CN114559833A - 一种无人机自动充电机库、系统及巡检方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无人机技术领域，公开了一种无人机自动充电机库、系统及巡检方法。本发明的无人机自动充电机库包括机库外壳、机库门、机库门驱动模块、回中模块和控制模块；该机库门驱动模块用于根据控制模块的指令驱动机库门的开闭；该回中模块包括用于承载无人机的降落停机板、回中装置以及充电装置；所述降落停机板上设有供无人机进行视觉识别定位的标签；该回中装置用于根据控制模块的指令，将降落停机板上的无人机回中移动至预设位置，以使无人机与所述充电装置对接。本发明实现了无人机的精准定位及自动充电，且通过控制模块与气象监测装置通讯，提高了无人机巡检的稳定性，通过控制模块与无人机调度系统连接，能够实现无人机的自动巡检。

Description

一种无人机自动充电机库、系统及巡检方法
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人机自动充电机库、系统及巡检方法。
背景技术
无人机应用于电力、测绘、林业、农业等领域，具有广阔的应用前景。目前人工操作无人机巡检方式需要投入对飞手培养的时间和成本，无人机操作门槛较高，限制了无人机技术的推广。
现有技术中利用无人机自动巡检技术解决人工操作无人机巡检方式的弊端。无人机自动巡检是指无人机能够按照预先设定的时间、路线和工作任务等参数进行自行起飞、自行完成户外巡线工作和自行降落的过程。然而，无人机自动巡检技术所需用到的基础设施即无人机机库的发展还比较缓慢，不能实现无人机的精准定位及自动充电。
发明内容
本发明提供了一种无人机自动充电机库、系统及巡检方法，解决了现有无人机机库不能实现无人机的精准定位及自动充电的技术问题。
本发明第一方面提供一种无人机自动充电机库，包括机库外壳、机库门、机库门驱动模块、回中模块和控制模块；
所述机库门设置于所述机库外壳的顶部，其与机库门驱动模块连接；所述机库门驱动模块连接所述控制模块，用于根据所述控制模块的指令驱动所述机库门的开闭；
所述回中模块设置于所述机库外壳的内部，其包括用于承载无人机的降落停机板、回中装置以及充电装置；所述降落停机板上设有供无人机进行视觉识别定位的标签；所述回中装置用于根据所述控制模块的指令，将所述降落停机板上的无人机回中移动至预设位置，以使所述降落停机板上的无人机与所述充电装置对接。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述回中装置包括四个回中轴，所述四个回中轴分别为第一回中X轴、第二回中X轴、第一回中Y轴和第二回中Y轴，每个所述回中轴的一端连接一滑动单元，每个所述回中轴的另一端连接另一滑动单元；两相邻滑动单元之间连接驱动单元，以在驱动单元的驱动下对相应的回中轴进行回中移动。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述滑动单元包括第一联轴器、固定块、第一行程开关、滑块、滑轨、第二行程开关以及螺杆，所述滑块通过连接块与对应的回中轴连接；所述第一联轴器的动力输入端与对应的驱动单元连接，所述第一联轴器的动力输出端连接所述螺杆；所述滑块设置于所述滑轨上并与所述螺杆连接，以在所述螺杆的旋转带动下沿所述滑轨滑动；所述第一行程开关以及所述第二行程开关用于检测所述滑块是否到达设定位置，并在到达设定位置后控制相应的驱动单元停止动作。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述驱动单元包括依次连接的回中电机、第一减速器、第一一分二同步联轴器和第二一分二同步联轴器，所述第二一分二同步联轴器与所述联轴器连接。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述机库门包括翻盖，所述机库门驱动模块包括依次连接的转动电机、第二减速器、第三一分二同步联轴器、轴和第二联轴器，所述第二联轴器与所述翻盖连接。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述无人机自动充电机库还包括空调；所述空调设置于所述机库外壳内，并与所述控制模块连接。
