CN113183859A - 一种车载无人机移动伴飞机巢及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机应用领域，公开了一种车载无人机移动伴飞机巢及其控制方法，其中车载无人机移动伴飞机巢包括机巢本体、两舱门、舱门驱动装置、电池更换装置、伴飞盒以及控制装置；所述机巢主体顶部开设有机巢口，两所述舱门与所述舱门驱动装置相连，所述舱门驱动装置驱动所述舱门可开合的安装于所述机巢口；所述舱门驱动装置、电池更换装置、伴飞盒以及控制装置安装于所述机巢主体内部，所述舱门驱动装置、电池更换装置以及伴飞盒均与所述控制装置相连。本发明中设置伴飞盒以及电池更换装置，利用简单结构与操作实现无人机伴飞的高精准定位以及高效率的自动电池更换。

Description

一种车载无人机移动伴飞机巢及其控制方法

技术领域

本发明涉及无人机应用领域，更具体地，涉及一种车载无人机移动伴飞机巢及其控制方法。

背景技术

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机，目前已经广泛应用于陆地或者海洋空中侦察、监视、通信、反潜和电子干扰等领域中，不仅如此，随着人们对无人机的熟知与喜爱，也推动了民用无人机的发展，使无人机逐渐进入了普通人们的生活当中，如今，民用无人机的智能化程度已具有了较大幅度的提升，获得了更多无人机爱好者的追捧，其中无人机的伴飞功能就是广大无人机爱好者较为喜爱的智能功能之一。无人机伴飞功能，表现为无人机伴随运动物体如车、船等一起运动，更灵活的完成监控、导航、拍摄等工作。而实现良好效果的伴飞功能的前提是实现高精准度的定位，现有技术中，实现无人机定位主要依赖于GPS定位或通过图形匹配等技术，但上述方法在无人机伴飞技术的设计和使用上会十分繁琐，而且存在可靠性低和效率低的缺陷，需要操作人员具有丰富的经验才能够灵活的操纵无人机进行伴飞操作，同时，对于车载伴飞无人机来说，如何利用有限的车体空间实现无人机的起飞、降落以及收纳也是该领域需要解决的技术问题。此外，在无人机的多次重复作业过程中，无人机的电池续航并不能维持很长的时间，持续人工进行无人机电池更换又将耗费大量人力物力，因此如何实现车载无人机的自动电池更换也是各大厂商日益关注的话题。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种车载无人机移动伴飞机巢及其控制方法，用于实现车载无人机伴飞、收纳以及自动电池更换的效果。

本发明采取的技术方案是，一种车载无人机移动伴飞机巢，包括机巢本体、两舱门、舱门驱动装置、电池更换装置、伴飞盒以及控制装置；所述机巢主体顶部开设有机巢口，两所述舱门与所述舱门驱动装置相连，所述舱门驱动装置驱动所述舱门可开合的安装于所述机巢口；所述舱门驱动装置、电池更换装置、伴飞盒以及控制装置安装于所述机巢主体内部，所述舱门驱动装置、电池更换装置以及伴飞盒均与所述控制装置相连。

本发明中，设计一种机巢，所述机巢可安装于各种车型，例如皮卡车车厢，可作为车载无人机起飞、降落以及收纳的场所，其中内部安装有伴飞盒以及电池更换装置，伴飞盒可用于实现无人机与安装机巢的运动车辆的高精准定位，从而进一步实现无人机的伴飞功能，而电池更换装置可用于实现无人机的自动电池更换以及提供无人机起飞、降落的平台。具体的，所述机巢还包括机巢本体、两舱门、舱门驱动装置以及控制装置，机巢主体顶部开设机巢口，控制装置向所述舱门驱动装置发出指令，使得所述舱门驱动装置驱动所述舱门可开合的安装于所述机巢口，当无人机需要使用或进行电池更换的时候则打开舱门，不需要使用则可以控制舱门关闭，从而完成无人机的收纳以及保护无人机。

进一步的，所述电池更换装置包括平台、若干电池仓以及抓取机构；所述电池仓设于所述平台一侧，与所述平台相连，所述抓取机构设于所述平台及电池仓之间，与所述平台相连；所述平台面向所述电池仓的一侧设有一开口，所述抓取机构包括移动轴以及抓取件，所述抓取件与所述移动轴活动连接，所述抓取件通过所述移动轴在所述电池仓至所述开口内移动进行无人机的电池更换。

