CN111169437B - 一种无人机电池自动更换装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无人机电池自动更换装置及方法，其包括：用于无人机降落的平台、电池更换机构和驱动机构；无人机上设置有两端开口的电池仓，以及设置于电池仓内部且与电池仓适配的电池；平台上设置有与无人机对位的对位机构；电池更换机构包括设置于无人机一侧且能够移动至电池仓的第一机械夹手，以及设置于无人机另一侧且能够移动至电池仓的第二机械夹手；驱动机构分别与第一机械夹手和第二机械夹手连接，用于驱动第一机械夹手夹持满电电池，并将满电电池推入电池仓内部，以及驱动第二机械夹手夹取被满电电池推出的空电电池。该无人机电池自动更换装置能够自动更换电池，减轻了工作人员的劳动强度，提高了智能化程度，更换电池的效率高。

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，尤其涉及一种无人机电池自动更换装置及方法。

背景技术

近年来，随着科技的不断进步，无人机在飞行器领域取得了快速发展。当前，无人机现在已广泛应用于农林植保、电力巡检、物流运输等领域，极大程度地方便了人民的生产生活。但是无人机的电池电量的储量却成为无人机自动飞行应用一个难题，无人机在长时间的飞行后会出现电量耗尽的情况，因此，需要及时为无人机的电池充电。

现有技术中，当无人机的电池即将耗尽时，需要飞行至指定地点，由人工对电池进行充电，即，人工手动地将无人机电池仓中的空电电池更换为满电电池。

通常情况下，无人机电池持续工作时间很短，需要频繁的更换，上述人工更换无人机电池的方式增加了工作人员的劳动强度，且，智能化程度低，更换电池的效率低、费时费力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够自动地将空电电池更换为满电电池的无人机电池自动更换装置。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一方面，提供了一种无人机电池自动更换装置，其包括：用于无人机降落的平台、电池更换机构和驱动机构；

所述无人机上设置有两端开口的电池仓，以及设置于所述电池仓内部且与所述电池仓适配的电池；

所述平台上设置有与所述无人机对位的对位机构；

所述电池更换机构包括设置于所述无人机一侧且能够移动至所述电池仓的第一机械夹手，以及设置于所述无人机另一侧且能够移动至所述电池仓的第二机械夹手；

所述驱动机构分别与所述第一机械夹手和所述第二机械夹手连接，用于驱动所述第一机械夹手夹持满电电池，并将所述满电电池推入所述电池仓内部，以及驱动所述第二机械夹手夹取被所述满电电池推出的空电电池。

作为本发明的进一步改进，所述电池的侧面设有位于同一条直线的电池凸起轨和插销孔；

所述电池仓包括与所述电池凸起轨对应的轨道外仓，所述轨道外仓的下方从上到下依次设置有与所述插销孔对应的插销、弹簧和电磁铁，所述插销用于在电磁铁断电状态时在弹簧的弹力下插入所述插销孔，以及在电磁铁通电时在电磁铁的吸力下脱离所述插销孔。

作为本发明的进一步改进，所述驱动机构包括：第一驱动电机、第二驱动电机和第三驱动电机；

所述第一机械夹手的底部设置有第一滑块，所述第一滑块设置于第一水平螺纹杆上，且所述第一水平螺纹杆穿过所述第一滑块，所述第一水平螺纹杆的一端设有所述第一驱动电机；

所述第一驱动电机的底部设置有第二滑块，所述第二滑块设置于第二水平螺纹杆上，且所述第二水平螺纹杆穿过所述第二滑块，所述第二水平螺纹杆与所述第一水平螺纹杆垂直，所述第二水平螺纹杆的一端设有所述第二驱动电机；

所述第二驱动电机远离所述第一水平螺纹杆的一侧设置有第三滑块，所述第三滑块设置于第一竖直螺纹杆上，且所述第一竖直螺纹杆穿过所述第三滑块，所述第一竖直螺纹杆的底端设有所述第三驱动电机。

作为本发明的进一步改进，所述驱动机构还包括：第一电动推杆；

所述第二水平螺纹杆上还设置有第四滑块，所述第四滑块设置于所述第二滑块远离所述第一竖直螺纹杆的一侧，所述第一电动推杆与所述第四滑块连接。

作为本发明的进一步改进，所述第一机械夹手包括：电池夹紧部分、底板和电池仓夹紧部分，所述电池夹紧部分和所述电池仓夹紧部分均设置于所述底板上，且所述电池仓夹紧部分设置于所述电池夹紧部分中靠近所述电池仓的一侧。

