CN112060946B - 无人机充电装置及集群作业系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机充电装置，包括用于存储无人机的储存箱，所述储存箱设置有供无人机出入的出入口，所述储存箱上还设置有用于为所述储存箱内的无人机进行充电的充电机构。储箱用于存储停放状态的无人机，存储箱侧壁上所设置的充电机构还能够在无人机处于停放状态时为无人机充电，这就使得无人机的电量能够得到及时补充，从而满足无人机多次起飞和降落对于电力的需求。本发明还公开了一种采用上述无人机充电装置的无人机集群作业系统。

Description

无人机充电装置及集群作业系统

技术领域

本发明涉及无人机投放和回收技术领域，更具体的说涉及一种无人机充电装置及无人机集群作业系统。

背景技术

无人机多数靠电力驱动，通常是在无人机上设置用于存储电能的蓄电池。一些应用环境下，无人机可能需要多次起飞和降落，目前的无人机降落停放时仅仅是简单停放，虽然不消耗无人机的电量，但是无人机的电量也没有得到补充，在下次起飞时这容易导致无人机的电量不足。

因此，如何能够在无人机停放过程中及时为无人机补充电量是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明一方面公开了一种无人机充电装置，以便能够在无人机停放过程中及时为无人机补充电量。

本发明另一方面还公开了一种采用上述无人机充电装置的无人机集群作业系统。

为达到上述目的，本发明中所公开的无人机充电装置，包括用于存储无人机的储存箱，所述储存箱的设置有供无人机出入的出入口，所述储存箱上还设置有用于为所述储存箱内的无人机进行充电的充电机构。

优选的，所述充电机构包括内置于所述储存箱内，并用于与所述无人机上的受电触点接触的充电触点。

优选的，所述充电机构包括充电触杆和充电驱动机构，所述充电触杆与供电装置相连并由所述储存箱的侧壁外侧穿入所述储存箱内部，且所述充电触杆位于所述储存箱内部的一端形成所述充电触点，所述充电驱动机构与所述充电触杆位于所述储存箱外部的一端配合并用于驱动所述充电触杆伸出和缩回。

优选的，还包括固定于所述储存箱的侧壁上的触杆导向框，所述充电触杆内置于所述触杆导向框的空腔内，所述触杆导向框相对的两个侧面上分别开设有垂直于所述储存箱的侧壁并与所述充电触杆相对应的一对导向槽，所述充电触杆上设置有分别朝向所述导向框的两个侧面延伸并滑动嵌入所述导向槽内的导向杆。

优选的，所述出入口设置在所述储存箱的顶部，所述储存箱能够存储多个无人机，且所述无人机在所述储存箱的高度方向上叠合；所述触杆导向框内设置多个所述充电触杆，所述触杆导向框的两个侧面上开设有与多个所述充电触杆相对应的多对所述导向槽，任意一所述充电触杆上设置的所述导向杆均滑动嵌入对应的所述导向槽内，多个所述充电触杆沿所述储存箱的高度方向间隔分布，且每一个所述充电触杆均用于给和自身所在高度对应的无人机充电。

优选的，所述无人机为扁平状涵道式无人机。

优选的，所述充电驱动机构包括：

纵向滑板，所述纵向滑板垂直于所述储存箱的侧面设置，且所述纵向滑板上设置有与所述充电触杆对应的倾斜驱动槽，所述倾斜驱动槽与所述导向槽之间的夹角为锐角，所述导向杆穿过所述导向槽后伸入所述倾斜驱动槽内；

