CN115743665B - 一种机械换电的无人机机库 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机技术领域，特别是涉及一种机械换电的无人机机库，包括机库外框架，所述机库外框架的上侧开设有停机口；所述机库外框架内侧设置有接收平台，所述机库外框架内侧设置有控制所述接收平台升降的升降装置；所述机库外框架的顶部设置有归位装置，所述归位装置控制停放于所述接收平台上的无人机移动至设定位置；所述机库外框架内侧设置有换电装置和电池充电箱，所述换电装置位于所述机库外框架的一侧，所述电池充电箱和所述接收平台位于所述机库外框架的另一侧；所述换电装置从无人机或电池充电箱上取出或安装电池。在工作时，能够自动更换无人机电池，避免无人机在等待充电时浪费时间。

Description

一种机械换电的无人机机库

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，特别是涉及一种机械换电的无人机机库。

背景技术

随着互联网和物联网的迅猛发展，无人机产品在现代社会中的诸多领域都有着广泛的应用，如林业、电网、海域、测绘等相关行业。无人机可完成侦查、探测、巡检等作业任务。但是单一的无人机作业系统仍然需要依靠很多人员来对其进行保障，且对保障人员的专业水平要求较高。也就意味着单一的无人机作业系统并未实现真正的无人化作业。因此，无需人员参与即可进行作业的无人机作业系统，即无人机机库系统应用而生。

近几年来，无人机机库系统逐渐进入大众的视野，无人机机库是指可以对无人机进行自动归位、储存，保养，充电等功能于一体的无人机系统。无人机的全流程作业均由系统自身控制，无需人员参与。无人机机库系统目前应用较多的主要是多旋翼无人机机库，且大部分是消费级端的无人机机库系统。

现有技术的无人机机库，包含两种机库，一种是不可以对无人机进行充电的，机库只是用来存放无人机。另外一种机库是可以对无人机进行充电的，但是这种机库是通过将无人机停放于机库内，通过插头插接于无人机机身上的方式，对无人机进行充电。这种充电方式，虽然能够实现对无人机进行充电，但是无人机在充电过程中，需要停放于机库内，该时间段内无人机不能够进行工作，该无人机因充电问题浪费了飞行时间。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种机械换电的无人机机库，能够自动更换无人机电池，避免无人机在等待充电时浪费时间。

(二)技术方案

为实现上述目的，本申请实施例提供了一种机械换电的无人机机库，包括机库外框架，所述机库外框架的上侧开设有停机口；所述机库外框架内侧设置有接收平台，所述机库外框架内侧设置有控制所述接收平台升降的升降装置；所述机库外框架的顶部设置有归位装置，所述归位装置控制停放于所述接收平台上的无人机移动至设定位置；所述机库外框架内侧设置有换电装置和电池充电箱，所述换电装置位于所述机库外框架的一侧，所述电池充电箱和所述接收平台位于所述机库外框架的另一侧；所述换电装置从无人机或电池充电箱上取出或安装电池。

优选的，所述机库外框架包括底板，在所述底板上固定有支撑柱，所述支撑柱的顶部设置有呈矩形的支撑框架；所述换电装置包括安装于所述底板上侧的第一水平移动组件，所述第一水平移动组件的移动端连接有竖直移动组件，所述第一水平移动组件的移动端往返于所述接收平台和电池充电箱之间；所述竖直移动组件的移动端设置有第二水平移动组件，所述第二水平移动组件的移动端水平移动，且移动方向垂直所述第一水平移动组件移动端的移动方向；所述第二水平移动组件的移动端设置有夹持组件，所述夹持组件由无人机两侧的拆卸口对无人机进行定位，且对供电仓内的电池进行夹持拆卸；所述第二水平移动组件的移动端上且位于所述夹持组件下侧设置有能伸缩的电动夹爪，所述电动夹爪夹持无人机上的挡板，且控制其转动；所述第二水平移动组件的移动端且位于所述电动夹爪的下侧设置有对拆卸下的电池进行支撑的支撑托盘。

优选的，所述第二水平移动组件包括固定于所述竖直移动组件的移动端上的第一气缸、第二气缸和第三气缸；所述第一气缸和所述第二气缸位于所述第三气缸的上侧，所述第一气缸和所述第二气缸的活塞杆同步伸缩移动；所述第一气缸和所述第二气缸的活塞端连接有第一支撑板，所述夹持组件和所述电动夹爪位于所述第一支撑板上；所述第三气缸的活塞端固定所述支撑托盘。

优选的，所述夹持组件包括固定于所述第一支撑板上的第一导轨，所述第一导轨水平设置，在所述第一导轨上开设有第一滑槽，所述第一滑槽内设置有第一双向丝杆，所述第一双向丝杆的两端分别螺纹连接有第一导向块和第二导向块，所述第一导向块和第二导向块反向移动；所述第一导轨的一端设置有第一电机，所述第一电机带动所述第一双向丝杆正转或反转；所述第一导向块上安装有第一夹持臂，所述第二导向块上安装有第二夹持臂，所述第一夹持臂和第二夹持臂对称设置；所述第一夹持臂和第二夹持臂包括水平设置的第一支撑梁，所述第一支撑梁一端与第一导向块或第二导向块连接，所述第一支撑梁的另一端一体成型有第二支撑梁，所述第二支撑梁竖直设置，且位于所述第一支撑梁的下侧，在所述第二支撑梁且远离所述第一支撑梁的一侧设置有夹板；所述夹板在远离所述第二支撑梁的一端设置有第一挡边，所述夹板靠近所述底板的一侧边设置有第二挡边，所述第一挡边和所述第二挡边位于所述第一夹持臂和第二夹持臂相互靠近的一侧；所述第二挡边的中部开设有限位槽，所述限位槽与无人机上的第一支撑杆配合限位；所述夹板的长度小于电池的长度。

