CN113799643A - 无人机自动换电机械头、换电结构、换电系统及换电机库 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无人机自动换电机械头、换电结构、换电系统及换电机库。无人机自动换电机械头包括移动轨道、放置模块、抓取模块和驱动模块。移动轨道的轨道滑动方向对准无人机的电池。放置模块沿轨道滑动方向滑动连接于移动轨道，放置模块具有用于放置电池的电池槽，电池槽的槽口对准电池，电池槽中与槽口对应的内壁为内底壁。抓取模块包括滑动部和抓取部，滑动部穿设内底壁并与其滑动连接，滑动部滑动方向的两端中朝向电池的一端与抓取部连接，抓取部用于抓取电池并在滑动部的带动下将电池拉进或推出电池槽。驱动模块分别与放置模块和滑动部滑动方向的两端中远离电池的一端连接，用于驱动放置模块沿移动轨道滑动和驱动滑动部相对内底壁滑动。

Description

无人机自动换电机械头、换电结构、换电系统及换电机库

技术领域

本发明属于无人机换电领域，尤其涉及一种无人机自动换电机械头、换电结构、换电系统及换电机库。

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行器。无人机的运行需要依靠电力完成，当无人机上的电池中的电量低于设定值后就需要返航充电或更换电池。

若无人机在返航后对电池进行充电，则充电过程无人机无法工作，使得无人机工作效率低下。若无人机在返航后更换电池，现有技术中一般采用人工更换的方式，这需要大量的人工，且当无人机在环境恶劣的地区工作时，人工更换电池也难以实现；而现有的无人机换电技术也存在诸多弊端和缺陷。

例如，中国公开发明专利申请201910997352.1无人机的电池自动更换设备，其包括设置于无人机内并用于对无人机内的电池进行夹持安装的夹持装置、与无人机相配套并用于对其进行电池更换的更换设备，更换设备包括箱体，箱体为一端开口、一端封闭且开口端匹配安装有箱盖的矩形箱体结构，箱体内安装有支撑感应机构、更换电置、撤销装置、控制器，支撑感应机构用于对无人机进行支撑作用并可将支撑信号传递给控制器，控制器用于控制更换电置与撤销装置的运行状况，撤销装置的自由端可经撤销孔伸入至无人机内并用于使夹持装置撤销对无人机内电池的夹持，更换电置用于使新电池替换无人机内电池。但是该技术方案结构复杂，只能适用于特定机型，并且耗时很长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人机自动换电机械头、换电结构、换电系统及换电机库，以解决现有技术中无人机换电设备复杂的问题。

本发明的技术方案为：

一种无人机自动换电机械头，包括：

移动轨道，其轨道滑动方向对准无人机的电池；

放置模块，沿所述轨道滑动方向滑动连接于所述移动轨道，所述放置模块具有用于放置所述电池的电池槽，所述电池槽的槽口对准所述无人机上的所述电池，所述电池槽中与所述槽口对应的内壁为内底壁；

抓取模块，包括滑动部和抓取部，所述滑动部穿设所述内底壁并与其滑动连接，所述滑动部滑动方向的两端中朝向所述无人机的一端与所述抓取部连接，所述抓取部用于抓取电池并在所述滑动部的带动下将所述电池拉进或推出所述电池槽；

驱动模块，分别与所述放置模块和所述滑动部滑动方向的两端中远离所述电池的一端连接，用于驱动所述放置模块沿所述移动轨道滑动和驱动所述滑动部相对所述内底壁滑动。

优选地，所述抓取部包括抓取驱动部和旋扣，所述抓取驱动部固连于所述滑动部，所述抓取驱动部的输出端与所述旋扣连接，用于驱动所述旋扣旋转；

所述旋扣的形状为非圆形，所述旋扣用于进入所述电池上的旋扣槽后旋转实现与所述电池的连接。

优选地，所述抓取驱动部包括安装板、连接杆和旋转驱动件，所述安装板与所述滑动部连接，所述旋转驱动件固连于所述安装板远离所述电池一侧，所述旋转驱动件的输出端与所述连接杆连接，所述连接杆穿设所述安装板并与所述安装板转动连接，所述旋扣设于所述安装板朝向所述电池一侧并与所述连接杆连接。

