CN111776239A - 一种无人机与基站对接系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无人机与基站对接系统，以解决无人机进行远距离的执勤时存在电量不足的问题。该无人机与基站对接系统，停机箱内设有停机板，停机板通过第一升降机构与停机箱连接，停机板下设有对接框板，对接框板通过第二升降机构与停机箱连接；对接框板上通过滑动机构设有对接块，滑动机构驱动对接块在对接框板平面内移动，对接块上设有充电头，对接块上的转动电机输出轴与充电头的转轴连接，充电头上端设有定位插销、充电公头和红外线传感器；无人机充电座包括固定在无人机机身上的固定架，固定架下端设有设有定位盲孔、充电母头以及红外线发射器；停机箱内设有主控板。

Description

一种无人机与基站对接系统
技术领域
本发明属于无人机领域，具体涉及一种无人机与基站对接系统。
背景技术
随着我国经济、社会的迅速发展和空域管理改革的持续推进，低空空域的逐渐开放，无人机将会得到大力的发展和更加广泛的应用，例如，可以将无人机应用到电力、通信、气象、农林、海洋、勘探、保险等领域，无人机在执勤时，通常是在固定范围内飞行，但随着实际需求的增大，通常都会遇到远距离的执勤任务，因此无人机就会存在执勤过程中电量不足或者电量不足以满足其返回基地的情况，而当前市面上的无人机通常需要手动更换电池，无法实现无人机的自动充电与自动控制，因此不能满足实际的使用需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种无人机与基站对接系统，以解决无人机进行远距离的执勤时存在电量不足的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种无人机与基站对接系统，包括停机箱和无人机充电座，停机箱上端设有可开合的箱盖，停机箱内设有停机板，停机板通过第一升降机构与停机箱连接，停机板下设有对接框板，对接框板通过第二升降机构与停机箱连接；对接框板上通过滑动机构设有对接块，对接块位于停机板中心开孔的下方，滑动机构驱动对接块在对接框板平面内移动，对接块上设有充电头，充电头与对接块为转动连接，对接块上的转动电机输出轴与充电头的转轴连接，充电头上端设有定位插销、充电公头和红外线传感器；
无人机充电座包括固定在无人机机身上的固定架，固定架下端设有对接座，对接座下端设有与所述定位插销和充电公头适配的定位盲孔和充电母头以及红外线发射器；
停机箱内设有主控板，主控板与第一升降机构、第二升降机构、滑动机构、充电公头、转动电机、红外线传感器连接，充电母头、红外线传感器与无人机内设的控制板连接，主控板、控制板均与控制平台通过无线网络连接。
优选的，箱盖下表面的前后侧设有滑轮，滑轮位于停机箱上端前后侧的滑轨内，停机箱上端还设有开盖电机，开盖电机的输出轴上设有齿轮，齿轮与箱盖下表面的齿条啮合，开盖电机与主控板连接。
优选的，第一升降机构包括设置在停机箱左右侧壁的滑轨，滑轨一侧设有与其平行的齿条，滑轨停机板左右侧设有第一电机，第一电机输出轴上的齿轮与所述齿条啮合；第二升降机构包括设置在停机箱前后侧壁的滑轨，滑轨一侧设有与其平行的齿条，对接框板前后侧设有第二电机，第二电机输出轴上的齿轮与所述齿条啮合；第一电机、第二电机与主控板连接。
优选的，滑动机构包括设置在对接框板前后侧滑轨上的两个横向滑块，所述滑轨一侧设有与其平行的齿条，滑块上设有横向电机，横向电机输出轴上的齿轮与所述齿条啮合；两个横向滑块之间设有滑轨，所述滑轨一侧设有与其平行的齿条，滑轨上设有竖向滑块，竖向滑块上设有竖向电机，竖向电机输出轴上的齿轮与所述齿条啮合；对接块6设置在竖向滑块14上。
优选的，对接块上表面设有滚珠，滚珠与充电头下表面接触。