本发明中，电池更换装置的平台用于停放无人机，电池仓用于存放若干电量充足的新电池以及从无人机上更换下来的电量不足的旧电池，而抓取机构用于实现无人机的自动电池更换操作，使用抓取机构代替现有技术中人工更换电池的操作，相比较而言，可使用机器程序等控制的抓取机构定位精度较高，重复性强，效率更高，可减少人力物力的浪费以及节省时间。更具体的，在平台面向电池仓一侧设置开口，抓取机构的抓取件沿着其移动轴在电池仓至所述开口内移动进行无人机的电池更换，可使装置结构更加紧凑，实现进一步的集成化设置，减小装置体积。

进一步的，所述移动轴包括水平移动轴、水平驱动装置、竖直移动轴、竖直驱动装置以及转动机构；所述水平移动轴连接于所述平台开口下方，所述竖直移动轴通过所述转动机构转动连接于所述水平移动轴远离所述开口的一侧，所述竖直移动轴与所述抓取件活动连接；所述水平驱动装置与所述竖直移动轴相连，驱动所述竖直移动轴在所述水平移动轴上水平移动；所述竖直驱动装置与所述抓取件相连，驱动所述抓取件在所述竖直移动轴上的竖直移动；所述水平驱动装置、竖直驱动装置以及转动机构均与所述控制装置相连。

为实现对电池的搬动，本发明设置了在开口处下方的水平移动轴，将电池的移动分解出在开口处水平移动的结构，将电池的移动集成在平台上，实现最短的搬运距离；为实现在竖直方向上的最短移动距离，本发明进一步在水平移动轴的另一端设置了竖直移动轴，在此基础上，本发明进一步设置了在水平移动轴以及竖直移动轴之间的转动机构，即电池的搬运结构分解成了水平移动+竖直移动+竖直移动轴的转动，三种运动轴的结构的可以较好的适应电池仓放置的电池方向与无人机停靠在平台上时电池放置方向不同的情况，转动机构可以将竖直移动轴及安装在其上的抓取件的方向转变，本发明通过简单结构实现抓取件准确迅速的在多个方向运动，可以实现更快的电池搬运；同时，为了实现装置的紧凑设计，本发明将水平移动轴设置在平台底部，而非额外在平台附近设置另外的支撑结构支撑水平移动轴的设置，节约空间，使装置自身的体积最小化。

进一步的，所述电池更换装置还包括平台升降支架以及升降驱动装置；所述平台升降支架与所述平台活动连接，所述电池仓与所述平台升降支架相连；所述升降驱动装置安装于所述平台升降支架上，驱动所述平台在所述平台升降支架上进行竖直升降移动；所述升降驱动装置与所述控制装置相连。

本发明中，平台升降支架的设置，可用于实现平台及电池仓的连接，以及平台可通过升降驱动装置驱动在所述平台升降支架上进行竖直升降移动，可方便进行迎接无人机降落，防止无人机降落时与机巢主体碰撞而损坏。

此外，为了准确实现无人机电池更换操作，本发明还可以在所述平台上设置有若干回中推板以及配合所述回中推板移动的滑槽，所述回中推板活动连接于所述平台中央位置，可通过电机等驱动沿着所述滑槽在平台上进行多个方向的移动。在实际情况中，无人机停落在平台上位置可能存在一定偏差，致使抓取机构无法正确从无人机上进行电池更换操作，此时，控制装置可以控制电机驱动所述回中推板推动无人机的脚架，调整无人机降落位置，使得抓取机构能够沿着平台的开口抓取无人机的电池进行电池更换。

同时，为了使得抓取机构的抓取件能稳定的抓取电池以进行更换，所述电池仓内的电池还可以在顶部固定连接一提手，而所述抓取件内部可以设置有对应所述提手形状的弧形段，通过电机控制所述抓取件弧形段的开合从而实现对电池顶部提手的抓取，这种设置加强了抓取件对电池抓取动作的稳定性，避免在运动过程中电池因抓取不稳而掉落。

进一步的，所述伴飞盒包括：盒体、电源模块、飞控模块、定位模块、定位天线、通信模块以及通信天线；所述电源模块、飞控模块、定位模块以及通信模块均安装于所述盒体内部，所述定位天线与通信天线连接于所述盒体外部；所述飞控模块、定位模块以及通信模块均与所述电源模块相连，所述定位模块以及通信模块与所述飞控模块相连，所述定位天线与所述定位模块相连，所述通信天线与所述通信模块相连；所述定位模块以及所述通信模块与所述控制装置相连。