优选地，还包括解锁件和解锁驱动件；

所述解锁驱动件固连于所述电池槽，其输出端与所述解锁件连接，且所述解锁件设于所述电池槽朝向所述电池一侧，所述解锁件用于伸入所述无人机上的电池解锁孔，解除所述无人机对所述电池的锁定。

优选地，所述放置模块包括放置安装座和所述电池槽，所述电池槽连接于所述放置安装座，所述放置安装座沿所述轨道滑动方向与所述移动轨道滑动连接；

所述抓取模块还包括抓取安装座，所述滑动部连接于所述抓取安装座，所述抓取安装座沿所述轨道滑动方向与所述移动轨道滑动连接；

所述驱动模块分别连接所述放置安装座和所述抓取安装座，用于驱动所述放置安装座和所述抓取安装座滑动。

优选地，所述移动轨道上设有滑块，所述滑块的长度方向与所述轨道滑动方向相同；

所述放置安装座和所述抓取安装座上均设有与所述滑块相匹配的滑槽，所述滑槽沿所述滑块的长度方向滑动连接于所述滑块。

优选地，所述驱动模块包括移动驱动件、丝杆和弹性件；

所述丝杆的两端分别与所述移动轨道转动连接，且所述丝杆与所述轨道滑动方向平行；一限位件与所述丝杆和/或移动轨道连接，设于所述移动轨道朝向所述电池一侧；所述丝杆分别穿设放置安装座和所述抓取安装座，且所述放置安装座设于所述抓取安装座和限位件之间，所述丝杆和所述抓取安装座通过螺纹连接，所述丝杆与所述放置安装座不接触；

所述移动驱动件固连于所述移动轨道，其输出端与所述丝杆连接，用于驱动所述丝杆转动；所述弹性件设于所述放置安装座和所述抓取安装座间；

所述移动驱动件驱动所述丝杆转动，带动所述抓取安装座沿所述移动轨道移动，并在所述弹性件的作用下带动所述放置安装座沿所述移动轨道移动；所述放置安装座移动至所述限位件处停止，所述抓取安装座压缩所述弹性件继续移动。

优选地，所述滑动部包括至少一个滑动杆，所述弹性件包括与所述滑动杆对应数量的弹簧，所述弹簧分别套设于对应的所述滑动杆上，且位于所述放置安装座和所述抓取安装座间。

优选地，所述放置模块包括两个所述电池槽，分别对应所述无人机上并排放置的两个所述电池，所述解锁件设于两个所述电池槽之间。

优选地，还包括机械头安装座，所述机械头安装座与所述移动轨道连接，所述机械头安装座用于与外部结构连接。

一种无人机自动换电结构，包括电池安装件和上述某一实施例中的无人机自动换电机械头；

所述电池安装件与所述电池连接，所述电池安装件上设有与所述旋扣相对应的旋扣孔，所述旋扣孔与所述电池之间具有活动空间，所述旋扣孔和所述活动空间组成所述旋扣槽；所述旋扣孔的形状与所述旋扣的形状相匹配；

所述旋扣在未进入所述活动空间时的状态与所述旋扣孔相吻合，所述旋扣在所述滑动部的带动下通过所述旋扣孔进入所述活动空间；所述旋扣在进入所述活动空间后在所述旋转驱动件的驱动下旋转，旋转后所述旋扣的状态与所述旋扣孔不吻合，所述旋扣不能从所述旋扣孔离开所述活动空间，所述旋扣在所述滑动部的带动下将所述电池拉入所述电池槽。

一种无人机自动换电结构，包括锁件和上述某一实施例中的无人机自动换电机械头；

所述锁件具有转动中心和挡臂，所述锁件于所述转动中心处与所述无人机转动连接；所述电池从所述无人机的电池口被所述抓取部带离所述无人机，所述挡臂用于阻挡部分或全部所述电池口以实现对所述电池的锁定；

所述锁件的转动中心处设有与所述锁件相匹配的电池解锁孔，所述解锁件在所述电池槽的带动下插入所述电池解锁孔后，在所述解锁驱动件的驱动下旋转，带动所述锁件旋转，使得所述挡臂离开所述电池口实现对电池的解锁。

