CN112874782A - 无人机、能量供应站和换电系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种无人机、能量供应站和换电系统，属于无人机技术领域。该换电系统包括无人机和能量供应站，能量供应站包括无人机降落平台、可动部件、充电舱和总控制器，其中：无人机的底部设置有漏斗形的降落定位凹槽，无人机降落平台上设置有降落定位柱，降落定位柱与降落定位凹槽相适配；可动部件包括手部、腕部和滑动组件，手部安装在腕部上，腕部滑动安装在滑动组件上；总控制器用于控制可动部件通过滑动组件的滑行和腕部的晃动，使手部滑行并定位至位于电池安装位处，进行电池插拔操作，电池安装位为无人机的电池安装位或者充电舱中的电池安装位。采用本申请，可以提高无人机降落到无人机降落平台上的准确性。

Description

无人机、能量供应站和换电系统

技术领域

本申请涉及无人机技术领域，特别涉及一种无人机、能量供应站和换电系统。

背景技术

无人机换电系统中包括待更换电池的无人机和为电池充电的能量供应站，当无人机检测到所使用的电池的电量不足时，可以停靠在就近的能量供应站，进行更换电池操作。

电池更换的过程可以是，无人机停在能量供应站的无人机降落平台上，能量供应站的换电机械手可以将无人机的机载电池卸下来，将卸载下的机载电池放入能量供应站的充电舱中进行充电，然后机械手从能量供应站的充电舱中拿取充满电的电池，并将该电池装入到无人机中。

其中，机械手从无人机中拔出电池之前需要对机载电池进行精准定位，相应的，能量供应站的无人机降落平台上设置有定位孔，无人机的下端设置有定位柱，无人机停在无人机降落平台上时，通过无人机的定位柱与无人机降落平台的定位孔配合，使无人机停在规定的位置处。

在实现本申请的过程中，发明人发现相关技术至少存在以下问题：

无人机在无人机降落平台上停靠的位置不准确存在偏差时，机械手便很难将无人机中的机载电池卸载下来，进而导致能量供应站无法为无人机更换电池。

发明内容

本申请实施例提供了一种无人机、能量供应站和换电系统，可以解决相关技术中的问题。所述技术方案如下：

一方面，根据本实施例提供了一种无人机，所述无人机的底部设置有漏斗形的降落定位凹槽，所述漏斗形的降落定位凹槽包括相连通的柱状凹槽和至少一个锥状凹槽，所述至少一个锥状凹槽中的第一锥状凹槽的槽口为所述降落定位凹槽的槽口；

所述柱状凹槽与降落定位柱与相适配，所述降落定位柱为设置于用于为无人机的电池充电的能量供应站的无人机降落平台上的结构；

所述无人机还包括用于安放电池的机载电池安装位，所述机载电池安装位的开口方向垂直于所述柱状凹槽的轴线方向。

可选的，所述第一锥状凹槽的槽口处的直径为所述柱状凹槽的直径的第一倍数，所述柱状凹槽的槽深为所述柱状凹槽的直径的第二倍数。

可选的，所述锥状凹槽包括两个锥状凹槽，所述两个锥状凹槽分别位于所述柱状凹槽的两端，所述两个锥状凹槽中的第二锥状凹槽的槽底为所述降落定位凹槽的槽底。

可选的，所述无人机的电池壳上设置有夹持部，所述夹持部上设置有定位导孔；

所述夹持部用于供所述能量供应站中的手部夹持，所述定位导孔与所述能量供应站中的定位导柱相适配。

另一方面，根据本实施例提供了一种能量供应站，所述能量供应站用于为无人机的电池充电，包括无人机降落平台、可动部件、充电舱和总控制器，其中：

所述无人机降落平台上设置有降落定位柱，所述降落定位柱与无人机上的漏斗形的降落定位凹槽相适配；

所述可动部件包括手部、腕部和滑动组件，所述手部安装在所述腕部上，所述腕部滑动安装在所述滑动组件上；

所述总控制器分别与所述可动部件、所述充电舱电性连接，用于控制所述可动部件通过所述滑动组件的滑行和所述腕部的晃动，使所述手部滑行并定位至电池安装位处进行电池插拔操作，所述电池安装位为所述无人机的机载电池安装位或者所述充电舱中的充电舱电池安装位，所述充电舱电池安装位的开口方向垂直于所述降落定位柱的轴线方向。

可选的，所述降落定位柱远离所述无人机降落平台的端部设置有锥状结构，所述降落定位柱的锥状结构与所述降落定位凹槽的第二锥状凹槽相适配，其中，所述第二锥状凹槽为所述无人机的降落定位凹槽的位于槽底处的凹槽。

可选的，所述手部包括固定件、驱动电机和夹具，其中：

所述固定件安装在所述腕部上，所述驱动电机和所述夹具均安装在所述固定件上，所述夹具通过齿轮组与所述驱动电机的输出轴传动连接；

所述固定件的前端设置有定位导柱，所述定位导柱远离所述固定件的端部设置有锥状结构，所述定位导柱与所述无人机上的定位导孔相适配；

所述总控制器，用于控制所述可动部件通过所述滑动组件的滑行和所述腕部的晃动，使所述定位导柱与所述无人机的定位导孔进行柔性插拔，通过驱动电机使夹具进行张开和闭合，以对所述无人机的夹持部进行夹持操作。

可选的，所述腕部包括第一固定台、第二固定台、连杆和弹性件；

所述第一固定台滑动安装在所述滑动组件上，所述手部安装在所述第二固定台上；

所述连杆的一端转动安装在所述第一固定台上，所述连杆的另一端转动安装在所述第二固定台上，所述弹性件的两端分别与所述第一固定台和所述第二固定台相固定，所述第一固定台和所述第二固定台位于同一平面内；

在所述滑动组件带动所述手部进行滑行的过程中，所述第二固定台相对于所述第一固定台发生晃动，使所述手部滑行并定位至电池安装位处进行电池插拔操作。

可选的，所述可动部件包括两个腕部，所述两个腕部中的第一腕部的第一固定台滑动安装在所述滑动组件上，所述手部安装在所述两个腕部中的第二腕部的第二固定台上，所述第二腕部的第一固定台垂直安装在所述第一腕部的第二固定台上。

可选的，所述滑动组件包括相垂直的第一滑轨、第二滑轨和第三滑轨；

所述第二滑轨滑动安装在所述第一滑轨上，所述第三滑轨滑动安装在所述第二滑轨上，所述腕部滑动安装在所述第三滑轨上；

所述第二滑轨在所述第一滑轨上的第一滑行方向、所述第三滑轨在所述第二滑轨上的第二滑行方向，以及所述腕部在所述第三滑轨上的第三滑行方向相互垂直。

可选的，所述充电舱包括充电管理器，所述总控制器和所述充电管理器电性连接；

所述充电管理器，用于向所述总控制器发送所述充电舱中电池的电池信息，所述电池信息至少包括电池的当前电量、当前充电次数、剩余使用寿命和当前最大放电电流中的一种或多种；

所述总控制器，用于如果基于所述充电管理器发送的电池信息，确定出当前存在可用电池时，向所述待更换电池的无人机发送携带有当前存在可用电池的消息；

如果基于所述充电管理器发送的电池信息，确定出当前不存在可用电池时，向所述待更换电池的无人机发送携带有当前不存在可用电池和等待时长的消息，所述等待时长为自当前时间至存在可用电池所需时长。

可选的，所述总控制器还用于，在基于所述充电管理器发送的电池信息，确定出当前存在可用电池时，将所述可用电池中剩余使用寿命最长的可用电池，确定为目标电池，作为所述待更换电池的无人机的替换电池。