本发明中，伴飞盒可以作为无人机的伴飞时的信标，可以有效在无人机伴飞对象与无人机之间获取具体位置关系，实现精准的定位，使得无人机体现良好的伴飞效果。具体工作过程可以为，在无人机飞行过程中，控制装置启动伴飞盒，伴飞盒通过定位模块及定位天线获取自身位置、定位状态及定向状态等多个定位信息，再通过通信模块及通信天线实时把自身位置、定位状态及定向状态等多个定位信息发送给无人机，无人机接收到伴飞盒的信息，以及结合来自操控系统的指令，来作出调整自己的位置或者速度，达到伴飞运动物体的效果。

进一步的，所述定位模块为RTK模块，所述定位天线为RTK天线，且所述RTK天线数量为两条。

本发明中，定位模块采用RTK模块，且设置有两条RTK天线，其中RTK技术为(Real-time kinematic，实时动态)载波相位差分技术，是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，而本发明中采用双RTK天线结合RTK模块提供差分信息，可有效将位置精准度提高到厘米级，实现无人机伴飞的精准定位。

进一步的，所述通信模块包括数传模块以及4G模块，所述通信天线包括数传天线以及4G天线，所述数传天线与所述数传模块相连，所述4G天线与所述4G模块相连。

本发明中，通信模块中包括数传模块以及4G模块，其中，数传模块可以用于接收无人机的差分数据或者无人机的飞行参数或无人机的拍摄信息等，以及回传自身位置、定位状态及定向状态等多个定位信息，而4G模块可以用于与无人机控制系统等进行通信，获取控制信号等。具体的，本发明的数传模块可以设置为P900数传盒以及XB PRO数传盒，所述数传天线可以设置为两条，两条所述数传天线分别与所述P900数传盒以及XB PRO数传盒相连。本发明设置不同数传天线分别与不同数传模块相连，可有效通过不同数传模块传输不同信息，减少运算量，提高数据传输速度。

此外，所述无人机伴飞盒还可以包括电源转换盒、开关按钮及指示灯。本发明伴飞盒中，设置电源转换盒，可实现电池的电流转换，防止输出电流过大，从而烧坏电路及其他部件可有效提高安全性能。此外，本发明中伴飞盒还设置有开关按钮及指示灯，开关按钮设置在盒体内部，可以凸出或平齐于所述盒体侧盖，让使用者可以通过按下或回复开关按钮实现伴飞盒的电源通断，而指示灯则可以显示当前伴飞盒的通电是否，以便使用者了解伴飞盒实时使用状态。

同时，为了更好的实现伴飞盒功能，所述无人机伴飞盒还可以包括固定板，所述固定板安装于所述盒体底部，在盒体内各个模块下方设置固定板，所述固定板上可以设置多个排热孔，可有效在伴飞盒中各个模块工作过程中，实时进行散热，防止机器内部温度过高而造成损坏。

进一步的，本发明中，可以使用内六角沉头螺钉进行伴飞盒盒体各个部分安装固定，是因为内六角沉头螺钉具有易拆卸、便于安装等优点，且能起到很好地防滑的作用。同时，伴飞盒盒体以及固定板均可以使用铝合金材料，铝合金材料具有质量轻、延展性好以及强度高等优点。

另一方面，为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种车载无人机移动伴飞机巢的控制方法，应用于如上述所述的车载无人机移动伴飞机巢，包括以下步骤：

控制装置接收无人机起飞指令，控制所述舱门驱动装置，打开安装于所述机巢口的两个舱门，同时控制装置控制所述升降驱动装置，驱动所述平台上升，无人机从所述平台起飞，无人机起飞后，所述控制装置控制所述升降驱动装置，驱动所述平台下降至初始位置；

无人机飞行过程中，控制装置控制伴飞盒的定位装置以及通信装置运行，持续采集自身实时定位状态信息，并发送给无人机进行状态调整，实现无人机伴飞；

控制装置接收到无人机的电池更换指令，控制装置控制所述升降驱动装置，驱动所述平台上升，无人机降落至平台进行电池更换操作，电池更换完毕后，无人机再次起飞，所述控制装置控制所述升降驱动装置，驱动所述平台下降至初始位置；

控制装置接收无人机降落指令，控制装置控制所述升降驱动装置，驱动所述平台上升，无人机降落至平台上，无人机降落后，所述控制装置控制所述升降驱动装置，驱动所述平台下降至初始位置，同时控制装置控制舱门驱动装置，关闭安装于所述机巢口的两个舱门，并关闭所述伴飞盒的定位装置以及通信装置。