某一实施例中的无人机自动换电结构，所述放置模块包括两个所述电池槽，分别对应所述无人机上并排放置的两个所述电池；

所述锁件包括所述转动中心和分别位于所述转动中心两侧的两个所述挡臂，所述锁件位于所述无人机上两个所述电池之间，两个所述挡臂分别锁定两个所述电池；

所述解锁件设于两个所述电池槽之间，与所述锁件上所述电池解锁孔的位置对应。

一种无人机自动换电系统，包括停放平台、机械臂、上述无人机自动换电机械头；

所述停放平台用于停放所述无人机，所述机械臂的固定端与所述停放平台连接，所述机械臂的输出端与所述无人机自动换电机械头中的所述移动轨道连接。

某一实施例中的无人机自动换电系统，还包括电池箱，所述电池箱包括至少两个充电位，所述电池箱用于给放置于所述充电位上的所述电池进行充电。

一种无人机自动换电机库，包括机库外壳和上述无人机自动换电机系统，所述无人机自动换电系统设于所述机库外壳内。

某一实施例中的无人机自动换电机库，所述停放平台与所述机库外壳的内壁连接；

所述机械臂包括横向驱动部和竖向驱动部，所述竖向驱动部固连于所述机库外壳的内壁，所述竖向驱动部的输出端与所述横向驱动部的固定端连接，所述横向驱动部的输出端与所述无人机自动换电机械头连接；

所述竖向驱动部用于驱动所述横向驱动部移动，所述横向驱动部用于驱动所述无人机自动换电机械头移动，且所述横向驱动部的驱动所述竖向驱动部的运动方向、所述竖向驱动部驱动所述无人机自动换电机械头的运动方向、所述轨道滑动方向三者相互垂直。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

本发明，从无人机中取出待充电电池的过程为：在驱动模块的作用下，放置模块沿移动轨道移动向无人机移动，直至电池槽的槽口碰到或靠近无人机上的待充电电池，滑动部相对内底壁朝向无人机方向移动，然后抓取部抓取待充电电池，滑动部再相对内底壁朝向远离无人机方向(即进入电池槽的方向)移动，将待充电电池移入电池槽中。

将充满电的电池放入无人机的过程为：抓取部抓取充满电的电池且该电池放置于电池槽内，在驱动模块的作用下，放置模块沿移动轨道移动向无人机方向移动，直至电池槽的槽口碰到或靠近无人机上的安装电池的地方，滑动部相对内底壁朝向无人机方向移动，将充满电的电池放入无人机，然后松开充满电的电池，最后抓取模块和所述放置模块远离无人机。

本发明结构简单，使用方便，解决了现有技术中无人机换电设备复杂的问题。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。

图1为本发明的一种无人机自动换电机械头的结构示意图；

图2为本发明的一种无人机自动换电机械头的局部放大示意图；

图3为本发明的一种无人机自动换电结构的部分结构示意图(无人机上两个电池中的一个未画出)；

图4为本发明的一种无人机自动换电系统的结构示意图；

图5为本发明的一种无人机自动换电系统的结构示意图；

图6为本发明的一种机械臂的结构示意图；

图7为本发明的一种机械臂的部分结构示意图。

附图标记说明：

1：移动轨道；2：电池槽；3：放置安装座；4：解锁件；5：抓取安装座；6：滑动杆；7：弹簧；8：安装板；9：旋扣；10：旋转驱动件；11：丝杆；12：移动驱动件；13：限位件；14：机械头安装座；15：机械头；16：无人机；17：电池；18：电池安装件；19：旋扣孔；20：锁件；21：停放平台；22：机械臂；23：机械臂滑轨；24：机械臂丝杆；25：机械臂驱动件；26：带轮；27：机械臂滑块；28：防护罩；29：皮带；30：电池箱。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。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，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

实施例1

参看图1和图2，本实施例提供一种无人机自动换电机械头15，包括移动轨道1、放置模块、抓取模块和驱动模块。移动轨道1的轨道滑动方向对准无人机16的电池。放置模块沿轨道滑动方向滑动连接于移动轨道1，放置模块具有用于放置电池的电池槽2，电池槽2的槽口对准无人机上16的电池，电池槽2中与槽口对应的内壁为内底壁。

抓取模块包括滑动部和抓取部，滑动部穿设内底壁并与其滑动连接，滑动部滑动方向的两端中朝向无人机16的一端与抓取部连接，抓取部用于抓取电池并在滑动部的带动下将电池拉进或推出电池槽2。