另一方面，根据本实施例提供了一种换电系统，所述无人机换电系统包括上述所述的无人机和能量供应站。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

在本公开实施例中，该无人机换电系统包括待更换电池的无人机和为电池充电的能量供应站，能量供应站包括无人机降落平台、可动部件、充电舱和总控制器，其中：无人机的底部设置有漏斗形的降落定位凹槽，无人机降落平台上设置有降落定位柱，降落定位柱与降落定位凹槽相适配；可动部件包括手部、腕部和滑动组件，手部安装在腕部上，腕部滑动安装在滑动组件上；可动部件在总控制器的控制下，通过滑动组件的滑行和腕部的晃动，使手部滑行并定位至位于电池安装位处，进行电池插拔操作。可见，无人机在下降的过程中，在锥状凹槽的引导下，使降落定位柱可以逐渐进入到柱状凹槽中，进而，使无人机可以准确下降至无人机降落平台的规定位置处，提高了无人机降落在无人机降落平台上的准确性，进而，确保了能量供应站为无人机进行正常更换电池。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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他的附图。

图1是本申请实施例提供的无人机换电系统的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的无人机上降落定位凹槽的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的无人机向无人机降落平台降落的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的图3中A对应的局部结构示意图；

图5是本申请实施例提供的无人机换电系统的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的可动部件的手部在腕部上的安装结构示意图；

图7是本申请实施例提供的可动部件的手部的结构示意图；

图8是本申请实施例提供的可动部件的腕部的结构示意图；

图9是本申请实施例提供的可动部件的手部与两个腕部的结构示意图；

图10是本申请实施例提供的可动部件的手部与两个腕部的结构示意图。

图例说明

1、无人机 2、能量供应站

11、降落定位凹槽 12、电池壳

13、机载电池安装位

21、无人机降落平台 22、可动部件

23、充电舱 24、手部

25、腕部 26、滑动组件

27、充电舱电池安装位

111、柱状凹槽 112、锥状凹槽

121、夹持部 122、定位导孔

211、降落定位柱 241、固定件

242、驱动电机 243、夹具

244、定位导柱 251、第一固定台

252、第二固定台 253、连杆

254、弹性件 261、第一滑轨

262、第二滑轨 263、第三滑轨

25A、第一腕部 25B、第二腕部

251A、第一腕部的第一固定台 251B、第二腕部的第一固定台

252A、第一腕部的第二固定台 252B、第二腕部的第二固定台

112A、第一锥状凹槽 112B、第二锥状凹槽

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

在对本发明实施例进行详细的解释说明之前，先对本发明实施例中涉及到的应用场景及换电系统架构分别进行解释说明。

首先，对本发明实施例涉及的应用场景进行介绍。

为了节约人力资源，迎合智能自动化的发展潮流，可以智能控制无人机的更换电池。无人机检测到电池的电量不足时，可以下降到就近的能量供应站，能量供应站是为无人机的电池进行充电的场所。无人机通过自身的检测装置和定位装置等，下降至能量供应站中，能量供应站检测到无人机停靠在规定的位置处后，可以机械手和机械臂等将位于无人机中的机载电池拔出，并将拔出的机载电池插入到充电舱中进行充电，然后，从充电舱中拔出充满电的电池，将该电池插入到无人机中。进而能量供应站在没有工作人员过多协助的情况下，为无人机进行换电操作。但是相关技术中至少存在以下问题：

无人机在能量供应站中停靠的位置不准确，未准确停靠在预先规定的位置处，导致能量供应站无法为无人机进行更换电池。

即使无人机在能量供应站中停靠的位置存在的偏差较小，能量供应站能够为无人机更换电池，但是在拔出电池和插入电池的过程中，电池与无人机或者充电舱的电池安装位刚性对接，会使无人机和充电舱的结构部件出现磨损。例如，会出现电池壳的磨损、电池安装位的磨损、定位柱的磨损以及定位孔的磨损等，长此以往不仅会缩短相关部件的使用寿命，还会加重偏差，导致能量供应站无法为无人机进行更换电池。

然后，为解决上述问题，本实施例提供了一种无人机、能量供应站和换电系统，下文对无人机、能量供应站和换电系统进行分别介绍。

如图1至图4所示，该无人机1的底部设置有漏斗形的降落定位凹槽11，漏斗形的降落定位凹槽11包括相连通的柱状凹槽111和至少一个锥状凹槽112，至少一个锥状凹槽112中的第一锥状凹槽112A的槽口为降落定位凹槽11的槽口；柱状凹槽111与降落定位柱211与相适配，降落定位柱211为设置于用于为无人机的电池充电的能量供应站2的无人机降落平台21上的结构；无人机1还包括用于安放电池的机载电池安装位13，机载电池安装位的开口方向垂直于柱状凹槽111的轴线方向。

在一个示例中，无人机1的底部与能量供应站2的无人机降落平台21相适配，例如，如图3和图4所示，无人机降落平台21和无人机1的底部均具有平面结构。这样，无人机1在降落在无人机降落平台21上时，无人机1的底部与能量供应站2的无人机降落平台21相接触，能量供应站2的无人机降落平台21用来承载无人机1。

在一个示例中，为了使无人机1能够准确降落至无人机降落平台21的规定位置处，相应的，如图3和图4所示，无人机1的底部设置有降落定位凹槽11，降落定位凹槽11与无人机降落平台21上的降落定位柱211相适配。进而，当降落定位柱211完全位于降落定位凹槽11中时，无人机1可以稳定停在无人机降落平台21的规定位置处。

其中，在无人机1降落的过程中，为了更好地引导降落定位柱211适配到降落定位凹槽11中，相应的，如图2所示，降落定位凹槽11在形状结构上具有漏斗形。

在一个示例中，漏斗形的降落定位凹槽11可以包括相连通的柱状凹槽111和至少一个锥状凹槽112，至少一个锥状凹槽112中的第一锥状凹槽112A的槽口为降落定位凹槽11的槽口，柱状凹槽111与降落定位柱211与相适配。

其中，如图2所示，第一锥状凹槽112A与柱状凹槽111的组合在结构上类似漏斗形，故将降落定位凹槽11称为漏斗形的降落定位凹槽11。

在一个示例中，无人机1在降落的过程中，可以参考图3和图4所示，由于位于降落定位凹槽11的槽口处的第一锥状凹槽112A的槽口尺寸较大，进而，无人机1降落的过程中，无人机降落平台21上的降落定位柱211比较容易进入到第一锥状凹槽112A中。无人机1在继续下降的过程中，由于第一锥状凹槽112A具有锥状结构，槽口处的直径大于槽底处的直径，使降落定位柱211逐渐定位至第一锥状凹槽112A上方的柱状凹槽111中。可见，具有漏斗形的降落定位凹槽11能够更好地引导降落定位柱211适配到降落定位凹槽11中。

其中，降落定位凹槽11可以包括至少一个锥状凹槽112，例如，可以包括一个锥状凹槽，也可以包括两个锥状凹槽。

例如，降落定位凹槽11可以包括一个柱状凹槽111和一个锥状凹槽112，该锥状凹槽112即为上述的第一锥状凹槽112A，其中，第一锥状凹槽112A的槽口即为降落定位凹槽11的槽口。