纵向驱动装置，所述纵向驱动装置与所述纵向滑板相连，并用于驱动所述纵向滑板在所述储存箱的高度方向上下运动。

优选的，任意一所述充电触杆上还设置有定位杆和缓冲弹簧，所述缓冲弹簧套设于所述充电触杆上，且所述缓冲弹簧的一端与所述定位杆相抵，另一端与所述储存箱的侧壁相抵。

优选的，所述定位杆与所述导向杆平行，且所述定位杆嵌入与自身所在的充电触杆相对应的所述导向槽内。

优选的，所述储存箱的同一侧面上设置有两排沿所述储存箱高度方向上分布的所述充电触杆，且两排所述充电触杆分别内置于两个间隔分布的所述触杆导向框内，所述充电驱动机构设置在两个所述触杆导向框之间，且所述充电驱动机构内包括两块所述纵向滑板，两块所述纵向滑板连接于同一纵向驱动装置上，并且分别驱动两排所述充电触杆运动。

优选的，所述供电装置为固定于所述储存箱侧壁上的蓄电池。

优选的，还包括沿所述储存箱的高度方向设置的活动滑块导杆，所述活动滑块导杆的一端固定于所述充电驱动电机的壳体上，另一端穿出所述活动滑块上所开设的导向孔。

本发明所公开的无人机集群作业系统，包括移动载体、设置在移动载体上的至少一个无人机充电装置以及多个无人机，无人机充电装置为上述任意一项中所公开的无人机充电装置。

本发明所公开的无人机充电装置，其存储箱用于存储停放状态的无人机，存储箱上所设置的充电机构还能够在无人机处于停放状态时为无人机充电，这就使得无人机的电量能够得到及时补充，从而满足无人机多次起飞和降落对于电力的需求。

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它的附图。

图1为本发明实施例中所公开的无人机充电装置一种角度下的结构示意图；

图2为本发明实施例中所公开的无人机充电装置另一种角度下的结构示意图；

图3为本发明实施例中所公开的无人机的俯视结构示意图；

图4为本发明实施例中所公开的无人机的侧视结构示意图；

图5为本发明实施例中所公开的无人机充电装置充电触杆缩回状态下的示意图；

图6为本发明实施例中所公开的充电机构的结构示意图；

图7为本发明实施例中所公开的一种角度下的充电驱动机构局部示意图；

图8为本发明实施例中所公开的另一种角度下的充电驱动机构局部示意图；

图9为为本发明实施例中所公开的充电触杆内置于触杆导向框内的结构示意图；

图10为图9的局部结构示意图；

图11为本发明实施例中所公开的导向杆以及定位杆与充电触杆的配合示意图；

图12为本发明实施例中所公开的纵向滑板的结构示意图；

图13为充电触杆伸入储存箱内部时的状态示意图；

图14为本发明实施例中所公开的无人机起降系统的一种角度下的结构示意图；

图15为本发明实施例中所公开的无人机起降系统的另一种角度下的结构示意图；

图16为储存箱顶部打开后的无人机起降系统的结构示意图。

其中，1为储存箱，2为蓄电池，3为无人机，4为受电触点，5为电缆，6为充电驱动电机，7为触杆导向框，8为纵向滑板，9为活动滑块，10为驱动丝杠，11为导向槽，12为倾斜驱动槽，13为充电触杆，14为导向杆，15为定位杆，16为缓冲弹簧，17为活动盖，18为移动载体。

具体实施方式

本发明的核心之一在于提供一种无人机充电装置，以便能够在无人机停放过程中及时为无人机补充电量。

本发明的另一核心还在于提供一种采用上述无人机充电装置的无人机集群作业系统。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请结合附图1至16理解，本实施例中所公开的无人机充电装置中，包括储存箱1以及设置在储存箱1上的充电机构，储存箱1的作用在于存储无人机3，并且储存箱1上设置有供无人机3出入的出入口，该出入口理论上可以开设在储存箱1除底部之外的任意位置处，只要能够使无人机3通过该出入口进入储存箱1内即可，充电机构优选的设置在储存箱1的侧壁上，当无人机3进入储存箱1内之后，充电机构用于对储存箱1内的无人机3进行充电。