驱动模块分别与放置模块和滑动部滑动方向的两端中远离无人机的一端连接，用于驱动放置模块沿移动轨道1滑动和驱动滑动部相对内底壁滑动。

本实施例结构简单，使用方便。

现对本实施例的结构进行说明。

在本实施例中，放置模块包括放置安装座3和上述电池槽2，电池槽2连接在放置安装座3上，放置安装座3沿轨道滑动方向与移动轨道1滑动连接。具体的，放置安装座3下部与移动轨道1连接，放置安装座3的上部与电池槽2连接。在本实施例中电池槽2设置两个，分别对应无人机16上并排放置的两个电池。

抓取模块包括抓取安装座5、上述滑动部和上述抓取部，抓取安装座5的下部沿轨道滑动方向与移动轨道1滑动连接，抓取安装座5的上部与滑动部连接，且抓取安装座5和抓取部位于内底壁沿轨道滑动方向的两侧。

由于设有两个电池槽2，因此，滑动部和抓取部也分别相应设置两个；两个滑动部分别对应穿设两个电池槽2的内底壁。

抓取部包括抓取驱动部和旋扣9，抓取驱动部固连在滑动部上，抓取驱动部的输出端与旋扣9连接，用于驱动旋扣9旋转。旋扣9的形状为非圆形，在本实施例中，旋扣9的形状可以为椭圆形或类似于椭圆形的形状。旋扣9用于进入电池上的旋扣槽后旋转实现与电池的连接。具体地，抓取驱动部可以包括安装板8、连接杆和旋转驱动件10，安装板8与滑动部连接，旋转驱动件10固连在安装板8远离电池一侧，旋转驱动件10的输出端与连接杆连接，连接杆穿设安装板8并与安装板8转动连接，旋扣9设于安装板8朝向电池一侧并与连接杆连接。当然，抓取驱动部的结构还可以有其他样式，此处不做限制。

滑动部包括至少一个滑动杆6，滑动杆6的长度方向与轨道滑动方向相同，在本实施例中每个滑动部包括两个滑动杆6，两个滑动杆6一上一下平行设置；但在其他实施例中，滑动杆6的数量、以及多个滑动杆6时滑动杆6的具体设置方式不做限制。滑动杆6穿设电池槽2的內底壁且与其滑动连接，两端分别与抓取安装座5的上部和安装板8固定连接。当放置安装座3相对于移动轨道1不动时，若抓取安装座5在移动轨道1上移动，则会通过滑动杆6带动安装板8以及安装板8上的旋扣9在电池槽2内移动(当设计本发明时电池槽2的槽口不与无人机16上的电池接触，则需安装板8上的旋扣9能够在滑动部的驱动下伸出电池槽2，从而与无人机16上的电池接触完成与电池的连接工作)，从而将待充电电池从无人机16上取下带入电池槽2或将充满电的电池推出电池槽2安装至无人机16上。

驱动模块包括移动驱动件12、丝杆11和弹性件。丝杆11的两端分别与移动轨道1转动连接，且丝杆11与轨道滑动方向平行。一限位件13与丝杆11和/或移动轨道1连接，设于移动轨道1朝向电池一侧；在本实施例中，限位件13与移动轨道1固定连接，与丝杆11转动连接。丝杆11分别穿设放置安装座3和抓取安装座5，且放置安装座3设于抓取安装座5和限位件13之间，丝杆11和抓取安装座5通过螺纹连接，丝杆11与放置安装座3不接触。移动驱动件12与移动轨道1固定连接，其输出端与丝杆11连接，用于驱动丝杆11转动。而弹性件设于放置安装座3和抓取安装座5间。

移动驱动件12驱动丝杆11转动，带动抓取安装座5沿移动轨道1移动，并在弹性件的作用下推动放置安装座3沿移动轨道1移动；放置安装座3移动至限位件13处停止，抓取安装座5压缩弹性件继续移动。

具体在本实施例中，弹性件包括与滑动杆6对应数量的弹簧7，弹簧7分别套设于对应的滑动杆6上，且位于放置安装座3和抓取安装座5间。

移动轨道1上可设置滑块，滑块的长度方向与轨道滑动方向相同。放置安装座3和抓取安装座5上分别设置与滑块相匹配的滑槽，滑槽沿滑块的长度方向滑动连接于滑块，从而实现放置安装座3和抓取安装座5分别与移动轨道1滑动连接。