又例如，如图2所示，降落定位凹槽11可以包括一个柱状凹槽111和两个锥状凹槽112，其中，两个锥状凹槽112分别位于柱状凹槽111的两端，两个锥状凹槽112中的第一锥状凹槽112A的槽口即为降落定位凹槽11的槽口，第二锥状凹槽112B的槽底为降落定位凹槽11的槽底。这种情况下，无人机降落平台21上的降落定位柱211的端部可以具有锥状结构，使得降落定位柱211的锥状结构可以与降落定位凹槽11的第二锥状凹槽112B相配合，提升无人机1与无人机降落平台21之间的稳定性，也可以使无人机1更加精准的降落在无人机降落平台21的规定位置处。

在一个示例中，无论降落定位凹槽11包括一个锥状凹槽，还是包括两个锥状凹槽，降落定位凹槽11的柱状凹槽111均与降落定位柱211相适配，例如，降落定位柱211的长度小于柱状凹槽111的槽深，降落定位柱211的直径略小于柱状凹槽111的直径，以便于降落定位柱211可以插入于柱状凹槽111中。

这种将漏斗形的降落定位凹槽11设置于无人机1上，将降落定位柱211设置于无人机降落平台21上，相比于定位柱设置于无人机1上，定位孔设置于无人机降落平台21上，可以减少无人机1的重量。

而且，这种将降落定位柱211设置于无人机降落平台21，为了提高无人机1在无人机降落平台21上的稳定性，可以加长降落定位柱211的长度，加大降落定位柱211的直径，对降落定位柱211进行加长和加粗，均不会对无人机1造成负担。

由于在将电池插入到无人机1中的过程中，以及将电池从无人机1中拔出的过程中，均需要较大的插拔力，插拔力过大的情况下，会影响无人机1在无人机降落平台21的稳定性。那么，为了在插拔电池的过程中，增强无人机1在无人机降落平台21上的稳定性，相应的，第一锥状凹槽112A的槽口处的直径为柱状凹槽111的直径的第一倍数，柱状凹槽111的槽深为柱状凹槽111的直径的第二倍数。

其中，上述的第一倍数和第二倍数可以是技术人员通过理论计算和多次试验而确定，例如，第一锥状凹槽112A的槽口处的直径d2可以是柱状凹槽111的直径d1的五倍，柱状凹槽111的槽深D可以是柱状凹槽111的直径d1的三倍。

其中，如果锥状凹槽112的数量为一个，即为第一锥状凹槽112A，则柱状凹槽111的槽深D可以是柱状凹槽111的直径d1的三倍。

而如果锥状凹槽112的数量为两个，相应的，如图2所示，柱状凹槽111的槽深和第二锥状凹槽112B的槽深之和D可以是柱状凹槽111的直径d1的三倍。

可见，通过在无人机1上设置漏斗形的降落定位凹槽11，在无人机降落平台21设置降落定位柱211，可以使无人机准确下降至无人机降落平台21规定的位置处，提高无人机在无人机降落平台21上停靠的准确性，进而，确保了能量供应站为无人机进行正常更换电池。

在一个示例中，无人机1还包括用户安装电池的电池安装位，可以将无人机1上的电池安装位称为机载电池安装位，如图1并参考图3所示，机载电池安装位13的开口方向垂直于柱状凹槽111的轴线方向。

其中，由于能量供应站2可以为无人机1的电池充电，相应的，能量供应站2上也具备电池安装位，电池安装位中安装有处于充电状态的电池，为了与安装在无人机上的电池相区分，可以将当前安装在无人机上的电池称为机载电池，将能量供应站2中的电池安装位称为充电舱电池安装位。

可见，无人机1上的机载电池以及能量供应站2中的电池，都是无人机1的电池，只是当前所处的状态不相同。无人机1上的机载电池安装位以及能量供应站2中的充电舱电池安装位，均是用于放置和安装电池的电池安装位，只是所在的位置不相同。

如图1所示，降落定位柱211位于降落定位凹槽11中，由于机载电池安装位13的开口方向垂直于柱状凹槽111的轴线方向，使得能量供应站2的手部24将电池插入到机载电池安装位13的过程中，以及将电池从机载电池安装位13中拔出的过程中，可以提高无人机1在无人机降落平台21上的稳定性，减少电池插拔过程中无人机1的晃动。

在一个示例中，无人机1降落在能量供应站2的无人机降落平台21上之后，能量供应站2的手部24可以夹持安装在无人机1上的电池，为了便于手部24夹持电池，相应的，无人机1的电池壳12上设置有夹持部121，夹持部121上设置有定位导孔122；夹持部121用于供能量供应站2中的手部24夹持，定位导孔122与能量供应站2中的定位导柱244相适配。

在一个示例中，夹持部121可以位于电池壳12上凸出于电池壳12的外表面的结构，以便于手部24能够抓取夹持部121。例如，夹持部121可以垂直设置于电池壳12上的柱状结构。

又例如，夹持部121可以如图5所示的把手状，包括上部、下部和连接上部、下部的连接部，上部和下部用于供手部24抓取。这样，当夹持部121位于手部24中，手部24与夹持部121的上部和下部相接触，通过手部24与夹持部121之间的摩擦力，进而使手部24可以紧紧夹持住该夹持部121的上部和下部。

其中，手部24在夹持电池壳12的夹持部121过程中发生滑脱，相应的，手部24可以先与电池壳12进行定位和固定，相应的可以是，如图5和6所示，手部24的前端设置有定位导柱244，夹持部121上设置有定位导孔122，例如，夹持部121的连接部上可以设置有定位导柱244，定位导柱244与定位导孔122相适配。

基于上述所述，具有上述结构的无人机，由于将降落定位凹槽11设置于无人机上，可以减轻无人机的重量，由于降落定位凹槽11为漏斗形，可以提高降落定位的准确性，使得无人机可以降落至无人机降落平台21的规定位置处，进行电池更换操作。

以上是关于无人机1的具体结构介绍，下面将介绍为无人机更换电池的能量供应站。

如图1所示，该能量供应站2包括无人机降落平台21、可动部件22、充电舱23和总控制器，其中：如图3和图4所示，无人机降落平台21上设置有降落定位柱211，降落定位柱211与无人机1上的漏斗形的降落定位凹槽11相适配；如图1并参考图5所示，可动部件22包括手部24、腕部25和滑动组件26，手部24安装在腕部25上，腕部25滑动安装在滑动组件26上。

其中，该能量供应站2用于为无人机1的电池进行充电，并为无人机1更换电池。

其中，总控制器分别与可动部件22、充电舱23电性连接，用于控制可动部件22通过滑动组件26的滑行和腕部25的晃动，使手部24滑行并定位至电池安装位处进行电池插拔操作，电池安装位为无人机1的机载电池安装位13或者充电舱23中的充电舱电池安装位27，充电舱电池安装位27的开口方向垂直于降落定位柱211的轴线方向。

下面将首先介绍无人机降落平台21的结构，然后，再介绍充电舱23的结构，最后，介绍可动部件22的结构。

其中，无人机降落平台21可以为可升降平台，以便于调整无人机降落平台21的高度。

在一个示例中，无人机降落平台21与无人机1的底部相适配，例如，无人机1的底部具有平面结构，相应的，无人机降落平台21具有平面结构。无人机降落平台21上设置有降落定位柱211，降落定位柱211与无人机1上的漏斗形的降落定位凹槽11相适配。

其中，降落定位柱211由柱状和圆台状组合而成的与漏斗形互补的形状，也即是，降落定位柱211与漏斗形的降落定位凹槽11相适配。

例如，一种情况可以是，降落定位柱211也可以包括柱状结构和圆台状结构，柱状结构与降落定位凹槽11的柱状凹槽111相配合，圆台状结构与降落定位凹槽11的锥状凹槽112相配合。

