CN113500944B - 一种无人机值守仓 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智慧城市用无人机值守仓，包括：本体、夹持机构以及取电池模块；本体包括箱体、箱盖、停靠栈板组件以及充电盒，所述停靠栈板组件具有可升降部分，用于无人机升降以及定位；夹持机构固定在所述停靠栈板组件的下表面，用于无人机的夹紧固定；取电池模块具有移动模块、抓取模块以及支撑组件，所述抓取模块可在移动模块的带动下进行无人机电池的取放，所述支撑组件在所述抓取模块取电池时起到支撑作用。该无人机值守仓可为无人机自动充电，无人机执勤返航后，该无人值守仓仓门自动打开，无人机降落后仓门关闭，电量不足时，可自动为无人机更换电池进行充电。

Description

一种无人机值守仓
技术领域
本发明涉及到智慧城市领域，特别涉及到智慧城市用的无人机值守仓领域。
背景技术
随着通讯行业的飞速发展，尤其是5G技术的应用，将极大地改变人们的生活，同时也改边着城市的运转方式，智慧城市、万物互联即将成为可能，无人机巡逻可以全方位的覆盖城市的角落，为城市提供各种信息，无人机巡逻完毕后，需要到达无人机值守仓停靠，同时还需要为无人机补充电量，因此智能化可自动充电的无人机值守仓成了迫切的需求。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种可以为无人机自动取放电池、自动充电的无人机值守仓。
技术方案：为实现上述目的，本发明的无人机值守仓：本体、夹持机构以及取电池模块；所述本体包括箱体、箱盖、停靠栈板组件以及充电盒，所述停靠栈板组件具有可升降部分，用于无人机升降以及定位；所述夹持机构固定在所述停靠栈板组件的下表面，用于无人机的夹紧固定；所述取电池模块具有移动模块、抓取模块以及支撑组件，所述抓取模块可在移动模块的带动下进行无人机电池的取放，所述支撑组件在所述抓取模块取电池时起到支撑作用。
优选地，所述停靠栈板组件包括：固定板、升降板以及可以驱动所述升降板相对所述固定板升降的升降组件；所述固定板的中部位置设有工型孔，所述工型孔具有两个相互平行的纵置部以及连接两个纵置部的横置部，且上边缘均具有倒角；所述升降板具有凸起，其形状与所述工型孔的形状契合，且所述升降板处于高位时，凸起的上表面与所述固定板的上表面重合。
优选地，所述夹持机构包括：运动单元以及夹持单元；所述夹持单元的数量为两个，其可在运动单元的作用下运动到无人机支撑斜杆的位置并将无人机支撑斜杆夹住。
优选地，所述运动单元包括：第一丝杆，其两端转动连接在所述固定板的下表面，位于所述工型孔的横置部的中间位置，并与所述工型孔的横置部垂直；第一电机，其输出轴与所述第一丝杆固定连接，用于驱动所述第一丝杆转动；第一丝杆螺母，其与所述第一丝杆配合；第一滑轨，其固定在所述工型孔的横置部附近，并与之平行；所述第一滑轨与所述第一丝杆处在所述工型孔的同一侧；第一滑块，其数量为两个，对称设置在述第一丝杆两侧，所有所述第一滑块均与所述第一滑轨配合；转接板，其数量为两个，分别固定在两个所述第一滑块上，并且每个所述转接板上分别固定一个所述夹持单元，两个所述夹持单元相对所述第一丝杆镜像放置；第一连杆，其数量为两个，所述第一丝杆螺母的两侧分别转动连接一个所述第一连杆的一端，两个所述第一连杆的另一端分别转动连接在该第一连杆所在侧的转接板上。
优选地，所述夹持单元包括：导向座，其固定设置在所述转接板上，导向座具有导向孔，所述导向孔的朝向与所述第一滑轨平行；第一导杆，其与所述导向座配合，在远离所述第一丝杆的一端固定设置有推块，另一端设置有连接块；第一弹簧，其与所述第一导杆套合，设置在所述导向座与所述推块之间；夹持杆，其数量为两个，所述连接块的两端分别转动连接一个所述夹持杆的一端。第二连杆，其数量为两个，所述导向座的两侧分别转动连接一个所述第二连杆的一端，每个所述夹持杆的中部分别转动连接一个该夹持杆所在侧的第二连杆的另一端，所有所述夹持杆、第二连杆所组成的平面与所述固定板的平面平行。
有益效果：本发明的无人机值守仓，解决了无人机在城市巡航的停靠问题，同时该无人机值守仓可以为无人机自动更换电池，结构稳定，精度高，大大减少了无人机巡航维护问题。
附图说明
附图1为无人机值守仓整体视图；
附图2为智无人机值守仓内部视图；