进一步地，本实施例还可以包括解锁件4和解锁驱动件。解锁驱动件固定连接在电池槽2上，其输出端与解锁件4连接，且解锁件4设于电池槽2朝向电池一侧，解锁件4用于伸入无人机16上的电池解锁孔，解除无人机16对电池的锁定。具体，解锁件4可设于两个电池槽2之间，一个解锁件4同时对无人机16上的两个电池进行解锁。

进一步地，移动轨道1还可设置机械头安装座14，用于与外部结构连接。

在本实施例中，移动驱动件12、旋转驱动件10和解锁驱动件均可采用电机，但在其他实施例中可以采用其他驱动件，此处不做限制。

在使用本实施例提供的无人机自动换电机械头15从无人中取出待充电电池的过程为：启动移动驱动件12，通过丝杆11驱动抓取安装座5向无人机16方向移动，在弹簧7的推力作用下，驱动放置安装座3也向无人机16方向移动；当放置安装座3移动至与限位件13接触时，放置安装座3到位并停止移动，同时解锁件4伸入无人机16上的电池解锁孔，而抓取安装座5压缩弹簧7继续移动，直至锁扣伸入待充电电池上的旋扣槽后停止移动；解锁驱动件驱动解锁件4旋转解除无人机16对待充电电池的锁定，旋转驱动件10驱动旋扣9旋转从而实现与待充电电池的连接，两个动作可同时进行，也可分先后进行，以及先后进行时的顺序都不做限制；然后移动驱动件12启动，通过丝杆11驱动抓取安装座5向远无人机16方向移动，通过旋扣9将待充电电池移入电池槽2中，然后安装板8抵于电池槽2的內底壁上，带动放置安装座3一同朝向远离无人机16的方向移动。

在使用本实施例提供的无人机自动换电机械头15将充满电的电池安装至无人的过程为：充满电的电池容置于电池槽2内，旋扣9伸入旋扣槽与充满电的电池连接；启动移动驱动件12，通过丝杆11驱动抓取安装座5向无人机16方向移动，在弹簧7的推力作用下，驱动放置安装座3也向无人机16方向移动；当放置安装座3移动至与限位件13接触时，放置安装座3到位并停止移动，同时解锁件4伸入无人机16上的电池解锁孔；抓取安装座5压缩弹簧7继续移动，锁扣和安装板8将充满电的电池从电池槽2推出，安装到无人机16上，待充满电的电池安装到位后抓取安装座5停止移动；解锁驱动件驱动解锁件4旋转实现无人机16对充满电的电池的锁定，旋转驱动件10驱动旋扣9旋转从而解除与充满电的电池的连接，两个动作可同时进行，也可分先后进行，以及先后进行时的顺序都不做限制；然后移动驱动件12启动，通过丝杆11驱动抓取安装座5向远无人机16方向移动，直至安装板8抵于电池槽2的內底壁上，带动放置安装座3一同朝向远离无人机16的方向移动。

本实施例结构简单，便于实现自动化，且更换电池过程耗时短，适用于大多数无人机16。

实施例2

参看图1至图3，本实施例提供一种无人机自动换电结构，包括电池安装件18、锁件20和如实施例1中所述的无人机自动换电机械头15。

电池安装件18与电池连接，电池安装件18上设有与旋扣9相对应的旋扣孔19，旋扣孔19与电池17之间具有活动空间，旋扣孔19和活动空间组成了上文中的旋扣槽。同时，旋扣孔19的形状与旋扣9的形状相匹配，都为非圆形，非圆形的设置使得旋扣9和旋扣孔19并不是一直相吻合的。两者之间在某些角度上是吻合的，在某些角度上是不吻合的，当吻合时旋扣9可以顺利在旋扣孔19进出，当不吻合时，旋扣9无法在旋扣孔19中进出。

旋扣9和旋扣槽锁定解锁的实现方式为：旋扣9在未进入活动空间时的状态与旋扣孔19相吻合，旋扣9在滑动部的带动下可通过旋扣孔19进出活动空间，此时旋扣9和电池17之间不连接；旋扣9在进入活动空间后在旋转驱动件10的驱动下旋转，旋转后旋扣9的状态与旋扣孔19不吻合，旋扣9不能从旋扣孔19离开活动空间，此时旋扣9和电池17实现连接，旋扣9在滑动部的带动下可以将电池17拉入电池槽2。

