CN114455073B - 一种具备自更换电池功能的无人机系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具备自更换电池功能的无人机系统，包括：无人机本体；飞行动力件，其包括动力防护壳、动力旋转轴、旋翼叶片和动力电机；电池自动抓取换装件，电池自动抓取换装件包括电池导向防护件、电池转运动力件、电池抓取件和电池安装件，电池转运动力件传递动力电机的扭矩以带动吸取有电池的电池抓取件进入电池导向防护件内，电池安装件将电池导向防护件内的电池装入无人机本体内；自动换电站，其用于接收电池抓取件转运的无电的电池并为其充电，并且为电池抓取件提供满电的电池。本发明设计思路新颖、结构设计合理、无人机换装电池效率高、无人机飞行效率高和无人机运输效率高。

Description

一种具备自更换电池功能的无人机系统

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，更具体地说，本发明涉及一种具备自更换电池功能的无人机系统。

背景技术

近年来随着无人机技术的发展普及，无人机行业发展异常迅猛，但是，无人机主要采用电池作为主要动力，续航能力有限，续航时间一直是限制无人机技术发展的瓶颈，市场上常见的消费级无人机一般只有20分钟左右的续航，行业级无人机一般只有50分钟左右的续航；现有无人机充电，较为方便的一种方式，一般是将无人机降落在电池换电站的换电平台上，通过电池换电站将无电的电池，然后安装上充满电的电池。但是现有无人机在降落到换电站的过程中无法一次精准降落，需要换电站将无人机在横向和纵向上调整至预定位置后，方可对无人机进行自动更换电池。在无人机安装上满电的电池后再重新起飞继续完成任务。极大增加了无人机的更换电池时间，显著降低了无人机的工作效率。特别对于用于搬运物流的无人机，直接影响了无人机的搬运物流效率。

公开号为CN112278276A的中国发明专利公开了一种用于无人机电池更换结构及其使用方法。利用空中无人机自身完成电池更换，当无人机作业电量不足时，旧电池与电池通流器断开连接，抓手抓取旧电池通过滑轨滑到第二伸缩板上方并放置于电池平置板上；伸缩杆推动备用电池至电池升降块后，利用垂直气缸将备用电池升至第一伸缩板上方并与电池通流器连接，进而完成新旧电池的空中更换操作。所述方法在实施过程中需要在空中无人机上同时配备多块电池，且在空中替换下的旧电池必须存放在所述无人机上，极大降低了无人机的有效载荷搭载能力，并且电池换装效率低，同时此专利在设计之初即不适合用于搬运物流，无法在无人机搬运物体过程中对无人机进行自动空中更换电池，显著降低了无人机应用范围和实用性。

因此，设计一款适合物流搬运的非降落自更换电池的长续航无人机系统具有重要的现实意义。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提供一种具备自更换电池功能的无人机系统，具体采用如下的技术方案：

一种具备自更换电池功能的无人机系统，包括：

无人机本体；

飞行动力件，其设置在所述无人机本体上，其包括动力防护壳、动力旋转轴、旋翼叶片和动力电机，设置在所述无人机本体上的所述动力防护壳用于安装所述动力旋转轴和所述动力电机，所述旋翼叶片设置在所述动力旋转轴上；

电池自动抓取换装件，其设置在所述无人机本体上，所述电池自动抓取换装件包括电池导向防护件、电池转运动力件、电池抓取件和电池安装件，所述电池转运动力件传递所述动力电机的扭矩以带动吸取有所述电池的所述电池抓取件进入所述电池导向防护件内，所述电池安装件将所述电池导向防护件内的所述电池装入所述无人机本体内；

自动换电站，其用于接收所述电池抓取件转运的无电的所述电池并为其充电，并且为所述电池抓取件提供满电的所述电池。

优选地，所述无人机本体上设置有电池安装孔，所述电池安装孔底设置有卸载弹簧；所述电池一侧面设置有第一金属片，所述电池一端面设置有第二金属片，所述第一金属片和所述第二金属片均受磁力吸附。

优选地，所述动力防护壳呈管状，所述动力防护壳竖直设置在所述无人机本体的飞行支撑轴上；所述动力旋转轴嵌装在所述动力防护壳一端面上，并且所述动力旋转轴能够在所述动力防护壳上周向转动；所述动力电机为双轴电机，所述动力电机固定嵌装在所述动力防护壳内，并且所述动力电机的一转轴与所述动力旋转轴一端固定连接。

优选地，所述电池导向防护件包括电池导向壳、电池封闭导向管、电池封闭板、封闭传动杆、电池封闭固定管、第一磁力线圈和电池转向件，所述电池导向壳一端贯通设置在所述电池安装孔口上，所述电池封闭导向管一端水平设置在所述电池导向壳槽口上；所述电池封闭板嵌装在所述电池封闭导向管内，所述封闭传动杆一端设置在所述电池封闭板一端，所述电池封闭固定管设置在所述电池封闭导向管上，所述第一磁力线圈嵌装在所述电池封闭固定管内，并且所述第一磁力线圈套在所述封闭传动杆外。

