CN112141355B - 无人机定位机构和建筑物 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种无人机定位机构和建筑物，无人机定位机构包括用于承载无人机的起降平台，可上下运动地设置于起降平台上方的定位装置，以及与定位装置通信连接的控制器，定位装置和无人机中一者具有竖向延伸的插柱，另一者具有与插柱相插接配合的插槽，并且插柱和/或插槽具有导向斜面，控制器控制定位装置在向下运动，通过插柱和插槽的配合，以将无人机定位在目标位置。控制器自动控制定位装置上下运动，定位装置设置在起降平台的上方，既不会影响无人机的降落，同时由于定位装置相对于起降平台的位置固定，当定位装置向下运动时，在导向斜面的作用下，无人机会在横向上移动，以使得插柱可以插入插槽内，将无人机定位在目标位置，实现精确定位。

Description

无人机定位机构和建筑物

技术领域

本公开涉及无人机技术领域，具体地，涉及一种无人机定位机构和建筑物。

背景技术

无人机定位机构用于将无人机精确定位在目标位置，以实现无人机的停靠，并可以进一步进行充电或电池更换作业。相关技术中，无人机降落至能量供应站，能量供应站的上表面布置图标或LED图案等标记物，通过无人机自带的图像采集设备，计算相对应的位置，指引无人机降落至标记物处，但是，图像识别方法存在视角较小，计算速度慢等缺点，尤其是采用工业相机CCD进行拍照时，成本较高，增加了整个无人机定位机构的成本；或者在能量供应站的上表面设置圆锥形缺口，用于与无人机端的圆锥形限位件相匹配，以实现无人机的定位，但是，无人机的限位件很难精准降落在圆锥形的缺口中，实际降落位置和目标位置之间存在较大偏差，导致定位不准。因此，需要提供一种能够实现无人机精确定位的定位机构。

发明内容

本公开的第一个目的是提供一种无人机定位机构，该无人机定位机构能够解决现有的定位机构定位不准、成本较高等问题。

为了实现上述目的，本公开提供一种无人机定位机构，所述无人机定位机构包括用于承载无人机的起降平台，可上下运动地设置于所述起降平台上方的定位装置，以及与所述定位装置通信连接的控制器，其中，所述定位装置和所述无人机中一者具有竖向延伸的插柱，另一者具有与所述插柱相插接配合的插槽，并且所述插柱和/或所述插槽具有导向斜面，所述控制器控制所述定位装置在向下运动，通过所述插柱和所述插槽的配合，以将所述无人机定位在目标位置。

可选地，所述定位装置包括本体和固定于所述本体上的所述插柱，所述无人机上形成有所述插槽，并且所述插柱的下端形成有所述导向斜面。

可选地，所述插柱的数量为多个，分别用于与所述无人机上的多个所述插槽相配合。

可选地，所述无人机定位机构还包括用于调整所述无人机在所述起降平台上位置的调整装置。

可选地，所述调整装置包括沿第一方向推动所述无人机的第一推杆、沿第二方向推动所述无人机的第二推杆、以及用于驱动所述第一推杆和所述第二推杆的驱动件，所述第一推杆和所述第二推杆垂直布置，所述驱动件和所述控制器通信连接。

可选地，所述起降平台包括上平台、下平台、以及设置在所述上平台和所述下平台之间的柔性连接装置，以使得所述无人机在所述导向斜面的作用下横向移动时，能够带动所述上平台相对于所述下平台运动。

可选地，所述柔性连接装置包括多个间隔设置的弹簧，所述弹簧的两端分别与所述上平台和所述下平台固定连接。

可选地，所述起降平台还包括设置在所述上平台和所述下平台之间的锁止装置，所述锁止装置能够在所述无人机定位在目标位置后，阻止所述上平台相对于所述下平台运动。

可选地，所述锁止装置包括多个间隔设置的可伸缩的锁止件，所述锁止件包括固定在所述下平台上的套筒，套接在所述套筒中的升降杆，以及驱动所述升降杆伸出或缩回的动力部，所述动力部和所述控制器通信连接，在所述无人机定位在目标位置后，所述控制器控制所述动力部驱动所述升降杆伸出，所述升降杆的上端抵顶在所述上平台上。

