CN114889836A - 一种无人机巢 - Google Patents

Abstract

本发明属于无人机技术领域，公开了一种无人机巢，包括承载平台、移动平台和机械手臂。移动平台活动设置于承载平台上，移动平台上设置有传感设备，可以检测无人机降落位置并随之动态调整移动平台位置，以使无人机能够准确降落在移动平台上，降低无人机降落的难度，为后续更换电池提供便利。在承载平台上还设置电池安放平台和机械手臂，机械手臂能够夹持无人机电池往返于电池安放平台和无人机以更换无人机电池，缓解了现有技术中无人机电池的更换及续充都是通过人为手动拆卸更换的技术问题，实现了无人机更换电池的全过程无人化，智能化作业。

Description

一种无人机巢

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巢。

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。随着无线通信技术、航空遥感测绘技术、GPS导航定位技术及自动控制技术的发展，无人机发展迅速，广泛应用于电力巡检、环境监测、灾后救援、地形测量等多个领域。

在无人机作业期间，由于电池容量有限，无人机的续航能力受到极大限制，无法实现远距离飞行和超长待机飞行，因此，如何有效进行无人机电池的及时更换及续充成为了无人机发展应用中不得不面对的问题。

目前，无人机电池的更换及续充都是通过人为手动拆卸更换及将使用后的电池插入充电插座的方式实现，无法真正实现全过程无人化，智能化作业。另外，在无人机返回无人机巢更换电池充电时，受反冲气流影响，无人机降落难度高，难以对准停机平台，增加了无人机受损的风险，也给后续更换电池带来难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无人机巢，以解决现有技术中无人机降落难，无人机受损风险高，且电池的更换和充电需要手动操作，浪费人力的技术问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种无人机巢，包括：

承载平台，所述承载平台上设置有电池安放平台；

移动平台，所述移动平台活动设置于所述承载平台上，以供无人机降落，所述移动平台上设置有传感设备，以检测无人机位置,使所述移动平台能够移动至无人机中心下方位置；

机械手臂，所述机械手臂设置于所述承载平台，所述机械手臂能往返于所述电池安放平台和无人机，以完成无人机电池的更换。

可选的，承载平台上设置有第一移动组件，所述第一移动组件包括有两条平行设置的第一滑动轨道和相对于第一滑动轨道垂直设置的纵向滑轨，所述纵向滑轨的两端分别通过第一滑块与所述第一滑动轨道滑动连接，所述移动平台通过第二移动组件设置于所述纵向滑轨，所述第二移动组件被配置为能驱动所述移动平台沿所述纵向轨道移动。

通过上述方式，在承载平台上设置第一移动组件，将移动平台通过第二移动组件设置在纵向滑轨上，使移动平台能够沿纵向滑轨滑动。同时，纵向滑轨通过第一滑块与两条平行设置的第一滑动轨道连接，以沿第一滑动轨道滑动，就可以使移动平台随着纵向滑轨一起沿第一滑动轨道滑动，完成移动平台在承载平台上的平面移动，方便移动平台与无人机对接，降低停机难度。

可选的，所述第二移动组件包括两条均与所述纵向滑轨平行设置的第二滑动轨道和相对于第二滑动轨道垂直设置的横向滑轨，所述横向滑轨的两端分别通过第二滑块与所述第二滑动轨道滑动连接，所述移动平台设置于所述横向滑轨。

通过上述方式，将第二移动组件设置成两条相互平行的第二滑动轨道和横向滑轨，并将移动平台设置在横向滑轨上，使移动平台能够随横向滑轨沿第二滑动轨道滑动，以带动移动平台沿纵向滑轨滑动。

可选的，所述机械手臂包括机械臂和夹持爪，所述夹持爪设置于所述机械臂的一端以夹持无人机电池，所述夹持爪上设置有按压凸起，所述按压凸起被用于按压无人机电源按键，以开关无人机电源。

通过上述方式，在机械臂的一端设置夹持爪，通过夹持爪夹取无人机电池，并通过机械臂的移动，完成无人机电池的更换；通过在夹持爪上设置按压凸起，使夹持爪可以按压无人机电源按键，自动完成无人机电源的开关。