作为本发明的进一步改进，所述电池夹紧部分包括：栅栏夹紧结构、第一伞轮、第二伞轮和与所述电池仓的短边方向平行的第三水平螺纹杆，所述驱动机构还包括：第四驱动电机；

所述第一伞轮与所述底板固定连接，所述第一伞轮的一侧设置有所述第四驱动电机，另一侧与第二伞轮啮合，所述第三水平螺纹杆穿过所述栅栏夹紧结构和所述第二伞轮，所述第三水平螺纹杆用于在转动时带动所述栅栏夹紧结构夹紧所述电池或者松开所述电池。

作为本发明的进一步改进，所述电池仓夹紧部分包括：用于夹紧所述电池仓的前后两侧的两个竖直L型夹紧板，以及与用于夹紧所述电池仓的上下两侧的两个水平L型夹紧板，所述驱动机构还包括：第五驱动电机和第六驱动电机；

所述底板上靠近所述无人机的一侧还设置有与第二水平螺纹杆平行的第四水平螺纹杆，所述第四水平螺纹杆穿过两个所述竖直L型夹紧板的底部；

所述第四水平螺纹杆的一端设有所述第五驱动电机，靠近另一端处设有所述第六驱动电机，所述第六驱动电机与第二竖直螺纹杆连接，所述第二竖直螺纹杆由下至上依次穿过两个所述水平L型夹紧板。

作为本发明的进一步改进，所述驱动机构还包括：第七驱动电机、第八驱动电机、第九驱动电机和第十驱动电机；

所述第二机械夹手的顶部设置有第五滑块，所述第五滑块设置于第五水平螺纹杆上，且所述第五水平螺纹杆穿过所述第五滑块，所述第五水平螺纹杆的一端设有所述第七驱动电机；

所述第七驱动电机的顶部设置有第六滑块，所述第六滑块设置于第六水平螺纹杆上，且所述第六水平螺纹杆穿过所述第六滑块，所述第六水平螺纹杆与所述第五水平螺纹杆平行，所述第六水平螺纹杆的一端设有所述第八驱动电机；

所述第八驱动电机的底部设置有第七滑块，所述第七滑块设置于第七水平螺纹杆上，且所述第七水平螺纹杆穿过所述第七滑块，所述第七水平螺纹杆与所述第五水平螺纹杆垂直， 所述第七水平螺纹杆的一端设有所述第九驱动电机；

所述第九驱动电机远离所述第五水平螺纹杆的一侧设置有第八滑块，所述第八滑块设置于第三竖直螺纹杆上，且所述第三竖直螺纹杆穿过所述第八滑块，所述第三竖直螺纹杆的底端设有所述第十驱动电机。

作为本发明的进一步改进，所述驱动机构还包括：第二电动推杆，所述平台与所述第二电动推杆连接，所述第二电动推杆用于推动所述平台前后移动，所述平台上还设有用于固定无人机的无人机固定机构。

另一方面，提供了一种无人机电池自动更换方法，所述方法包括：

无人机通过平台上的对位机构降落在所述平台上；

驱动机构驱动第一机械夹手夹持满电电池，驱动机构将所述满电电池推入所述无人机的电池仓内部，驱动机构还驱动第二机械夹手夹取被所述满电电池推出的空电电池。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明所提供的一种无人机电池自动更换装置及方法，通过驱动机构可以驱动第一机械夹手夹持电池，也可以将满电电池推入电池仓内部，也可以驱动第二机械夹夹取被满电电池推出的空电电池，从而将空电电池更换为满电电池，而不再需要人工手动地进行更换。因此，该无人机电池自动更换装置能够实现自动更换电池，减轻了工作人员的劳动强度，提高了智能化程度，更换电池的效率高，省时省力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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它的附图。

图1是本发明实施例提供的一种无人机电池自动更换装置的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的一种设置有电池仓的无人机的结构示意图。

图3是本发明实施例提供的一种电池在第一角度下的结构示意图。

图4是本发明实施例提供的一种电池在第二角度下的结构示意图。

图5是图2中A处的结构放大图。

图6是本发明实施例提供的一种电源盖板的结构示意图。

图7是本发明实施例提供的一种用于供第一机械夹手移动的结构示意图。

图8是本发明实施例提供的一种第一机械夹手在第一方向的结构示意图。

图9是本发明实施例提供的一种第一机械夹手在第二方向的结构示意图。

图10是本发明实施例提供的一种用于供第二机械夹手移动的结构示意图。

其中，图中的附图标记分别表示：

1-平台，11-对位机构，12-无人机固定机构，

2-电池更换机构，21-第一机械夹手，211-电池夹紧部分，211-1-栅栏夹紧结构，211-2-第一伞轮，211-3-第二伞轮，211-4-第三水平螺纹杆，212-底板，212-1-第四水平螺纹杆，212-2-第二竖直螺纹杆，213-电池仓夹紧部分，213-1-竖直L型夹紧板，213-2-水平L型夹紧板，214-水平挡板，22-第二机械夹手，23-第一滑块，24-第一水平螺纹杆，25-第二滑块，26-第二水平螺纹杆，27-第三滑块，28-第一竖直螺纹杆，29-第四滑块，2100-第五滑块，2110-第五水平螺纹杆，2120-第六滑块，2130-第六水平螺纹杆，2140-第七滑块，2150-第七水平螺纹杆，2160-第八滑块，2170-第三竖直螺纹杆，