可选地，所述柔性连接装置支撑在所述上平台和所述下平台的角部，且相邻所述柔性连接装置之间设置有所述锁止装置。

可选地，所述起降平台上还设置有用于对所述无人机进行充电的充电装置，所述充电装置和所述控制器通信连接。

本公开的第二个目的是提供一种建筑物，所述建筑物的顶部设置有本公开提供的无人机定位机构。

通过上述技术方案，在本公开提供的无人机定位机构中，通过控制器能够自动控制定位装置上下运动，实现无人机的自动定位过程，并且定位装置可上下运动地设置在起降平台的上方，既不会影响无人机的降落，同时由于定位装置相对于起降平台的位置固定，当定位装置向下运动时，在导向斜面的作用下，无人机会在横向上移动，以使得插柱可以插入插槽内，将无人机定位在目标位置，进而实现无人机的精确定位。整个无人机定位机构结构简单，成本低且控制方便，与视觉定位相比，速度更快，精度更高。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开一示例性实施方式提供的无人机定位机构的结构示意图；

图2是本公开一示例性实施方式提供的无人机定位机构的侧视图；

图3是本公开一示例性实施方式提供的无人机定位机构的控制框图。

附图标记说明

1-无人机，10-插槽，2-起降平台，21-上平台，22-下平台，231-柔性连接装置，232-锁止装置，2321-套筒，2322-升降杆，3-定位装置，31-插柱，310-导向斜面，4-调整装置，41-第一推杆，42-第二推杆。

具体实施方式

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”、“下”通常是指在本公开提供的无人机定位机构正常工作的情况下定义的，具体可参考图2所示的图面方向，“横向移动”是指在起降平台所在的水平面内移动，包括沿第一方向(Y向)和沿第二方向(X向)移动，“竖向”是指图中所示的上下方向，“内”、“外”是指相应部件轮廓的内和外。此外，本公开中使用的术语“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

如图1至图3所示，本公开提供一种无人机定位机构，该无人机定位机构包括用于承载无人机1的起降平台2，可上下运动地设置于起降平台2上方的定位装置3，以及与定位装置3通信连接的控制器，其中，定位装置3和无人机1中一者具有竖向延伸的插柱，另一者具有与插柱相插接配合的插槽，并且插柱和/或插槽具有导向斜面，控制器控制定位装置3在向下运动，通过插柱和插槽的配合，以将无人机1定位在目标位置。

这里，需要说明的是，本公开包括定位装置3上形成有插柱31，无人机1上形成有插槽10的实施方式，也包括定位装置3上形成有插槽，无人机1上形成有插柱的实施方式，本公开当然还包括插柱上形成有导向斜面的实施方式，也包括插槽的内壁上形成有导向斜面的实施方式，还包括插柱和插槽均具有导向斜面，且两个导向斜面的倾斜角度不同的实施方式，能够在导向斜面的作用下，配合定位装置3的向下运动，使无人机1在横向上移动以实现定位作用的结构，均属于本公开的保护范围。此外，插柱、插槽以及导向斜面的尺寸可以根据无人机1的定位精度需求做适应性设计，例如在导向斜面形成在插槽的情况下，当无人机1定位精度要求较高时，插柱和插槽的主体部分的直径应该设计为相同尺寸，此时，为了将插柱顺利引入插槽，插槽的导向斜面的开口应设计为较大尺寸。