锁件20具有转动中心和挡臂，锁件20于转动中心处与无人机16转动连接。电池17从无人机16的电池口被抓取部带离无人机16，挡臂用于阻挡部分或全部电池口以实现对电池17的锁定。

同时，锁件20的转动中心处设有与锁件20相匹配的电池解锁孔，解锁件4在电池槽2的带动下插入电池解锁孔后，在解锁驱动件的驱动下旋转，带动锁件20旋转，当挡臂离开电池口时，挡臂实现对无人机16上的电池17的解锁；当挡臂阻挡在电池口时，挡臂将电池17锁定在无人机16上。

在本实施例中，无人机16上并排设置有两个电池17，两个电池17分别对应放置模块上的两个电池槽2。锁件20包括转动中心和分别位于转动中心两侧的两个挡臂，锁件20设于无人机16上的两个电池17之间，两个挡臂分别锁定两个电池17；同时，电池解锁孔与解锁件4的位置相对应。

实施例3

参看图1至图7，本实施例提供一种无人机自动换电系统，包括停放平台21、机械臂22、电池箱30和如实施例1所述的无人机自动换电机械头15。为便于说明，在下文中将无人机自动换电机械头15简称为机械头15。

停放平台21用于停放无人机16，机械臂22的固定端与停放平台21连接，机械臂22的输出端与无人机自动换电机械头15中的移动轨道1连接(当设有机械头安装座14时，机械臂22的输出端与机械头安装座14连接)。电池箱30包括至少两个充电位，电池箱30用于给放置于充电位上的电池进行充电。

机械臂22主要工作分为四部分：移动机械头15将移动轨道1移动至对准无人机16的电池，使机械头15顺利将无人机16上待充电电池取出；移动机械头15将移动轨道1对准电池箱30中没有放置电池的充电位，让机械头15能够顺利将待充电电池放入充电位进行充电；移动机械头15将移动轨道1对准电池箱30中放置有充满电电池的充电位，使机械头15顺利将充电位上的充满电电池取出；移动机械头15将移动轨道1对准无人机16上没有安装电池的电池口，让机械头15能够顺利将充满电电池装入无人机16。本实施例对机械臂22的结构没有限制，只要能够完成其主要工作、不与其他结构干涉即可。

实施例4

参看图1至图7，本实施例提供一种无人机自动换电机库，包括机库外壳和实施例3中所述的无人机自动换电机系统，无人机自动换电系统设于机库外壳内。停放平台21与机库外壳的内壁连接。

在本实施例中，机械臂22包括横向驱动部和竖向驱动部，竖向驱动部固连于机库外壳的内壁，竖向驱动部的输出端与横向驱动部的固定端连接，横向驱动部的输出端与无人机自动换电机械头15连接。

竖向驱动部用于驱动横向驱动部移动，横向驱动部用于驱动无人机自动换电机械头15移动，且横向驱动部的驱动竖向驱动部的运动方向、竖向驱动部驱动无人机自动换电机械头15的运动方向、轨道滑动方向三者相互垂直，竖向驱动部驱动无人机自动换电机械头15的运动方向与停放平台21垂直。

具体，竖向驱动部和横向驱动部均包括机械臂滑轨23、机械臂丝杆24、机械臂驱动件25、机械臂滑块27。机械臂丝杆24的两端分别与机械臂滑轨23转动连接，且机械臂丝杆24和机械臂滑轨23平行。机械臂滑块27与所述机械臂滑轨23滑动连接，且机械臂滑块27套设于机械臂丝杆24并与其螺纹连接。机械臂驱动件25固连于机械臂滑轨23上，机械臂驱动件25的输出端和机械臂丝杆24上均固连有带轮26，一皮带29绕设于两个带轮26上，机械臂驱动件25通过带轮26和皮带29带动机械臂丝杆24转动，从而驱动机械臂滑块27移动。机械臂滑块27远离机械臂丝杆24的一侧用于与其他结构连接。竖向驱动部中的机械臂滑块27与横向驱动部中的机械臂滑轨23固定连接，横向驱动部中的机械臂滑块27与无人机自动换电机械头15中的机械头安装座14固定连接。