31-第一驱动电机，32-第二驱动电机，33-第三驱动电机，34-第四驱动电机，35-第五驱动电机，36-第六驱动电机，37-第七驱动电机，38-第八驱动电机，39-第九驱动电机，310-第十驱动电机，311-第一电动推杆，

4-无人机，41-电池仓，411-轨道外仓，412-插销，413-弹簧，414-电磁铁，415-导线端，416-导电接触端，42-电池，421-电池凸起轨，422-插销孔，423-正负极接口，424-贴纸，

5-壳体，51-侧板，511-第一侧板，512-第二侧板，513-第三侧板，52-底部固定板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对发明进行清楚、完整的描述。

图1是本发明实施例提供的一种无人机电池自动更换装置的结构示意图，如图1所示，其包括：用于无人机4降落的平台1、电池更换机构2和驱动机构。

如图2所示，无人机4上设置有两端开口的电池仓41，以及设置于电池仓41内部且与电池仓41适配的电池；平台1上设置有与无人机4对位的对位机构11，其中，该对位机构11可以为字母、传感器或是其他满足要求的结构，示例性地，如图1所示，将平台1上的字母“A”作为对位机构11。

电池更换机构2包括设置于无人机4一侧且能够移动至电池仓41的第一机械夹手21，以及设置于无人机4另一侧且能够移动至电池仓41的第二机械夹手22，驱动机构分别与第一机械夹手21和第二机械夹手22连接。

本发明实施例提供的无人机电池自动更换装置适用于对无人机4中电池仓41内的电池42进行自动更换的场景。当需要更换电池仓41中的电池时，驱动机构可以驱动第一机械夹手21夹持满电电池，也可以将满电电池推入电池仓41内部，也可以驱动第二机械夹手22夹取被满电电池推出的空电电池，从而将空电电池更换为满电电池，而不再需要人工手动地进行更换。因此，该无人机电池自动更换装置能够实现自动更换电池，减轻了工作人员的劳动强度，提高了智能化程度，更换电池的效率高，省时省力。

关于电池的结构，在一种可能的实现方式中，如图3和图4所示，电池42的侧面设有位于同一条直线的电池凸起轨421和插销孔422，在该电池凸起轨421的下面还设有正负极接口423，该正负极接口423的外边缘设有凸起的绝缘橡胶以防止外面水汽的影响。

另外，在电池42的侧面还可贴有贴纸424，本发明实施例对贴纸的粘贴位置和形状不作具体限定，示例性地，以设有电池凸起轨421作为电池的正面，以该正面对应的侧面作为电池的反面，则在电池的正面和背面均粘贴有贴纸424，且电池的正面的贴纸424呈“△”型，与电池的背面的贴纸424呈“◎”型。

则为了与上述电池42的形状相匹配，如图2和图5所示，电池仓41包括与电池凸起轨421对应的轨道外仓411，轨道外仓411的下方从上到下依次设置有与插销孔422对应的插销412、弹簧413和电磁铁414，其中该电磁铁414可以为金属线圈，插销412用于在电磁铁414断电状态时在弹簧413的弹力下插入插销孔422，以及在电磁铁414通电时在电磁铁414的吸力下脱离插销孔422。即，插销412可被电磁铁414吸引，在电磁体断电状态下，该插销412被弹簧413的弹力下向上插去将电池42卡住，从而固定电池42，避免了无人机4飞行过程中电池42掉落的情况；而在电磁体通电状态下，该插销412被电磁铁414吸引而克服弹簧413弹力并向下运动并脱离插销孔422，解除了对电池42的固定，从而电池42在受到力时可以在电池仓41中滑动。

相应地，电池仓41上还设有用于给电磁铁414通电的导电端415，当该导电端415与电源连接时，可以使电磁铁414处于通电状态。

进一步地，为了实现电池为无人机4供电的作用，在一种可能的实现方式中，电池仓41上有着与电池42配合的电源连接处，即电源盖板，其如图6所示。该电源盖板的内部设置有两个材质为导电金属、且有弹力的导电接触端416，当电池插入电池仓41后，这两个导电接触端416会被压下，并与电池上的正负极接口紧密接触，实现良好的导电作用。其中，这两个导电接触端416是一正一负的设置，其连接着电池仓41上电力输出的正负极以实现对无人机4的电源供给。

另外，电源盖板上还有着凸起的绝缘橡胶，该绝缘橡胶与电池42上的绝缘橡胶相对应，当电池42进入电池仓41且被插销412卡住时，这两部分绝缘橡胶恰好会紧密接触，将上述两个导电接触端416紧密包围，从而防止了外部水汽的影响。