附图3为夹持机构整体视图；
附图4为夹持机构初始状态整体视图；
附图5为夹持机构夹持单元局部视图；
附图6为取电池模块正视图；
附图7为取电池模块斜视图；
附图8为取电池模块斜视图；
附图9为支撑组件局部视图；
附图10为自锁组件第一状态视图；
附图11为自锁组件第二状态视图；
附图12为自锁组件第三状态视图；
附图13为自锁组件第四状态视图；
附图14为自锁组件第五状态视图；
附图15为自锁组件第六状态视图。
附图中各附图标记表示的零部件名称如下：
本体1、夹持机构2、取电池模块3、箱体11、箱盖12、停靠栈板组件13、充电盒14、运动单元21、夹持单元22、移动模块31、抓取模块32、支撑组件33、固定板131、工型孔131-1、升降板132、凸起132-1、升降组件133、第一丝杆211、第一电机212、第一丝杆螺母213、第一滑轨214、第一滑块215、转接板216、第一连杆217、导向座221、第一导杆222、推块223、连接块224、第一弹簧225、夹持杆226、第二连杆227、X轴模组311、Y轴模组312、辅助支撑滚轮313、支撑座321、二丝杆322、第二电机323、第二丝杆螺母324、移动板325、自锁组件326、导向板327、电池夹紧杆328、第二导槽329、第二滑轨3210、第二滑块3211、第三滑轨3261、第三滑块3262、第一滑槽3262-1、第二滑槽3262-2、固定件3263、锁件3264、推件3265、第二弹簧3266、支撑组件33、连杆组件331、第三电机3311、第三连杆3312、第四电机3313、第四连杆3314、第五连杆3315。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1-2所示的无人机值守仓，包括：本体1、夹持机构2以及取电池模块3；所述本体1包括箱体11、箱盖12、停靠栈板组件13以及充电盒14，所述停靠栈板组件13具有可升降部分，用于无人机升降以及定位；所述夹持机构2固定在所述停靠栈板组件13的下表面，用于无人机的夹紧固定；所述取电池模块3具有移动模块31、抓取模块32以及支撑组件33，所述抓取模块32在移动模块31的带动下进行无人机电池的取放，所述支撑组件33在所述抓取模块32取电池时起到支撑作用。
进一步地，所述停靠栈板组件13包括：固定板131、升降板132以及可以驱动所述升降板132相对所述固定板131升降的升降组件133；所述固定板131的中部位置设有工型孔131-1，所述工型孔131-1的所有上边缘均具有倒角，且具有两个相互平行的纵置部以及连接两个纵置部的横置部，横置部与无人机停靠时电池取放方向垂直；所述升降板132具有凸起132-1，其形状与所述工型孔131-1的形状契合，且所述升降板132处于高位时，凸起132-1的上表面与所述固定板131的上表面重合。
该实施例中，无人机需要降落时箱盖12自动打开，升降板132处于高位，无人机降落到升降板132的凸起132-1的位置，升降组件133带动升降板132向下运动，工型孔131-1的倒角将无人机精准的导入到升降板132的凸起132-1上，无人机随升降板132下降到指定位置，箱盖12自动闭合；当无人机需要起飞时，逆向执行以上动作。
进一步地，如图3-8所述，所述夹持机构2包括：运动单元21以及夹持单元22；所述夹持单元22的数量为两个，其可在运动单元21的作用下运动到无人机支撑斜杆的位置并将无人机支撑斜杆夹住。
进一步地，所述运动单元21包括：第一丝杆211，其两端转动连接在所述固定板131的下表面，设置在所述工型孔131-1的横置部的中间位置，并与所述工型孔131-1的横置部垂直；第一电机212，其输出轴与所述第一丝杆211连接，用于驱动所述第一丝杆211转动；第一丝杆螺母213，其与所述第一丝杆211配合；第一滑轨214，其固定在所述工型孔131-1的横置部附近，并与之平行；所述第一滑轨214与所述第一丝杆211处在所述工型孔131-1的同一侧；第一滑块215，其数量为两个，对称设置在述第一丝杆211的两侧，所有所述第一滑块215均与所述第一滑轨214配合；转接板216，其数量为两个，分别固定在两个所述第一滑块215上，并且每个转接板216上分别固定一个所述夹持单元22，两个所述夹持单元22对称放置；第一连杆217，其数量为两个，所述第一丝杆螺母213的两侧分别转动连接一个所述第一连杆217的一端，两个所述第一连杆217的另一端分别转动连接在该第一连杆217所在侧的转接板216上。