优选地，所述电池转向件包括磁力转向杆、第一滑动转向杆和第二滑动转向杆，所述磁力转向杆为磁铁棒，所述磁力转向杆一端竖直设置在所述电池导向壳另一端面上，所述第一滑动转向杆长度小于所述磁力转向杆长度，所述第一滑动转向杆一端竖直固定设置在所述电池导向壳一侧壁上，两个所述第一滑动转向杆逐一对应设置在所述电池导向壳两侧壁上；所述第二滑动转向杆长度小于所述第一滑动转向杆长度，所述第二滑动转向杆一端竖直设置在所述电池导向壳一侧壁上，两个所述第二滑动转向杆逐一对应设置在所述电池导向壳两侧壁上。

优选地，所述电池转运动力件包括减速器、第一锥形齿轮、动力固定管、第一传动轴、第二锥形齿轮、第一端齿盘、传动管、第二传动轴、第二端齿盘和第二磁力线圈，所述减速器嵌装在所述动力防护壳内，并且所述减速器的输入轴与所述动力电机的另一转轴连接；所述第一锥形齿轮设置在所述减速器的输出轴上，所述动力固定管一端贯通在所述动力防护壳上，所述动力固定管另一端贯通在所述电池导向壳上；所述第一传动轴通过外部套装的第一轴承嵌装在所述动力固定管一端管内；所述第二锥形齿轮设置在所述第一传动轴一端上，并且所述第二锥形齿轮与所述第一锥形齿轮啮合；所述第一端齿盘固定设置在所述第一传动轴另一端上，所述传动管通过套装的第二轴承嵌装在所述动力固定管另一端管内；所述第二传动轴一端嵌装在所述传动管一端内，并且所述第二传动轴上的滑动槽与所述传动管内的滑动块配合；所述第二端齿盘设置在所述第二传动轴另一端面上，所述第二端齿盘能够与所述第一端齿盘啮合；所述第二磁力线圈嵌装在所述动力固定管内壁上，并且第二磁力线圈套在所述第二传动轴外。

优选地，所述电池抓取件包括卷扬管、卷扬绳、弧形导向板、弧面封口板和第三磁力线圈，所述卷扬管一端设置在所述传动管另一端上，所述卷扬绳卷绕在所述卷扬管上，所述弧形导向板连接在所述卷扬绳自由端上，所述弧面封口板设置在所述弧形导向板弧形口上；所述弧形导向板内侧面与所述弧形封口板之间设置有金属棒，所述第三磁力线圈固定套装在所述金属棒上。

优选地，所述电池安装件包括第四磁力线圈、拉伸弹簧、安装轴、连接块和安装板，所述第四磁力线圈嵌装在所述无人机本体的安装导向孔内，所述拉伸弹簧拉力大于所述卸载弹簧的压力，所述拉伸弹簧一端嵌装在所述安装导向孔内，所述安装轴嵌装在所述第四磁力线圈和所述拉伸弹簧内，并且所述安装轴一端与所述拉伸弹簧自由端连接，所述连接块一端与所述安装轴一端连接，所述连接块另一端穿过所述电池导向壳侧边上的安装长条通孔；所述安装板设置在所述连接块另一端上，并且所述安装板位于所述电池导向壳内；多套所述电池自动抓取换装件对称分布在所述无人机本体上。

优选地，所述自动换电站包括换电防护壳、换电分隔板、换电封闭板、封闭动力件、电池回笼罩、电池转运件和电池充电件，所述换电分隔板设置在所述换电防护壳内，以构成电池转换腔；所述换电分隔板上设置有电池换装通孔，所述换电封闭板一边铰接在所述换电防护壳一侧边上；所述封闭动力件包括电动伸缩杆，所述电动伸缩杆一端铰接在所述换电分隔板上，所述电动伸缩杆另一端铰接在所述换电封闭板上；所述电池回笼罩呈半球面状，所述电池回笼罩设置在所述换电分隔板上，并且所述电池回笼罩与所述电池换装通孔贯通。

优选地，所述电池转运件包括充电机柜、升降传动杆、导向杆、升降板、升降电机、蜗杆、蜗轮、纵向传动辊、纵向传动电机、纵向从动辊、传动带和电池分配件，所述充电机柜设置有多个充电槽，多个所述充电槽呈矩阵分布；两个所述充电机柜相向对称分布设置在所述电池转换腔内；所述升降传动杆为螺杆，所述升降传动杆一端竖直设置在所述换电防护壳底面上，并且所述升降传动杆能够在所述换电防护壳上周向转动，所述导向杆一端竖直固定设置在所述换电防护壳底面上，所述升降板上设置有传动通孔和导向通孔，所述传动通孔为螺孔，所述升降板通过所述传动通孔套装在所述升降传动杆上，并且所述传动通孔与所述升降传动杆配合，所述升降板通过所述导向通孔套装在所述导向杆上；所述升降电机设置在所述换电防护壳上，所述蜗杆设置在所述升降电机的转轴上，所述蜗轮套装在所述升降传动杆上，并且蜗轮与所述蜗杆啮合；所述纵向传动辊和所述纵向传动电机均设置在所述升降板一端上，并且所述纵向传动电机的转轴与所述纵向传动辊一端连接，所述纵向从动辊设置在所述升降板另一端上；两套所述电池分配件分别设置在所述升降板两侧边上，并且两套所述电池分配件逐一对应向两个所述充电机柜插入或者拔出所述电池。