关于第一机械夹手21的移动方式，在一种可能的实现方式中，如图7所示，驱动机构包括：第一驱动电机31、第二驱动电机32和第三驱动电机33。

第一机械夹手21的底部设置有第一滑块23，第一滑块23设置于第一水平螺纹杆24上，且第一水平螺纹杆24穿过第一滑块23，第一水平螺纹杆24的一端设有第一驱动电机31；

第一驱动电机31的底部设置有第二滑块25，第二滑块25设置于第二水平螺纹杆26上，且第二水平螺纹杆26穿过第二滑块25，第二水平螺纹杆26与第一水平螺纹杆24垂直，第二水平螺纹杆26的一端设有第二驱动电机32。

第二驱动电机32远离第一水平螺纹杆24的一侧设置有第三滑块27，第三滑块27设置于第一竖直螺纹杆28上，且第一竖直螺纹杆28穿过第三滑块27，第一竖直螺纹杆28的底端设有第三驱动电机33。

因此，通过第一驱动电机31、第二驱动电机32和第三驱动电机33的驱动作用，能够实现第一机械夹手21上下、前后、左右方向的移动。

关于第一机械夹手21的结构，在一种可能的实现方式中，如图8和图9所示，第一机械夹手21包括：电池夹紧部分211、底板212和电池仓夹紧部分213，电池夹紧部分211和电池仓夹紧部分213均设置于底板212上，且电池仓夹紧部分213设置于电池夹紧部分211中靠近电池仓41的一侧。

其中，电池夹紧部分211包括：栅栏夹紧结构211-1、第一伞轮211-2、第二伞轮211-3和电池仓41的短边方向平行的第三水平螺纹杆211-4，即，第三水平螺纹杆211-4与第二水平螺纹杆26平行，驱动机构还包括：第四驱动电机34。

第一伞轮211-2与底板212固定连接，第一伞轮211-2的一侧设置有第四驱动电机34，另一侧与第二伞轮211-3啮合，第三水平螺纹杆211-4穿过栅栏夹紧结构211-1和第二伞轮211-3，第三水平螺纹杆211-4用于在转动时带动栅栏夹紧结构211-1夹紧电池42或者松开电池42，其中，栅栏夹紧结构211-1夹紧的是电池42的两条长边。

在一种可能的实现方式中，上述栅栏夹紧结构211-1包括：第一栅栏板、设置于第一栅栏板一端顶部的第一夹片、设置于一端底部的第一支撑板、第二栅栏板、设置于第二栅栏板另一端顶部的第二夹片和设置于另一端底部的第二支撑板；

第一支撑板和第二支撑板相对设置在底板212上，第一栅栏板和第二栅栏板相适配，第一支撑板和第二支撑板用于在相向移动时，带动第一夹片和第二夹片相向移动；以及在反向移动时，带动第一夹片和第二夹片反向移动。

满电电池按照电池仓41的方向放置于第一栅栏板和第二栅栏板组成的栅栏板上后，第四驱动电机34转动并带动第一伞轮211-2转动，第一伞轮211-2在转动时带动第二伞轮211-3转动，第二伞轮211-3在转动时带动穿过第二伞轮211-3的第三水平螺纹杆211-4转动，第三水平螺纹杆211-4在转动时，带动第一支撑板和第二支撑板相向移动或者反向移动，进而带动第一夹片和第二夹片相向移动或反向移动，从而夹紧电池42的长边或者松开电池42的长边，实现对电池42左右两侧的限位。

如图8和图9所示，电池仓夹紧部分213包括：用于夹紧电池仓41的前后两侧的两个竖直L型夹紧板213-1，以及与用于夹紧电池仓41的上下两侧的两个水平L型夹紧板213-2，驱动机构还包括：第五驱动电机35和第六驱动电机36；

底板212上靠近无人机4的一侧还设置有与第二水平螺纹杆26平行的第四水平螺纹杆212-1，第四水平螺纹杆212-1穿过两个竖直L型夹紧板213-1的底部；

第四水平螺纹杆212-1的一端设有第五驱动电机35，靠近另一端处设有第六驱动电机36，第六驱动电机36与第二竖直螺纹杆212-2连接，第二竖直螺纹杆212-2由下至上依次穿过两个水平L型夹紧板213-2。

第五驱动电机35在转动时带动第四水平螺纹杆212-1转动，从而带动两个竖直L型夹紧板213-1夹紧或松开电池仓41的前后两侧，第六驱动电机36在转动时带动第二竖直螺纹杆212-2转动，从而带动两个水平L型夹紧板213-2夹紧或松开电池仓41的上下两侧。