进一步的，所述电池更换具体步骤包括：

对无人机的旧电池进行回收，所述回收包括：

抓取件通过水平移动轴移动到达无人机的位置；

抓取件通过转动机构转动及其在竖直移动轴的竖直移动，将旧电池从无人机电池仓中抓取出来；

抓取件通过水平移动轴复位至初始位置；

抓取件通过转动机构的转动及其在竖直移动轴的上下移动，将旧电池释放入空置的电池仓；

对新电池的更换，所述更换包括：

抓取件通过转动机构的转动及其在竖直移动轴的竖直移动实现对电池仓内的新电池进行吊取，

抓取件通过水平移动轴移动至无人机位置，

抓取件通过转动机构转动及其在竖直移动轴的竖直移动将新电池放置于无人机的电池仓内；

完成电池更换后，所述抓取件复位。

进一步的，所述对无人机的旧电池进行回收之前还包括：

无人机的旋翼避让，所述避让包括：所述控制装置发送避让指令给无人机，无人机的旋翼电机至少控制靠近所述电池仓的两个旋翼的摆放姿态，使其形成避空口，所述避空口对应所述开口，设置所述避空口的宽度大于所述开口的宽度。

本发明方法中包括了无人机旋翼的避让操作，在本发明中，由于水平移动轴的运动是嵌入到平台上的，因此则需要无人机在平台上落定后不阻碍电池更换移动道路，尤其是旋翼的避让设置，而本发明中让无人机旋翼电机至少控制靠近所述电池仓的两个旋翼的摆放姿态，形成避空口，且所述避空口的宽度大于所述开口的宽度，使得抓取机构还是能通过平台上的开口移动至无人机上进行电池更换。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明中设置伴飞盒，采用双RTK天线结合RTK模块提供差分定位信息，可有效将位置精准度提高到厘米级，实现无人机伴飞的高精准定位；

2、本发明中设置电池更换装置，通过抓取件在移动轴上的多方向移动，实现无人机的高效率自动电池更换以及提供无人机起飞、降落的平台。

附图说明

图1为本发明的安装结构图。

图2为本发明中电池更换装置的立体结构图。

图3为本发明中电池更换装置的另一视角立体结构图。

图4为本发明中电池更换装置的结构爆炸图。

图5为本发明中伴飞盒的立体结构图。

图6为本发明中伴飞盒的另一视角立体结构图。

图7为本发明中伴飞盒的结构爆炸图。

附图标记说明：机巢本体1，舱门2，平台3，电池仓4，抓取机构5，抓取件6，水平移动轴7，水平驱动装置8，竖直移动轴9，竖直驱动装置10，转动机构11，水平驱动底座12，导轨固定座13，平台升降支架14，升降驱动装置15，回中推板16，滑槽17，提手18，弧形段19，盒体20、电源模块21、飞控模块22，RTK模块23，RTK天线24，4G模块25，数传天线26，4G天线27，P900数传盒28，XB PRO数传盒29，电源转换盒30，开关按钮31，指示灯32，固定板33，开合电机34。

具体实施方式

本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

如图1-7所示，本实施例提供一种车载无人机移动伴飞机巢，包括机巢本体1、两舱门2、舱门驱动装置、电池更换装置、伴飞盒以及控制装置；所述机巢主体1顶部开设有机巢口，两所述舱门2与所述舱门驱动装置相连，所述舱门驱动装置驱动所述舱门2可开合的安装于所述机巢口；所述舱门驱动装置、电池更换装置、伴飞盒以及控制装置安装于所述机巢主体1内部，所述舱门驱动装置、电池更换装置以及伴飞盒均与所述控制装置相连。

本发明中的所述机巢可安装于各种车型，例如本实施例图1中所示安装于皮卡车车厢，可作为车载无人机起飞、降落以及收纳的场所，其中内部安装有伴飞盒以及电池更换装置，伴飞盒可用于实现无人机与安装机巢的运动车辆的高精准定位，从而进一步实现无人机的伴飞功能，而电池更换装置可用于实现无人机的自动电池更换以及提供无人机起飞、降落的平台。具体的，所述机巢还包括机巢本体1、两舱门2、舱门驱动装置以及控制装置，机巢主体顶部开设机巢口，控制装置向所述舱门驱动装置发出指令，使得所述舱门驱动装置驱动所述舱门2可开合的安装于所述机巢口，当无人机需要使用或进行电池更换的时候则打开舱门2，不需要使用则可以控制舱门2关闭，从而完成无人机的收纳以及保护无人机。