本发明至少包括以下有益效果：

1)本发明具备自更换电池功能的无人机系统设计思路新颖、结构设计合理、无人机换装电池效率高、无人机飞行效率高和无人机运输效率高；

2)本发明具备自更换电池功能的无人机系统设置了飞行动力件、电池导向防护件、电池转运动力件、电池抓取件、电池安装件和自动换电站，当需要换装电池时，该电池转运动力件将与该飞行动力件啮合后向该电池抓取件传动扭矩，进而通过该电池抓取件将无电的电池放置在该自动换电站上充电，并且将满电的电池从该自动换电站转运至该无人机本体处安装，在电池换装过程中无人机本体不需要准确停泊在该换电站预定位置，只需悬停在该自动换电站上方，通过自动换电站的电池回笼罩将该电池抓取件引入该自动换电站内放置或者吸取电池，有效提高了电池换装效率和无人机运输效率。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明具备自更换电池功能的无人机系统去除导流罩后的主视图；

图2为本发明具备自更换电池功能的无人机系统去除导流罩后的前端主视图；

图3为本发明具备自更换电池功能的无人机系统去除导流罩后的俯视图；

图4为本发明具备自更换电池功能的无人机系统去除导流罩后的前端立体结构示意图；

图5为本发明具备自更换电池功能的无人机系统去除导流罩后的后端立体结构示意图；

图6为本发明具备自更换电池功能的无人机系统去除导流罩后的仰视立体结构示意图；

图7为本发明具备自更换电池功能的无人机系统图3中A-A方向剖面立体结构示意图；

图8为本发明具备自更换电池功能的无人机系统图7中B的局部放大图；

图9为本发明具备自更换电池功能的无人机系统中自动换电站的主视图；

图10为本发明具备自更换电池功能的无人机系统中自动换电站的俯视图；

图11为本发明具备自更换电池功能的无人机系统中自动换电站的立体结构示意图；

图12为本发明具备自更换电池功能的无人机系统图10中C-C方向剖面立体结构示意图；

图13为本发明具备自更换电池功能的无人机系统图10中D-D方向剖面立体结构示意图；

图14为本发明具备自更换电池功能的无人机系统图9中E-E方向剖面立体结构示意图。

其中：1-无人机本体，2-摄像头，3-飞行降落架，4-配送的物体，6-动力防护壳，7-动力旋转轴，8-旋翼叶片，9-动力电机，10-飞行支撑轴，11-上侧支撑板，12-下侧支撑板，13-电池导向壳，14-电池封闭导向管，15-电池封闭板，16-封闭传动杆，17-电池封闭固定管，19-磁力转向杆，20-第一滑动转向杆，21-第二滑动转向杆，22-减速器，23-第一锥形齿轮，24-动力固定管，25-第一传动轴，26-第二锥形齿轮，27-第一端齿盘，28-传动管，29-第二传动轴，30-第二端齿盘，31-第二磁力线圈，33-卷扬绳，34-弧形导向板，38-拉伸弹簧，39-安装轴，41-电池回笼罩，42-换电防护壳，43-换电分隔板，44-换电封闭板，45-封闭动力件，46-充电机柜，47-充电槽，48-升降移动件，49-纵向移动件，50-电池分配件，51-电池。

具体实施方式

以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本发明的技术方案。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

根据图1-图14所示，一种具备自更换电池功能的无人机系统，包括无人机本体1、飞行动力件、电池自动抓取换装件和自动换电站，所述飞行动力件和所述电池自动抓取换装件均设置在所述无人机本体1上。所述无人机本体1上设置有摄像头2，所述摄像头2便于按照程序进入无人机的光流模式，提高无人机的飞行性能。所述无人机本体1正下方设置有飞行降落架3，所述飞行降落架3设置有两个，两个所述飞行降落架3分别位于所述无人机本体1的前端和后端。两个所述飞行降落架3之间设置有物体转运笼，所述物体转运笼用于放置待配送的物体4。设置在正下方的所述物体转运笼便于提高整机平衡性。进一步的，所述无人机本体1外套装有导流罩，所述导流罩便于所述具备自更换电池功能的无人机系统飞行过程中降低风阻。所述无人机本体1中设置有飞行控制件，所述飞行控制件便于控制和指引所述具备自更换电池功能的无人机系统按照预定飞行轨迹航行，并且根据电池51电量及时控制所述具备自更换电池功能的无人机系统飞行至预定位置的所述自动换电站上自动抓取满电电池51，同时控制所述电池自动抓取换装件完成无电的所述电池51的拆卸和满电的所述电池51的安装。所述无人机本体1上设置有电池安装孔，所述电池安装孔用于安装所述电池51，所述电池安装孔底设置有卸载弹簧，当所述电池51在所述电池安装孔内不受所述电池安装件按压时将被所述卸载弹簧弹出。所述电池51一侧面设置有第一金属片，所述电池51一端面设置有第二金属片，所述第一金属片和所述第二金属片均受磁力吸附。