优选的，定位盲孔的开口处为漏斗状，所述定位插销的数量为三个，定位插销端部设有顶块，顶块为半圆状，顶块为橡胶材料。
优选的，所述无人机充电座和充电头为无线充电的对接方式。
优选的，主控板上设有通讯模块、控制模块，停机箱通过通讯模块与控制平台、无人机进行无线通信，控制模块根据控制平台、无人机发送的指令和预设的程序对停机箱内设备进行控制。
优选的，控制板上设有处理单元、通讯单元、定位单元，无人机通过通讯单元与控制平台、停机箱进行无线通信，定位单元用于无人机的定位及导航；处理单元根据控制平台发送的指令和预设的程序对无人机进行控制。
优选的，控制平台包括无人机管控端、停机箱管理端、任务制定端，无人机管控端用于管理、制定无人机的飞行或降落计划，停机箱管理端用于管理停机箱的使用情况；任务制定端用于规划无人机在停机箱停靠或充电的任务。
本发明的有益效果为：
本发明提供的无人机与基站对接系统，工作人员可通过无人机的反馈进行停机箱的预约，设定好无人机匹配的停机箱后，将停机箱的位置信息发送至无人机，无人机向停机箱行驶；无人机通过通讯单元与停机箱进行通讯并验证，验证通过后，停机箱打开箱盖，使停机板上升至顶端，无人机起落架在停机板中心开孔的周围停稳后，将对接框板上升，通过红外线传感器、红外线发射器进行导航、对接，使得充电头移动、旋转并最终将定位插销插入定位盲孔中，此时无人机开始充电，将对接框板、停机板同步下降，下降至设定位置后，关闭箱盖，将无人机进行保护；因此该系统能够满足无人机远距离的执勤需求，使得无人机电量充足，避免了需要工作人员手动进行更换电池的问题，实现了无人机的自动充电与自动控制功能，满足了无人机的实际使用需求。
附图说明
图1是本发明无人机与基站对接系统的主视图；
图2为图1的俯视图；
图3为停机板拆除后的停机箱结构示意图；
图4为对接块、充电头的结构示意图；
图5为无人机充电座的结构示意图；
图6为图5的仰视图。
附图标记如下：
1-停机箱，2-无人机充电座，3-箱盖，4-停机板，5-对接框板，6-对接块，7-充电头，8-固定架，9-对接座，10-定位盲孔，11-开盖电机，12-第一电机，13-横向滑块，14-竖向滑块，15-竖向电机，16-滚珠，17-定位插销。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述：
一种无人机与基站对接系统，如图1至图6所示，包括停机箱1和无人机充电座2。
停机箱1上端设有可开合的箱盖3，箱盖3包括左箱盖和右箱盖，左箱盖和右箱盖设置在停机箱1上端的左右侧，左箱盖和右箱盖与停机箱1的连接方式相同。
左箱盖下表面的前后侧设有滑轮，滑轮位于停机箱1上端前后侧的滑轨内，停机箱1上端还设有开盖电机11，开盖电机11的输出轴上设有齿轮，齿轮与左箱盖下表面的齿条啮合，开盖电机11与主控板连接。主控板能够控制左箱盖和右箱盖向左、向右移动。
停机箱1内设有停机板4，停机板4通过第一升降机构与停机箱1连接。
第一升降机构包括滑轨、第一电机12、齿轮、齿条，滑轨竖直地设置在停机箱1的左右侧壁，滑轨一侧设有与其平行的齿条，停机板4左右侧设有第一电机12，第一电机12输出轴上的齿轮与所述齿条啮合。第一电机12与主控板连接。主控板能够通过第一升降机构控制停机板4在停机箱1内上下移动。
停机板4下设有对接框板5，对接框板5通过第二升降机构与停机箱1连接；
第二升降机构包括滑轨、第二电机、齿轮、齿条，滑轨竖直地设置在停机箱1的前后侧壁，滑轨一侧设有与其平行的齿条，停机板4左右侧设有第二电机，第二电机输出轴上的齿轮与所述齿条啮合。第二电机与主控板连接。主控板能够通过第二升降机构控制对接框板5在停机箱1内上下移动。
对接框板5上通过滑动机构设有对接块6，对接块6位于停机板4中心开孔的下方，滑动机构驱动对接块6在对接框板5平面内移动。