根据本发明第一方面的一种能够实现的方式，所述机库外壳的侧部设有检修门，所述控制模块临近所述检修门，所述控制模块由支撑底板承载，所述支撑底板两侧滑动连接有导轨。
本发明第二方面提供一种无人机自动充电系统，包括气象监测装置以及如上任意一项能够实现的方式所述的无人机自动充电机库；
所述气象监测装置与所述控制模块通讯连接，所述气象监测装置包括信号增强及电源箱、气象站支撑板、气象站、天线以及支柱，所述信号增强及电源箱、气象站支撑板和天线设置于所述支柱上，其中所述天线位于所述支柱的顶部，所述气象站设置于所述气象站支撑板上。
本发明第三方面提供一种无人机自动充电机库的巡检方法，所述方法基于如上任意一项能够实现的方式所述的无人机自动充电机库，所述方法包括：
控制模块接收无人机调度系统发送的无人机巡检的航线信息，所述航线信息包括起飞时间、巡检任务信息以及返回时间；
在达到起飞时间时，所述控制模块根据所述巡检任务信息向降落停机板上的无人机发送飞行指令，并向所述机库门驱动模块发送开门指令以开启所述机库门，同时向所述回中装置发送打开指令以使所述无人机与充电装置分离；
在所述无人机飞出机库外壳后，所述控制模块向所述机库门驱动模块发送关门指令以关闭所述机库门；
在达到返回时间时，所述控制模块向所述机库门驱动模块发送开门指令以开启所述机库门，同时向所述回中装置发送回中指令以使所述无人机与充电装置对接，从而为无人机充电；
在所述回中装置执行所述回中指令完毕后，所述控制模块向所述机库门驱动模块发送关门指令以关闭所述机库门。
根据本发明第三方面的一种能够实现的方式，所述方法还包括：
所述控制模块接收所述无人机上传的巡检结果；
所述控制模块将所述巡检结果发送至所述无人机调度系统。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明的无人机自动充电机库包括机库外壳、机库门、机库门驱动模块、回中模块和控制模块；机库门设置于所述机库外壳的顶部，其与机库门驱动模块连接；所述机库门驱动模块连接所述控制模块，用于根据所述控制模块的指令驱动所述机库门的开闭；所述回中模块设置于所述机库外壳的内部，其包括用于承载无人机的降落停机板、回中装置以及充电装置；所述降落停机板上设有供无人机进行视觉识别定位的标签；所述回中装置用于根据所述控制模块的指令，将所述降落停机板上的无人机回中移动至预设位置，以使所述降落停机板上的无人机与所述充电装置对接；本发明实现了无人机的精准定位及自动充电，且通过控制模块与气象监测装置通讯，以根据周围环境的气象条件控制无人机飞行，提高了无人机巡检的稳定性，该控制模块还与无人机调度系统连接，能够实现无人机的自动巡检。
附图说明
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明一个可选实施例提供的一种无人机自动充电机库的外部结构示意图(带有无人机)；
图2为本发明一个可选实施例提供的一种无人机自动充电机库的内部结构示意图(带有无人机)；
图3为本发明一个可选实施例提供的回中模块的结构示意图；
图4为本发明一个可选实施例提供的滑动单元的结构示意图；
图5为本发明一个可选实施例提供的机库门驱动模块的结构示意图；
图6为本发明一个可选实施例提供的气象监测装置的结构示意图；
图7为本发明一个可选实施例提供的一种无人机自动充电机库的巡检方法的流程图。
附图标记：