所述飞行动力件包括动力防护壳6、动力旋转轴7、旋翼叶片8和动力电机9，所述动力防护壳6设置在所述无人机本体1上，所述动力旋转轴7和所述动力电机9均设置在所述动力防护壳6上，所述旋翼叶片8设置在所述动力旋转轴7上。所述动力防护壳6呈管状，所述动力防护壳6侧壁竖直固定设置在所述无人机本体1的飞行支撑轴10上。所述动力旋转轴7嵌装在所述动力防护壳6一端面上，并且所述动力旋转轴7轴线与所述动力防护壳6轴线重合。所述动力旋转轴7一端固定套装有上侧支撑板11，所述上侧支撑板11下方的所述动力旋转轴7上套有第一推力球轴承，使得所述动力旋转轴7通过所述上侧支撑板11和所述第一推力球轴承在向所述动力防护壳6施加向下的压力的同时周向旋转。所述动力防护壳6内的所述动力旋转轴7上固定套装有下侧支撑板12，所述下侧支撑板12上方的所述动力旋转轴7上套有第二推力球轴承，使得所述动力旋转轴7通过所述下侧支撑板12和所述第二推力球轴承在向所述动力防护壳6施加向上的压力的同时周向旋转。所述旋翼叶片8设置在所述动力旋转轴7另一端上。所述动力电机9为双轴电机，所述动力电机9固定嵌装在所述动力防护壳6内，并且所述动力电机9的一转轴与所述动力旋转轴7一端固定连接。

所述电池自动抓取换装件包括电池导向防护件、电池转运动力件、电池抓取件和电池安装件，所述电池导向防护件设置在所述无人机本体1上，所述电池转运动力件设置在所述动力防护壳6上，所述电池抓取件设置在所述电池转运动力件上，所述电池安装件设置在所述电池转运动力件上。所述电池导向防护件包括电池导向壳13、电池封闭导向管14、电池封闭板15、封闭传动杆16、电池封闭固定管17、第一磁力线圈和电池转向件，所述电池导向壳13呈矩形槽状，所述电池导向壳13一端贯通设置在所述电池安装孔口上，所述电池导向壳13另一端面封闭。所述电池封闭导向管14呈矩形管状，所述电池封闭导向管14一端水平固定设置在所述电池导向壳13槽口一侧壁上。所述电池封闭板15呈矩形板状，所述电池封闭板15嵌装在所述电池封闭导向管14内，使得所述电池封闭板15能够在所述电池封闭导向管14内沿轴线方向移动。所述封闭传动杆16一端固定设置在所述电池封闭板15一端，所述电池封闭固定管17一端固定设置在所述电池封闭导向管14另一端面上，并且所述电池封闭固定管17套在所述封闭传动杆16外。所述第一磁力线圈固定嵌装在所述电池封闭固定管17内，并且所述第一磁力线圈套在所述封闭传动杆16外。当所述第一磁力线圈通入正向直流电时产生磁力推动所述封闭传动杆16向所述电池导向壳13方向移动，进而所述封闭传动杆16推动所述电池封闭板15向所述电池导向壳13槽口方向移动并封闭所述电池导向壳13槽口。当所述第一磁力线圈通入反向直流电时产生磁力拉动所述封闭传动杆16远离所述电池导向壳13方向移动，进而开启所述电池导向壳13槽口，以便于电池抓取件将无电的所述电池51输送至所述自动换电站内，然后从所述自动换电站内抓取满电的所述电池51输送至所述电池导向壳13内。

所述电池转向件包括磁力转向杆19、第一滑动转向杆20和第二滑动转向杆21，所述磁力转向杆19为磁铁棒，所述磁力转向杆19一端竖直固定设置在所述电池导向壳13另一端面上，当满电的所述电池51被所述电池抓取件向上提升过程中受所述磁力转向杆19吸引所述第二金属片作用，将调整所述电池51方向，以使所述电池51能够以正确方向安装进入所述电池安装孔内。所述第一滑动转向杆20长度小于所述磁力转向杆19长度，所述第一滑动转向杆20一端竖直固定设置在所述电池导向壳13一侧壁上，所述第一滑动转向杆20设置有两个，两个所述第一滑动转向杆20逐一对应设置在所述电池导向壳13两侧壁上，以便于所述电池51被顺利拉入所述电池导向壳13内。所述第二滑动转向杆21长度小于所述第一滑动转向杆20长度，所述第二滑动转向杆21一端竖直固定设置在所述电池导向壳13一侧壁上，所述第二滑动转向杆21设置有两个，两个所述第二滑动转向杆21逐一对应设置在所述电池导向壳13两侧壁上，进一步提高所述电池51被顺利拉入所述电池导向壳13内。