滑动机构包括横向滑块13、滑轨、齿条、横向电机、齿轮、竖向滑块14、竖向电机15。对接框板5前后侧的滑轨上设有两个横向滑块13，滑轨一侧设有与其平行的齿条，滑块上设有横向电机，横向电机输出轴上的齿轮与所述齿条啮合；两个横向滑块13之间设有滑轨，滑轨一侧设有与其平行的齿条，滑轨上设有竖向滑块14，竖向滑块14上设有竖向电机15，竖向电机15输出轴上的齿轮与所述齿条啮合。横向电机、竖向电机15与主控板连接。对接块6设置在竖向滑块14上。
因此，主控板能够控制竖向滑块14横向、竖向移动，进而控制对接块6在对接框板5的平面内移动。
对接块6上设有充电头7，充电头7与对接块6为转动连接，对接块6上的转动电机输出轴与充电头7的转轴连接，转动电机与主控板连接。主控板能够控制充电头7旋转。对接块6上表面设有滚珠16，滚珠16与充电头7下表面接触。滚珠16使得充电头7旋转时更加平稳。
充电头7上端设有三个定位插销17、充电公头和红外线传感器；充电公头和红外线传感器与主控板连接。定位插销17端部设有顶块，顶块为半圆状，顶块为橡胶材料。顶块能够避免定位插销17将对接座9下端损坏。
无人机充电座2包括固定架8，固定架8与无人机机身固定；固定架8下端设有对接座9，对接座9下端设有与定位插销17适配的定位盲孔10、与充电公头适配的充电母头，以及与红外线传感器适配的红外线发射器。充电母头、红外线传感器与主控板连接。
无人机充电座2和充电头7为无线充电的对接方式。因此更便于无人机充电时的对接。
定位盲孔10的开口处为漏斗状，漏斗状便于定位插销17端头插入定位盲孔。
主控板设置在停机箱1内，主控板与蓄电池或者外接电源连接。控制板设置在无人机内，主控板、控制板均与控制平台通过无线网络连接。
主控板上设有通讯模块、控制模块，停机箱1通过通讯模块与控制平台、无人机进行无线通信，控制模块根据控制平台、无人机发送的指令和预设的程序对停机箱1内设备进行控制。
控制板上设有处理单元、通讯单元、定位单元，无人机通过通讯单元与控制平台、停机箱1进行无线通信，定位单元用于无人机的定位及导航；处理单元根据控制平台发送的指令和预设的程序对无人机进行控制。
控制平台包括无人机管控端、停机箱管理端、任务制定端，无人机管控端用于管理、制定无人机的飞行或降落计划，停机箱管理端用于管理停机箱1的使用情况；任务制定端用于规划无人机在停机箱1停靠或充电的任务。
工作人员可通过无人机的反馈进行相应停机箱1的预约，反馈例如低电量时的返回数据或者完成执勤任务的反馈数据，设定好该无人机匹配的停机箱1后，将停机箱1的位置信息发送至无人机，无人机向停机箱1行驶。
无人机到达目的地时，通过其上的通讯单元与停机箱1进行通讯并验证，验证通过后，停机箱1打开箱盖3，使停机板4上升至顶端，无人机起落架在停机板4中心开孔的周围停稳后，将对接框板5上升，通过红外线传感器、红外线发射器进行导航、对接，使得充电头7移动、旋转并最终将定位插销17插入定位盲孔10中，此时无人机开始充电，将对接框板5、停机板4同步下降，下降至设定位置后，关闭箱盖3。
无人机完成充电时，将对接框板5上升，并保持对接框板5静止，充电公头和充电母头脱离后充电终止，停机板4上升至顶端时无人机飞离，关闭箱盖3。
因此该系统能够满足无人机远距离的执勤需求，使得无人机电量充足，避免了需要工作人员手动进行更换电池的问题，实现了无人机的自动充电与自动控制功能，满足了无人机的实际使用需求。