另外，“目标位置”是指与定位装置3相对正的位置，定位装置3的位置固定且安装在地面装备或其他基体上，能够实现上下运动。操作人员可通过控制器远程控制定位装置3上下运动，或者通过控制器自动控制定位装置3上下运动，实现无人机1的自动定位过程。并且在定位装置3向下运动时，在导向斜面的作用下，无人机1可以相对于起降平台2横向移动，也可以无人机1和起降平台2整体相对于地面横向移动，以定位至目标位置，均属于本公开的保护范围。

通过上述技术方案，在本公开提供的无人机定位机构中，通过控制器能够自动控制定位装置3上下运动，实现无人机1的自动定位过程，并且定位装置3可上下运动地设置在起降平台2的上方，既不会影响无人机1的降落，同时由于定位装置3相对于起降平台2的位置固定，当定位装置3向下运动时，在导向斜面的作用下，无人机1会在横向上移动，以使得插柱可以插入插槽内，将无人机1定位在目标位置，进而实现无人机1的精确定位。整个无人机定位机构结构简单，成本低且控制方便，与视觉定位相比，速度更快，精度更高。

本公开将以定位装置3上形成有插柱31，无人机1上形成有插槽10，插柱31上形成有导向斜面310的实施方式为例进行详细介绍。具体地，如图2所示，定位装置3包括本体30和固定于本体30上的插柱31，无人机1上形成有插槽10，并且插柱31的下端形成有导向斜面310。定位装置3向下作用的力通过插柱31的导向斜面310作用于插槽10的内壁上，该作用力具有沿水平方向的一个分力，能够驱动无人机1在横向上移动，以保证插柱31可以插入插槽10内。更具体地，插槽10可以为形成于无人机1顶面上的插接孔，插柱31可以为圆锥形插柱，在其他实施方式中，插柱31和插槽10可以构造为能够进行插接配合的任意适当形状。

如图1所示，在本实施方式中，插柱31的数量可以为多个，分别用于与无人机1上的多个插槽10相配合。在无人机1降落至起降平台2前，可对无人机1降落的角度进行调整和控制，以保证无人机1上的多个插槽10能够大体上落在多个插柱31附近，进而使得多个插柱31可以同时插入与之相对应的插槽10内，实现无人机1的精确定位。另外，多个插槽10形成于无人机1上，能够进一步减轻无人机1自身的重量，符合轻量化的设计原则。

在无人机1进行精确定位前，可以先对其进行粗定位，使无人机1降落至与定位装置3相对应的位置附近，具体地，如图1所示，本公开提供的无人机定位机构还包括用于调整无人机1在起降平台2上位置的调整装置4，在无人机1降落至起降平台2后，调整装置4先粗定位无人机1的位置，使其位于定位装置3附近，方便进行后续的精确定位作业。

调整装置4可以为任意适当的结构。作为本公开的一示例性实施方式，如图1和图3所示，调整装置4包括沿第一方向(Y方向)推动无人机1的第一推杆41、沿第二方向(X方向)推动无人机1的第二推杆42、以及用于驱动第一推杆41和第二推杆42的驱动件(图中未示出)，第一推杆41和第二推杆42垂直布置，驱动件和控制器通信连接，驱动件可以为伺服电机，驱动件包括用于驱动第一推杆41沿Y方向运动的第一驱动件，以及用于驱动第二推杆42沿X方向运动的第二驱动件，第一推杆41和第二推杆42分别连接于驱动件的输出端，控制器控制驱动件以推动无人机1在起降平台2上移动，进行位置的调整。在其他实施方式中，调整装置4还可以为连接至无人机1的起落架上的拉绳、机械手等。

