一第二托盘，具有一第二凸块以及一第三凸块，所述第三凸块围绕并远离所述第二凸块，该第二凸块配置以承载所述电池，该第三凸块配置以抵压所述第一卡扣部，以使该第一卡扣部脱离所述第二卡扣部。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：所述电池装拆装置更包含一转动装置，具有一第一承托部以及一第二承托部，该第一承托部以及该第二承托部绕一轴线相对设置，所述第一承托部配置以承托所述第一托盘，所述第二承托部配置以承托所述第二托盘。
10.一种电池装拆方法，其特征在于：包含：
控制一无人机飞行至一机座，所述无人机具有一第一电池卡扣于内部，该无人机被控制至少部分沿一第一方向穿越一导孔而卡扣于所述机座；
移动所述机座的一第一托盘沿一第二方向朝向所述导孔，以抵压无人机，从而解除所述无人机对所述第一电池的卡扣，所述第二方向相反于所述第一方向；
承托所述第一电池于所述第一托盘上；以及
移动所述第一托盘以及所述第一电池离开所述无人机。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：更包含：
交替使用一第二托盘与所述第一托盘；
放置一第二电池于所述第二托盘上；以及
移动所述第二托盘沿所述第二方向朝向所述导孔，以把所述第二电池卡扣于所述无人机上，并把该无人机脱离所述机座。
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