其中，在竖直L型夹紧板213-1上还可设置有用于与电池仓41上设置的导电端相接触的导电金属，该导电金属与电源连接，当导电金属与电源连通时，则设于电磁铁414轨道外仓411的下方，且与导电端的连接的电磁铁414则会产生吸力。

在一种可能的实现方式中，为了方便驱动机构能够将第一机械夹手21上的满电电池推入无人机4上的电池仓41中，如图7所示，驱动机构还包括：第一电动推杆311；第二水平螺纹杆26上还设置有第四滑块29，第四滑块29位于第二滑块25远离第一竖直螺纹杆28的一侧，即，第四滑块29至第一竖直螺纹杆28之间的水平距离，大于第二滑块25至第一竖直螺纹杆28之间的水平距离，第一电动推杆311与第四滑块29连接。

在自动更换电池42的过程中，满电电池按照电池仓41的方向放置于第一栅栏板和第二栅栏板组成的栅栏板上后，驱动机构驱动第一机械夹手21固定好电池4的位置后，然后驱动第一机械夹手21移动到与无人机4上电池仓41对应位置处，从而保证后续过程中第一机械夹手21上的满电电池能够移动至电池仓41内，驱动机构再控制电池仓夹紧部分213夹紧电池仓41的上下两侧和左右两侧，之后，通过第一电动推杆311的推动作用将电池推进电池仓41内。

需要说明的是，由于与第一电动推杆311连接的第四滑块29和与第一机械夹手21连接的第二滑块25均设置在第二水平螺纹杆26上，因此，当第二水平螺纹杆26转动时，会带动第一机械夹手21和第一电动推杆311的同步移动，从而能够保证第一电动推杆311与第一机械夹手21上的满电电池之间的距离，这样，当第一电动推杆311在伸长时，能够将满电电池推入电池仓41内。

为了进一步提高电池夹紧部分211对电池42的定位，从而保证电池42能够进入至电池仓41中。

在一种可能的实现方式中，考虑到由于满电电池放置在有缝隙的栅栏板上，可能会出现由于电池倾斜而导致电池无法进入到电池仓41的情况，因此，如图8和图9所示，在任一个夹片的顶端还设置有水平挡板214，并在水平挡板214的自由端设置有向上倾斜的斜板，由于水平挡板214的限位作用，能够保证满电电池通过该水平挡板214进入电池仓41的过程中，始终处于水平状态。即，该水平挡板214实现了对电池4的上下两侧的限位。

在另一种可能的实现方式中，如图1所示，该无人机电池自动更换装置还包括：壳体5，该壳体包括侧板51和底部固定板52，平台1、电池更换机构2和驱动机构均设置在壳体5的内部，侧板51包括设于第一竖直螺纹杆28远离无人机4一侧的第一侧板511，第一机械夹手21沿远离无人机4的方向移动时，栅栏板中远离电池仓41的一侧能够与第一侧板的内壁接触，从而实现对电池4前后两侧的限位。

关于第二机械夹手22的移动方式，在一种可能的实现方式中，如图10所示，驱动机构还包括：第七驱动电机37、第八驱动电机38、第九驱动电机39和第十驱动电机310。

第二机械夹手22的顶部设置有第五滑块2100，第五滑块2100设置于第五水平螺纹杆2110上，且第五水平螺纹杆2110穿过第五滑块2100，第五水平螺纹杆2110的一端设有第七驱动电机37。

第七驱动电机37的顶部设置有第六滑块2120，第六滑块2120设置于第六水平螺纹杆2130上，且第六水平螺纹杆2130穿过第六滑块2120，第六水平螺纹杆2130与第五水平螺纹杆2110平行，第六水平螺纹杆2130的一端设有第八驱动电机38；

第八驱动电机38的底部设置有第七滑块2140，第七滑块2140设置于第七水平螺纹杆2150上，且第七水平螺纹杆2150穿过第七滑块2140，第七水平螺纹杆2150与第五水平螺纹杆2110垂直，第七水平螺纹杆2150的一端设有第九驱动电机39；

第九驱动电机39远离第五水平螺纹杆2110的一侧设置有第八滑块2160，第八滑块2160设置于第三竖直螺纹杆2170上，且第三竖直螺纹杆2170穿过第八滑块2160，第三竖直螺纹杆2170的底端设有第十驱动电机310。

因此，通过第七驱动电机37、第八驱动电机38、第九驱动电机39和第十驱动电机310即可实现第二机械夹手22上下、前后、左右方向的移动。

关于第二机械夹手22的结构，在一种可能的实现方式中，该第二机械夹手22的结构可以与第一机械夹手21中的电池夹紧部分211的结构类似，在此不再赘述。其中，第二夹手的夹片上还可以设置有绝缘橡胶，以增大摩擦力，方便抓取电池。