所述电池转运动力件包括减速器22、第一锥形齿轮23、动力固定管24、第一传动轴25、第二锥形齿轮26、第一端齿盘27、传动管28、第二传动轴29、第二端齿盘30和第二磁力线圈31，所述减速器22固定嵌装在所述动力防护壳6内，并且所述减速器22的输入轴与所述动力电机9的另一转轴固定连接。以提高所述减速器22减速输出扭矩。所述第一锥形齿轮23固定设置在所述减速器22的输出轴上，所述动力固定管24一端水平贯通设置在所述动力防护壳6上，所述动力固定管24另一端水平贯通设置在所述电池导向壳13上。所述第一传动轴25外套装有第一轴承，所述第一传动轴25通过所述第一轴承嵌装在所述动力固定管24一端管内，使得所述第一传动轴25能够通过所述第一轴承在所述动力固定管24内周向转动。所述第二锥形齿轮26固定设置在所述第一传动轴25一端上，并且所述第二锥形齿轮26与所述第一锥形齿轮23啮合。所述第一端齿盘27固定设置在所述第一传动轴25另一端上。所述传动管28外套装有第二轴承，所述传动管28通过所述第二轴承嵌装在所述动力固定管24另一端管内，使得所述传动管28能够在所述动力固定管24内周向转动。所述第二传动轴29一端嵌装在所述传动管28一端内，并且所述第二传动轴29上的滑动槽与所述传动管28内的滑动块配合。所述第二端齿盘30固定设置在所述第二传动轴29另一端面上，所述第二端齿盘30能够与所述第一端齿盘27啮合。所述第二磁力线圈31固定嵌装在所述动力固定管24内壁上，并且第二磁力线圈31套在所述第二传动轴29外。当所述第二磁力线圈31通入正向直流电时产生磁力推动所述第二传动轴29在所述传动管28内滑动，使所述第二端齿盘30与所述第一端齿盘27啮合传动，此时所述动力电机9通过所述减速器22、第一锥形齿轮23、第二锥形齿轮26和所述第一传动轴25带动所述第二传动轴29周向转动，所述第二传动轴29通过所述滑动槽和所述滑动块带动所述传动管28转动。当所述第二磁力线圈31通入反向直流电时产生磁力拉动所述第二传动轴29在所述传动管28内滑动，使所述第二端齿盘30与所述第一端齿盘27脱离啮合，此时所述第一传动轴25不能带动所述第二传动轴29周向转动，即所述传动管28停止转动。

所述电池抓取件包括卷扬管、卷扬绳33和磁力吸取件，所述卷扬管设置在所述电池转运动力件上，所述卷扬绳33设置在所述卷扬管上，所述磁力吸取件设置在所述卷扬绳33上。所述卷扬管一端水平固定设置在所述传动管28另一端上，并且所述卷扬管位于所述电池导向壳13内。所述卷扬绳33卷绕在所述卷扬管上，所述磁力吸取件设置在所述卷扬绳33自由端上。所述磁力吸取件包括弧形导向板34、弧面封口板和第三磁力线圈，所述弧形导向板34固定连接在所述卷扬绳33自由端上，所述弧面封口板水平固定设置在所述弧形导向板34弧形口上。所述弧形导向板34内侧面与所述弧形封口板之间设置有金属棒，所述第三磁力线圈固定套装在所述金属棒上。当第三磁力线圈通入直流电时将产生磁场吸取无电的所述电池51或者满电的所述电池51。

当所述卸载弹簧将无电的所述电池51从所述电池安装孔内推出至封闭态的所述电池封闭板15上，所述第三磁力线圈通入电流以吸取无电的所述电池51，所述电池封闭板15开启，吸取无电的所述电池51的所述磁力吸取件受重力作用滑向所述自动换电站将无电电池51放入，并且从所述自动换电站内吸取满电的所述电池51。之后第二磁力线圈31通入正向直流电，使得所述第二端齿盘30与所述第一端齿盘27啮合，进而转动所述卷扬管卷起所述卷扬绳33，通过所述电池抓取件将满电电池51转运至所述电池导向壳13内，最终满电电池51通过所述电池安装件安装进入所述电池安装孔内。