具体的，如果降落定位凹槽11包括一个锥状凹槽112，该锥状凹槽112的槽口即为降落定位凹槽11的槽口，则降落定位柱211的柱状结构与柱状凹槽111相适配，降落定位柱211的圆台状结构与锥状凹槽112相适配，其中，圆台状结构靠近无人机降落平台21的表面。而且，在尺寸上，降落定位柱211的圆台状结构的长度与锥状凹槽112的深度相匹配，降落定位柱211的柱状结构的长度小于柱状凹槽111的槽深，降落定位柱211的柱状结构的直径略小于柱状凹槽111的直径，以便于降落定位柱211可以插入于柱状凹槽111中。

而如果降落定位凹槽11包括两个锥状凹槽112，分别是位于槽口处的第一锥状凹槽112A和位于槽底的第二锥状凹槽112B，则降落定位柱211与柱状凹槽111和第二锥状凹槽112B相适配。相应的，降落定位柱211远离无人机降落平台21的端部设置有锥状结构，降落定位柱211的锥状结构与降落定位凹槽11的第二锥状凹槽112B相适配；降落定位柱211位于无人机降落平台21上的端部具有圆台状结构，该圆台状结构与第一锥状凹槽112A相匹配。

这样，当无人机1通过自身的检测装置和定位装置等，下降至降落定位柱211位于漏斗形的降落定位凹槽11的锥状凹槽112中之后，锥状凹槽112可以逐渐锁定定位范围，避免下降的过程中，无人机1出现过大的偏差。如图3和4所示，无人机1在继续下降的过程中，由于锥状凹槽112的引导作用，使降落定位柱211可以逐渐进入到柱状凹槽111中，进而，使无人机1可以准确下降至无人机降落平台21的规定位置处。

而且，又由于降落定位柱211的锥状结构与降落定位凹槽11的第二锥状凹槽112B相适配，使得无人机1可以精准的降落在无人机降落平台21的规定位置处。

这种，将漏斗形的降落定位凹槽11设置于无人机1上，将降落定位柱211设置于无人机降落平台21上，相比于定位柱设置于无人机1上，定位孔设置于无人机降落平台21上，可以减少无人机1的重量。

而且，这种将降落定位柱211设置于无人机降落平台21，为了提高无人机1在无人机降落平台21上的稳定性，可以加长降落定位柱211的长度，加大降落定位柱211的直径，对降落定位柱211进行加长和加粗，均不会对无人机1造成负担。

以上是对无人机降落平台21的结构介绍，下面将介绍充电舱23的结构。

其中，充电舱23是为无人机1的电池进行充电的结构，可以包括多个电池安装位，每一个电池安装位用于为至少一个电池充电。

如上述在介绍无人机中所述，为了区分于位于无人机1上的电池安装位，可以将充电舱23中的电池安装位称为充电舱电池安装位。

如图1和图3所示，充电舱电池安装位27的开口方向垂直于降落定位柱211的轴线方向，使得能量供应站2的手部24将电池插入到充电舱电池安装位27的过程中，以及将电池从充电舱电池安装位27中拔出的过程中，可以提高充电舱23的稳定性，减少电池插拔过程中充电舱23的晃动。

在一个示例中，为了简化可动部件22对电池安装位的识别，相应的，无人机1上的机载电池安装位13和充电舱23中的充电舱电池安装位27在结构和尺寸等方面可以相同，这样，无论可动部件22的手部24在机载电池安装位13处，还是在充电舱电池安装位27处，均可使用相同的方式，进行电池的插拔处理。

其中，机载电池安装位13和充电舱电池安装位27的结构也可以不相同，结构不相同的情况下，手部24在进行电池插拔操作时，需要先识别一下是机载电池安装位还是充电舱电池安装位，以便于实现精准定位。

其中，本实施例中为便于介绍可以以机载电池安装位和充电舱电池安装位具有相同的结构进行示例。

为便于介绍，可以以机载电池安装位和充电舱电池安装位的结构相同进行示例。下文中所述的电池安装位适用于机载电池安装位和充电舱电池安装位。

以上是对充电舱23的介绍，下面将介绍可动部件22的结构。

其中，可动部件22可以称为机械臂，包括手部24和腕部25，手部24用于抓取电池的电池壳12，腕部25用于在手部24与电池壳12进行定位的过程中进行晃动来起到缓冲作用，使手部24与电池壳12之间实现柔性定位，下文在介绍腕部25时将会详细介绍。

其中，滑动组件26用于使手部24进行相对于电池壳12进行上下、左右和前后滑动，以实现手部24与电池壳12的定位。

其中，电池插拔操作包括将电池插入到电池安装位中，例如，将电池插入到无人机的机载电池安装位13中，或者，将电池插入到充电舱23的充电舱电池安装位27中；电池插拔操作还包括将电池从电池安装位中拔出，例如，将电池从无人机1的机载电池安装位13中拔出，或者，将电池从充电舱23的充电舱电池安装位27中拔出。

在一个示例中，手部24将电池插入到电池安装位之前，以及手部24将电池从电池安装位拔出之前，均须先使手部24与电池的电池壳12进行相固定，手部24与电池壳12相固定之后，手部24便可以将电池从电池安装位中拔出，或者将电池插入到电池安装位中。

其中，手部24与电池的电池壳12相固定的过程可以是，当滑动组件26滑行至手部24与电池壳12基本对齐时，滑动组件26再带动手部24靠近电池壳12进行定位操作。在手部24与电池壳12进行定位的过程中，手部24通过腕部25的晃动，使手部24可以定位在电池壳12上，实现手部24与电池壳12的相固定。

手部24与电池壳12相固定之后，如果是将电池插入到电池安装位中，则相应的，滑动组件26带动手部24向靠近电池安装位的方向滑动，将电池推入到电池安装位中。如果是将电池从电池安装位中拔出，则相应的，滑动组件26带动手部24向远离电池安装位的方向滑动，将电池从电池安装位中拔出。

基于上述所述，无人机1降落至无人机降落平台21的规定位置后，总控制器可以控制可动部件22通过滑动组件26的滑行和腕部25的晃动，使手部24滑行并定位至电池安装位处进行电池插拔操作。具体的过程可以是：

首先，将无人机1的机载电池从无人机1的机载电池安装位13中拔出的过程可以是，可动部件22的滑动组件26带着手部25滑动至无人机降落平台21处，手部25可以大致对齐无人机1的机载电池安装位13处。然后，通过腕部25的晃动，通过滑动组件26进一步将手部24推向无人机1的机载电池安装位13处，使手部24与机载电池的电池壳12相固定。然后，手部24可以夹持住机载电池的电池壳12，滑动组件26进一步带动手部25远离无人机1的机载电池安装位13处，进而，将无人机1上的机载电池拔出。

然后，将无人机1的机载电池插入到充电舱23的空余的充电舱电池安装位27的过程可以是，滑动组件26进一步带着夹持有机载电池的手部24，滑行至充电舱23的空余的充电舱电池安装位27处，当手部24大致对齐充电舱23的空余的充电舱电池安装位27时，通过腕部25的晃动，以及滑动组件26向靠近空余的充电舱电池安装位27的方向滑行，使手部24夹持的机载电池可以柔性的插入于空余的充电舱电池安装位27中。当机载电池完全安装在空余的充电舱电池安装位27中时，手部24解除对机载电池的夹持，滑动组件26带动手部24向远离机载电池的方向滑动，进而，使手部24与机载电池的电池壳12相脱离，机载电池便可以在充电舱中进行充电。