进一步地，所述夹持单元22包括：导向座221，其固定设置在所述转接板216上，导向座221具有导向孔，所述导向孔的朝向与所述第一滑轨214平行；第一导杆222，其与所述导向座221配合，在远离所述第一丝杆211的一端固定设置有推块223，另一端设置有连接块224；第一弹簧225，其与所述第一导杆222套合，设置在所述导向座221与所述推块223之间；夹持杆226，其数量为两个，所述连接块224的两端分别转动连接一个所述夹持杆226的一端；第二连杆227，其数量为两个，所述导向座221的两侧分别转动连接一个所述第二连杆227的一端，每个所述夹持杆226的中部分别转动连接一个该夹持杆226所在侧的第二连杆227的另一端，所有所述夹持杆226、第二连杆227所组成的平面与所述固定板131的平面平行。
该实施例中，初始状态如图4-5所示，第一丝杆螺母213处于远离工型孔131-1的位置，两个第一滑块215处于相对靠近的位置，两个夹持杆226处于打开状态；需要取放电池时，需要先将无人机的支撑斜杆夹紧，因此第一丝杆螺母213在第一电机212以及第一丝杆211的作用下向工型孔131-1的方向靠近，第一丝杆螺母213通过第一连杆217推动两个第一滑块215向相互远离的方向运动；运动过程中，两个推块223分别接触到其所在侧的无人机支撑斜杆，推块223受到反作用力，第一弹簧225被压缩，推块223向导向座221靠近，此时夹持杆226在第二连杆227的带动下闭合，将无人机夹紧杆夹紧（如图3所示）。
当电池取放完成后，第一丝杆螺母213在第一电机212以及第一丝杆211的作用下向远离工型孔131-1的方向运动，两个所述第一滑块215在第一连杆217的带动下远离无人机支撑斜杆，推块223在第一弹簧225的作用下远离导向座221，此时夹持杆226在第二连杆227的带动下张开，并远离无人机支撑斜杆（如图4所示）。
进一步地，如图2所示，所述移动模块31包括两个相对所述箱体11中部对称平行放置的X轴模组311，其方向与所述无人机降落时电池取放方向相同；Y轴模组312，固定设置在两个X轴模组311的中部，可在X轴模组311的带动下沿X轴模组311运动；辅助支撑滚轮313，其数量为多个，阵列转动连接在所述箱体11底部，Y轴模组312运动时对其起到支撑作用，
进一步地，如图6-9所示，所述抓取模块32包括：支撑座321，其固定在所述Y轴模组312的移动端；第二丝杆322，其两端转动连接在所述支撑座321的中部位置，方向与所述X轴模组311的方向相同；第二电机323，其固定设置在所述支撑座321上，输出轴与所述第二丝杆322转动连接；第二丝杆螺母324，其与所述第二丝杆322配合；移动板325，其固定设置在所述第二丝杆螺母324上；第二滑轨3210，其数量为两个，平行固定设置在所述支撑座321的两侧，与所述第二丝杆322平行；第二滑块3211，其数量为两个，固定在所述移动板325上与所述第二滑轨3210滑动配合。
自锁组件326，其包括第三滑轨3261，其固定设置在所述移动板325的中部，与所述第二丝杆322平行；第三滑块3262，其与所述第三滑轨3261滑动配合，内部具有空腔，且在相邻的两面分别开始第一滑槽3262-1以及第二滑槽3262-2，两滑槽连通，所述第一滑槽3262-1位于所述第三滑块3262的侧面，第二滑槽3262-2位于所述第三滑块3262的上面，所述第二滑槽3262-2远离所述工型孔131-1的一面称做A面，与A面相对的面称作B面；固定件3263，其固定设置在所述移动板325上，位于第一滑槽3262-1的一侧；锁件3264，其转动连接在所述固定件3263上，形状为X型，具有相互对称设置的两个V型槽，分别为槽I以及槽II，槽I形成的两个凸齿分别称做齿a和b，槽II形成的两个凸齿分别称做齿c和d，齿a和c共同拥有的一个面叫做C面，齿b和d共同拥有的一个面叫做D面，所述锁件3264可在所述第三滑块3262的空腔内滑动；推件3265，其固定在所述第三滑块3262的空腔内远离所述工型孔131-1的一侧，所述推件3265位于所述锁件3264旋转中心的下侧，用于推动所述锁件3264转动；第二弹簧3266，设置在所述第三滑块3262与所述移动板325之间，用于所述第三滑块3262的复位。