所述电池安装件包括第四磁力线圈、拉伸弹簧38、安装轴39、连接块和安装板，所述第四磁力线圈、所述拉伸弹簧38和所述安装轴39均设置在所述无人机本体1上，所述连接块设置在所述安装轴39上，所述安装板设置在所述连接块上。所述第四磁力线圈固定嵌装在所述无人机本体1的安装导向孔内，所述安装导向孔轴线与所述电池导向壳13侧壁平行。所述拉伸弹簧38拉力大于所述卸载弹簧的压力，所述拉伸弹簧38一端嵌装在所述安装导向孔内，所述安装轴39嵌装在所述第四磁力线圈和所述拉伸弹簧38内，并且所述安装轴39一端与所述拉伸弹簧38自由端固定连接，当所述第四磁力线圈无电流通入时，所述安装轴39将被所述拉伸弹簧38拉入所述安装导向孔内，当所述第四磁力线圈通入直流电时产生磁场推动所述安装轴39向所述安装导向孔外移动。所述连接块呈矩形块状，所述连接块一端与所述安装轴39一端垂直连接，所述连接块另一端穿过所述电池导向壳13侧边上的安装长条通孔延伸至所述电池导向壳13内，所述安装长条通孔纵向与所述安装导向孔轴线平行。所述安装板呈矩形板状，所述安装板固定设置在所述连接块另一端上，并且所述安装板位于所述电池导向壳13内，同时所述安装板与所述电池导向板另一端面平行。当满电的所述电池51转运至所述电池导向壳13内，所述电池封闭板15封闭所述电池导向壳13槽口，所述第四磁力线圈停止通入电流，所述安装板受所述拉伸弹簧38拉力将满电电池51通过所述安装板推入所述电池安装孔内完成满电电池51安装。当所述第四磁力线圈通入电流时产生磁场推动所述安装轴39拉伸所述拉伸弹簧38向所述安装导向孔外移动，此时无电电池51被所述卸载弹簧从所述电池安装孔内推出至所述电池封闭板15上待所述磁力吸取件吸取转运至所述自动换电站内。

所述电池自动抓取换装件设置有两套，两套所述电池自动抓取换装件对称分布在所述无人机本体1上。

所述自动换电站包括电池换电箱、电池回笼罩41、电池转运件和电池充电件，所述电池回笼罩41、所述电池转运件和所述电池充电件均设置在所述电池换电箱上。所述电池换电箱包括换电防护壳42、换电分隔板43、换电封闭板44和封闭动力件45，所述换电分隔板43、所述换电封闭板44和所述封闭动力件45均设置在所述换电防护壳42上。所述换电分隔板43水平固定设置在所述换电防护壳42内，以构成电池转换腔。所述换电防护壳42用于安装所述电池转运件和所述电池充电件。所述换电分隔板43上设置有电池换装通孔，所述电池换装通孔用于所述磁力吸取件穿过吸取所述电池51。所述换电封闭板44一边铰接在所述换电防护壳42一侧边上，所述换电封闭板44根据需要自动封闭所述换电防护壳42口部，以提高所述自动换电站抗风雨能力。所述封闭动力件45包括电动伸缩杆，所述电动伸缩杆一端铰接在所述换电分隔板43上，所述电动伸缩杆另一端铰接在所述换电封闭板44上。所述电动伸缩杆根据需要自动将所述换电封闭板44封闭所述换电防护壳42端口。

所述电池回笼罩41呈半球面状，所述电池回笼罩41设置在所述换电分隔板43上，并且所述电池回笼罩41与所述电池换装通孔贯通。所述磁力吸取件和所述电池51滑移至所述电池回笼罩41内后，即可通过所述电池回笼罩41斜面导入滑向所述电池换装通孔内。所述电池回笼罩41外壁上设置有对称的两片永磁铁，所述永磁铁磁力能够穿过所述电池回笼罩41对所述第一金属片产生引力，以对向下滑动的所述电池51起到调整方向的作用，使得所述电池51沿着预定朝向穿过所述电池换装通孔，并且放置在所述电池转运件上。

所述电池转运件包括充电机柜46、电池移动件和电池分配件50，所述充电机柜46设置有多个充电槽47，多个所述充电槽47呈矩阵分布，所述充电槽47用于对无电的所述电池51实施充电。两个所述充电机柜46相向对称分布设置在所述电池转换腔内。所述电池移动件包括升降移动件48和纵向移动件49，所述升降移动件48设置在所述换电防护壳42内，所述纵向移动件49设置在所述升降移动件48上。所述升降移动件48包括升降传动杆、导向杆、升降板、升降电机、蜗杆和蜗轮，所述升降传动杆为螺杆，所述升降传动杆一端竖直设置在所述换电防护壳42底面上，并且所述升降传动杆能够在所述换电防护壳42上周向转动，所述导向杆一端竖直固定设置在所述换电防护壳42底面上，四个所述导向杆在所述换电防护壳42内呈矩形分布。所述升降板上设置有传动通孔和导向通孔，所述传动通孔为螺孔，所述升降板通过所述传动通孔套装在所述升降传动杆上，并且所述传动通孔与所述升降传动杆配合。所述升降板通过所述导向通孔套装在所述导向杆上。所述升降电机设置在所述换电防护壳42底面上，所述蜗杆设置在所述升降电机的转轴上，所述蜗轮套装在所述升降传动杆上，并且蜗轮与所述蜗杆啮合。通过控制所述升降电机转动方向即可控制所述升降板上升和下降。所述纵向移动件49包括纵向传动辊、纵向传动电机、纵向从动辊和传动带，所述纵向传动辊和所述纵向传动电机均设置在所述升降板一端上，并且所述纵向传动电机的转轴与所述纵向传动辊一端连接，所述纵向从动辊设置在所述升降板另一端上。所述传动带上设置有电池分隔板，所述电池分隔板在所述传动带上等间距分布。两个所述电池分隔板间的所述传动带用于放置所述电池51。放置在所述传动带上的所述电池51通过所述升降移动件48和所述纵向移动件49与所述充电机柜46上的充电槽47对应，进而通过电池分配件50将无电的所述电池51放入所述充电槽47内充电，将充满电的所述电池51从所述充电槽47内拔出放置在所述传动带上。