之后，将充电舱23的目标电池从充电舱23的目标电池安装位(即多个充电舱电池安装位中的一个充电舱电池安装位)中拔出的过程可以是，滑动组件26带动手部24滑行至具有已经充满电的目标电池的目标电池安装位处，手部25可以大致对齐充电舱23的目标电池安装位处。然后，通过腕部25的晃动，通过滑动组件26进一步将手部24推向目标电池安装位的电池安装位处，使手部24与目标电池的电池壳12相固定。然后，手部24可以夹持住目标电池的电池壳12，滑动组件26进一步带动手部25远离充电舱23的目标电池安装位处，进而，将充电舱23的目标电池拔出。

最后，将充电舱23的目标电池插入到无人机1的机载电池安装位13的过程可以是，滑动组件26进一步带着夹持有目标电池的手部24，滑行至无人机1的机载电池安装位13，当手部24大致对齐无人机1的机载电池安装位13时，通过腕部25的晃动，以及滑动组件26向靠近机载电池安装位13的方向滑行，使手部24夹持的目标电池可以柔性的插入于无人机1的机载电池安装位13中。当目标电池完全安装在无人机1的机载电池安装位13中时，手部24可以解除对目标电池的夹持，滑动组件26带动手部24向远离目标电池的方向滑动，进而，使手部24与目标电池的电池壳12相脱离。之后，滑动组件26带动手部25滑行至预先设置的默认位置处，能量供应站2完成为无人机1的电池更换操作。

基于上述所述，能量供应站2为无人机1更换电池中，在进行电池插拔操作中，通过腕部25的晃动，实现手部24与电池壳12的柔性定位和柔性固定，在电池安装在无人机1或者充电舱23的电池安装位中，也是通过腕部25的晃动，实现电池柔性安装在电池安装位中。进而，可以避免因刚性对接而造成的磨损情况，从而，对无人机1和能量供应站2的结构形成保护。而且，磨损情况的降低甚至是避免，也可以在一定程度上提高定位的准确性。

在一个示例中，手部24与电池壳12的定位可以通过定位柱与定位孔的配合实现，手部24夹持电池壳12可以通过夹具实现，相应的，如图5和6所示，手部24可以包括固定件241、驱动电机242和夹具243，其中，固定件241作为手部24的其它部件的承载体和固定体，夹具243用于夹持电池壳12，驱动电机242用于控制夹具243的张合，来夹持电池壳12。

其中，在安装关系上，固定件241固定安装在腕部25上，驱动电机242和夹具243均安装在固定件241上，而且，如图7所示，夹具243通过齿轮组与驱动电机242的输出轴传动连接。

在一个示例中，如图5-7所示，夹具243可以包括两个爪具，为了便于介绍，可以记为上爪具和下爪具，上爪具和下爪具可以通过齿轮组分别与驱动电机242的输出轴传动连接。具体的可以参见如图7所示，上爪具和下爪具可以通过齿轮相啮合，上爪具的齿轮再通过齿轮与驱动电机242的输出轴传动连接，下爪具的齿轮再通过齿轮与驱动电机242的输出轴传动连接。

这样，驱动电机242的输出轴旋转时，便可以通过齿轮组的传动，使上爪具和下爪具张开和闭合。例如，驱动电机242的输出轴按照第一旋转方向旋转时，上爪具和下爪具相互远离实现张开，驱动电机242的输出轴按照与第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转时，上爪具和下爪具相互靠近实现闭合。

其中，上爪具和下爪具也可以通过铰接，驱动电机242的输出轴与其相铰接的铰接轴传动连接，实现上爪具和下爪具的张开和闭合。本实施例对夹具243的上爪具和下爪具实现张开和闭合的具体实现方式不做具体限定，能够使实现夹具243夹持电池壳12即可。

为了使夹具243可以夹持在电池壳12上，相应的，如图5和图6所示，如上述对无人机1的介绍中，无人机1的电池壳12的前端设置有夹持部121。其中，电池壳12的前端也即是，电池壳12面对手部24的端部。该夹持部121与夹具243相配合，例如，如上述所述，该夹持部121可以包括上部和下部，上部用于供上爪具抓取，下部用于供下爪具抓取。这样，当夹持部121位于夹具243的上爪具和下爪具之间时，上爪具和下爪具闭合的过程中，夹具243的上爪具与夹持部121的上部相接触，夹具243的下爪具与夹持部121的下部相接触，通过上爪具与上部之间的摩擦力，下爪具和下部之间的摩擦力，进而使夹具243可以紧紧夹持住该夹持部121。

其中，避免夹具243在夹持电池壳12的夹持部121过程中发生滑脱，相应的，手部24可以先与电池壳12进行定位和固定，相应的可以是，如图5和6所示，固定件241的前端设置有定位导柱244，如上述对无人机1的介绍中，夹持部121上设置有定位导孔122，定位导柱244与定位导孔122相适配。

其中，固定件241的前端也即是，手部24面对电池壳12的端部。

如上述对无人机1的介绍中，夹持部121的上部和下部之间设置有连接部，定位导孔122可以设置在夹持部121的连接部上。为了方便定位导柱244顺利进入定位导孔122中，定位导柱244远离固定件241的端部设置有锥状结构，也即是，定位导柱244的最前端具有锥状结构。

这样，在手部24与电池壳12通过定位导柱244与定位导孔122实现定位，在手部24通过夹具243夹持电池壳12的情况下，可动部件22可以通过滑动组件26和腕部25，控制手部24滑行至电池安装位处，通过滑动组件26和腕部25，将定位导柱244插入于定位导孔122中，通过驱动电机242控制夹具243夹持在电池壳12的夹持部121，并通过滑动组件26控制手部24进行电池插拔操作。

其中，定位导柱244插入于定位导孔122中既可以实现手部24与电池壳12的定位，也可以实现两个的相固定，这是因为，定位导柱244的外壁与定位导孔122的内壁紧密贴合，比较牢固。再加上夹具243与夹持部121之间的摩擦力，进而可以实现手部24与电池壳12的相固定。

基于上述所述，总控制器可以控制可动部件22通过滑动组件26的滑行和腕部25的晃动，使定位导柱244与无人机1的定位导孔122进行柔性插拔，通过驱动电机242使夹具243进行张开和闭合，以对无人机1的夹持部121进行夹持操作。

以上部分是关于手部24的结构介绍，以及手部24与电池壳12之间的定位和固定，下面将介绍腕部25的结构，以及腕部25实现晃动的原理。

如图5、图6和图8所示，腕部25可以包括第一固定台251、第二固定台252、连杆253和弹性件254。其中，第一固定台251和第二固定台252具有板状结构，例如，可以是法兰盘等。

在安装关系上，第一固定台251滑动安装在滑动组件26上，手部24的固定件241安装在第二固定台252上；连杆253的一端转动安装在第一固定台251上，连杆253的另一端转动安装在第二固定台252上，弹性件254的两端分别与第一固定台251和第二固定台252相固定，第一固定台251和第二固定台252位于同一平面内。

其中，连杆253，一方面可以使第一固定台251和第二固定台252可以位于同一平面内，另一方面，可以使第一固定台251和第二固定台252之间可以在两者所在的平面内发生相对转动。

其中，安装在第一固定台251和第二固定台252之间的弹性件254，可以是弹簧等，可以使第一固定台251和第二固定台252发生柔性转动。使得在定位导柱244插入于定位导孔122的过程中，起到缓冲作用，在夹具243夹持着电池壳12的夹持部121进行插拔操作时，也起到一定的缓冲作用，不至于发生刚性安装和拆卸。

这样，可动部件22在滑动组件26推动手部24靠近电池壳12的过程中，通过第二固定台252相对于第一固定台251的晃动，定位导柱244可以柔性插入于定位导孔122中，电池壳12可以柔性插入到电池安装位中，电池壳12也可以柔性从电池安装位中拔出。