需要说明的是，第二机械夹手22不仅可以夹取电池仓41中被所述满电电池推出的空电电池，将该空电电池放置在空电电池摆放区域，还可以从满电电池摆放区域夹取满电电池，并将该满电电池放置于第一机械夹手21上，方便后续过程中第一机械夹手21将该满电电池推入电池仓41中，以进一步提高更换电池4的效率。

其中，空电电池摆放区域和满电电池摆放区域均可以由工作人员预先设定，在一种可能的实现方式中，如图1所示，壳体的侧板还包括设于平台1后方的第二侧板512和设于第三竖直螺纹杆2170远离无人机4一侧的第三侧板513，且第一侧板511、第二侧板512和第三侧板513均设置在底部固定板52的外边缘处。

则将空电电池摆放区域和满电电池摆放区域均设置在底板上，且设置在第二机械夹手22沿第五水平螺纹杆2110移动至远离第三竖直螺纹杆2170最大距离处的过程中所能夹取的区域，以及第二机械夹手22沿第七水平螺纹杆2150移动至远离第三竖直螺纹杆2170最大距离处所能夹取的区域之间。

在一种可能的实现方式中，第二机械夹手22在满电电池摆放区域中抓取满电电池时，可以按照预设的顺序进行抓取，例如：满电电池摆放区域包括多个满电电池放置位置，通过第七驱动电机37、第八驱动电机38、第九驱动电机39和第十驱动电机310的驱动，使得第二机械夹手22先夹取第一位置处的满电电池，当在第一位置处未夹取到电池4，即出现夹空情况时，则继续驱动第二机械夹手22夹取第二位置处的满电电池……，以此类推，直至夹取到满电电池。

需要说明的是，该无人机电池自动更换装置还包括控制机构，该控制机构包括控制单元、报警单元和无线通讯单元，其中，控制单元分别与第一机械夹手21、第二机械夹手22和驱动机构连接，报警单元与控制单元连接，当出现上述第二机械夹手22在移动至最后一个位置处才夹取到电池4的情况时，则在第二机械夹手22在夹取到电池4后，还会向控制单元发送指令，控制单元在接收到该指令时控制报警单元报警，以提醒工作人员将满电电池摆放区域中补充满电电池。

无线通讯单元与控制单元连接，无线通讯单元用于与无人机4进行无线通讯，该控制单元可以为无人机站。

在一种可能的实现方式中，为了方便无人机4停放在该平台1上，在一种可能的实现方式中，如图1所示，驱动机构还包括：第二电动推杆，平台1与第二电动推杆连接，第二电动推杆用于推动平台1前后移动，平台1上还设有用于固定无人机4的无人机固定机构12。其中，无人机固定机构12可以包括左右电动推杆和前后电动推杆。

本发明实施例中，在对无人机电池进行自动更换时，整个流程如下：

（1）工作人员预先将满电电池摆放区域放满电池，并取走空电电池摆放区域内的空电电池。

（2）当无人机4中的电池42因电量过低需要回无人机站更换电池时，无人机4先向无人机站发送“回站”指令，无人机站回复“允许回站”指令后，无人机4再发送“更换电池”指令，无人机站回复“允许更换电池”指令，之后无人机4开始向无人机站飞去。无人机站控制驱动单元将平台1推出到指定位置，然后等待无人机4降落。

（3）同时，无人机站控制第二机械夹手22夹取满电电池摆放区域中的满电电池，第一机械夹手21按照位置夹取电池，当第一位置夹空后，第二机械夹手22会夹取第二位置的电池，直至取出电池，并在第二机械夹手22移动至最后一个位置处才夹取到电池4的情况时，在夹取到电池4后，向控制站报告，以提醒工作人员将满电电池摆放区域中补充满电电池。

（4）第二机械夹手22将满电电池放置于栅栏板上，然后第一机械夹手21开始收回，第一机械夹手21中的第一夹片和第二夹片夹住满电电池。此时满电电池的左右位置变为既定位置；然后第二机械夹手22的开始回收，使得栅栏板中远离电池仓41的一侧靠近第一侧板内壁，此时满电电池的前后位置也变为既定位置；任一个夹片顶端上的水平挡板214及栅栏板保证了满电电池的上下位置也变为既定位置。这样，满电电池的上下左右位置前后位置均被确定。

（5）无人机4通过导航及对位机构11降落到平台1上，接着无人机4向无人机站发送“降落结束”指令，无人机站在接收到该指令后，控制平台1上的无人机固定机构12将无人机4固定为既定位置。之后，无人机站控制平台1移动至到原来的既定位置，并在平台1移动至原来的既定位置后，控制无人机4固定机构12解除对无人机4的固定。