进一步的，所述电池更换装置包括平台3、若干电池仓4以及抓取机构5；所述电池仓4设于所述平台3一侧，与所述平台3相连，所述抓取机构5设于所述平台3及电池仓4之间，与所述平台3相连；所述平台3面向所述电池仓4的一侧设有一开口，所述抓取机构5包括移动轴以及抓取件6，所述抓取件6与所述移动轴活动连接，所述抓取件6通过所述移动轴在所述电池仓4至所述开口内移动进行无人机的电池更换。

本实施例中，电池更换装置的平台3用于停放无人机，电池仓4用于存放若干电量充足的新电池以及从无人机上更换下来的电量不足的旧电池，而抓取机构5用于实现无人机的自动电池更换操作，使用抓取机构5代替现有技术中人工更换电池的操作，相比较而言，可使用机器程序等控制的抓取机构5定位精度较高，重复性强，效率更高，可减少人力物力的浪费以及节省时间。更具体的，在平台3面向电池仓4一侧设置开口，抓取机构5的抓取件6沿着其移动轴在电池仓至所述开口内移动进行无人机的电池更换，可使装置结构更加紧凑，实现进一步的集成化设置，减小装置体积。

进一步的，所述移动轴包括水平移动轴7、水平驱动装置8、竖直移动轴9、竖直驱动装置10以及转动机构11；所述水平移动轴7连接于所述平台3开口下方，所述竖直移动轴9通过所述转动机构11转动连接于所述水平移动轴7远离所述开口的一侧，所述竖直移动轴9与所述抓取件6活动连接；所述水平驱动装置8与所述竖直移动轴9相连，驱动所述竖直移动轴9在所述水平移动轴7上水平移动，本实施例中，所述水平驱动装置8可以通过水平驱动底座12安装于所述水平移动轴7上；所述竖直驱动装置10与所述抓取件6相连，驱动所述抓取件6在所述竖直移动轴9上的竖直移动，本实施例中，所述竖直移动轴9可以通过导轨固定座13安装固定，竖直驱动装置10也可以安装在导轨固定座13内；所述水平驱动装置8、竖直驱动装置9以及转动机构12均与所述控制装置相连。

为实现对电池的搬动，本发明设置了在开口处下方的水平移动轴7，将电池的移动分解出在开口处水平移动的结构，将电池的移动集成在平台上，实现最短的搬运距离；为实现在竖直方向上的最短移动距离，本发明进一步在水平移动轴7的另一端设置了竖直移动轴9，在此基础上，本发明进一步设置了在水平移动轴7以及竖直移动轴9之间的转动机构11，即电池的搬运结构分解成了水平移动+竖直移动+竖直移动轴的转动，三种运动轴的结构的可以较好的适应电池仓4放置的电池方向与无人机停靠在平台上时电池放置方向不同的情况，转动机构11可以将竖直移动轴9及安装在其上的抓取件6的方向转变，本发明通过简单结构实现抓取件准确迅速的在多个方向运动，可以实现更快的电池搬运；同时，为了实现装置的紧凑设计，本发明将水平移动轴7设置在平台底部，而非额外在平台附近设置另外的支撑结构支撑水平移动轴的设置，节约空间，使装置自身的体积最小化。

进一步的，所述电池更换装置还包括平台升降支架14以及升降驱动装置15；所述平台升降支架14与所述平台3活动连接，所述电池仓4与所述平台升降支架14相连；所述升降驱动装置15安装于所述平台升降支架14上，驱动所述平台3在所述平台升降支架14上进行竖直升降移动；所述升降驱动装置15与所述控制装置相连。

本发明中，平台升降支架14的设置，可用于实现平台3及电池仓4的连接，以及平台3可通过升降驱动装置15驱动在所述平台升降支架14上进行竖直升降移动，可方便进行迎接无人机降落，防止无人机降落时与机巢主体1碰撞而损坏。

此外，为了准确实现无人机电池更换操作，本实施例还在所述平台3上设置有若干回中推板16以及配合所述回中推板移动的滑槽17，所述回中推板16活动连接于所述平台3中央位置，可通过电机等驱动沿着所述滑槽17在平台3上进行多个方向的移动。在实际情况中，无人机停落在平台2上位置可能存在一定偏差，致使抓取机构5无法正确从无人机上进行电池更换操作，此时，控制装置可以控制电机驱动所述回中推板16推动无人机的脚架，调整无人机降落位置，使得抓取机构5能够沿着平台3的开口抓取无人机的电池进行电池更换。