上述实施例中所公开的无人机充电装置中，其存储箱用于存储停放状态的无人机3，存储箱侧壁上所设置的充电机构还能够在无人机3处于停放状态时为无人机3充电，这就使得无人机3的电量能够得到及时补充，从而满足无人机3多次起飞和降落对于电力的需求。当然，根据实际充电需求，充电机构还可以设置在储存箱的底部。

本领域技术人员能够理解的是，根据无人机3上的充电接口形式的不同，充电机构的形式可以有多种选择，在本实施例中，充电机构包括内置在存储箱内并用于与无人机3上的受电触点4相接触的充电触点。

充电触点可以通过弹簧提供压紧力，以保证充电触点与无人机3上的受电触点4可靠接触，但是该种方式不容易实现无人机3的释放，为此本实施例中所提供的充电机构具体包括充电触杆13和充电驱动机构，如图6-13中所示，充电触杆13与供电装置相连，并且充电触杆13由外侧穿入储存箱1的内部，充电触杆13位于储存箱1内部的一端形成上述充电触点，充电驱动机构与充电触杆13位于储存箱1外部的一端配合，以便驱动充电触杆13伸出和缩回，通过充电驱动机构驱动充电触杆13伸出和缩回，既可以保证充电触杆13与无人机3上的受电触点4可靠接触，又可以使充电触杆13及时与无人机3上的受电触点4脱离，保证无人机3的顺利释放。

作为优选的方式，充电触杆13用于与无人机3上的受电触点4接触的一端采用黄铜材料制成。请参考图6至图10，该无人充电装置还包括固定在储存箱1的侧壁上的触杆导向框7，充电触杆13内置在触杆导向框7的空腔内，触杆导向框7相对的两个侧面上分别开设有垂直于储存箱1侧壁并与充电触杆13相对应的一对导向槽11，充电触杆13上设置有分别朝向导向框的两个侧面延伸并滑动嵌入到导向槽11内的导向杆14，充电触杆13内置在导向框内，并通过导向槽11对充电触杆13进行导向可以保证充电触杆13运动的稳定性。

一种较优的方式，无人机3为扁平的长方体状，其本身为涵道式无人机，为了方便该无人机3的自动回收，本实施例中的出入口设置在储存箱1的顶部，并且储存箱1能够存储多个无人机3，这些无人机3在储存箱1的高度方向上相互叠合，如图5中所示，可以通过在储存箱1的底部设置升降机构和升降平台，升降平台在无人机3回收过程中逐渐下降，以带动无人机3进入储存箱1内部，在无人机3释放过程中逐渐上升，以便将无人机3提升至储存箱1外部，方便无人机3的起飞。

当然，无人机3的形状并不局限于扁平的长方体状，其他形状的无人机3经过合理设计也可以实现在储存箱1高度方向上的叠合，例如直升机式的无人机3，当相互叠合时，起落架所形成的空间刚好可以容纳顶部螺旋桨。

为了能够同时满足多个无人机3的充电需求，本实施例中的无人机充电装置中，触杆导向框7内设置有多个充电触杆13，触杆导向框7的两个侧面上开设有多个与充电触杆13相对应的多对导向槽11，每一个充电触杆13上设置的导向杆14均滑动嵌入到与自身所对应的导向槽11内，并且多个充电触杆13沿储存箱1的高度方向上间隔分布，每一个充电触杆13均用于给和自身所在高度对应的无人机3充电。

在本实施例中，充电驱动机构具体包括纵向滑板8和纵向驱动装置，纵向滑板8垂直于储存箱1的侧面设置，并且纵向滑板8上设置有与充电触杆13对应的倾斜驱动槽12，如图8和图12中所示，倾斜驱动槽12与导向槽11之间的夹角为锐角，导向杆14穿过导向槽11之后伸入到倾斜驱动槽12内，纵向驱动装置与纵向滑板8相连，并用于驱动纵向滑板8在储存箱1的高度方向上下运动。