可选的，所述移动平台上还设置有夹持翼，两个所述夹持翼相对设置于所述移动平台的两侧，所述夹持翼与所述移动平台转动连接，以配合夹持固定无人机。

通过上述方式，在移动平台的两侧设置夹持翼，在无人机降落后，两个夹持器向无人机方向转动，并将无人机夹持固定在移动平台上，方便后续的电池更换工作。

可选的，所述承载平台的两侧转动设置有舱门，两个所述舱门能够扣合于所述承载平台的上方，以配合所述承载平台围设形成能够安置所述移动平台和无人机的空腔。

通过上述方式，在承载平台的两侧设置舱门，通过两个舱门的转动，完成两侧舱门的扣合，以遮挡承载平台的上方和两侧，形成保护移动平台和无人机的安置空间，在无人机返航时，舱门自动打开，以配合无人机的降落。

可选的，所述承载平台上还设置有第三移动滑轨，所述机械手臂与所述第三移动滑轨连接，并沿所述第三移动滑轨滑动。

通过上述方式，将机械手臂滑动设置在第三移动滑轨上，使机械手臂能够沿第三移动滑轨滑动，方便机械手臂往返电池安放平台和无人机，完成无人机电池的更换。

可选的，所述电池安放平台设置有至少两个所述电池仓,所有所述电池仓均匀设置于所述承载平台的一侧。

通过上述方式，在电池安放平台上设置至少两个电池仓，将拆卸下的待充电电池放置于电池仓内充电，并将电池仓内完成充电的电池取出，安装在无人机上，完成无人机的电池更换和充续。

可选的，每个所述电池仓均还包括温度传感器，所述温度传感器设置于所述电池仓的一侧，以检测无人机电池的温度。

通过上述方式，在电池仓的一侧安装温度传感器，以检测无人机电池的温度信息，以避免无人机电池温度过高时进行充电操作。

可选的，所述无人机巢上还设置有控制组件，所述控制组件分别与所述电池仓和所述温度传感器通讯连接。

通过上述方式，通过控制组件分别与电池仓和温度传感器连接，在温度传感器检测到温度过高时，断开电池仓充电开关，以避免造成设备损坏乃至人身伤害。

本发明的有益效果：

本发明提供的无人机巢，通过在承载平台上设置移动平台，移动平台上设置有传感设备，可以检测无人机降落位置并随之动态调整移动平台位置，以使无人机能够准确降落在移动平台上，降低无人机降落的难度，为后续更换电池提供便利；通过在承载平台上设置电池安放平台和机械手臂，机械手臂能够夹持无人机电池往返于电池安放平台和无人机以更换无人机电池，并将拆卸下的电池放入电池仓内充电，缓解了现有技术中无人机电池的更换及续充都是通过人为手动拆卸更换并将使用后的电池插入充电插座的技术问题，实现了无人机更换电池的全过程无人化，智能化作业。

附图说明

图1是本发明提供的无人机巢的整体结构图；

图2是本发明提供的无人机巢的舱门展开后的整体结构图。

图中：

110、承载平台；

120、电池安放平台；121、电池仓；122、温度传感器；

130、第一移动组件；131、第一滑动轨道；132、纵向滑轨；133、第一滑块；

140、第二移动组件；141、第二滑动轨道；142、横向滑轨；143、第二滑块；

150、第三滑动轨道；160、舱门；

200、移动平台；210、传感设备；220、夹持翼；

300、机械手臂；310、机械臂；320、夹持爪。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

实施例一

本发明提供的一种无人机巢，用于实现无人机的返航回收，并对无人机的电池进行更换和续充。全自动的完成无人机的精准降落、电池更换和电池充电等工序，使无人机作业过程脱离人工操作，以降低人力和时间成本，实现无人机工作的真正无人化和智能化。

如图1和图2所示，本实施例提供一种无人机巢，包括承载平台110、移动平台200和机械手臂300。承载平台110上设置有电池安放平台120，移动平台200活动设置于承载平台110上，以供无人机降落。移动平台200上设置有传感设备210，以检测无人机位置，使移动平台200能够移动至无人机中心下方位置，机械手臂300设置于承载平台110，机械手臂300能往返于电池安放平台120和无人机，以完成无人机电池的更换。