导向板327，其固定安装在所述第三滑块3262靠近所述工型孔131-1的一边，所述导向板327上开设第一槽导327-1，导向板327的中间设置有凸起327-2；电池夹紧杆328，其数量为两个，两个所述电池夹紧杆328对称设置在所述第一槽导327-1的两端，且每个电池夹紧杆328的一端均在第一槽327-1内滑动，所述电池夹紧杆328在与电池接触的表面设置有弹性预压结构，夹取电池时会产生压紧力；第二导槽329，其数量为两个，两个所述第二导槽329对称设置在所述移动板325上，且每个电池夹紧杆328的另一端分别在该电池夹紧杆328所在侧的第二导槽329内滑动，每个所述第二导槽329均倾斜设置，如此可使所述电池夹紧杆328做往复开合运动。
该实施例中，如图5-6所示，(规定无人机所在的方向为前方，相对应的Y轴模组312所在的方向为后方)当无人机需要取电池时，移动模块31将电池取放模块2带到无人机电池附近位置，移动模块31停止运动；移动板325由第二电机323通过第二丝杆322以及第二丝杆螺母324的带动，向无人机电池的位置运动，此时两电池夹紧杆328处于张开状态，运动过程中两电池夹紧杆328深入到无人机电池的两侧，导向板327的凸起327-2撞击到无人机本体，导向板327受到反作用力，带动两个电池夹紧杆328沿第二导槽329向后向并相对靠近滑动，此时电池夹紧杆328将电池夹紧；
同时，初始状态时如图10所示：锁件3264位于第二滑槽3262-2的后方，A面靠近第一滑槽3262-1的上表面并与之平行或者接近平行状态，槽I位于远离第二滑槽3262-2的一侧；
凸起327-2第一次撞击时，带动第三滑块3262向后方运动，运动过程中，推件3265接触到槽II的d齿的斜边，使锁件3264转动并将a齿的尖端推出到第二滑槽3262-2的外侧，而b齿仍位于第三滑块3262空腔内，此时推件3265被d齿的斜边以及c齿卡主（如图11所示）无法继续运动，即第三滑块3262停止向后方运动；此时第二电机323带动移动板325向后运动一小段距离，在第二弹簧3266的作用下，第三滑块3262向前回弹一小段距离，此时推件3265脱离锁件3264，为锁件3264旋转提供空间，由于a齿的尖端伸出在第二滑槽3262-2的外侧，第三滑块3262向前运动过程中A面接触到a齿，推动锁件3264旋转，旋转一个小角度后b齿抵住第一滑槽3262-1的上表面，此时第三滑块3262被锁件3264锁住（如图12所示），电池夹紧杆328在弹性预压结构的作用下仍然保持夹紧状态，移动板325在第二电机323、第二丝杆322以及第二丝杆螺母324的作用下远离无人机电池位置，将电池取出；
电池取出后，需要将电池放置到充电盒14进行充电，电池取放模块2在移动模块31的带动下运动到充电盒14的位置，移动板325由第二电机323通过第二丝杆322以及第二丝杆螺母324带动向充电盒14靠近，靠近过程中，凸起327-2撞击充电盒14，产生第二次撞击，第三滑块3262在撞击的作用下向后移动，推件3265接触到锁件3264的B面，此时由于第三滑块3262的向后运动，锁件3264具有旋转空间，并在推件3265的作用下旋转，槽I的两个齿a齿以及b齿的齿尖均露出到第二滑槽3262-2的外部，当C面接触到B面时，锁件3264被B面以及推件3265锁住（如图13所示），此时电池已被推入到充电舱内；移动板325在第二电机323、第二丝杆322以及第二丝杆螺母324的作用向后运动，第三滑块3262在第二弹簧3266的作用下向前运动，推件3265脱离锁件3264，第三滑块3262的A面接触锁件3264的D面，带动锁件3264旋转（如图14所示），锁件3264进入第一滑槽3262-1内部（如图15所示），移动板325继续带动导向板327向后运动，电池夹紧杆328沿第二导槽329以及第一导槽327-1相对远离滑动，最终脱离电池，完成放电池动作。
进一步地，所述支撑组件33包括两组对称设置在所述移动板325底侧的连杆组件331，所述连杆组件331包括：
第三电机3311，其固定设置在所述移动板325靠近Y轴模组312的一端；