1-机库外壳；2-机库门；3-机库门驱动模块；4-回中模块；5-无人机；6-骨架；7-空调；8-电源适配模块；9-控制模块；10-UPS电源；11-电机控制器；12-信号增强及电源箱；13-气象站支撑板；14-气象站；15-天线；16-支柱；101-脚架；102-检修门；103-支撑底板；104-导轨；201-左翻盖；202-右翻盖；301-转动电机；302-第二减速器；303-第三一分二同步联轴器；304-轴；305-第二联轴器；401-回中电机；402-第一一分二同步联轴器；403-第二一分二同步联轴器；404-驱动单元；405-充电装置；406-第一回中X轴；407-第二回中X轴；408-连接块；409-滑动单元；410-第一回中Y轴；411-第二回中Y轴；412-第一减速器；413-降落停机板；491-第一联轴器；492-固定块；493-第一行程开关支座；494-第一行程开关；495-滑块；496-滑轨；497-第二行程开关支座；498-第二行程开关；499-螺杆。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种无人机自动充电机库、系统及巡检方法，用于解决现有无人机机库不能实现无人机的精准定位及自动充电的技术问题。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种无人机自动充电机库。
请参阅图1，图1示出了本发明实施例提供的一种无人机自动充电机库的外部结构示意图(带有无人机5)。
本发明实施例提供的一种无人机自动充电机库，包括机库外壳1、机库门2、机库门驱动模块3、回中模块4和控制模块9。
机库外壳1的底部设有脚架101，其侧面还设有检修门102。机库外壳1由骨架6进行支撑。
所述机库门2设置于所述机库外壳1的顶部，其包括左翻盖201和右翻盖202。所述机库门2与机库门驱动模块3连接，所述机库门驱动模块3连接所述控制模块9，用于根据所述控制模块9的指令驱动所述机库门2的开闭。
如图2、图3所示，所述回中模块4设置于所述机库外壳1的内部，其包括用于承载无人机5的降落停机板413、回中装置以及充电装置405；所述降落停机板413上设有供无人机5进行视觉识别定位的标签。
作为优选的实施方式，该标签为二维码。
通过在降落停机板413上设置供无人机5进行视觉识别定位的标签，能够确保无人机5正确无误停在板上。
所述回中装置用于根据所述控制模块9的指令，将所述降落停机板413上的无人机5回中移动至预设位置，以使所述降落停机板413上的无人机5与所述充电装置405对接。
所述回中装置包括四个回中轴，所述四个回中轴分别为第一回中X轴406、第二回中X轴407、第一回中Y轴410和第二回中Y轴411，每个所述回中轴的一端连接一滑动单元409，每个所述回中轴的另一端连接另一滑动单元409；两相邻滑动单元409之间连接驱动单元404，以在驱动单元404的驱动下对相应的回中轴进行回中移动。
如图4所示，所述滑动单元409包括第一联轴器491、固定块492、第一行程开关494、滑块495、滑轨496、第二行程开关498以及螺杆499，所述滑块495通过连接块408与对应的回中轴连接；所述第一联轴器491的动力输入端与对应的驱动单元404连接，所述第一联轴器491的动力输出端连接所述螺杆499；所述滑块495设置于所述滑轨496上并与所述螺杆499连接，以在所述螺杆499的旋转带动下沿所述滑轨496滑动；所述第一行程开关494以及所述第二行程开关498用于检测所述滑块495是否到达设定位置，并在到达设定位置后控制相应的驱动单元404停止动作。
进一步地，滑动单元409还包括用于承载第一行程开关494的第一行程开关支座493，以及用于承载第二行程开关498的第二行程开关支座497。
所述驱动单元404包括依次连接的回中电机401、第一减速器412、第一一分二同步联轴器402和第二一分二同步联轴器403，所述第二一分二同步联轴器403与所述联轴器连接。
具体实施时，回中电机401传输过来的动力，通过第一联轴器491输入至螺杆499。螺杆499的旋转带动滑块495沿着滑轨496滑动，实现旋转至平移运动。第一行程开关494和第二行程开关498主要检测滑块495是否达到设定的位置，到达指定位置后回中电机401停止动作。
在一种能够实现的方式中，如图5所示，所述机库门驱动模块3包括依次连接的转动电机301、第二减速器302、第三一分二同步联轴器303、轴304和第二联轴器305。其中轴304的一端通过第二联轴器305连接左翻盖201，另一端通过第二联轴器305连接右翻盖202。因翻盖的重力力矩的原因，电机输出力矩需要与翻盖的旋转角度对应的力矩相匹配，输出力矩的大小需要与重力力矩变化相匹配，方可稳定实现翻盖的平稳旋转。