所述电池分配件50包括滑轨、电动滑车、支撑杆、自动伸缩杆和牢固附着件，所述滑轨设置在所述升降板一侧边上，所述电动滑车具有自动滑动能力，所述电动滑车设置在所述滑轨上，所述支撑杆竖直固定设置在所述电动滑车上，所述自动伸缩杆水平固定设置在所述支撑杆自由端上，所述牢固附着件包括附着棒、第五磁力线圈和附着板，所述附着棒设置在所述自动伸缩杆顶端，所述第五磁力线圈固定设置在所述附着棒上，所述附着板设置在所述附着棒自由端上。所述牢固附着件用于牢固吸附所述第二金属片进而将所述电池51插入所述充电槽47和拔出所述充电槽47。所述电池分配件50设置有两套，两套所述电池分配件50分别设置在所述升降板两侧边上。两个所述电池分配件50逐一对应向两个所述充电机柜46插入或者拔出所述电池51。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种具备自更换电池功能的无人机系统，其特征在于，包括：

无人机本体；

飞行动力件，其设置在所述无人机本体上，其包括动力防护壳、动力旋转轴、旋翼叶片和动力电机，设置在所述无人机本体上的所述动力防护壳用于安装所述动力旋转轴和所述动力电机，所述旋翼叶片设置在所述动力旋转轴上；

电池自动抓取换装件，其设置在所述无人机本体上，所述电池自动抓取换装件包括电池导向防护件、电池转运动力件、电池抓取件和电池安装件，所述电池转运动力件传递所述动力电机的扭矩，以带动吸附有满电电池的所述电池抓取件进入所述电池导向防护件内，所述电池安装件将所述电池导向防护件内的所述电池装入所述无人机本体内；

自动换电站，其用于接收所述电池抓取件转运的无电的所述电池并为其充电，并且为所述电池抓取件提供满电的所述电池；所述无人机本体上设置有电池安装孔，所述电池安装孔底设置有卸载弹簧；所述电池一侧面设置有第一金属片，所述电池一端面设置有第二金属片，所述第一金属片和所述第二金属片均受磁力吸附；所述电池导向防护件包括电池导向壳、电池封闭导向管、电池封闭板、封闭传动杆、电池封闭固定管、第一磁力线圈和电池转向件，所述电池导向壳一端贯通设置在所述电池安装孔上，所述电池封闭导向管一端水平设置在所述电池导向壳槽口上；所述电池封闭板嵌装在所述电池封闭导向管内，所述封闭传动杆一端设置在所述电池封闭板一端，所述电池封闭固定管设置在所述电池封闭导向管上，所述第一磁力线圈嵌装在所述电池封闭固定管内，并且所述第一磁力线圈套在所述封闭传动杆外；所述电池转向件包括磁力转向杆、第一滑动转向杆和第二滑动转向杆，所述磁力转向杆为磁铁棒，所述磁力转向杆一端竖直设置在所述电池导向壳另一端面上，所述第一滑动转向杆长度小于所述磁力转向杆长度，所述第一滑动转向杆一端竖直固定设置在所述电池导向壳一侧壁上，两个所述第一滑动转向杆逐一对应设置在所述电池导向壳两侧壁上；所述第二滑动转向杆长度小于所述第一滑动转向杆长度，所述第二滑动转向杆一端竖直设置在所述电池导向壳一侧壁上，两个所述第二滑动转向杆逐一对应设置在所述电池导向壳两侧壁上；所述电池转运动力件包括减速器、第一锥形齿轮、动力固定管、第一传动轴、第二锥形齿轮、第一端齿盘、传动管、第二传动轴、第二端齿盘和第二磁力线圈，所述减速器嵌装在所述动力防护壳内，并且所述减速器的输入轴与所述动力电机的另一转轴连接；所述第一锥形齿轮设置在所述减速器的输出轴上，所述动力固定管一端贯通在所述动力防护壳上，所述动力固定管另一端贯通在所述电池导向壳上；所述第一传动轴通过外部套装的第一轴承嵌装在所述动力固定管一端管内；所述第二锥形齿轮设置在所述第一传动轴一端上，并且所述第二锥形齿轮与所述第一锥形齿轮啮合；所述第一端齿盘固定设置在所述第一传动轴另一端上，所述传动管通过套装的第二轴承嵌装在所述动力固定管另一端管内；所述第二传动轴一端嵌装在所述传动管一端内，并且所述第二传动轴上的滑动槽与所述传动管内的滑动块配合；所述第二端齿盘设置在所述第二传动轴另一端面上，所述第二端齿盘能够与所述第一端齿盘啮合；所述第二磁力线圈嵌装在所述动力固定管内壁上，并且第二磁力线圈套在所述第二传动轴外。