起降平台2可以为用于承载无人机1的一体式板状结构，无人机1可相对于起降平台2横向移动以完成定位。当插柱31和插槽10之间存在的位置误差较大时，无人机1的下端和起降平台2的接触点，即，图2中A点处将会产生较大的接触力和摩擦力，会损伤无人机1和起降平台2，而当A点处的接触力过大时，可能会导致无人机1不能横向移动，无法适应定位装置3的插入。为避免上述原因导致的定位失败，在本公开的示例性实施方式中，如图2所示，起降平台2包括上平台21、下平台22、以及设置在上平台21和下平台22之间的柔性连接装置231，以使得无人机1在导向斜面310的作用下横向移动时，能够带动上平台21相对于下平台22运动。这样，将起降平台2设计为双层平台结构，且上平台21和下平台22之间设计为柔性连接方式，既能够保证对无人机1的承载作用，同时还能够保证当粗定位偏差严重时，插柱31可以正常插入插槽10内，避免定位失败。具体地，在本实施方式中，下平台22可以固定在地面上或固定在其他基体上，定位装置3相对于下平台22具有确定的位置关系，在A点摩擦力的作用，无人机1和上平台21之间不会发生相对滑动，无人机1带动上平台21相对于下平台22运动，使插柱31顺利插入插槽10内。

具体地，如图1所示，柔性连接装置231可以包括多个间隔设置的弹簧，弹簧的两端分别与上平台21和下平台22固定连接，能够实现上平台21和下平台22之间的柔性连接作用，保证无人机1在横向上的移动不会受到限制。在其他实施方式中，柔性连接装置231还可以为支撑在上平台21和下平台22之间的泡沫、海绵等，均属于本公开的保护范围。

进一步地，在本公开中，为保证上平台21和下平台22之间连接的稳定性，起降平台2还包括设置在上平台21和下平台22之间的锁止装置232，锁止装置232能够在无人机1定位在目标位置后，阻止上平台21相对于下平台22运动，锁止装置232能够对上平台21和下平台22的相对自由运动进行限制，保证对无人机1的稳定承载作用，以便后续进行无人机充电或电池更换等作业过程。

具体地，作为本公开的一示例性实施方式，如图2和图3所示，锁止装置232包括多个间隔设置的可伸缩的锁止件，锁止件包括固定在下平台22上的套筒2321，套接在套筒2321中的升降杆2322，以及驱动升降杆2322伸出或缩回的动力部，动力部和控制器通信连接。更具体地，在无人机1进行精确定位的过程中，控制器控制升降杆2322处于缩回状态或浮动状态，升降杆2322的上端与上平台21不接触；当通过导向斜面310后，插柱31进入插槽10内，此时插柱31的下端还未与插槽10的底壁相接触，控制器控制动力部驱动升降杆2322伸出，升降杆2322的上端抵顶在上平台21上，在图2中B点处摩擦力的作用下，实现对上下平台相对运动的限制，以便机械手换电过程中无人机1不会产生运动，导致换电失败。在其他实施方式中，锁止件还可以为气缸，通过控制活塞杆的伸出或缩回实现锁止和解锁。

在本实施方式中，柔性连接装置231可以支撑在上平台21和下平台22的角部，且相邻柔性连接装置231之间设置有锁止装置232。例如，在上平台21和下平台22的四个角部均设置弹簧，锁止件支撑在上下平台的中部，能够保证在精确定位时实现上下平台的相对运动，同时还能够实现在定位完成后的锁止。

在无人机1精确定位动作完成后，可对其进行换电操作，可以通过机械手进行无人机电池的自动抓取和自动更换，以保证无人机1的正常飞行作业，在本公开中，起降平台2上还设置有用于对无人机1进行充电的充电装置，充电装置和控制器通信连接，充电装置可以为设置于起降平台2上的插座，无人机1上设置有与插座相配合的插头，利用无人机1停靠在起降平台2上的时间进行充电作业，控制器可以对充电过程进行控制，例如可以自动控制插头和插座的插接过程或断开过程。

在本公开中，如图3所示，定位装置、驱动件、动力部、以及充电装置均与控制器通信连接，能够实现对无人机1的粗定位过程、精确定位过程、充电作业、以及对上平台21和下平台22的锁止过程等进行自动控制，无需人工操作，能够快速实现精准定位。