参考图8可以看出，纵向滑板8向上运动时，触杆导向框7处于固定状态，倾斜驱动槽12的底端将驱动充电触杆13向储存箱1的内部伸出，导向杆14在导向槽11内滑移，反之，当纵向滑板8向下运动时，触杆导向框7处于固定状态，倾斜驱动槽12的顶端将驱动充电触杆13缩回，导向杆14在导向槽11内滑移。纵向驱动装置的实现方式也可以有多种，例如丝杠滑块机构以及活塞缸都可以作为纵向驱动装置来驱动纵向滑板8运动。

在本实施例中，纵向驱动装置具体包括充电驱动电机6、驱动丝杠10以及活动滑块9，充电驱动电机6固定在储存箱1的侧壁上，充电驱动电机6的输出端与驱动丝杠10固定相连，并且驱动丝杠10与储存箱1的高度方向平行，活动滑块9与驱动丝杠10螺纹配合，并且活动滑块9与纵向滑板8固定相连，如图8中所示。

在另一实施例中，充电触杆13上还设置有定位杆15和缓冲弹簧16，定位杆15穿设于充电触杆13上，并且定位杆15的两端分置于充电触杆13的轴线两侧，缓冲弹簧16套设在充电触杆13上，并且缓冲弹簧16的一端与定位杆15相抵，另一端与储存箱1的侧壁相抵，如图10中所示，在充电触杆13伸出至储存箱1内部的过程中，缓冲弹簧16可以对充电触杆13提供阻尼力，避免充电触杆13过快伸出而对无人机3上的受电触点4造成撞击；优选的，定位杆15与导向杆14平行，并且定位杆15嵌入与自身所在的充电触杆13相对应的导向槽11内，如图10中所示。

请参考图8，为了与无人机3上的受电触点4相适配，储存箱1的同一侧面上设置有两排沿储存箱1高度方向上分布的充电触杆13，并且两排充电触杆13分别内置于两个间隔分布的触杆导向框7内，充电驱动机构设置在两个触杆导向框7之间，并且充电驱动机构内包括两块纵向滑板8，两块纵向滑板8连接于同一纵向驱动装置上，并且分别驱动两排充电触杆13运动。

供电装置可以为固定设置在储存箱1侧壁上的蓄电池2，也可以为其他供电装置(如车载电瓶或者车载发电机)，充电触杆13可以通过电缆5与供电装置相连，除此之外，本实施例中的无人机充电装置中还包括沿储存箱1的高度方向上设置的活动滑块导杆，活动滑块导杆的一端固定于充电驱动电机6的壳体上，另一端穿出活动滑块9上所开设的导向孔，活动滑块9的行程不能超过活动滑块导杆的长度，以避免滑块导杆脱出，更进一步的，还可以在两个纵向滑板8的顶部设置顶部连接板，顶部连接板上开设有顶部导向孔，在储存箱1的顶部设置顶部导向杆14，顶部导向杆14穿设在顶部导向孔内，从而进一步提升纵向滑板8在纵向运动时的稳定性。

除此之外，本发明中还公开了一种无人机集群作业系统，该集群作业系统包括多个无人机3、移动载体18以及设置在移动载体18上的一个或多个无人机充电装置，并且该无人机充电装置为上述任意一实施例中所公开的无人机充电装置。

需要进行说明的是，所谓移动载体18包括但不限于汽车(包括无人驾驶的车辆)、船舶等，移动载体18与无人机充电装置配合，可以及时为无人机3补充能源，从而能够有效适应户外作业的复杂要求，提高了无人机的集群作业效率。

进一步的，为了方便无人机3的储存和运输，本实施例中所公开的无人机机群作业系统中，移动载体18上还设置有活动盖17，在无人机3完成收纳后，该活动盖17封闭出入口，以方便无人机3的运输，如图14和15中所示，当需要释放无人机3时，该活动盖17打开，如图16中所示。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种无人机充电装置，其特征在于，包括用于存储无人机(3)的储存箱(1)，所述储存箱(1)设置有供无人机(3)出入的出入口，所述储存箱(1)上还设置有用于为所述储存箱(1)内的无人机(3)进行充电的充电机构，所述储存箱(1)的侧壁上固定有触杆导向框(7)，所述触杆导向框(7)开设有导向槽(11)；

