CN113389421A - 一种无人机移动机库 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种无人机移动机库，包括：无人车车体；以及机库，设于所述无人车车体上；所述机库包括停机坪和机舱，所述停机坪设于所述机舱内部；所述机舱包括机舱外壳和机盖系统，所述机盖系统可开合地设于所述机舱外壳上方，用于方便无人机停靠或飞离。通过上述设置，可解决目前无人机移动机库中开放式的停机坪无法对无人机进行遮挡或封闭保护的问题。

Description

一种无人机移动机库

技术领域

本发明涉及无人机技术机库领域，具体涉及一种无人机移动机库。

背景技术

基于目前有限的无线充电及通信技术，无人机无法长时间在外独立工作，且无人机自身收集信息或图像的效率低下。

在以往的无人机巡逻过程中，无人机一般与固定地面站进行交互，需要提前布置地面站，且两者之间信息传递距离远、信息收集效率低，使得巡线成本偏高。

现有技术中，可在无人车上设置停机坪，用于承载无人机，即通过移动式无人机机库来解决上述问题；但无人车上的停机坪为开放式的，无法对无人机进行有效遮挡或起到封闭效果。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种无人机移动机库，来解决目前无人机移动机库中开放式的停机坪无法对无人机进行遮挡或封闭保护的问题。

为了实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种无人机移动机库，包括：

无人车车体；

以及机库，设于所述无人车车体上；所述机库包括停机坪和机舱，所述停机坪设于所述机舱内部；所述机舱包括机舱外壳和机盖系统，所述机盖系统可开合地设于所述机舱外壳上方，用于方便无人机停靠或飞离。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述机盖系统包括机盖、曲轴机构以及驱动机构；所述曲轴机构的顶端与所述机盖连接、而底端转动连接于所述机舱外壳上；所述驱动机构包括驱动电机，所述驱动电机与所述曲轴机构连接，用于驱动所述曲轴机构带动所述机盖在预设角度范围内转动而实现开合效果。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述机盖包括两个对称的顶盖，对称设置于所述机舱的相对两侧。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述无人机移动机库还包括无人机无线充电系统，所述无人车车体上设有锂电池，所述无人机无线充电系统与所述锂电池电性连接。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述停机坪包括停机坪本体、竖直升降机构以及支架；述支架连接于所述停机坪本体下方，所述停机坪本体通过所述支架与所述竖直升降机构连接；所述竖直升降机构包括丝杠，用于带动所述停机坪本体沿着竖直方向上升或下降。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述曲轴机构包括曲杆，所述曲杆的顶端与所述机盖连接、而底端转动连接于所述机舱外壳的内壁上；

所述驱动机构还包括皮带轮，所述皮带轮包括主动轮、从动轮以及皮带，所述主动轮和所述从动轮两者均转动连接于所述机舱外壳的内壁上；

所述驱动电机与所述主动轮连接，所述曲杆与所述从动轮连接，用于传递扭矩来带动所述曲杆转动。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述曲杆包括依次上下分布的第一曲杆、第二曲杆；所述第一曲杆的顶端转动连接于所述机舱外壳内壁上；所述机舱外壳内壁上开设有凹槽，所述第二曲杆的顶端通过所述凹槽滑动连接于所述机舱外壳内壁上，用于保证所述机盖在自重作用下打开至最大角度。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述驱动机构还包括张紧轮，转动连接于所述机舱外壳的内壁上；所述张紧轮抵持所述皮带，用于保持所述皮带处于紧绷状态。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述曲轴机构还包括连接机座，固定连接于所述机舱外壳的内壁上；所述曲杆的底端与所述连接机座转动连接。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述机库为可拆卸式机库，与所述无人车车体可拆卸连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

无人机移动机库包括无人车和机库，机库搭载于无人车车体上；机库中设置机舱外壳、机盖系统以及停机坪，停机坪设于机舱外壳内，机盖系统可开合地设于机舱外壳上；由此，当机盖系统打开，无人机可停靠于停机坪上；当机盖系统关合时，形成封闭式的机库，可对无人机进行遮挡或封闭保护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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他的附图。