本实施例中，通过设置翻盖式的机库门2，配合机库门驱动模块3，能够实现机库门2翻盖结构的平滑旋转，从而实现机库门2的开合。无人机5起飞、降落时打开机库门2，其余时间机库门2为关闭状态，保护无人机5及机库的内部设备。
其中，为实现对上述回中电机401以及转动电机301的自动控制，所述无人机自动充电机库还包括相应的电机控制器11，以实现对相应的电机的稳定性控制。
在一种能够实现的方式中，所述无人机自动充电机库还包括空调7；所述空调7设置于所述机库外壳1内，并与所述控制模块9连接。
本实施例中，空调7能够调节机库内部温度，避免温度因素引起的故障。
进一步地，所述无人机自动充电机库还设置电源适配模块8以及UPS电源10，该电源适配模块8主要将输入电压转换成各个器件对应的电压等级，使得各个器件可在适配的电压下工作。该UPS电源10为机库内部的缓冲电源，当外部断电时可提供应急电源。
在一种能够实现的方式中，所述控制模块9临近所述检修门102，所述控制模块9由支撑底板103承载，所述支撑底板103两侧滑动连接有导轨104。
进一步地，该支撑底板103还用于承载上述的电源适配模块8、UPS电源10以及电机控制器11。
本发明实施例，能够通过推拉支撑底板103，使支撑底板103沿导轨104移动，从而便于维修人员对支撑底板103上的器件进行维修，实现快速定位及维修工作。
本发明还提供一种无人机5自动充电系统，包括气象监测装置以及如上任意一项实施例所述的无人机自动充电机库。
图6示出了本发明一个可选实施例提供的气象监测装置的结构示意图。
本发明实施例的气象监测装置与所述控制模块9通讯连接，所述气象监测装置包括信号增强及电源箱12、气象站支撑板13、气象站14、天线14以及支柱16，所述信号增强及电源箱12、气象站支撑板13和天线15设置于所述支柱16上，其中所述天线15位于所述支柱16的顶部，所述气象站14设置于所述气象站支撑板13上。
无人机自动充电机库与信号气象站14之间采用光纤、无线等通讯方式连接，实现机库与信号气象站14之间的通讯连接。气象站14安装于气象站支撑板13上，可检测周围环境的气象条件，进而判断环境天气是否适合无人机5的飞行，避免天气原因引起的无人机5故障和损坏。信号增强及电源箱12主要为气象站14提供电源、为天线15提供增强信号的装置。
本发明还提供一种无人机自动充电机库的巡检方法，所述方法基于如上任意一项实施例所述的无人机自动充电机库。
图7示出了本发明一个可选实施例提供的一种无人机自动充电机库的巡检方法的流程图。
本发明实施例提供的一种无人机自动充电机库的巡检方法，包括：
步骤S1，控制模块9接收无人机5调度系统发送的无人机5巡检的航线信息，所述航线信息包括起飞时间、巡检任务信息以及返回时间；
步骤S2，在达到起飞时间时，所述控制模块9根据所述巡检任务信息向降落停机板413上的无人机5发送飞行指令，并向所述机库门驱动模块3发送开门指令以开启所述机库门2，同时向所述回中装置发送打开指令以使所述无人机5与充电装置405分离；
步骤S3，在所述无人机5飞出机库外壳1后，所述控制模块9向所述机库门驱动模块3发送关门指令以关闭所述机库门2；
步骤S4，在达到返回时间时，所述控制模块9向所述机库门驱动模块3发送开门指令以开启所述机库门2，同时向所述回中装置发送回中指令以使所述无人机5与充电装置405对接，从而为无人机5充电；
步骤S5，在所述回中装置执行所述回中指令完毕后，所述控制模块9向所述机库门驱动模块3发送关门指令以关闭所述机库门2。
进一步地，所述方法还包括：
所述控制模块9接收所述无人机5上传的巡检结果；
所述控制模块9将所述巡检结果发送至所述无人机5调度系统。
本发明上述实施例，实现了无人机5的精准定位及自动充电，且通过控制模块9与气象监测装置通讯，以根据周围环境的气象条件控制无人机5飞行，提高了无人机5巡检的稳定性，该控制模块9还与无人机5调度系统连接，能够实现无人机5的自动巡检。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种无人机自动充电机库，其特征在于，包括机库外壳、机库门、机库门驱动模块、回中模块和控制模块；