其中，可在机械头安装座上可设置防护罩28，用于保护抓取模块等结构。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (17)

1.一种无人机自动换电机械头，其特征在于，包括：

移动轨道，其轨道滑动方向对准无人机的电池；

放置模块，沿所述轨道滑动方向滑动连接于所述移动轨道，所述放置模块具有用于放置所述电池的电池槽，所述电池槽的槽口对准所述无人机上的所述电池，所述电池槽中与所述槽口对应的内壁为内底壁；

抓取模块，包括滑动部和抓取部，所述滑动部穿设所述内底壁并与其滑动连接，所述滑动部滑动方向的两端中朝向所述无人机的一端与所述抓取部连接，所述抓取部用于抓取所述电池并在所述滑动部的带动下将所述电池拉进或推出所述电池槽；

驱动模块，分别与所述放置模块和所述滑动部滑动方向的两端中远离所述电池的一端连接，用于驱动所述放置模块沿所述移动轨道滑动和驱动所述滑动部相对所述内底壁滑动。

2.根据权利要求1所述的无人机自动换电机械头，其特征在于，所述抓取部包括抓取驱动部和旋扣，所述抓取驱动部固连于所述滑动部，所述抓取驱动部的输出端与所述旋扣连接，用于驱动所述旋扣旋转；

所述旋扣的形状为非圆形，所述旋扣用于进入所述电池上的旋扣槽后旋转实现与所述电池的连接。

3.根据权利要求2所述的无人机自动换电机械头，其特征在于，所述抓取驱动部包括安装板、连接杆和旋转驱动件，所述安装板与所述滑动部连接，所述旋转驱动件固连于所述安装板远离所述电池一侧，所述旋转驱动件的输出端与所述连接杆连接，所述连接杆穿设所述安装板并与所述安装板转动连接，所述旋扣设于所述安装板朝向所述电池一侧并与所述连接杆连接。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的无人机自动换电机械头，其特征在于，还包括解锁件和解锁驱动件；

所述解锁驱动件固连于所述电池槽，其输出端与所述解锁件连接，且所述解锁件设于所述电池槽朝向所述电池一侧，所述解锁件用于伸入所述无人机上的电池解锁孔，解除所述无人机对所述电池的锁定。

5.根据权利要求1所述的无人机自动换电机械头，其特征在于，所述放置模块包括放置安装座和所述电池槽，所述电池槽连接于所述放置安装座，所述放置安装座沿所述轨道滑动方向与所述移动轨道滑动连接；

所述抓取模块还包括抓取安装座，所述滑动部连接于所述抓取安装座，所述抓取安装座沿所述轨道滑动方向与所述移动轨道滑动连接；

所述驱动模块分别连接所述放置安装座和所述抓取安装座，用于驱动所述放置安装座和所述抓取安装座滑动。

6.根据权利要求5所述的无人机自动换电机械头，其特征在于，所述移动轨道上设有滑块，所述滑块的长度方向与所述轨道滑动方向相同；

所述放置安装座和所述抓取安装座上均设有与所述滑块相匹配的滑槽，所述滑槽沿所述滑块的长度方向滑动连接于所述滑块。

7.根据权利要求5所述的无人机自动换电机械头，其特征在于，所述驱动模块包括移动驱动件、丝杆和弹性件；

所述丝杆的两端分别与所述移动轨道转动连接，且所述丝杆与所述轨道滑动方向平行；一限位件与所述丝杆和/或移动轨道连接，设于所述移动轨道朝向所述电池一侧；所述丝杆分别穿设放置安装座和所述抓取安装座，且所述放置安装座设于所述抓取安装座和限位件之间，所述丝杆和所述抓取安装座通过螺纹连接，所述丝杆与所述放置安装座不接触；

所述移动驱动件固连于所述移动轨道，其输出端与所述丝杆连接，用于驱动所述丝杆转动；所述弹性件设于所述放置安装座和所述抓取安装座间；

所述移动驱动件驱动所述丝杆转动，带动所述抓取安装座沿所述移动轨道移动，并在所述弹性件的作用下带动所述放置安装座沿所述移动轨道移动；所述放置安装座移动至所述限位件处停止，所述抓取安装座压缩所述弹性件继续移动。