第三连杆3312，其一端与所述第三电机3311的输出轴固定连接；
第四电机3313，其固定设置在所述移动板325的另一端；
第四连杆3314，其一端与所述第四电机3314的输出轴固定连接；
第五连杆3315，其一端转动连接所述第三连杆3311的一端，另一端转动连接所述第四连杆3312的另一端；
支撑轮3316，其转动连接在所述第二连杆3312与第三连杆3313转动连接的位置。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种无人机值守仓，其特征在于，包括：本体(1)、夹持机构(2)以及取电池模块(3)；
所述本体(1)包括箱体(11)、箱盖(12)、停靠栈板组件(13)以及充电盒(14)，所述停靠栈板组件(13)具有可升降部分，用于无人机升降以及定位；
所述夹持机构(2)固定在所述停靠栈板组件(13)的下表面，用于无人机的夹紧固定；
所述取电池模块(3)具有移动模块(31)、抓取模块(32)以及支撑组件(33)，所述抓取模块(32)在移动模块(31)的带动下进行无人机电池的取放，所述支撑组件(33)在所述抓取模块(32)取电池时起到支撑作用；
所述停靠栈板组件(13)包括：固定板(131)、升降板(132)以及驱动所述升降板(132)相对所述固定板(131)升降的升降组件(133)；所述固定板(131)的中部位置设有工型孔(131-1)，所述工型孔(131-1)具有两个相互平行的纵置部以及连接两个纵置部的横置部，且上边缘均具有倒角；所述升降板(132)具有凸起(132-1)，其形状与所述工型孔(131-1)的形状契合，且所述升降板(132)处于高位时，凸起(132-1)的上表面与所述固定板(131)的上表面重合；
所述夹持机构(2)包括：运动单元(21)以及夹持单元(22)；所述夹持单元(22)的数量为两个，其在运动单元(21)的作用下运动到无人机支撑斜杆的位置并将无人机支撑斜杆夹住；
所述运动单元(21)包括：
第一丝杆(211)，其两端转动连接在所述固定板(131)的下表面，位于所述工型孔(131-1)的横置部的中间位置，并与所述工型孔(131-1)的横置部垂直；
第一电机(212)，其输出轴与所述第一丝杆(211)固定连接，用于驱动所述第一丝杆(211)转动；
第一丝杆螺母(213)，其与所述第一丝杆(211)配合；
第一滑轨(214)，其固定在所述工型孔(131-1)的横置部附近，并与之平行；所述第一滑轨(214)与所述第一丝杆(211)处在所述工型孔(131-1)的同一侧；
第一滑块(215)，其数量为两个，对称设置在所述第一丝杆(211)两侧，所有所述第一滑块(215)均与所述第一滑轨(214)配合；
转接板(216)，其数量为两个，分别固定在两个所述第一滑块(215)上，并且每个所述转接板(216)上分别固定一个所述夹持单元(22)，两个所述夹持单元(22)相对所述第一丝杆(211)镜像放置；
第一连杆(217)，其数量为两个，所述第一丝杆螺母(213)的两侧分别转动连接一个所述第一连杆(217)的一端，两个所述第一连杆(217)的另一端分别转动连接在该第一连杆(217)所在侧的转接板(216)上；
所述夹持单元(22)包括：
导向座(221)，其固定设置在所述转接板(216)上，导向座(221)具有导向孔，所述导向孔的朝向与所述第一滑轨(214)平行；
第一导杆(222)，其与所述导向座(221)配合，在远离所述第一丝杆(211)的一端固定设置有推块(223)，另一端设置有连接块(224)；
第一弹簧(225)，其与所述第一导杆(222)套合，设置在所述导向座(221)与所述推块(223)之间；
夹持杆(226)，其数量为两个，所述连接块(224)的两端分别转动连接一个所述夹持杆(226)的一端；
第二连杆(227)，其数量为两个，所述导向座(221)的两侧分别转动连接一个所述第二连杆(227)的一端，每个所述夹持杆(226)的中部分别转动连接一个该夹持杆(226)所在侧的第二连杆(227)的另一端，所有所述夹持杆(226)、第二连杆(227)所组成的平面与所述固定板(131)的平面平行。
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