同时，为了使得抓取机构的抓取件能稳定的抓取电池以进行更换，本实施例在所述电池仓内的电池顶部固定连接一提手18，而所述抓取件6内部可以设置有对应所述提手18形状的弧形段19，可以通过开合电机34控制所述抓取件弧形段19的开合从而实现对电池顶部提手18的抓取，这种设置加强了抓取件对电池抓取动作的稳定性，避免在运动过程中电池因抓取不稳而掉落。

进一步的，所述伴飞盒包括：盒体20、电源模块21、飞控模块22、定位模块、定位天线、通信模块以及通信天线；所述电源模块21、飞控模块22、定位模块以及通信模块均安装于所述盒体20内部，所述定位天线与通信天线连接于所述盒体20外部；所述飞控模块22、定位模块以及通信模块均与所述电源模块21相连，所述定位模块以及通信模块与所述飞控模块22相连，所述定位天线与所述定位模块相连，所述通信天线与所述通信模块相连；所述定位模块以及所述通信模块与所述控制装置相连。

本发明中，伴飞盒可以作为无人机的伴飞时的信标，可以有效在无人机伴飞对象与无人机之间获取具体位置关系，实现精准的定位，使得无人机体现良好的伴飞效果。具体工作过程可以为，在无人机飞行过程中，控制装置启动伴飞盒，伴飞盒通过定位模块及定位天线获取自身位置、定位状态及定向状态等多个定位信息，再通过通信模块及通信天线实时把自身位置、定位状态及定向状态等多个定位信息发送给无人机，无人机接收到伴飞盒的信息，以及结合来自操控系统的指令，来作出调整自己的位置或者速度，达到伴飞运动物体的效果。

进一步的，所述定位模块为RTK模块23，所述定位天线为RTK天线24，且所述RTK天线24数量为两条。

本发明中，定位模块采用RTK模块23，且设置有两条RTK天线24，其中RTK技术为(Real-time kinematic，实时动态)载波相位差分技术，是实时处理两个测量站载波相位观测量的差分方法，而本发明中采用双RTK天线24结合RTK模块23提供差分信息，可有效将位置精准度提高到厘米级，实现无人机伴飞的精准定位。

进一步的，所述通信模块包括数传模块以及4G模块25，所述通信天线包括数传天线26以及4G天线27，所述数传天线26与所述数传模块相连，所述4G天线27与所述4G模块25相连。

本发明中，通信模块中包括数传模块以及4G模块25，其中，数传模块可以用于接收无人机的差分数据或者无人机的飞行参数或无人机的拍摄信息等，以及回传自身位置、定位状态及定向状态等多个定位信息，而4G模块25可以用于与无人机控制系统等进行通信，获取控制信号等。具体的，本实施例中的数传模块具体设置为P900数传盒28以及XB PRO数传盒29，所述数传天线26可以设置为两条，两条所述数传天线26分别与所述P900数传盒28以及XB PRO数传盒29相连。本实施例设置不同数传天线26分别与不同数传模块相连，可有效通过不同数传模块传输不同信息，减少运算量，提高数据传输速度。

此外，本实施例中，所述无人机伴飞盒还包括电源转换盒30、开关按钮31及指示灯32。本实施例伴飞盒中，设置电源转换盒30，可实现电池的电流转换，防止输出电流过大，从而烧坏电路及其他部件可有效提高安全性能。此外，本实施例中伴飞盒还设置有开关按钮31及指示灯32，开关按钮31设置在盒体20内部，可以凸出或平齐于所述盒体20侧盖，让使用者可以通过按下或回复开关按钮31实现伴飞盒的电源通断，而指示灯32则可以显示当前伴飞盒的通电是否，以便使用者了解伴飞盒实时使用状态。

同时，为了更好的实现伴飞盒功能，本实施例中，所述无人机伴飞盒还包括固定板33，所述固定板33安装于所述盒体20底部，在盒体20内各个模块下方设置固定板33，所述固定板33上可以设置多个排热孔，可有效在伴飞盒中各个模块工作过程中，实时进行散热，防止机器内部温度过高而造成损坏。

进一步的，本实施例中，可以使用内六角沉头螺钉进行伴飞盒盒体各个部分安装固定，是因为内六角沉头螺钉具有易拆卸、便于安装等优点，且能起到很好地防滑的作用。同时，伴飞盒盒体20以及固定板33均可以使用铝合金材料，铝合金材料具有质量轻、延展性好以及强度高等优点。

