CN112009295A - 一种无人机自主充电及更换电池装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无人机自主充电及更换电池装置，包括：无人机降落平台，所述无人机降落平台包括用于与无人机进行数据连接的天线接收器和用于供无人机停靠的停靠平台；电池更换机械手，用于对停靠在所述停靠平台上的无人机进行电池更换；电池充电平台，用于对电池进行充电处理；太阳能充电棚，所述太阳能充电棚设置有用于对无人机、所述电池充电平台和所述电池更换机械手三者进行拍摄的摄像头；控制模块，所述天线接收器、所述电池更换机械手、所述电池充电平台和所述摄像头均与所述控制模块连接。本发明提供了一种无人机自主充电及更换电池装置，能够实现智能化快速高效地对无人机进行充电，并且很好地节省了人工成本。

Description

一种无人机自主充电及更换电池装置
技术领域
本发明涉及无人机领域，特别涉及一种无人机自动充电及更换电池装置。
背景技术
无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器。随着无人机技术的快速发展和完善，无人机运用的领域也越来越广，人们的生活越来越方便。续航能力是无人机重要的性能指标之一，利用无人机进行工作时，通常需要更换电池以保证无人机续航能力，为了让其能顺利完成工作，现今大部分采用人工去在指定地点为无人机更换电池，既增加了人工成本，也降低了工作效率。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种无人机自主充电及更换电池装置，能够实现智能化快速高效地对无人机进行充电，并且很好地节省了人工成本。
根据本发明实施例的无人机自主充电及更换电池装置，包括：
无人机降落平台，所述无人机降落平台包括用于与无人机进行数据连接的天线接收器和用于供无人机停靠的停靠平台；
电池更换机械手，用于对停靠在所述停靠平台上的无人机进行电池更换；
电池充电平台，用于对电池进行充电处理；
太阳能充电棚，所述太阳能充电棚设置有用于对无人机、所述电池充电平台和所述电池更换机械手三者进行拍摄的摄像头；
控制模块，所述天线接收器、所述电池更换机械手、所述电池充电平台和所述摄像头均与所述控制模块连接。
根据本发明实施例的无人机自主充电及更换电池装置，至少具有如下有益效果：当无人机在工作区域工作时出现电量不足的情况，无人机就会向附近发送信号，多个无人机自主充电及更换电池装置的天线接收器接收到无人机发送的信号时，就会向无人机反馈信号，无人机根据最近原则，根据GPS导航到相应的无人机自主充电及更换电池装置中；摄像头能够对降落在停靠平台上的无人机的位置进行拍摄定位，然后将收集到的图像信号传输到控制模块，接着控制模块就会控制电池更换机械手将无人机上的电池进行拆卸，然后将拆卸的电池传递到电池充电平台上进行充电处理；当充电完毕之后，控制模块再次控制电池更换机械手将电池充电池充电平台上取出，然后重新安装到无人机上，接着无人机就能够继续进行起飞航行；通过这样的方式，能够快速简便地对无人机进行充电处理，很好地节省了人工成本。
根据本发明的一些实施例，所述太阳能充电棚还包括充电插头和用于将太阳能转换为电能的太阳能充电板，所述电池充电平台和所述电池更换机械手均通过所述充电插头与所述太阳能充电板连接。
根据本发明的一些实施例，所述电池充电平台包括充电桌和充电座，所述充电座设置于所述充电桌上，所述充电座与所述充电插头连接。
根据本发明的一些实施例，所述电池更换机械手包括机械手底座、设置于所述机械手底座上的机械臂底座、连接于所述机械臂底座上的第一机械臂、与所述第一机械臂的远离所述机械臂底座的一端连接的第二机械臂、与所述第二机械臂连接的机械手腕、设置于所述机械手腕上的第一气缸、与所述第一气缸的输出杆相连接的机械手爪，所述机械手爪用于进行电池更换。
根据本发明的一些实施例，所述机械手爪包括第二气缸、机械手指和手指连接块，所述第一气缸的输出杆与所述手指连接块连接，所述机械手指设置于所述手指连接块上，所述机械手指与所述第二气缸连接，所述第二气缸用于使得所述机械手指进行夹持或者松开。