所述机库门设置于所述机库外壳的顶部，其与机库门驱动模块连接；所述机库门驱动模块连接所述控制模块，用于根据所述控制模块的指令驱动所述机库门的开闭；
所述回中模块设置于所述机库外壳的内部，其包括用于承载无人机的降落停机板、回中装置以及充电装置；所述降落停机板上设有供无人机进行视觉识别定位的标签；所述回中装置用于根据所述控制模块的指令，将所述降落停机板上的无人机回中移动至预设位置，以使所述降落停机板上的无人机与所述充电装置对接。
2.根据权利要求1所述的无人机自动充电机库，其特征在于，所述回中装置包括四个回中轴，所述四个回中轴分别为第一回中X轴、第二回中X轴、第一回中Y轴和第二回中Y轴，每个所述回中轴的一端连接一滑动单元，每个所述回中轴的另一端连接另一滑动单元；两相邻滑动单元之间连接驱动单元，以在驱动单元的驱动下对相应的回中轴进行回中移动。
3.根据权利要求2所述的无人机自动充电机库，其特征在于，所述滑动单元包括第一联轴器、固定块、第一行程开关、滑块、滑轨、第二行程开关以及螺杆，所述滑块通过连接块与对应的回中轴连接；所述第一联轴器的动力输入端与对应的驱动单元连接，所述第一联轴器的动力输出端连接所述螺杆；所述滑块设置于所述滑轨上并与所述螺杆连接，以在所述螺杆的旋转带动下沿所述滑轨滑动；所述第一行程开关以及所述第二行程开关用于检测所述滑块是否到达设定位置，并在到达设定位置后控制相应的驱动单元停止动作。
4.根据权利要求3所述的无人机自动充电机库，其特征在于，所述驱动单元包括依次连接的回中电机、第一减速器、第一一分二同步联轴器和第二一分二同步联轴器，所述第二一分二同步联轴器与所述联轴器连接。
5.根据权利要求1所述的无人机自动充电机库，其特征在于，所述机库门包括翻盖，所述机库门驱动模块包括依次连接的转动电机、第二减速器、第三一分二同步联轴器、轴和第二联轴器，所述第二联轴器与所述翻盖连接。
6.根据权利要求1所述的无人机自动充电机库，其特征在于，还包括空调；所述空调设置于所述机库外壳内，并与所述控制模块连接。
7.根据权利要求1所述的无人机自动充电机库，其特征在于，所述机库外壳的侧部设有检修门，所述控制模块临近所述检修门，所述控制模块由支撑底板承载，所述支撑底板两侧滑动连接有导轨。
8.一种无人机自动充电系统，其特征在于，包括气象监测装置以及如权利要求1-7任意一项所述的无人机自动充电机库；
所述气象监测装置与所述控制模块通讯连接，所述气象监测装置包括信号增强及电源箱、气象站支撑板、气象站、天线以及支柱，所述信号增强及电源箱、气象站支撑板和天线设置于所述支柱上，其中所述天线位于所述支柱的顶部，所述气象站设置于所述气象站支撑板上。
9.一种无人机自动充电机库的巡检方法，其特征在于，所述方法基于如权利要求1-7任意一项所述的无人机自动充电机库，所述方法包括：
控制模块接收无人机调度系统发送的无人机巡检的航线信息，所述航线信息包括起飞时间、巡检任务信息以及返回时间；
在达到起飞时间时，所述控制模块根据所述巡检任务信息向降落停机板上的无人机发送飞行指令，并向所述机库门驱动模块发送开门指令以开启所述机库门，同时向所述回中装置发送打开指令以使所述无人机与充电装置分离；
在所述无人机飞出机库外壳后，所述控制模块向所述机库门驱动模块发送关门指令以关闭所述机库门；
在达到返回时间时，所述控制模块向所述机库门驱动模块发送开门指令以开启所述机库门，同时向所述回中装置发送回中指令以使所述无人机与充电装置对接，从而为无人机充电；
在所述回中装置执行所述回中指令完毕后，所述控制模块向所述机库门驱动模块发送关门指令以关闭所述机库门。
10.根据权利要求1所述的无人机自动充电机库的巡检方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述控制模块接收所述无人机上传的巡检结果；
所述控制模块将所述巡检结果发送至所述无人机调度系统。
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