8.根据权利要求7所述的无人机自动换电机械头，其特征在于，所述滑动部包括至少一个滑动杆，所述弹性件包括与所述滑动杆对应数量的弹簧，所述弹簧分别套设于对应的所述滑动杆上，且位于所述放置安装座和所述抓取安装座间。

9.根据权利要求1所述的无人机自动换电机械头，其特征在于，所述放置模块包括两个所述电池槽，分别对应所述无人机上并排放置的两个所述电池，所述解锁件设于两个所述电池槽之间。

10.根据权利要求1所述的无人机自动换电机械头，其特征在于，还包括机械头安装座，所述机械头安装座与所述移动轨道连接，所述机械头安装座用于与外部结构连接。

11.一种无人机自动换电结构，其特征在于，包括电池安装件和如权利要求2所述的无人机自动换电机械头；

所述电池安装件与所述电池连接，所述电池安装件上设有与所述旋扣相对应的旋扣孔，所述旋扣孔与所述电池之间具有活动空间，所述旋扣孔和所述活动空间组成所述旋扣槽；所述旋扣孔的形状与所述旋扣的形状相匹配；

所述旋扣在未进入所述活动空间时的状态与所述旋扣孔相吻合，所述旋扣在所述滑动部的带动下通过所述旋扣孔进入所述活动空间；所述旋扣在进入所述活动空间后在所述旋转驱动件的驱动下旋转，旋转后所述旋扣的状态与所述旋扣孔不吻合，所述旋扣不能从所述旋扣孔离开所述活动空间，所述旋扣在所述滑动部的带动下将所述电池拉入所述电池槽。

12.一种无人机自动换电结构，其特征在于，包括锁件和如权利要求4所述的无人机自动换电机械头；

所述锁件具有转动中心和挡臂，所述锁件于所述转动中心处与所述无人机转动连接；所述电池从所述无人机的电池口被所述抓取部带离所述无人机，所述挡臂用于阻挡部分或全部所述电池口以实现对所述电池的锁定；

所述锁件的转动中心处设有与所述锁件相匹配的电池解锁孔，所述解锁件在所述电池槽的带动下插入所述电池解锁孔后，在所述解锁驱动件的驱动下旋转，带动所述锁件旋转，使得所述挡臂离开所述电池口实现对电池的解锁。

13.根据权利要求12所述的无人机自动换电结构，其特征在于，所述放置模块包括两个所述电池槽，分别对应所述无人机上并排放置的两个所述电池；

所述锁件包括所述转动中心和分别位于所述转动中心两侧的两个所述挡臂，所述锁件位于所述无人机上两个所述电池之间，两个所述挡臂分别锁定两个所述电池；

所述解锁件设于两个所述电池槽之间，与所述锁件上所述电池解锁孔的位置对应。

14.一种无人机自动换电系统，其特征在于，包括停放平台、机械臂、如权利要求1至9任意一项所述的无人机自动换电机械头；

所述停放平台用于停放所述无人机，所述机械臂的固定端与所述停放平台连接，所述机械臂的输出端与所述无人机自动换电机械头中的所述移动轨道连接。

15.根据权利要求14所述的无人机自动换电系统，其特征在于，还包括电池箱，所述电池箱包括至少两个充电位，所述电池箱用于给放置于所述充电位上的所述电池进行充电。

16.一种无人机自动换电机库，其特征在于，包括机库外壳和如权利要求14或15所述的无人机自动换电机系统，所述无人机自动换电系统设于所述机库外壳内。

17.根据权利要求16所述的无人机自动换电机库，其特征在于，所述停放平台与所述机库外壳的内壁连接；

所述机械臂包括横向驱动部和竖向驱动部，所述竖向驱动部固连于所述机库外壳的内壁，所述竖向驱动部的输出端与所述横向驱动部的固定端连接，所述横向驱动部的输出端与所述无人机自动换电机械头连接；

所述竖向驱动部用于驱动所述横向驱动部移动，所述横向驱动部用于驱动所述无人机自动换电机械头移动，且所述横向驱动部的驱动所述竖向驱动部的运动方向、所述竖向驱动部驱动所述无人机自动换电机械头的运动方向、所述轨道滑动方向三者相互垂直。

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