图1为本发明实施例中无人机移动机库的右前整体结构示意图；

图2为本发明实施例中无人机移动机库的左后整体结构示意；

图3为本发明实施例中无人机移动机库底部的结构示意图；

图4为本发明实施例中无人车结构示意图；

图5为本发明实施例中无人车后视结构示意图；

图6为本发明实施例中可拆卸无人机机库的内部装置图；

图7为本发明实施例中机舱盖的连接示意图；

图8为本发明实施例中无人机机库和无人车的连接方式示意图；

图9为本发明实施例中控制系统逻辑图；

图10为本发明实施例中控制系统接线图；

图11为本发明实施例中无人车俯视角度的结构示意图。

其中附图中所涉及的标号如下：

1-机舱盖；2-可拆卸式机库外壳；3-无人车车壳；4-显示屏；5-前摄像头；6-待机按钮；7-复位按钮；8-制动按钮；9-电源开关；10-轮毂电机；11-越障板；12-独立悬架；1201-独立悬架固定铰座；1202-独立悬架减震杆；1203-独立悬架横杆；13-车后盖；14-机库门；15-曲轴；16-激光雷达；17-GPS；18-停机坪升降装置；19-停机坪；20-无线通信模块；21-充电器；22-后摄像头；23-轮毂电机输电线；24-轮毂电机编码器；25-车架；26-盖板；27-陀螺仪；28-锂电池；29-控制器；30-底盘；31-机舱盖开合系统；3101-驱动电机；3102-主动轮；3103-皮带；3104-张紧轮；3105-从动轮；3106-铰座；32-停机坪升降系统；3201-停机坪支架；3202-丝杠；3203-滑轨；3204-基座；33-充电系统。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施方式及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1至图8所示，本发明一实施例提供了一种无人机移动机库，包括：

无人车车体；

以及机库，设于无人车车体上；机库包括停机坪和机舱，停机坪设于机舱内部；机舱包括机舱外壳和机盖系统，机盖系统可开合地设于机舱外壳上方，用于方便无人机停靠或飞离。

具体的，无人机移动机库包括无人车和机库，机库搭载于无人车车体上；机库中设置机舱外壳、机盖系统以及停机坪，停机坪设于机舱外壳内，机盖系统可开合地设于机舱外壳上；由此，当机盖系统打开，无人机可停靠于停机坪上；当机盖系统关合时，形成封闭式的机库，可对无人机进行遮挡或封闭保护。

进一步的，机盖系统包括机盖、曲轴机构以及驱动机构；曲轴机构的顶端与机盖连接、而底端转动连接于机舱外壳上；驱动机构包括驱动电机，驱动电机与曲轴机构连接，用于驱动曲轴机构带动机盖在预设角度范围内转动而实现开合效果。

在实际操作中，机盖通过曲轴机构连接于机舱外壳上，电机驱动曲轴机构，从而带动机盖翻转，实现机库的打开或闭合效果。

进一步的，机盖包括两个对称的顶盖，对称设置于机舱的相对两侧。

在实际使用中，两个顶盖对称设置，可方便地进行开合。

进一步的，无人机移动机库还包括无人机无线充电系统，无人车车体上设有锂电池，无人机无线充电系统与锂电池电性连接。

在实际使用中，无人机可通过无人车上的锂电池进行无线充电，以实现续航能力。

进一步的，停机坪包括停机坪本体、竖直升降机构以及支架；述支架连接于停机坪本体下方，停机坪本体通过支架与竖直升降机构连接；竖直升降机构包括丝杠，用于带动停机坪本体沿着竖直方向上升或下降。