即，本发明提供的无人机巢，通过在承载平台110上设置移动平台200，移动平台200上设置传感设备210，可以检测无人机降落位置并随之动态调整移动平台200位置，以使无人机能够准确降落在移动平台200上，降低无人机降落的难度，为后续更换电池提供便利；通过在承载平台110上设置电池安放平台120和机械手臂300，机械手臂300能够夹持无人机电池往返于电池安放平台120和无人机以更换无人机电池，缓解了现有技术中无人机电池的更换及续充都是通过人为手动拆卸更换的技术问题，实现了无人机更换电池的全过程无人化，智能化作业。

移动平台200安装在承载平台110上，并在承载平台110上移动。传感设备210具体为摄像头和距离传感器，可以通过图像处理技术实时检测无人机的位置，并将信息传递给移动平台200。移动平台200进行动态平移，时刻对准无人机的中心位置，直至无人机降落在移动平台200上，并将无人机运输至机械手臂300处，降低机械手臂300抓取电池的难度。

进一步的，如图2所示，承载平台110上设置有第一移动组件130，第一移动组件130包括有两条平行设置的第一滑动轨道131和相对于第一滑动轨道131垂直设置的纵向滑轨132。第一移动组件130可以设置有与第一滑动轨道131相平行的第一丝杠，在第一滑动轨道131上设置有第一滑块133，第一滑块133与第一丝杠螺纹连接，通过步进电机可以带动第一丝杠旋转，以精确驱动第一滑块133在第一滑动轨道131上滑动。纵向滑轨132的两端分别通过第一滑块133与第一滑动轨道131滑动连接，移动平台200下设置有连接滑块，纵向滑轨132具体为两根不锈钢光轴，连接滑块穿设在纵向滑轨132上，以带动移动平台200随纵向滑轨132沿第一滑动轨道131方向移动。移动平台200通过第二移动组件140设置于纵向滑轨132，第二移动组件140与连接滑块连接，并带动连接滑块沿纵向滑轨132移动。即移动平台200通过第一移动组件130和第二移动组件140作为动力源，分别沿第一滑动轨道131和纵向滑轨132方向移动，使移动平台200能够快速准确的移动至承载平台110的各个位置，达到精确对准无人机降落位置的目的。

优选的，第二移动组件140包括两条均与纵向滑轨132平行设置的第二滑动轨道141和相对于第二滑动轨道141垂直设置的横向滑轨142。第二滑动轨道141可以设置有与第二滑动轨道141相平行的第二丝杠，在第二滑动轨道141上设置有第二滑块143，第二滑块143与第二丝杠螺纹连接，通过步进电机驱动第二丝杠旋转，以使第二滑块143沿第二滑动轨道141移动。横向滑轨142的两端分别通过第二滑块143与第二滑动轨道141滑动连接，横向滑轨142具体两根不锈钢杆光轴，穿设在连接滑块上。

优选的，第一滑动轨道131与第二滑动轨道141相互垂直设置，两条第一滑动轨道131和两条第二滑动轨道141围设形成一个矩形。用于驱动的步进电机设置有四个，设置在矩形的四个角，并分别与两条第一滑动轨道131和两条第二滑动轨道141连接。

为保证无人机能够稳定的停落在移动平台200上，使机械手臂300能够准确地更换电池，就需要对无人机进行固定。移动平台200上设置有夹持翼220，两个夹持翼220相对设置于移动平台200的两侧，分别与移动平台200转动连接。在移动平台200上设置有驱动电机，夹持翼220通过驱动电机驱动，沿移动平台200两侧向移动平台200上翻转扣合。在夹持翼220上设置有限位块，在夹持翼220翻转扣合时，两个限位块能够分别与无人机机架两侧抵接，以配合夹持固定无人机，将无人机固定，方便后续的电池更换工作。

进一步的，承载平台110的两侧转动设置有舱门160，舱门160与承载平台110之间通过电机驱动。舱门160具体为L形折板，当两个舱门160以承载平台110两侧为轴向承载平台110上翻时，能够扣合于承载平台110的上方，以遮挡承载平台110的上方和两侧，形成保护移动平台200和无人机的空间。在无人机返航时，舱门160可以自动打开，以配合无人机的降落。