根据本公开的第二个方面，还提供一种建筑物，该建筑物的顶部设置有上文介绍的无人机定位机构，该建筑物具有上述无人机定位机构的所有有益效果，此处不做过多赘述。将用于承载无人机1的起降平台2设置在建筑物的顶部，既能够满足无人机1的降落需求，同时不会对建筑物产生任何影响。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种无人机定位机构，其特征在于，包括用于承载无人机(1)的起降平台(2)，可上下运动地设置于所述起降平台(2)上方的定位装置(3)，以及与所述定位装置(3)通信连接的控制器，其中，所述定位装置(3)和所述无人机(1)中一者具有插柱，另一者具有与所述插柱相配合的插槽，并且所述插柱和/或所述插槽具有导向斜面，所述控制器控制所述定位装置(3)向下运动，通过所述插柱和所述插槽的配合，以将所述无人机(1)定位在目标位置，

所述起降平台(2)包括上平台(21)、下平台(22)、以及设置在所述上平台(21)和所述下平台(22)之间的柔性连接装置(231)，以使得所述无人机(1)在所述导向斜面(310)的作用下横向移动时，能够带动所述上平台(21)相对于所述下平台(22)运动，

所述起降平台(2)还包括设置在所述上平台(21)和所述下平台(22)之间的锁止装置(232)，所述锁止装置(232)能够在所述无人机(1)定位在目标位置后，阻止所述上平台(21)相对于所述下平台(22)运动。

2.根据权利要求1所述的无人机定位机构，其特征在于，所述定位装置(3)包括本体(30)和固定于所述本体(30)上的所述插柱(31)，所述无人机(1)上形成有所述插槽(10)，并且所述插柱(31)的下端形成有所述导向斜面(310)。

3.根据权利要求2所述的无人机定位机构，其特征在于，所述插柱(31)的数量为多个，分别用于与所述无人机(1)上的多个所述插槽(10)相配合。

4.根据权利要求1所述的无人机定位机构，其特征在于，所述无人机定位机构还包括用于调整所述无人机(1)在所述起降平台(2)上位置的调整装置(4)。

5.根据权利要求4所述的无人机定位机构，其特征在于，所述调整装置(4)包括沿第一方向推动所述无人机(1)的第一推杆(41)、沿第二方向推动所述无人机(1)的第二推杆(42)、以及用于驱动所述第一推杆(41)和所述第二推杆(42)的驱动件，所述第一推杆(41)和所述第二推杆(42)垂直布置，所述驱动件和所述控制器通信连接。

6.根据权利要求1所述的无人机定位机构，其特征在于，所述柔性连接装置(231)包括多个间隔设置的弹簧，所述弹簧的两端分别与所述上平台(21)和所述下平台(22)固定连接。

7.根据权利要求1所述的无人机定位机构，其特征在于，所述锁止装置(232)包括多个间隔设置的可伸缩的锁止件，所述锁止件包括固定在所述下平台(22)上的套筒(2321)，套接在所述套筒(2321)中的升降杆(2322)，以及驱动所述升降杆(2322)伸出或缩回的动力部，所述动力部和所述控制器通信连接，在所述无人机(1)定位在目标位置后，所述控制器控制所述动力部驱动所述升降杆(2322)伸出，所述升降杆(2322)的上端抵顶在所述上平台(21)上。

8.根据权利要求1所述的无人机定位机构，其特征在于，所述柔性连接装置(231)支撑在所述上平台(21)和所述下平台(22)的角部，且相邻所述柔性连接装置(231)之间设置有所述锁止装置(232)。

9.根据权利要求1所述的无人机定位机构，其特征在于，所述起降平台(2)上还设置有用于对所述无人机(1)进行充电的充电装置，所述充电装置和所述控制器通信连接。

10.一种建筑物，其特征在于，所述建筑物的顶部设置有根据权利要求1-9中任一项所述的无人机定位机构。

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