在实际操作中，停机坪还可竖直升降，由此保证无人机停靠准确。

进一步的，曲轴机构包括曲杆，曲杆的顶端与机盖连接、而底端转动连接于机舱外壳的内壁上；

驱动机构还包括皮带轮，皮带轮包括主动轮、从动轮以及皮带，主动轮和从动轮两者均转动连接于机舱外壳的内壁上；

驱动电机与主动轮连接，曲杆与从动轮连接，用于传递扭矩来带动曲杆转动。

在实际使用中，机盖通过曲轴机构中的曲杆连接至机舱外壳上，驱动机构中通过皮带轮传动来传递驱动电机的动能、提升驱动动力，由此来可靠稳定地驱动曲杆转动、带动机盖翻转实现打开或闭合效果。

进一步的，曲杆包括依次上下分布的第一曲杆、第二曲杆；第一曲杆的顶端转动连接于机舱外壳内壁上；机舱外壳内壁上开设有凹槽，第二曲杆的顶端通过凹槽滑动连接于机舱外壳内壁上，用于保证机盖在自重作用下打开至最大角度。

由此，第二曲杆的顶端在凹槽滑动至相应位置后，机盖即可到达水平面位置，并在自身重力作用下继续向下翻转、直至打开至最大程度，即机库打开至最大程度。

进一步的，驱动机构还包括张紧轮，转动连接于机舱外壳的内壁上；张紧轮抵持皮带，用于保持皮带处于紧绷状态。

由此，张紧轮抵持皮带，皮带始终处于紧绷状态，可稳定地传递动能。

进一步的，曲轴机构还包括连接机座，固定连接于机舱外壳的内壁上；曲杆的底端与连接机座转动连接。

在实际使用中，曲杆通过连接机座铰接于机舱外壳上，可在驱动机构作用下顺畅地转动。

进一步的，机库为可拆卸式机库，与无人车车体可拆卸连接。

在实际使用中，可在多种不同场景下加装不同形态的机库，实现丰富的场景定制化应用。

在具体实施例中，无人机移动机库具有省去在地面站布置时间，减少成本，提升工作效率，控制范围大，数据传输稳定等特点。

具体的，无人机移动机库包括：

1.可拆卸式无人机机库

1.1无人机停机坪，无人机停机坪为无人机起飞和降落的平台，安装在可拆卸式无人机机库中央，由两端丝杠螺杆连接能够在竖直方向上升下降；

1.2充电系统，充电系统安装在可拆卸无人机机库底部，无人机进入机库后可随停机坪降至底部进行无线充电。充电系统能源来自于无人车车体的锂电池；

1.3机盖系统，机盖系统由两侧机盖、双曲轴、驱动电机、皮带轮组成。驱动电机带动皮带轮转动曲轴，带动机盖开合。

2.无人车车体

2.1传感器系统，传感器系统由GPS，陀螺仪，激光雷达，前后摄像头组成。激光雷达和GPS通过可拆卸式无人机机库安装在无人车的顶端，能够升高或收缩回壳体中。前后摄像头分别被安装在无人车车体的前后两端的车壳上。陀螺仪安装在无人车车体内部。

2.2底盘系统，底盘系统由车梁，底盘，独立式悬架，轮毂电机组成。轮毂电机连接在独立式悬架上，电机可以相对于无人机车体做独立的竖直升降运动。

2.3控制系统，控制系统由控制器，电机编码器，电源开关，制动按钮，复位按钮，待机按钮组成。电源开关、制动按钮、复位按钮、待机按钮安装在无人车的操作面板上；中央控制器安装在车体的夹层中；电机编码器安装在底盘前端，由中央控制器输入信息并通过数据线输送信号至底盘六个轮毂电机上，每个轮毂电机独立转动能够使无人车差速转向。

2.4电力系统，电力系统由车载锂电池、充电器、轮毂电机电力输送线组成。车载锂电池和充电器安放在底盘中后端，充电器接口可接充电桩插头；轮毂电机电力输送线由锂电池一端分别连接六个轮毂电机。