在一个示例中，为了进一步实现柔性安装，相应的，一个腕部25的情况下，可以实现一个方向的晃动，两个腕部25的情况下，便可以实现两个方向的晃动，那么，三个腕部25的情况下，便可以实现三个方向的晃动，进而，可以进一步提升柔性安装的效果。

其中，可以以两个腕部25进行介绍，三个腕部25的情况下，与之类似，便不再赘述。

其中，可动部件22包括两个腕部25，两个腕部25中的一个腕部25与滑动组件26相安装，另一个腕部25与手部24相安装，两个腕部25相安装。为便于介绍，可以将与滑动组件26相安装的腕部25称为第一腕部25A，将与手部24相安装的腕部25称为第二腕部25B。第一腕部25A的结构的编号以A区分，第二腕部25B的编号以B区分。

如图9和图10所示，两个腕部25中的第一腕部25A的第一固定台251A滑动安装在滑动组件26上，手部24的固定件241安装在两个腕部25中的第二腕部25B的第二固定台252B上，第二腕部25B的第一固定台251B垂直安装在第一腕部25A的第二固定台252A上。

在一个示例中，第二腕部25B的第一固定台251B垂直安装在第一腕部25A的第二固定台252A上，使得第一腕部25A所在的平面与第二腕部25B所在的平面相垂直。这样，第一腕部25A用以实现在其所在平面内的平移晃动，第二腕部25B用以实现在其所在平面内的平移晃动。例如，第一腕部25A用以实现在水平面内的平移晃动，也即是，实现左右晃动；第二腕部25B用以实现在竖直平面内的平移晃动，也即是，实现上下晃动。

这样，在定位导柱244插入于定位导孔122的过程中，在定位导柱244从定位导孔122拔出的过程中，电池壳12插入到电池安装位的过程中，以及电池壳12从电池安装位中拔出的过程中，均可以实现柔性插入和柔性拔出，进而，可以减少接触处的磨损。

以上部分是对腕部25的结构以及实现晃动原理的介绍，下面将介绍滑动组件26的结构。

如图1所示，滑动组件26可以包括相垂直的第一滑轨261、第二滑轨262和第三滑轨263；第二滑轨262滑动安装在第一滑轨261上，第三滑轨263滑动安装在第二滑轨262上，腕部25滑动安装在第三滑轨263上。其中，第二滑轨262在第一滑轨261上的第一滑行方向、第三滑轨263在第二滑轨262上的第二滑行方向，以及腕部25在第三滑轨263上的第三滑行方向相互垂直。

其中，上述滑动安装可以通过滑块滑动安装在轨道上实现。

在一个示例中，如图1所示，第一滑轨261可以包括两个相互平行的轨道，第二滑轨262的两端分别通过滑块滑动安装在第一滑轨261的两个轨道上。第三滑轨263通过滑块滑动安装在第二滑轨262上，腕部25的第一固定台251可以通过滑块滑动安装在第三滑轨263上。

其中，第一滑轨261、第二滑轨262和第三滑轨263三者相互垂直，使第二滑轨262在第一滑轨261上的第一滑行方向、第三滑轨263在第二滑轨262上的第二滑行方向，以及腕部25在第三滑轨263上的第三滑行方向相互垂直。进而，可以使腕部25在空间中实现三个方向的滑行。

例如，第一滑行方向可以是y轴方向，第二滑行方向可以是x轴方向，第三滑行方向可以是z轴方向，进而，腕部25可以带着手部24在x轴方向上滑行，在y轴方向上滑行，以及在z轴方向上滑行。可见，滑动组件26可以使手部24灵活调整位置，以便于在无人机降落平台21与充电舱23之间滑行，提高了手部24与电池安装位之间定位的准确性。

在一个示例中，如上述所述，充电舱23中可以包括多个充电舱电池安装位27，使得充电舱23中可以同时为多个电池进行充电。能量供应站2可以获取每个电池的电池信息，以便于与无人机1进行通信，向无人机1发送当前是否具有可用电池。具体的过程可以如下：

充电舱23可以包括充电管理器，其中，能量供应站2的总控制器与充电管理器电性连接。充电管理器用于周期性采集充电舱23中每个充电舱电池安装位27中电池的电池信息，电池信息至少包括电池的当前电量、当前充电次数、剩余使用寿命和当前最大放电电流等。例如，充电管理器可以通过每一个充电舱电池安装位27中电池的电压曲线、电流曲线和电量曲线等，确定电池的电池信息。充电管理器可以将每个充电舱电池安装位27的编号和对应的电池信息发送给总控制器。

总控制器接收到充电管理器发送的每个充电舱电池安装位27的电池信息之后，可以确定当前是否存在可用电池。其中，可用电池可以是已经完成充电，且剩余使用寿命大于零的电池，可用电池也可以是电量大于电量阈值，且剩余使用寿命大于零的电池。

在一个示例中，如果总控制器基于充电管理器发送的电池信息，确定出当前存在可用电池时，向待更换电池的无人机1发送携带有当前存在可用电池的消息。而如果总控制器基于充电管理器发送的电池信息，确定出当前不存在可用电池时，向待更换电池的无人机1发送携带有当前不存在可用电池和等待时长的消息，等待时长为自当前时间到存在可用电池所需时长。

其中，能量供应站2向无人机1发送消息的触发条件可以是，能量供应站2接收到待更换电池的无人机1发送的携带有是否存在可用电池的查询消息。还可以是，能量供应站2周期性向外广播上述消息。

在一个示例中，在总控制器基于充电管理器发送的电池信息，确定出当前存在可用电池时，可以将可用电池中剩余使用寿命最长的可用电池，确定为目标电池，并将该目标电池作为待更换电池的无人机1的替换电池，充电舱23中目标电池所对应的充电舱电池安装位为目标电池安装位。这样，在为无人机1更换电池时，总控制器可以通过可动部件22控制手部24滑行至目标电池安装位处，将目标电池安装位中的目标电池拔出，作为无人机1的替换电池，为无人机更换电池。

基于上述所述，该能量供应站的无人机降落平台上设置有与无人机的漏斗形的降落定位凹槽相适配的降落定位柱，可以提高无人机降落在无人机降落平台的规定位置的准确性。

该能量供应站的可动部件包括腕部，而且腕部可以发生晃动，这样手部在进行电池的插拔操作的过程中，腕部可以发生晃动。这样，手部与电池壳可以实现柔性定位，减少定位孔与定位柱之间的磨损，进而可以提高定位的准确性；电池与电池安装位可以实现柔性对接，减少电池与电池安装位之间的磨损，对电池和电池安装位形成保护。

以上内容是关于无人机和能量供应站的介绍，本实施例还提供了一种换电系统，该换电系统可以包括上述所述的无人机和能量供应站，其中，能量供应站为无人机的电池充电，以及为无人机更换电池。具体的：

无人机包括用于安放电池的机载电池安装位，无人机的底部设置有漏斗形的降落定位凹槽，漏斗形的降落定位凹槽包括相连通的柱状凹槽和至少一个锥状凹槽，至少一个锥状凹槽中的第一锥状凹槽的槽口为降落定位凹槽的槽口，机载电池安装位的开口方向垂直与柱状凹槽的轴线方向。

能量供应站可以包括无人机降落平台、可动部件、充电舱和总控制器，无人机降落平台上设置有降落定位柱，降落定位柱与漏斗形的降落定位凹槽相适配。可动部件包括手部、腕部和滑动组件，手部安装在腕部上，腕部滑动安装在滑动组件上。