另一方面，本实施例还提供了一种车载无人机移动伴飞机巢的控制方法，应用于如上述所述的车载无人机移动伴飞机巢，包括以下步骤：

控制装置接收无人机起飞指令，控制所述舱门驱动装置，打开安装于所述机巢口的两个舱门2，同时控制装置控制所述升降驱动装置15，驱动所述平台3上升，无人机从所述平台3起飞，无人机起飞后，所述控制装置控制所述升降驱动装置1，驱动所述平台3下降至初始位置；

无人机飞行过程中，控制装置控制伴飞盒的定位装置以及通信装置运行，持续采集自身实时定位状态信息，并发送给无人机进行状态调整，实现无人机伴飞；

控制装置接收到无人机的电池更换指令，控制装置控制所述升降驱动装置15，驱动所述平台3上升，无人机降落至平台进行电池更换操作，电池更换完毕后，无人机再次起飞，所述控制装置控制所述升降驱动装置15，驱动所述平台3下降至初始位置；

控制装置接收无人机降落指令，控制装置控制所述升降驱动装置15，驱动所述平台3上升，无人机降落至平台3上，无人机降落后，所述控制装置控制所述升降驱动装置15，驱动所述平台3下降至初始位置，同时控制装置控制舱门驱动装置，关闭安装于所述机巢口的两个舱门2，并关闭所述伴飞盒的定位装置以及通信装置。

进一步的，所述电池更换具体步骤包括：

对无人机的旧电池进行回收，所述回收包括：

抓取件6通过水平移动轴7移动到达无人机的位置；

抓取件6通过转动机构11转动及其在竖直移动轴9的竖直移动，将旧电池从无人机电池仓中抓取出来；

抓取件6通过水平移动轴7复位至初始位置；

抓取件6通过转动机构11的转动及其在竖直移动轴9的上下移动，将旧电池释放入空置的电池仓4；

对新电池的更换，所述更换包括：

抓取件6通过转动机构11的转动及其在竖直移动轴9的竖直移动实现对电池仓内的新电池进行吊取，

抓取件6通过水平移动轴7移动至无人机位置，

抓取件6通过转动机构11转动及其在竖直移动轴9的竖直移动将新电池放置于无人机的电池仓内；

完成电池更换后，所述抓取件6复位。

进一步的，所述对无人机的旧电池进行回收之前还包括：

无人机的旋翼避让，所述避让包括：所述控制装置发送避让指令给无人机，无人机的旋翼电机至少控制靠近所述电池仓4的两个旋翼的摆放姿态，使其形成避空口，所述避空口对应所述开口，设置所述避空口的宽度大于所述开口的宽度。

本方法中包括了无人机旋翼的避让操作，在本实施例中，由于水平移动轴7的运动是嵌入到平台3上的，因此则需要无人机在平台3上落定后不阻碍电池更换移动道路，尤其是旋翼的避让设置，而本实施例中让无人机旋翼电机至少控制靠近所述电池仓的两个旋翼的摆放姿态，形成避空口，且所述避空口的宽度大于所述开口的宽度，使得抓取机构还是能通过平台上的开口移动至无人机上进行电池更换。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车载无人机移动伴飞机巢，其特征在于，包括机巢本体、两舱门、舱门驱动装置、电池更换装置、伴飞盒以及控制装置；所述机巢主体顶部开设有机巢口，两所述舱门与所述舱门驱动装置相连，所述舱门驱动装置驱动所述舱门可开合的安装于所述机巢口；所述舱门驱动装置、电池更换装置、伴飞盒以及控制装置安装于所述机巢主体内部，所述舱门驱动装置、电池更换装置以及伴飞盒均与所述控制装置相连。

2.根据权利要求1所述的一种车载无人机移动伴飞机巢，其特征在于，所述电池更换装置包括平台、若干电池仓以及抓取机构；所述电池仓设于所述平台一侧，与所述平台相连，所述抓取机构设于所述平台及电池仓之间，与所述平台相连；所述平台面向所述电池仓的一侧设有一开口，所述抓取机构包括移动轴以及抓取件，所述抓取件与所述移动轴活动连接，所述抓取件通过所述移动轴在所述电池仓至所述开口内移动进行无人机的电池更换。

3.根据权利要求2所述的一种车载无人机移动伴飞机巢，其特征在于，所述移动轴包括水平移动轴、水平驱动装置、竖直移动轴、竖直驱动装置以及转动机构；所述水平移动轴连接于所述平台开口下方，所述竖直移动轴通过所述转动机构转动连接于所述水平移动轴远离所述开口的一侧，所述竖直移动轴与所述抓取件活动连接；所述水平驱动装置与所述竖直移动轴相连，驱动所述竖直移动轴在所述水平移动轴上水平移动；所述竖直驱动装置与所述抓取件相连，驱动所述抓取件在所述竖直移动轴上的竖直移动；所述水平驱动装置、竖直驱动装置以及转动机构均与所述控制装置相连。