优选地，无人机移动机库的无人车车体含有可装配的车壳，在可拆卸式无人机机库装配完成后安装车壳，以保护无人机移动车库。

优选地，无人机移动机库的无人车车体的车架由铝合金型材和车底盘拼接而成，具有可拆卸、易组装、质轻等优点。车架上的凹槽用于使用标准紧固件连接各部分，如可拆卸式无人机机库、无人车车壳等。

优选地，无人机移动机库的车架和底盘，由车架铝合金型材端面螺纹孔进行螺栓紧密连接。

优选地，无人机移动机库的无人车锂电池可从车后侧拆卸，便于更换；车后盖处的充电器上有插口能够接充电桩充电。

优选地，无人机移动车库的传感器系统在物理层上直接连在无人车车体的控制器上，传感器系统的GPS和激光雷达的接线需要从无人车车体的控制器穿过可拆卸式无人机机库底部预留的接线孔。

优选地，底盘的独立悬架为横臂式悬架，中轮轮毂与后轮轮毂分别与越障板两侧沟槽连接，越障板铰接于车体。在悬架和的越障板的约束下同侧的两个轮毂电机可以交替在竖直方向上升降。

优选地，可拆卸式机库的机舱盖由皮带轮传动驱动，控制机舱盖运动的曲轴和连杆均一端铰接在可拆卸式无人机机库外壳内部，另一端连接在机舱盖上。曲轴同机舱盖铰接并控制机舱盖的开合，连杆同机舱盖上的凹槽转动滑动连接。在机舱盖开合时机舱盖能够在自重的作用下末端始终靠近机库外壳。

优选地，可拆卸式机库的停机坪可以在机库内部竖直升降，停机坪两侧连接丝杠和滑轨，工作时两侧丝杠同时转动停机坪平稳升降。

优选地，可拆卸式机库的充电系统的供电线通过机库预留的接线孔与无人车的锂电池相连。

优选地，无人机移动机库的GPS定位系统采用差分定位算法，获取无人车的单点定位后与地面基站的定位作为对比，比较分析后获取更为精准的定位信息。

优选地，可拆卸式机库机舱盖上装有集成Sbus接发器的无线通信模块，依照RTSP\UDP协议能够收发与地面站间4G/5G信号或与无人机进行信号图传。

由此，与现有技术相比，本发明的实施例具有以下的优点和积极效果：

将无人机机库放置在可自主移动的无人车上，并且集成了智能巡游所需传感器、控制器、运动部件，可承载无人机快速到达现场，为无人机提供充电、信息传输及分析、远程控制、机-车自主联动等支持，同时信息反馈给地面站客户端，扩大地面站的控制范围，减少操作难度，更有利于人机交互。

以下结合附图对具体实施方式作进一步详细说明，无人机移动机库包括：

机舱盖1，设置在机舱顶部，左右机舱盖对称，靠近中线端各连接四根弯曲杆。参考图6，近中线一根曲杆15可由驱动电机3101经主动轮3102沿皮带传递扭矩至从动轮3105，从动轮3105与曲杆15固定连接。张紧轮3104、主动轮3102和从动轮3105均铰接于机舱外壳2内壁，曲杆15铰接于机座3106，机座3106固定连接在机舱外壳2内壁；

停机坪19，在无人机移动机库的机库外壳内，该平台通过支架3201由机舱外壳2内两侧的丝杠3202和导轨3203连接，同时转动两侧丝杠停机坪19可在机库底部至顶部竖直升降；