（6）无人机站控制第一机械夹手21移动到与无人机上电池仓41对应的高度和左右上的位置，但是此位置上第一机械夹手21中的电池仓夹紧部分213距离无人机4还有一定距离。之后，第一机械夹手21控制电池仓夹紧部分213中两个水平L型夹紧板213-2和两个竖直L型夹紧板213-1之间的距离均处于最大值，然后第一机械夹手21再向无人机4的方向移动一定距离，并控制两个水平L型夹紧板213-2和两个竖直L型夹紧板213-1逐渐夹紧，此过程，电池仓夹紧部分213会夹住无人机的电池仓41，且第一电动推杆311移动至满电电池的后方。

（7）第一机械夹手21中的第一夹片和第二夹片中的导电金属与电源接通，并为电磁铁414供电。这样，由于电磁铁414的吸力，电池仓41上的插销412会下落，电池仓41中的空电电池受外力作用可以滑动。

无人机站控制第一电动推杆311开始伸长并推动满电电池，此时，第一机械夹手21中的满电电池会被前推而顶着无人机电池仓41里的空电电池前进，这样满电电池会进入电池仓41一定距离，空电电池会被顶出一定距离。

（8）第二机械夹手22回缩夹板至一定宽度，既能宽过电池42的宽度，还能靠近电池42而不会与无人机4接触。然后，第二机械夹手22移动到既定位置，夹住空电电池露出的部分。接着，第二机械夹手22开始回缩，并将空电电池放置于空电电池摆放区域。然后第一机械夹手21回缩至初始位置。

（9）第一电动推杆311继续伸长，使满电电池上的插销孔422接近电池仓41上的插销412。之后无人机站切断第一夹片和第二夹片中的导电金属与电源的连接，从而使电磁铁414的吸力消失，插销412受到弹簧413的弹力而向上移动，使得插销412进入插销孔422中卡住满电电池。

（10）无人机站控制第一电动推杆311缩短后，控制第一机械夹手21的第一夹板和第二夹板移动至初始位置，然后控制第一机械夹手21移动到初始位置，在此过程中第一电动推杆311也移动至初始位置。

另外，本发明实施例还提供了一种无人机电池自动更换方法，方法包括：

无人机4通过平台2上的对位机构11降落在平台2上；

驱动机构驱动第一机械夹手21夹持满电电池，驱动机构将满电电池推入无人机4的电池仓41内部，驱动机构还驱动第二机械夹手22夹取被满电电池推出的空电电池。

本发明所提供的一种无人机电池自动更换方法，通过驱动机构可以驱动第一机械夹手夹持满电电池，并能够将满电电池推入电池仓内部，也可以驱动第二机械夹夹取被满电电池推出的空电电池，从而将空电电池更换为满电电池，而不再需要人工手动地进行更换。因此，该无人机电池自动更换装置能够实现自动更换电池，减轻了工作人员的劳动强度，提高了智能化程度，更换电池的效率高，省时省力。

最后应说明的是：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实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种无人机电池自动更换装置，其特征在于，其包括：用于无人机（4）降落的平台（1）、电池更换机构（2）和驱动机构；

所述无人机（4）上设置有两端开口的电池仓（41），以及设置于所述电池仓（41）内部且与所述电池仓（41）适配的电池（42）；

所述平台（1）上设置有与所述无人机（4）对位的对位机构（11）；

所述电池更换机构（2）包括设置于所述无人机（4）一侧且能够移动至所述电池仓（41）的第一机械夹手（21），以及设置于所述无人机（4）另一侧且与所述电池仓（41）相对设置的第二机械夹手（22）；

所述驱动机构分别与所述第一机械夹手（21）和所述第二机械夹手（22）连接，用于驱动所述第一机械夹手（21）夹持满电电池，并将所述满电电池推入所述电池仓（41）内部，以及驱动所述第二机械夹手（22）夹取被所述满电电池推出的空电电池；

所述驱动机构包括：第一驱动电机（31）、第二驱动电机（32）和第三驱动电机（33）；

所述第一机械夹手（21）的底部设置有第一滑块（23），所述第一滑块（23）设置于第一水平螺纹杆（24）上，且所述第一水平螺纹杆（24）穿过所述第一滑块（23），所述第一水平螺纹杆（24）的一端设有所述第一驱动电机（31）；

所述第一驱动电机（31）的底部设置有第二滑块（25），所述第二滑块（25）设置于第二水平螺纹杆（26）上，且所述第二水平螺纹杆（26）穿过所述第二滑块（25），所述第二水平螺纹杆（26）与所述第一水平螺纹杆（24）垂直，所述第二水平螺纹杆（26）的一端设有所述第二驱动电机（32）；

所述第二驱动电机（32）远离所述第一水平螺纹杆（24）的一侧设置有第三滑块（27），所述第三滑块（27）设置于第一竖直螺纹杆（28）上，且所述第一竖直螺纹杆（28）穿过所述第三滑块（27），所述第一竖直螺纹杆（28）的底端设有所述第三驱动电机（33）；