如图1和图2所示，机械手臂300固定在靠近电池安放平台120的一侧，以减少机械手臂300的位移距离，方便机械手臂300将电池方入电池安放平台120内。机械手臂300能够夹持无人机电池往返于电池安放平台120和无人机以更换无人机电池。

为了保证机械手臂300能够精确完成无人机电池的更换工作，将机械手臂300设置为机械臂310和夹持爪320。夹持爪320设置于机械臂310的一端以夹持无人机电池。具体的，夹持爪320设置有两个能够相对转动的爪块，两个爪块相互配合夹持电池，机械臂310可以设置为三节转动连接的连接臂，以使机械臂310能够折叠带动夹持爪320夹持电池往返于电池仓121和无人机更换电池。机械臂310和夹持爪320可以通过舵机作为动力来源，方便精确控制。在夹持爪320上还设置有按压凸起，通过按压凸起与无人机电源按键对接，可以方便快速的开关无人机电源。

具体的，承载平台110具体为一块方形支撑板，电池安放平台120固定在承载平台110上的一侧。

进一步的，电池安放平台120设置有至少两个电池仓121,所有电池仓121均匀设置于承载平台110的一侧。具体的，本实施例提供的电池仓121设置有四个，四个电池仓121沿承载平台110的一侧均匀设置，以方便将将拆卸下的待充电电池放置于电池仓121内充电，并将电池仓121内完成充电的电池取出，安装在无人机上，完成无人机的电池更换和充续。

优选的，不同的电池仓121设置有不同型号的充电接口，能够对放置入的各类无人机电池充电，提高通用性。

优选的，在承载平台110上还设置有第三滑动轨道150，机械手臂300与第三滑动轨道150连接，并沿第三滑动轨道150滑动。具体的，第三滑动轨道150固定在电池安放平台120的附近，并沿电池仓121排列方向设置。通过电机驱动机械手臂300沿第三滑动轨道150滑动，方便机械手臂300往返电池安放平台120和无人机，完成无人机电池的更换。

由于刚拆卸的电池温度较高，在插入空闲的电池仓121后不宜立即进行续充。本实施例提供的电池仓121均还包括温度传感器122，温度传感器122设置于电池仓121的一侧，以检测无人机电池的温度信息，以避免无人机电池温度过高时进行充电操作。

优选的，无人机巢上还设置有控制组件，控制组件分别与电池仓121和温度传感器122通讯连接，当温度传感器122检测到仓内的电池温度较高时，控制组件保持断开充电电源，待仓内电池温度下降至预设温度以下时，再接通充电电源，对仓内电池进行续充，保障了设备的安全。

在无人机需要返航或更换电池时，舱门160首先接收到返航信息，并向两侧展开。无人机缓缓下降，移动平台200上的传感设备210实时检测无人机的位置，通过第一移动组件130和第二移动组件140带动移动平台200在承载平台110上动态平移，时刻对准无人机的中心位置，直至无人机降落在移动平台200上。待无人机停稳后，夹持翼220通过驱动电机驱动，沿移动平台200两侧向移动平台200上翻转扣合，将无人机固定在移动平台200上。随后，移动平台200移动至机械手臂300附近，机械手臂300伸出夹持爪320，通过按压凸起按压无人机电源，将无人机关机，随后舱门160关闭。待无人机关机后，夹持爪320将无人机电池抓取出，并放置入电池固定平台的电池仓121内，等待冷却降温后充电。机械手臂300沿第三滑动轨道150移动至装有充满电的无人机电池的其他电池仓121附近，通过夹持爪320夹持新电池，并安装入无人机内，再按压无人机电源开关，开启无人机。由此，自动完成无人机电池的更换。待无人机需要再次起航时，只需移动平台200移动至承载平台110中心位置，展开舱门160和夹持翼220，无人机就可以再次启航。无人机启航离开后，舱门160关闭，无人机巢恢复至初始状态等待无人机下一次的返航。

实施例二

本发明提供的无人机巢，且本实施例提供的无人机巢与实施例一种的无人机巢的机构基本相同，仅第一移动组件130和第二移动组件140的设置存在差异。

第一移动组件130包括有两条平行设置的第一滑动轨道131和相对于第一滑动轨道131垂直设置的纵向滑轨132。第一滑动轨道131上设置有与第一滑动轨道131相平行的第一齿条，在第一滑动轨道131上设置有第一滑块133，在第一滑块133上设置有与第一齿条配合连接的齿轮和用来驱动的步进电机，通过步进电机可以精确驱动第一滑块133在第一滑动轨道131上滑动。