根据本发明的一些实施例，所述无人机降落平台还包括箱体、设置于所述箱体内部的竖直隔板、设置于所述箱体内部的升降装置，所述停靠平台与所述升降装置连接，所述升降装置抵接于所述竖直隔板上，所述竖直隔板上设置有天线倾角调节装置，所述天线接收器与所述天线倾角调节装置连接。
根据本发明的一些实施例，所述天线倾角调节装置包括第一电机、电机固定架、第一连杆、天线固定座，所述电机固定架使得所述第一电机固定于所述竖直隔板上，所述第一电机、所述第一连杆和所述天线固定座依次连接，所述天线接收器设置于所述天线固定座上。
根据本发明的一些实施例，所述箱体还设置有天线窗口，所述无人机降落平台还包括第二电机、受控于所述第二电机连接的第一天线门，所述天线倾角调节装置还包括第二连杆、第三连杆、第四连杆和第二天线门，所述第一连杆、所述第二连杆、所述第三连杆、所述第四连杆和所述第二天线门依次连接，所述第一天线门和所述第二天线门均用于对所述天线窗口进行遮蔽。
根据本发明的一些实施例，所述无人机降落平台还包括箱盖，所述箱盖设置于所述箱体的上端边缘位置处。
根据本发明的一些实施例，所述控制模块为单片机控制模块。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例的一种无人机自主充电及更换电池装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的一种无人机自主充电及更换电池装置的太阳能充电棚的结构示意图；
图3为本发明实施例的一种无人机自主充电及更换电池装置的电池充电平台的结构示意图；
图4为本发明实施例的一种无人机自主充电及更换电池装置的电池更换机械手的结构示意图；
图5为本发明实施例的一种无人机自主充电及更换电池装置的无人机降落平台的结构示意图；
图6为本发明实施例的一种无人机自主充电及更换电池装置的无人机降落平台的第一部分结构示意图；
图7为本发明实施例的一种无人机自主充电及更换电池装置的无人机降落平台的第二部分结构示意图。
附图标记：
太阳能充电棚100、太阳能充电板110、充电插头120、无人机降落平台200、箱体210、竖直隔板220、停靠平台230、箱盖240、第二天线门251、第一天线门252、天线窗口260、升降装置270、第一电机281、电机固定架282、第一连杆283、天线固定座284、第二连杆285、第三连杆286、第四连杆287、电池充电平台300、充电桌310、充电座320、电池更换机械手400、机械手底座410、机械臂底座420、第一机械臂430、第二机械臂440、机械手腕450、第一气缸460、机械手爪470、机械手指471、手指连接块472、第二气缸473、摄像头500、天线接收器600、支撑连接杆610。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1和图5，本发明实施例的一种无人机自主充电及更换电池装置，包括：无人机降落平台200，无人机降落平台200包括用于与无人机进行数据连接的天线接收器600和用于供无人机停靠的停靠平台230；电池更换机械手400，用于对停靠在停靠平台230上的无人机进行电池更换；电池充电平台300，用于对电池进行充电处理；太阳能充电棚100，太阳能充电棚100设置有用于对无人机、电池充电平台300和电池更换机械手400三者进行拍摄的摄像头500；控制模块，天线接收器600、电池更换机械手400、电池充电平台300和摄像头500均与所述控制模块连接。当无人机在工作区域工作时出现电量不足的情况，无人机就会向附近发送信号，多个无人机自主充电及更换电池装置的天线接收器600接收到无人机发送的信号时，就会向无人机反馈信号，无人机根据最近原则，根据GPS导航到相应的无人机自主充电及更换电池装置中；摄像头500能够对降落在停靠平台230上的无人机的位置进行拍摄定位，然后将收集到的图像信号传输到控制模块，接着控制模块就会控制电池更换机械手400将无人机上的电池进行拆卸，然后将拆卸的电池传递到电池充电平台300上进行充电处理；当充电完毕之后，控制模块再次控制电池更换机械手400将电池从电池充电平台300上取出，然后重新安装到无人机上，接着无人机就能够继续进行起飞航行；通过这样的方式，能够快速简便地对无人机进行充电处理，很好地节省了人工成本，并且使得对无人机充电的方式更加智能化。