4.根据权利要求2所述的一种车载无人机移动伴飞机巢，其特征在于，所述电池更换装置还包括平台升降支架以及升降驱动装置；所述平台升降支架与所述平台活动连接，所述电池仓与所述平台升降支架相连；所述升降驱动装置安装于所述平台升降支架上，驱动所述平台在所述平台升降支架上进行竖直升降移动；所述升降驱动装置与所述控制装置相连。

5.根据权利要求1所述的一种车载无人机移动伴飞机巢，其特征在于，所述伴飞盒包括：盒体、电源模块、飞控模块、定位模块、定位天线、通信模块以及通信天线；所述电源模块、飞控模块、定位模块以及通信模块均安装于所述盒体内部，所述定位天线与通信天线连接于所述盒体外部；所述飞控模块、定位模块以及通信模块均与所述电源模块相连，所述定位模块以及通信模块与所述飞控模块相连，所述定位天线与所述定位模块相连，所述通信天线与所述通信模块相连；所述定位模块以及所述通信模块与所述控制装置相连。

6.根据权利要求5所述的一种车载无人机移动伴飞机巢，其特征在于，所述定位模块为RTK模块，所述定位天线为RTK天线，且所述RTK天线数量为两条。

7.根据权利要求5所述的一种车载无人机移动伴飞机巢，其特征在于，所述通信模块包括数传模块以及4G模块，所述通信天线包括数传天线以及4G天线，所述数传天线与所述数传模块相连，所述4G天线与所述4G模块相连。

8.一种车载无人机移动伴飞机巢的控制方法，其特征在于，应用于如上述权利要求1-7任一项所述的车载无人机移动伴飞机巢，包括以下步骤：

控制装置接收无人机起飞指令，控制所述舱门驱动装置，打开安装于所述机巢口的两个舱门，同时控制装置控制所述升降驱动装置，驱动所述平台上升，无人机从所述平台起飞，无人机起飞后，所述控制装置控制所述升降驱动装置，驱动所述平台下降至初始位置；

无人机飞行过程中，控制装置控制伴飞盒的定位装置以及通信装置运行，持续采集自身实时定位状态信息，并发送给无人机进行状态调整，实现无人机伴飞；

控制装置接收到无人机的电池更换指令，控制装置控制所述升降驱动装置，驱动所述平台上升，无人机降落至平台进行电池更换操作，电池更换完毕后，无人机再次起飞，所述控制装置控制所述升降驱动装置，驱动所述平台下降至初始位置；

控制装置接收无人机降落指令，控制装置控制所述升降驱动装置，驱动所述平台上升，无人机降落至平台上，无人机降落后，所述控制装置控制所述升降驱动装置，驱动所述平台下降至初始位置，同时控制装置控制舱门驱动装置，关闭安装于所述机巢口的两个舱门，并关闭所述伴飞盒的定位装置以及通信装置。

9.根据权利要求8所述的一种车载无人机移动伴飞机巢的控制方法，其特征在于，所述电池更换具体步骤包括：

对无人机的旧电池进行回收，所述回收包括：

抓取件通过水平移动轴移动到达无人机的位置；

抓取件通过转动机构转动及其在竖直移动轴的竖直移动，将旧电池从无人机电池仓中抓取出来；

抓取件通过水平移动轴复位至初始位置；

抓取件通过转动机构的转动及其在竖直移动轴的上下移动，将旧电池释放入空置的电池仓；

对新电池的更换，所述更换包括：

抓取件通过转动机构的转动及其在竖直移动轴的竖直移动实现对电池仓内的新电池进行吊取，

抓取件通过水平移动轴移动至无人机位置，

抓取件通过转动机构转动及其在竖直移动轴的竖直移动将新电池放置于无人机的电池仓内；

完成电池更换后，所述抓取件复位。

10.根据权利要求9所述的一种车载无人机移动伴飞机巢的控制方法，其特征在于，所述对无人机的旧电池进行回收之前还包括：

无人机的旋翼避让，所述避让包括：所述控制装置发送避让指令给无人机，无人机的旋翼电机至少控制靠近所述电池仓的两个旋翼的摆放姿态，使其形成避空口，所述避空口对应所述开口，设置所述避空口的宽度大于所述开口的宽度。

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