纵向滑轨132通过第一滑块133固定于第一移动组件130上，并随第一滑块133滑动。移动平台200通过连接滑块设置于纵向滑轨132上，纵向滑轨132上设置有与纵向滑轨132相平行的丝杠，丝杠与连接滑块螺纹连接，丝杠转动，连接滑块沿纵向滑轨132移动，即本实施例中第二移动组件140设置为丝杠螺母的机构来实现带动移动平台200沿纵向滑轨132运动，使移动平台200能够快速准确的移动至承载平台110的各个位置，达到精确对准无人机降落位置的目的，同时达到节省成本的效果。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人机巢，其特征在于，包括：

承载平台(110)，所述承载平台(110)上设置有电池安放平台(120)；

移动平台(200)，所述移动平台(200)活动设置于所述承载平台(110)上，以供无人机降落，所述移动平台(200)上设置有传感设备(210)，以检测无人机位置，使所述移动平台(200)能够移动至无人机中心下方位置；

机械手臂(300)，所述机械手臂(300)设置于所述承载平台(110)，所述机械手臂(300)能往返于所述电池安放平台(120)和无人机，以完成无人机电池的更换。

2.根据权利要求1所述的无人机巢，其特征在于，所述承载平台(110)上设置有第一移动组件(130)，所述第一移动组件(130)包括有两条平行设置的第一滑动轨道(131)和相对于第一滑动轨道(131)垂直设置的纵向滑轨(132)，所述纵向滑轨(132)的两端分别通过第一滑块(133)与所述第一滑动轨道(131)滑动连接，所述移动平台(200)通过第二移动组件(140)设置于所述纵向滑轨(132)，所述第二移动组件(140)被配置为能驱动所述移动平台(200)沿所述纵向滑轨(132)移动。

3.根据权利要求2所述的无人机巢，其特征在于，所述第二移动组件(140)包括两条均与所述纵向滑轨(132)平行设置的第二滑动轨道(141)和相对于第二滑动轨道(141)垂直设置的横向滑轨(142)，所述横向滑轨(142)的两端分别通过第二滑块(143)与所述第二滑动轨道(141)滑动连接，所述移动平台(200)设置于所述横向滑轨(142)。

4.根据权利要求1所述的无人机巢，其特征在于，所述机械手臂(300)包括机械臂(310)和夹持爪(320)，所述夹持爪(320)设置于所述机械臂(310)的一端以夹持无人机电池，所述夹持爪(320)上设置有按压凸起，所述按压凸起被用于按压无人机电源按键，以开关无人机电源。

5.根据权利要求1所述的无人机巢，其特征在于，所述移动平台(200)上还设置有夹持翼(220)，两个所述夹持翼(220)相对设置于所述移动平台(200)的两侧，所述夹持翼(220)与所述移动平台(200)转动连接，以配合夹持固定无人机。

6.根据权利要求1所述的无人机巢，其特征在于，所述承载平台(110)的两侧转动设置有舱门(160)，两个所述舱门(160)能够扣合于所述承载平台(110)的上方，以配合所述承载平台(110)围设形成能够安置所述移动平台(200)和无人机的空腔。

7.根据权利要求1所述的无人机巢，其特征在于，所述承载平台(110)上还设置有第三滑动轨道(150)，所述机械手臂(300)与所述第三滑动轨道(150)连接，并沿所述第三滑动轨道(150)滑动。

8.根据权利要求1-7任一项所述的无人机巢，其特征在于，所述电池安放平台(120)设置有至少两个电池仓(121),所有所述电池仓(121)均匀设置于所述承载平台(110)的一侧。

9.根据权利要求8所述的无人机巢，其特征在于，每个所述电池仓(121)均还包括温度传感器(122)，所述温度传感器(122)设置于所述电池仓(121)的一侧，以检测无人机电池的温度。

10.根据权利要求9所述的无人机巢，其特征在于，所述无人机巢上还设置有控制组件，所述控制组件分别与所述电池仓(121)和所述温度传感器(122)通讯连接。

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