参看图1，无人车控制面板由显示屏4、前摄像头5、待机按钮6、复位按钮7、制动按钮8和电源开关9组成；

参看图1-2，机库上装有传感器系统中的激光雷达16和GPS17，在不工作时可缩回机壳2内。

机舱盖1上装有集成了Sbus接收器的无线通信模块20，依照RTSP\UDP协议能够收发与地面站间4G/5G信号或与无人机进行信号图传；

参看图3，底盘30下方的轮毂电机输电线23由轮毂电机10的电力输送线及控制线组成。输电线23的一端接电机编码器24以及变压器；

参看图4，盖板26通过铝合金型材25拼接时的封闭凹槽固定在车架上，盖板26中央留有接线孔，底盘30上的控制器29可接线穿过接线孔为可拆卸式机库提供支持；

参看图4，盖板26上安装有陀螺仪27；

参看图4，底盘30上放置轮毂电机编码器24、控制器29、锂电池28、充电器21；

参看图4-5，无人车车体由底盘30、6个轮毂电机10、越障板11、独立悬架12、铝合金型材25拼接而成的车架、盖板26组成。

铝合金型材25四个侧面均有凹槽能够进行紧固件连接，在装配时可使用图7所示的连接方式通过直角中间件固定互相垂直的两根型材。铝合金型材25端面中心孔攻丝后可连接螺杆，如图4所示车架与底盘30通过上述螺杆连接方式结合；

参看图5，独立悬架12由一个减震杆1202和两根横杆1203组成。减震杆1202通过铰座1201铰接车架，横杆1203通过铰座1201铰接底盘30。独立悬架各杆均铰接于轮毂10内侧；

参看图4，每侧中后轮毂电机10轴端均由越障板11通过轴-槽约束在同一水平面上，越障板11中央铰接在无人车车体上，中后轮毂电机越障时其中心轴做互为相反的竖直方向的移动；

参看图4，前端轮毂电机10固定连接在底盘30上；

参看图6，无人机充电系统33水平安装在停机坪下方、机库外壳2上，充电系统33的接线穿过上述盖板26；

参看图7，无人车通过紧固件将可拆卸式机库固定在车架上，车架端铝合金型材25的凹槽内放置螺栓固定或焊接中间件，机库端机库外壳2底部留有螺纹孔可通过螺杆螺母固定中间件；

参看图8，可拆卸机库的机舱盖1两侧分别与两根曲杆15相连，下方曲杆15与机舱盖1铰接，上方曲杆15与机舱盖1通过凹槽滑动连接；

参看图9，地面站按照设想由摇杆、键盘、紧急按钮和显示屏组成，无线通信模块通过架构的4G/5G网络依照RTSP、UDP协议，通过图像传输和数据传输模块将实时图像和信息显示在显示屏上。工作人员通过上述输入端向无人车传递指令。

图中所示无人车控制系统接收传感器的信息获得自身物理信息如定位、环境等，构建SLAM地图。无人车接收地面站指令并智能化决策，可以控制无人机起飞降落、充电、机舱开合以及无人车底盘运动。通过Sbus传输图像和无人机信息；

参看图10，无人机移动机库的控制器的传感器系统由陀螺仪、前后摄像头、机库上的激光雷达和GPS组成。

无人机移动机库的控制面板由电源开关、制动按钮、复位按钮、待机按钮组成。输出端由充电系统、底盘系统、机舱盖、停机坪系统以及显示屏组成。无人车通过无线通信模块与无人机及地面站相连；

本发明实施例中，无人车作为地面辅助系统的一部分，能够为无人机提供电力支持，在4G/5G无线通信模块的作用下运用边缘计算的算法构建信息处理模块，向地面指挥系统反馈问题及状态，能够大大减少无人机系统的操作难度。其次，无人车作为无人机的载体能够在用户端规划路线后帮助无人机快速到达现场，扩大了无人机工作区域的范围，地面站可以控制多个无人机+无人车系统，有效降低成本。