以上所述仅为本发明的实施例，并非对本发明保护范围的限制，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种无人机与基站对接系统，其特征在于：包括停机箱(1)和无人机充电座(2)，停机箱(1)上端设有可开合的箱盖(3)，停机箱(1)内设有停机板(4)，停机板(4)通过第一升降机构与停机箱(1)连接，停机板(4)下设有对接框板(5)，对接框板(5)通过第二升降机构与停机箱(1)连接；对接框板(5)上通过滑动机构设有对接块(6)，对接块(6)位于停机板(4)中心开孔的下方，滑动机构驱动对接块(6)在对接框板(5)平面内移动，对接块(6)上设有充电头(7)，充电头(7)与对接块(6)为转动连接，对接块(6)上的转动电机输出轴与充电头(7)的转轴连接，充电头(7)上端设有定位插销(17)、充电公头和红外线传感器；
无人机充电座(2)包括固定在无人机机身上的固定架(8)，固定架(8)下端设有对接座(9)，对接座(9)下端设有与所述定位插销(17)和充电公头适配的定位盲孔(10)和充电母头以及红外线发射器；
停机箱(1)内设有主控板，主控板与第一升降机构、第二升降机构、滑动机构、充电公头、转动电机、红外线传感器连接，充电母头、红外线传感器与无人机内设的控制板连接，主控板、控制板均与控制平台通过无线网络连接。
2.根据权利要求1所述的一种无人机与基站对接系统，其特征在于：箱盖(3)下表面的前后侧设有滑轮，滑轮位于停机箱(1)上端前后侧的滑轨内，停机箱(1)上端还设有开盖电机(11)，开盖电机(11)的输出轴上设有齿轮，齿轮与箱盖(3)滑轮一侧的齿条啮合，开盖电机(11)与主控板连接。
3.根据权利要求2所述的一种无人机与基站对接系统，其特征在于：第一升降机构包括设置在停机箱(1)左右侧壁的滑轨，滑轨一侧设有与其平行的齿条，滑轨停机板(4)左右侧设有第一电机(12)，第一电机(12)输出轴上的齿轮与所述齿条啮合；第二升降机构包括设置在停机箱(1)前后侧壁的滑轨，滑轨一侧设有与其平行的齿条，对接框板(5)前后侧设有第二电机，第二电机输出轴上的齿轮与所述齿条啮合；第一电机(12)、第二电机与主控板连接。
4.根据权利要求1至3任一所述的无人机与基站对接系统，其特征在于：滑动机构包括设置在对接框板(5)前后侧滑轨上的两个横向滑块(13)，所述滑轨一侧设有与其平行的齿条，滑块上设有横向电机，横向电机输出轴上的齿轮与所述齿条啮合；两个横向滑块(13)之间设有滑轨，所述滑轨一侧设有与其平行的齿条，滑轨上设有竖向滑块(14)，竖向滑块(14)上设有竖向电机(15)，竖向电机(15)输出轴上的齿轮与所述齿条啮合；对接块6设置在竖向滑块(14)上。
5.根据权利要求4所述的一种无人机与基站对接系统，其特征在于：对接块(6)上表面设有滚珠(16)，滚珠(16)与充电头(7)下表面接触。
6.根据权利要求5所述的一种无人机与基站对接系统，其特征在于：定位盲孔的开口处为漏斗状，所述定位插销(17)的数量为三个，定位插销(17)端部设有顶块，顶块为半圆状，顶块为橡胶材料。
7.根据权利要求6所述的一种无人机与基站对接系统，其特征在于：所述无人机充电座(2)和充电头(7)为无线充电的对接方式。
8.根据权利要求7所述的一种无人机与基站对接系统，其特征在于：主控板上设有通讯模块、控制模块，停机箱(1)通过通讯模块与控制平台、无人机进行无线通信，控制模块根据控制平台、无人机发送的指令和预设的程序对停机箱(1)内设备进行控制。
9.根据权利要求8所述的一种无人机与基站对接系统，其特征在于：控制板上设有处理单元、通讯单元、定位单元，无人机通过通讯单元与控制平台、停机箱(1)进行无线通信，定位单元用于无人机的定位及导航；处理单元根据控制平台发送的指令和预设的程序对无人机进行控制。
10.根据权利要求9所述的一种无人机与基站对接系统，其特征在于：控制平台包括无人机管控端、停机箱管理端、任务制定端，无人机管控端用于管理、制定无人机的飞行或降落计划，停机箱管理端用于管理停机箱(1)的使用情况；任务制定端用于规划无人机在停机箱(1)停靠或充电的任务。
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