其中，总控制器分别与可动部件、充电舱电性连接，用于控制可动部件通过滑动组件的滑行和腕部的晃动，使手部滑行并定位至电池安装位处进行电池插拔操作，其中，电池安装位为无人机的机载电池安装位或者充电舱中的充电舱电池安装位。

其中，如机载电池安装位的开口方向垂直与柱状凹槽的轴线方向，充电舱电池安装位的开口方向也垂直于降落定位柱的轴线方向。

其中，上述各个结构在前文无人机的介绍以及能量供应站的介绍中，已经详细介绍，可以参见上述内容，此处便不再一一赘述。

该无人机换电系统的一种可能的应用场景可以如下：

待更换电池的无人机打算更换电池时，可以向就近的能量供应站发送携带有是否存在可用电池的查询消息，能量供应站接收到无人机发送的查询消息之后，可以基于从充电管理器接收到的每个充电舱电池安装位的电池信息，将确定的结果发送给无人机。如果当前不存在可用电池，则总控制器向无人机发送携带有不存在可用电池和等待时长的消息，无人机接收到能量供应站发送的消息之后，如果不打算等待，则向能量供应站发送携带有不降落更换电池的消息，无人机和能量供应站的通信结束。

而如果当前存在可用电池，或者，当前不存在可用电池，但是无人机打算等待时，无人机可以根据自身的检测装置以及定位装置等，降落至能量供应站的无人机降落平台21上。无人机在降落的过程中，通过无人机1上的漏斗形的降落定位凹槽11和无人机降落平台21上的降落定位柱211的相配合，使无人机1可以准确下降至无人机降落平台21的规定位置处。

无人机1下降至无人机降落平台21的规定位置处之后，如图1所示，总控制器可以控制可动部件22的滑动组件26滑行至无人机1处，并通过调整滑行组件26的第二滑轨262在第一滑轨261上的滑行，第三滑轨263在第二滑轨262上的滑行，以及腕部25在第三滑轨263上的滑行，使手部24与无人机1的机载电池相对齐。然后，总控制器控制第二滑轨262在第一滑轨261上，向靠近机载电池的方向滑行，如图5所示，使得手部24向机载电池靠近，使手部24上的定位导柱244逐渐插入到机载电池的电池壳12的定位导孔122中。

其中，定位导柱244逐渐插入定位导孔122的过程中，如图10所示，第一腕部25A在水平面内相对于电池壳12左右晃动，第二腕部25B在竖直平面内相对于电池壳12上下晃动，使得定位导柱244逐渐柔性插入定位导孔122中。不至于对定位导柱244和定位导孔122造成磨损。

当总控制器检测到定位导柱244完全插入到定位导孔122中之后，控制手部24上的驱动电机242的输出轴旋转，使夹具243夹持住电池壳12的夹持部121。之后，控制第二滑轨262在第一滑轨261上，向远离机载电池的方向滑行，这过程中，第一腕部25A在水平面内相对于电池壳12左右晃动，第二腕部25B在竖直平面内相对于电池壳12上下晃动，使得手部24将机载电池从机载电池安装位13中柔性拔出。

手部24将机载电池拔出之后，如图1所示，总控制器可以控制滑动组件26中的第三滑轨263在第二滑轨262上向靠近充电舱23的方向滑行，滑行至充电舱23中的空余的充电舱电池安装位27处。然后，总控制器控制第二滑轨262在第一滑轨261上，向靠近空余的充电舱电池安装位27的方向滑行，这过程中，第一腕部25A在水平面内相对于空余的充电舱电池安装位27左右晃动，第二腕部25B在竖直平面内相对于空余的充电舱电池安装位27上下晃动，使得手部24将正在夹持的机载电池插入于空余的充电舱电池安装位27中。

当总控制器检测到机载电池安装在空余的充电舱电池安装位27之后，控制手部24的驱动电机242的输出轴旋转，使夹具243对电池壳12上的夹持部121解除夹持。之后，控制第二滑轨262在第一滑轨261上，向远离机载电池的方向滑行，这过程中，第一腕部25A在水平面内相对于机载电池左右晃动，第二腕部25B在竖直平面内相对于机载电池上下晃动，使得手部24上的定位导柱244从定位导孔122中柔性拔出，直到手部24与机载电池完全脱离。

能量供应站2的可动部件22将机载电池卸载并安装在充电舱23的空余的充电舱电池安装位27之后，接下来再为无人机2安装可用电池，具体的如下：

当总控制器检测到充电舱23中当前存在可用电池时，可以从至少一个可用电池中确定一个目标电池，如果只有一个可用电池，则该可用电池即为目标电池，如果有至少两个可用电池，则可用电池中剩余使用寿命最长的可用电池即为目标电池。

总控制器确定目标电池和目标电池所在的目标电池安装位之后，通过滑动组件26控制手部24滑行至目标电池安装位处，将目标电池从目标电池安装位中拔出，其中，该过程与上述将机载电池从无人机1的机载电池安装位13中拔出的过程类似，可以参见上述内容，便不再一一赘述。其中，这一过程中，由于腕部25的晃动，可以减少目标电池与目标电池安装位之间的磨损。

手部24将目标电池拔出之后，可以夹持着目标电池通过滑动组件26滑行至无人机的机载电池安装位13处。然后，总控制器控制第二滑轨262在第一滑轨261上，向靠近机载电池安装位13的方向滑行，这过程中，第一腕部25A在水平面内相对于机载电池安装位13左右晃动，第二腕部25B在竖直平面内相对于机载电池安装位13上下晃动，使得手部24将正在夹持的目标电池插入于无人机1的机载电池安装位13中。这过程中，由于腕部25的晃动，可以减少目标电池与无人机的机载电池安装位13之间的磨损。

基于上述所述，本实施例中的无人机换电系统至少具有以下效果：

无人机在下降的过程中，由于锥状凹槽的引导作用，使降落定位柱可以逐渐进入到柱状凹槽中，进而，使无人机可以准确下降至无人机降落平台的规定位置处。提高了无人机降落在无人机降落平台上的准确性，进而，确保了能量供应站为无人机进行正常更换电池。

该无人机换电系统将漏斗形的降落定位凹槽设置于无人机上，将降落定位柱设置于无人机降落平台上，相比于定位柱设置于无人机上，定位孔设置于无人机降落平台上，可以减少无人机的重量。

能量供应站为无人机更换电池中，在进行电池插拔操作中，通过腕部的晃动，实现手部与电池壳的柔性定位和柔性固定，减少了定位导柱和定位导孔之间的磨损，减轻磨损也可以间接提高定位的准确性。

将电池安装在电池安装位的过程中，通过腕部的晃动，也可以实现电池壳与电池安装位之间的柔性对接，减少了电池壳与电池安装位之间的磨损，不仅对电池和电池安装位形成保护，而且减轻磨损也可以提高定位和安装的准确性，也可以防止电池在电池安装位中出现松动的情况。

在本公开实施例中，该无人机换电系统包括待更换电池的无人机和为电池充电的能量供应站，能量供应站包括无人机降落平台、可动部件、充电舱和总控制器，其中：无人机的底部设置有漏斗形的降落定位凹槽，无人机降落平台上设置有降落定位柱，降落定位柱与降落定位凹槽相适配；可动部件包括手部、腕部和滑动组件，手部安装在腕部上，腕部滑动安装在滑动组件上；可动部件在总控制器的控制下，通过滑动组件的滑行和腕部的晃动，使手部滑行并定位至位于电池安装位处，进行电池插拔操作。可见，无人机在下降的过程中，在锥状凹槽的引导下，使降落定位柱可以逐渐进入到柱状凹槽中，进而，使无人机可以准确下降至无人机降落平台的规定位置处，提高了无人机降落在无人机降落平台上的准确性，进而，确保了能量供应站为无人机进行正常更换电池。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种无人机(1)，其特征在于，所述无人机(1)的底部设置有漏斗形的降落定位凹槽(11)，所述漏斗形的降落定位凹槽(11)包括相连通的柱状凹槽(111)和至少一个锥状凹槽(112)，所述至少一个锥状凹槽(112)中的第一锥状凹槽(112A)的槽口为所述降落定位凹槽(11)的槽口；