本发明中的机-车联动系统，区别于传统的直接与固定地面站交互的形式，通过无线网络将：

1.由无人机至地面站/客户端方向的采集模块、传输模块、信息处理模块、信息反馈显示模块

2.由地面站/客户端至无人机方向的运动控制模块、机盖开合、充电系统、停机坪系统

3.无人机自身传感器系统以及无线通信模块

集成到无人车上，无人机采集的信息可在无人车上经过分析直接远程反馈给地面站/客户端并能做智能决策，即无人操作时也可自主做到机-车联动。

由此可以大大降低巡线成本，同时缩短信息传递距离，提高信息收集的效率，降低对巡线通信基站有效覆盖范围的要求。

由此，本发明中的实施例，具有以下功能及优点：

1.有效解决无人机续航短，巡逻范围有限等问题，无人车的加装可以提升无人机的工作范围，减省能耗。

2.地面信息和天空信息可以同时获取，提升地面站人员对事物判断的依据。

3.移动控制台可以省去在地面布置时间，减少成本，提高工作效率。

4.通过4G/5G网络，实现移动控制台对多个无人机之间的控制通信和监控通信，极大扩大无人机的控制台的控制范围；同时图像传输模块处理航拍信息，数据传输模块处理状态信息，进行点对点的数据/图像的实时传输，保障远程控制中数据和图像接收过程中的稳定性。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人机移动机库，其特征在于，包括：

无人车车体；

以及机库，设于所述无人车车体上；所述机库包括停机坪和机舱，所述停机坪设于所述机舱内部；所述机舱包括机舱外壳和机盖系统，所述机盖系统可开合地设于所述机舱外壳上方，用于方便无人机停靠或飞离。

2.根据权利要求1所述的无人机移动机库，其特征在于，所述机盖系统包括机盖、曲轴机构以及驱动机构；所述曲轴机构的顶端与所述机盖连接、而底端转动连接于所述机舱外壳上；所述驱动机构包括驱动电机，所述驱动电机与所述曲轴机构连接，用于驱动所述曲轴机构带动所述机盖在预设角度范围内转动而实现开合效果。

3.根据权利要求2所述的无人机移动机库，其特征在于，所述机盖包括两个对称的顶盖，对称设置于所述机舱的相对两侧。

4.根据权利要求2或3所述的无人机移动机库，其特征在于，所述无人机移动机库还包括无人机无线充电系统，所述无人车车体上设有锂电池，所述无人机无线充电系统与所述锂电池电性连接。

5.根据权利要求4所述的无人机移动机库，其特征在于，所述停机坪包括停机坪本体、竖直升降机构以及支架；述支架连接于所述停机坪本体下方，所述停机坪本体通过所述支架与所述竖直升降机构连接；所述竖直升降机构包括丝杠，用于带动所述停机坪本体沿着竖直方向上升或下降。

6.根据权利要求5所述的无人机移动机库，其特征在于，所述曲轴机构包括曲杆，所述曲杆的顶端与所述机盖连接、而底端转动连接于所述机舱外壳的内壁上；

所述驱动机构还包括皮带轮，所述皮带轮包括主动轮、从动轮以及皮带，所述主动轮和所述从动轮两者均转动连接于所述机舱外壳的内壁上；

所述驱动电机与所述主动轮连接，所述曲杆与所述从动轮连接，用于传递扭矩来带动所述曲杆转动。

7.根据权利要求6所述的无人机移动机库，其特征在于，所述曲杆包括依次上下分布的第一曲杆、第二曲杆；所述第一曲杆的顶端转动连接于所述机舱外壳内壁上；所述机舱外壳内壁上开设有凹槽，所述第二曲杆的顶端通过所述凹槽滑动连接于所述机舱外壳内壁上，用于保证所述机盖在自重作用下打开至最大角度。

8.根据权利要求7所述的无人机移动机库，其特征在于，所述驱动机构还包括张紧轮，转动连接于所述机舱外壳的内壁上；所述张紧轮抵持所述皮带，用于保持所述皮带处于紧绷状态。

9.根据权利要求8所述的无人机移动机库，其特征在于，所述曲轴机构还包括连接机座，固定连接于所述机舱外壳的内壁上；所述曲杆的底端与所述连接机座转动连接。

10.根据权利要求9所述的无人机移动机库，其特征在于，所述机库为可拆卸式机库，与所述无人车车体可拆卸连接。

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