参照图1和图2，在本发明的一些具体实施例中，太阳能充电棚100还包括充电插头120和用于将太阳能转换为电能的太阳能充电板110，太阳能充电板110和充电插头120进行电连接，电池充电平台300和电池更换机械手400均与充电插头120连接。太阳能充电板110能够将太阳能转换为电能，然后通过充电插头120将所产生的电能供电池充电平台300和电池更换机械手400使用，使得两者能够正常运行。
参照图3，在本发明的一些具体实施例中，电池充电平台300包括充电桌310和充电座320，充电座320设置于充电桌310上，充电座320与充电插头120连接。太阳能充电棚100中的充电插头120能够对充电座320进行供电处理，当电池设置在充电座320上的时候，就能够对电池进行充电处理。其中，可以在充电座320上设有充电外露接口，当需要充电的时候，只需要将电池与充电外露接口相连，就可以实现对电池充电。
参照图4，在本发明的一些具体实施例中，电池更换机械手400包括机械手底座410、设置于机械手底座410上的机械臂底座420、连接于机械臂底座420上的第一机械臂430、与第一机械臂430的远离机械臂底座420的一端连接的第二机械臂440、与第二机械臂440连接的机械手腕450、设置于机械手腕450上的第一气缸460、与第一气缸460的输出杆相连接的机械手爪470，机械手爪470能够进行电池更换。机械手底座410能够对整个机械手臂进行固定作用；第一机械臂430、第二机械臂440和机械手腕450三者之间都是铰接的方式连接，从而使得机械手臂能够实现较大幅度的角度转动；设置在机械手腕450上的第一气缸460能够控制机械手爪470进行下降，机械手爪470就可以实现对电池进行抓取，可以方便方便快捷地实现对无人机的电池拆卸、转移、更换处理。
在本发明的一些具体实施例中，机械手爪470包括第二气缸473、机械手指471和手指连接块472，第一气缸460的输出杆与手指连接块472连接，机械手指471设置于手指连接块472上，机械手指471与第二气缸473连接，第二气缸473能够使得机械手指471进行夹持或者松开。第一气缸460能够控制机械手爪470整体进行下降，而在第二气缸473控制下，机械手指471能够实现电池的夹持或者松开处理；其中，机械手指471可以有两个，并且在第二气缸473的控制下沿着手指连接块472进行配合滑动，实现夹持或者松开操作。
参照图5和图6，在本发明的一些具体实施例中，无人机降落平台200还包括箱体210、设置于箱体210内部的竖直隔板220、设置于箱体210内部的升降装置270，停靠平台230与升降装置270连接，升降装置270抵接于竖直隔板220上，竖直隔板220上设置有天线倾角调节装置，天线接收器600与所天线倾角调节装置连接。升降装置270能够控制停靠平台230进行升降处理，设置在竖直隔板220上的天线倾角调节装置还可以实现天线角度调节，从而能够更好地对无人机发送的信号进行接收处理。
参照图6，在本发明的一些具体实施例中，天线倾角调节装置包括第一电机281、电机固定架282、第一连杆283、天线固定座284，电机固定架282使得第一电机281固定于竖直隔板220上，第一电机281、第一连杆283和天线固定座284依次连接，天线接收器600设置于天线固定座284上。第一电机281进行工作的时候，带动第一连杆283进行移动，第一连杆283在移动的过程中就会带动天线固定座284进行移动，天线接收器600通过支撑连接杆610与天线固定座284连接，从而可以实现对天线接收器600的角度调节，使得装置能够更好地接收无人机发送的信号。
参照图5和图7，在本发明的一些具体实施例中，箱体210还设置有天线窗口260，无人机降落平台200还包括第二电机、受控于第二电机连接的第一天线门252，天线倾角调节装置还包括第二连杆285、第三连杆286、第四连杆287和第二天线门251，第一连杆283、第二连杆285、第三连杆286、第四连杆287和第二天线门251依次连接，第一天线门252和第二天线门251均能够对天线窗口260进行遮蔽。第一电机281在工作的过程中，就会带动第一连杆283进行移动，从而依次带动第二连杆285、第三连杆286、第四连杆287移动，最后使得第二天线门251也会进行移动，第一电机281和第二电机相互配合，实现天线门打开或者关闭处理。