所述充电机构包括充电触杆(13)和充电驱动机构，所述充电触杆(13)上设置有导向杆(14)；

所述充电触杆(13)与供电装置相连并由所述储存箱(1)的侧壁外侧穿入所述储存箱(1)内部，且所述充电触杆(13)位于所述储存箱(1)内部的一端形成充电触点，所述充电触点用于与所述无人机(3)上的受电触点(4)接触，所述充电驱动机构与所述充电触杆(13)位于所述储存箱(1)外部的一端配合并用于驱动所述充电触杆(13)伸出和缩回；

所述充电驱动机构包括：

纵向滑板(8)，所述纵向滑板(8)垂直于所述储存箱(1)的侧面设置，且所述纵向滑板(8)上设置有倾斜驱动槽(12)，所述倾斜驱动槽(12)与所述导向槽(11)之间的夹角为锐角，所述导向杆(14)穿过所述导向槽(11)后伸入所述倾斜驱动槽(12)内；

纵向驱动装置，所述纵向驱动装置与所述纵向滑板(8)相连，并用于驱动所述纵向滑板(8)在所述储存箱(1)的高度方向上下运动。

2.如权利要求1所述的无人机充电装置，其特征在于，所述充电触杆(13)内置于所述触杆导向框(7)的空腔内，所述导向槽(11)开设于所述触杆导向框(7)相对的两个侧面上，所述导向槽(11)垂直于所述储存箱(1)的侧壁并与所述充电触杆(13)相对应，所述导向杆(14)分别朝向所述导向框的两个侧面延伸并滑动嵌入所述导向槽(11)内。

3.如权利要求2所述的无人机充电装置，其特征在于，所述出入口设置在所述储存箱(1)的顶部，所述储存箱(1)能够存储多个无人机(3)，且所述无人机(3)在所述储存箱(1)的高度方向上叠合；所述触杆导向框(7)内设置多个所述充电触杆(13)，所述触杆导向框(7)的两个侧面上开设有与多个所述充电触杆(13)相对应的多对所述导向槽(11)，任意一所述充电触杆(13)上设置的所述导向杆(14)均滑动嵌入对应的所述导向槽(11)内，多个所述充电触杆(13)沿所述储存箱(1)的高度方向间隔分布，且每一个所述充电触杆(13)均用于给和自身所在高度对应的无人机(3)充电。

4.如权利要求3所述的无人机充电装置，其特征在于，任意一所述充电触杆(13)上还设置有定位杆(15)和缓冲弹簧(16)，所述缓冲弹簧(16)套设于所述充电触杆(13)上，且所述缓冲弹簧(16)的一端与所述定位杆(15)相抵，另一端与所述储存箱(1)的侧壁相抵。

5.如权利要求4所述的无人机充电装置，其特征在于，所述定位杆(15)与所述导向杆(14)平行，且所述定位杆(15)嵌入与自身所在的充电触杆(13)相对应的所述导向槽(11)内。

6.如权利要求1所述的无人机充电装置，其特征在于，所述储存箱(1)的同一侧面上设置有两排沿所述储存箱(1)高度方向上分布的所述充电触杆(13)，且两排所述充电触杆(13)分别内置于两个间隔分布的所述触杆导向框(7)内，所述充电驱动机构设置在两个所述触杆导向框(7)之间，且所述充电驱动机构内包括两块所述纵向滑板(8)，两块所述纵向滑板(8)连接于同一所述纵向驱动装置上，并且分别驱动两排所述充电触杆(13)运动。

7.一种无人机集群作业系统，其特征在于，包括多个无人机(3)、移动载体(18)以及设置在所述移动载体(18)上的至少一个无人机充电装置，所述无人机充电装置为如权利要求1-6任意一项所述的无人机充电装置。

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