所述柱状凹槽(111)与降落定位柱(211)与相适配，所述降落定位柱(211)为设置于用于为无人机的电池充电的能量供应站(2)的无人机降落平台(21)上的结构；

所述无人机(1)还包括用于安放电池的机载电池安装位(13)，所述机载电池安装位(13)的开口方向垂直于所述柱状凹槽(111)的轴线方向。

2.根据权利要求1所述的无人机(1)，其特征在于，所述第一锥状凹槽(112A)的槽口处的直径为所述柱状凹槽(111)的直径的第一倍数，所述柱状凹槽(111)的槽深为所述柱状凹槽(111)的直径的第二倍数。

3.根据权利要求1所述的无人机(1)，其特征在于，所述锥状凹槽(112)包括两个锥状凹槽(112)，所述两个锥状凹槽(112)分别位于所述柱状凹槽(111)的两端，所述两个锥状凹槽(112)中的第二锥状凹槽(112B)的槽底为所述降落定位凹槽(11)的槽底。

4.根据权利要求1至3任一项所述的无人机(1)，其特征在于，所述无人机(1)的电池壳(12)上设置有夹持部(121)，所述夹持部(121)上设置有定位导孔(122)；

所述夹持部(121)用于供所述能量供应站(2)中的手部(24)夹持，所述定位导孔(122)与所述能量供应站(2)中的定位导柱(244)相适配。

5.一种能量供应站(2)，其特征在于，所述能量供应站(2)包括无人机降落平台(21)、可动部件(22)、充电舱(23)和总控制器，其中：

所述无人机降落平台(21)上设置有降落定位柱(211)，所述降落定位柱(211)与无人机(1)上的漏斗形的降落定位凹槽(11)相适配；

所述可动部件(22)包括手部(24)、腕部(25)和滑动组件(26)，所述手部(24)安装在所述腕部(25)上，所述腕部(25)滑动安装在所述滑动组件(26)上；

所述总控制器分别与所述可动部件(22)、所述充电舱(23)电性连接，用于控制所述可动部件(22)通过所述滑动组件(26)的滑行和所述腕部(25)的晃动，使所述手部(24)滑行并定位至电池安装位处进行电池插拔操作，所述电池安装位为所述无人机(1)的机载电池安装位(13)或者所述充电舱(23)中的充电舱电池安装位(27)，所述充电舱电池安装位(27)的开口方向垂直于所述降落定位柱(211)的轴线方向。

6.根据权利要求5所述的能量供应站(2)，其特征在于，所述降落定位柱(211)远离所述无人机降落平台(21)的端部设置有锥状结构，所述降落定位柱(211)的锥状结构与所述降落定位凹槽(11)的第二锥状凹槽(112B)相适配，其中，所述第二锥状凹槽(112B)为所述无人机(1)的降落定位凹槽(11)的位于槽底处的凹槽。

7.根据权利要求5所述的能量供应站(2)，其特征在于，所述手部(24)包括固定件(241)、驱动电机(242)和夹具(243)，其中：

所述固定件(241)安装在所述腕部(25)上，所述驱动电机(242)和所述夹具(243)均安装在所述固定件(241)上，所述夹具(243)通过齿轮组与所述驱动电机(242)的输出轴传动连接；

所述固定件(241)的前端设置有定位导柱(244)，所述定位导柱(244)远离所述固定件(241)的端部设置有锥状结构，所述定位导柱(244)与所述无人机(1)上的定位导孔(122)相适配；

所述总控制器，用于控制所述可动部件(22)通过所述滑动组件(26)的滑行和所述腕部(25)的晃动，使所述定位导柱(244)与所述无人机(1)的定位导孔(122)进行柔性插拔，通过驱动电机(242)使夹具(243)进行张开和闭合，以对所述无人机(1)的夹持部(121)进行夹持操作。

8.根据权利要求5所述的能量供应站(2)，其特征在于，所述腕部(25)包括第一固定台(251)、第二固定台(252)、连杆(253)和弹性件(254)；

所述第一固定台(251)滑动安装在所述滑动组件(26)上，所述手部(24)安装在所述第二固定台(252)上；

所述连杆(253)的一端转动安装在所述第一固定台(251)上，所述连杆(253)的另一端转动安装在所述第二固定台(252)上，所述弹性件(254)的两端分别与所述第一固定台(251)和所述第二固定台(252)相固定，所述第一固定台(251)和所述第二固定台(252)位于同一平面内；

在所述滑动组件(26)带动所述手部(24)进行滑行的过程中，所述第二固定台(252)相对于所述第一固定台(251)发生晃动，使所述手部(24)滑行并定位至电池安装位处进行电池插拔操作。

9.根据权利要求8所述的能量供应站(2)，其特征在于，所述可动部件(22)包括两个腕部(25)，所述两个腕部(25)中的第一腕部(25A)的第一固定台(251A)滑动安装在所述滑动组件(26)上，所述手部(24)安装在所述两个腕部(25)中的第二腕部(25B)的第二固定台(252B)上，所述第二腕部(25B)的第一固定台(251B)垂直安装在所述第一腕部(25A)的第二固定台(252A)上。

10.根据权利要求5所述的能量供应站(2)，其特征在于，所述滑动组件(26)包括相垂直的第一滑轨(261)、第二滑轨(262)和第三滑轨(263)；

所述第二滑轨(262)滑动安装在所述第一滑轨(261)上，所述第三滑轨(263)滑动安装在所述第二滑轨(262)上，所述腕部(25)滑动安装在所述第三滑轨(263)上；

所述第二滑轨(262)在所述第一滑轨(261)上的第一滑行方向、所述第三滑轨(263)在所述第二滑轨(262)上的第二滑行方向，以及所述腕部(25)在所述第三滑轨(263)上的第三滑行方向相互垂直。

11.根据权利要求5所述的能量供应站(2)，其特征在于，所述充电舱(23)包括充电管理器，所述总控制器和所述充电管理器电性连接；

所述充电管理器，用于向所述总控制器发送所述充电舱(23)中电池的电池信息，所述电池信息至少包括电池的当前电量、当前充电次数、剩余使用寿命和当前最大放电电流中的一种或多种；

所述总控制器，用于如果基于所述充电管理器发送的电池信息，确定出当前存在可用电池时，向待更换电池的所述无人机(1)发送携带有当前存在可用电池的消息；

如果基于所述充电管理器发送的电池信息，确定出当前不存在可用电池时，向待更换电池的所述无人机(1)发送携带有当前不存在可用电池和等待时长的消息，所述等待时长为自当前时间至存在可用电池所需时长。

12.根据权利要求11所述的能量供应站(2)，其特征在于，所述总控制器还用于，在基于所述充电管理器发送的电池信息，确定出当前存在可用电池时，将所述可用电池中剩余使用寿命最长的可用电池，确定为目标电池，作为待更换电池的所述无人机(1)的替换电池。

13.一种换电系统，其特征在于，所述无人机换电系统包括权利要求书1至4任一项所述的无人机(1)和权利要求5至12任一项所述的能量供应站(2)。

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