所述第一机械夹手（21）包括：电池夹紧部分（211）、底板（212）和电池仓夹紧部分（213），所述电池夹紧部分（211）和所述电池仓夹紧部分（213）均设置于所述底板（212）上，且所述电池仓夹紧部分（213）设置于所述电池夹紧部分（211）中靠近所述电池仓（41）的一侧；

所述电池夹紧部分（211）包括：栅栏夹紧结构（211-1）、第一伞轮（211-2）、第二伞轮（211-3）和与所述电池仓（41）的短边方向平行的第三水平螺纹杆（211-4），所述驱动机构还包括：第四驱动电机（34）；

所述第一伞轮（211-2）与所述底板（212）固定连接，所述第一伞轮（211-2）的一侧设置有所述第四驱动电机（34），另一侧与第二伞轮（211-3）啮合，所述第三水平螺纹杆（211-4）穿过所述栅栏夹紧结构（211-1）和所述第二伞轮（211-3），所述第三水平螺纹杆（211-4）用于在转动时带动所述栅栏夹紧结构（211-1）夹紧所述电池或者松开所述电池（42）；

所述电池仓夹紧部分（213）包括：用于夹紧所述电池仓（41）的前后两侧的两个竖直L型夹紧板（213-1），以及与用于夹紧所述电池仓（41）的上下两侧的两个水平L型夹紧板（213-2），所述驱动机构还包括：第五驱动电机（35）和第六驱动电机（36）；

所述底板（212）上靠近所述无人机（4）的一侧还设置有与第二水平螺纹杆（26）平行的第四水平螺纹杆（212-1），所述第四水平螺纹杆（212-1）穿过两个所述竖直L型夹紧板（213-1）的底部；

所述第四水平螺纹杆（212-1）的一端设有所述第五驱动电机（35），靠近另一端处设有所述第六驱动电机（36），所述第六驱动电机（36）与第二竖直螺纹杆（212-2）连接，所述第二竖直螺纹杆（212-2）由下至上依次穿过两个所述水平L型夹紧板（213-2）。

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，所述电池（42）的侧面设有位于同一条直线的电池凸起轨（421）和插销孔（422）；

所述电池仓（41）包括与所述电池凸起轨（421）对应的轨道外仓（411），所述轨道外仓（411）的下方从上到下依次设置有与所述插销孔（422）对应的插销（412）、弹簧（413）和电磁铁（414），所述插销（412）用于在电磁铁（414）断电状态时在弹簧（413）的弹力下插入所述插销孔（422），以及在电磁铁（414）通电时在电磁铁（414）的吸力下脱离所述插销孔（422）。

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，所述驱动机构还包括：第一电动推杆（311）；

所述第二水平螺纹杆（26）上还设置有第四滑块（29），所述第四滑块（29）设置于所述第二滑块（25）远离所述第一竖直螺纹杆（28）的一侧，所述第一电动推杆（311）与所述第四滑块（29）连接。

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，所述驱动机构还包括：第七驱动电机（37）、第八驱动电机（38）、第九驱动电机（39）和第十驱动电机（310）；

所述第二机械夹手（22）的顶部设置有第五滑块（2100），所述第五滑块（2100）设置于第五水平螺纹杆（2110）上，且所述第五水平螺纹杆（2110）穿过所述第五滑块（2100），所述第五水平螺纹杆（2110）的一端设有所述第七驱动电机（37）；

所述第七驱动电机（37）的顶部设置有第六滑块（2120），所述第六滑块（2120）设置于第六水平螺纹杆（2130）上，且所述第六水平螺纹杆（2130）穿过所述第六滑块（2120），所述第六水平螺纹杆（2130）与所述第五水平螺纹杆（2110）平行 ，所述第六水平螺纹杆（2130）的一端设有所述第八驱动电机（38）；

所述第八驱动电机（38）的底部设置有第七滑块（2140），所述第七滑块（2140）设置于第七水平螺纹杆（2150）上，且所述第七水平螺纹杆（2150）穿过所述第七滑块（2140），所述第七水平螺纹杆（2150）与所述第五水平螺纹杆（2110）垂直， 所述第七水平螺纹杆（2150）的一端设有所述第九驱动电机（39）；

所述第九驱动电机（39）远离所述第五水平螺纹杆（2110）的一侧设置有第八滑块（2160），所述第八滑块（2160）设置于第三竖直螺纹杆（2170）上，且所述第三竖直螺纹杆（2170）穿过所述第八滑块（2160），所述第三竖直螺纹杆（2170）的底端设有所述第十驱动电机（310）。

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，所述驱动机构还包括：第二电动推杆，所述平台（1）与所述第二电动推杆连接，所述第二电动推杆用于推动所述平台（1）前后移动，所述平台（1）上还设有用于固定无人机（4）的无人机固定机构（12）。

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