2.根据权利要求1所述的具备自更换电池功能的无人机系统，其特征在于，所述动力防护壳呈管状，所述动力防护壳竖直设置在所述无人机本体的飞行支撑轴上；所述动力旋转轴嵌装在所述动力防护壳一端面上，并且所述动力旋转轴能够在所述动力防护壳上周向转动；所述动力电机为双轴电机，所述动力电机固定嵌装在所述动力防护壳内，并且所述动力电机的一转轴与所述动力旋转轴一端固定连接。

3.根据权利要求2所述的具备自更换电池功能的无人机系统，其特征在于，所述电池抓取件包括卷扬管、卷扬绳、弧形导向板、弧面封口板和第三磁力线圈，所述卷扬管一端设置在所述传动管另一端上，所述卷扬绳卷绕在所述卷扬管上，所述弧形导向板连接在所述卷扬绳自由端上，所述弧面封口板设置在所述弧形导向板弧形口上；所述弧形导向板内侧面与所述弧面封口板之间设置有金属棒，所述第三磁力线圈固定套装在所述金属棒上。

4.根据权利要求3所述的具备自更换电池功能的无人机系统，其特征在于，所述电池安装件包括第四磁力线圈、拉伸弹簧、安装轴、连接块和安装板，所述第四磁力线圈嵌装在所述无人机本体的安装导向孔内，所述拉伸弹簧拉力大于所述卸载弹簧的压力，所述拉伸弹簧一端嵌装在所述安装导向孔内，所述安装轴嵌装在所述第四磁力线圈和所述拉伸弹簧内，并且所述安装轴一端与所述拉伸弹簧自由端连接，所述连接块一端与所述安装轴一端连接，所述连接块另一端穿过所述电池导向壳侧边上的安装长条通孔；所述安装板设置在所述连接块另一端上，并且所述安装板位于所述电池导向壳内；多套所述电池自动抓取换装件对称分布在所述无人机本体上。

5.根据权利要求4所述的具备自更换电池功能的无人机系统，其特征在于，所述自动换电站包括换电防护壳、换电分隔板、换电封闭板、封闭动力件、电池回笼罩、电池转运件和电池充电件，所述换电分隔板设置在所述换电防护壳内，以构成电池转换腔；所述换电分隔板上设置有电池换装通孔，所述换电封闭板一边铰接在所述换电防护壳一侧边上；所述封闭动力件包括电动伸缩杆，所述电动伸缩杆一端铰接在所述换电分隔板上，所述电动伸缩杆另一端铰接在所述换电封闭板上；所述电池回笼罩呈半球面状，所述电池回笼罩设置在所述换电分隔板上，并且所述电池回笼罩与所述电池换装通孔贯通。

6.根据权利要求5所述的具备自更换电池功能的无人机系统，其特征在于，所述电池转运件包括充电机柜、升降传动杆、导向杆、升降板、升降电机、蜗杆、蜗轮、纵向传动辊、纵向传动电机、纵向从动辊、传动带和电池分配件，所述充电机柜设置有多个充电槽，多个所述充电槽呈矩阵分布；两个所述充电机柜相向对称分布设置在所述电池转换腔内；所述升降传动杆为螺杆，所述升降传动杆一端竖直设置在所述换电防护壳底面上，并且所述升降传动杆能够在所述换电防护壳上周向转动，所述导向杆一端竖直固定设置在所述换电防护壳底面上，所述升降板上设置有传动通孔和导向通孔，所述传动通孔为螺孔，所述升降板通过所述传动通孔套装在所述升降传动杆上，并且所述传动通孔与所述升降传动杆配合，所述升降板通过所述导向通孔套装在所述导向杆上；所述升降电机设置在所述换电防护壳上，所述蜗杆设置在所述升降电机的转轴上，所述蜗轮套装在所述升降传动杆上，并且蜗轮与所述蜗杆啮合；所述纵向传动辊和所述纵向传动电机均设置在所述升降板一端上，并且所述纵向传动电机的转轴与所述纵向传动辊一端连接，所述纵向从动辊设置在所述升降板另一端上；两套所述电池分配件分别设置在所述升降板两侧边上，并且两套所述电池分配件逐一对应向两个所述充电机柜插入或者拔出所述电池。