参照图5，在本发明的一些具体实施例中，无人机降落平台还包括箱盖240，箱盖240设置于箱体210的上端边缘位置处。箱盖240设置在箱体210的上端边缘位置处，使得箱盖240能够实现对箱体210内部的部件进行遮盖处理。
在本发明的一些具体实施例中，控制模块为单片机控制模块。单片机控制模块为常见的一种控制模块，性能稳定，功能齐全，功耗较低。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种无人机自主充电及更换电池装置，其特征在于，包括：
无人机降落平台，所述无人机降落平台包括用于与无人机进行数据连接的天线接收器和用于供无人机停靠的停靠平台；
电池更换机械手，用于对停靠在所述停靠平台上的无人机进行电池更换；
电池充电平台，用于对电池进行充电处理；
太阳能充电棚，所述太阳能充电棚设置有用于对无人机、所述电池充电平台和所述电池更换机械手三者进行拍摄的摄像头；
控制模块，所述天线接收器、所述电池更换机械手、所述电池充电平台和所述摄像头均与所述控制模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种无人机自主充电及更换电池装置，其特征在于：所述太阳能充电棚还包括充电插头和用于将太阳能转换为电能的太阳能充电板，所述电池充电平台和所述电池更换机械手均通过所述充电插头与所述太阳能充电板连接。
3.根据权利要求2所述的一种无人机自主充电及更换电池装置，其特征在于：所述电池充电平台包括充电桌和充电座，所述充电座设置于所述充电桌上，所述充电座与所述充电插头连接。
4.根据权利要求1所述的一种无人机自主充电及更换电池装置，其特征在于：所述电池更换机械手包括机械手底座、设置于所述机械手底座上的机械臂底座、连接于所述机械臂底座上的第一机械臂、与所述第一机械臂的远离所述机械臂底座的一端连接的第二机械臂、与所述第二机械臂连接的机械手腕、设置于所述机械手腕上的第一气缸、与所述第一气缸的输出杆相连接的机械手爪，所述机械手爪用于进行电池更换。
5.根据权利要求4所述的一种无人机自主充电及更换电池装置，其特征在于：所述机械手爪包括第二气缸、机械手指和手指连接块，所述第一气缸的输出杆与所述手指连接块连接，所述机械手指设置于所述手指连接块上，所述机械手指与所述第二气缸连接，所述第二气缸用于使得所述机械手指进行夹持或者松开。
6.根据权利要求1所述的一种无人机自主充电及更换电池装置，其特征在于：所述无人机降落平台还包括箱体、设置于所述箱体内部的竖直隔板、设置于所述箱体内部的升降装置，所述停靠平台与所述升降装置连接，所述升降装置抵接于所述竖直隔板上，所述竖直隔板上设置有天线倾角调节装置，所述天线接收器与所述天线倾角调节装置连接。
7.根据权利要求6所述的一种无人机自主充电及更换电池装置，其特征在于：所述天线倾角调节装置包括第一电机、电机固定架、第一连杆、天线固定座，所述电机固定架使得所述第一电机固定于所述竖直隔板上，所述第一电机、所述第一连杆和所述天线固定座依次连接，所述天线接收器设置于所述天线固定座上。
8.根据权利要求7所述的一种无人机自主充电及更换电池装置，其特征在于：所述箱体还设置有天线窗口，所述无人机降落平台还包括第二电机、受控于所述第二电机连接的第一天线门，所述天线倾角调节装置还包括第二连杆、第三连杆、第四连杆和第二天线门，所述第一连杆、所述第二连杆、所述第三连杆、所述第四连杆和所述第二天线门依次连接，所述第一天线门和所述第二天线门均用于对所述天线窗口进行遮蔽。
9.根据权利要求6所述的一种无人机自主充电及更换电池装置，其特征在于：所述无人机降落平台还包括箱盖，所述箱盖设置于所述箱体的上端边缘位置处。
10.根据权利要求1所述的一种无人机自主充电及更换电池装置，其特征在于：所述控制模块为单片机控制模块。
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