优选的，所述电动夹爪包括第四气缸，所述第四气缸固定于所述第一支撑板上，且位于所述夹持组件安装位置的下侧；所述第四气缸的伸缩端固定有旋转夹持气缸，所述旋转夹持气缸的旋转端设置有第一夹爪和第二夹爪，所述第一夹爪和第二夹爪对无人机上的挡板进行夹持，且控制其转动。

优选的，所述支撑托盘包括与第三气缸活塞杆连接的第二支撑板，所述第二支撑板远离所述第三气缸的一端一体成型有水平的托板，所述托板的中部设置有限位板；所述限位板的厚度与无人机上隔板厚度相同；所述第一夹爪和所述第二夹爪之间的距离大于所述限位板的厚度。

优选的，所述电池充电箱在朝向换电装置的一侧间隔开设有第一充电仓、第二充电仓、第三充电仓和第四充电仓；所述第一充电仓和第二充电仓之间形成有第一夹层，所述第三充电仓和所述第四充电仓内形成有第二夹层，所述第一夹层、第二夹层、所述限位板的厚度相同；所述第一充电仓、第二充电仓、第三充电仓和第四充电仓朝向所述换电装置的一端面形成有操作口，在另一端分别设置有第五气缸，所述第五气缸的活塞端连接有推板，所述推板位于所述第一充电仓、第二充电仓、第三充电仓或第四充电仓内，且所述第一充电仓、第二充电仓、第三充电仓和第四充电仓内侧，且位于所述推板的一侧形成有充电接头，所述充电接头连接电池。

优选的，所述第一水平移动组件包括固定于所述底板上的安装盒，在所述安装盒内平行设置有第二导轨和第三导轨；所述安装盒上且位于第二导轨和所述第三导轨之间转动设置有第二丝杆，所述第二丝杆平行所述第二导轨和所述第三导轨；所述安装盒外侧固定有第二电机，所述第二电机的输出轴带动所述第二丝杆转动；所述安装盒的竖直两侧分别开设有连通槽，所述连通槽的长度方向平行所述第二丝杆的长度方向；所述安装盒内设置有滑动座，所述滑动座呈U形，其两侧由所述连通槽伸出，且高于所述安装盒，所述滑动座伸出安装盒的端部安装有第三支撑板，所述第三支撑板连接所述竖直移动组件；所述滑动座的下侧面一体成型有第一驱动块，所述第一驱动块与所述第二丝杆螺纹连接；所述滑动座上且位于所述第一驱动块的两侧分别形成有第三导向块，所述第三导向块上开设有第二滑槽，所述第二滑槽套接于所述第二导轨或第三导轨上。

优选的，所述竖直移动组件包括固定于所述第三支撑板上的第四支撑板，在所述第四支撑板上间隔设置有第四导轨和第五导轨，所述第四导轨和第五导轨竖直设置；在所述第四导轨和第五导轨的一侧滑动设置有第五支撑板，所述第五支撑板靠近所述第四导轨和第五导轨的一侧面间隔设置有第一滑动板和第二滑动板，所述第一滑动板和所述第二滑动板位于第四导轨和第五导轨相互远离的两侧，且分别与第四导轨和第五导轨滑动接触；所述第四导轨和第五导轨相互远离的一侧分别设置有第三丝杆，所述第三丝杆竖直设置，所述第四支撑板上设置有第三电机，所述第三电机带动所述第三丝杆转动；在所述第一滑动板和所述第二滑动板上分别设置有第二驱动块，所述第二驱动块与所述第三丝杆螺纹连接；所述第五支撑板连接所述第二水平移动组件。

优选的，所述升降装置包括竖直设置的三根第四螺杆，三根所述第四螺杆位于接收平台远离换电装置和电池充电箱的两侧边；三根所述第四螺杆的上端分别转动连接所述支撑框架，下端分别设置有转向器，所述底板上固定有第四电机，所述第四电机通过连接轴依次连接三个转向器；在三根第四螺杆上分别套接有支撑套环，三个所述支撑套环处于同一高度，且分别与所述接收平台连接。

(三)有益效果

本发明提供了一种机械换电的无人机机库，通过设置的换电装置，当无人机降落于无人机库内时，能够自动将无人机上的电池拆卸下来，并更换充电完成的电池。该装置能够保证无人机快速更换电池，使得无人机能够继续投入使用，避免无人机在等待充电时浪费时间。与此同时，该机库能够将拆卸下的电池插入到电池充电箱内继续充电，保证了待安装的电池的电量充足。

附图说明

图1为本发明一种机械换电的无人机机库的整体结构示意图；

图2为本发明一种机械换电的无人机机库中突出升降装置的示意图；

图3为本发明一种机械换电的无人机机库中突出归位装置的示意图；

图4为本发明一种机械换电的无人机机库中突出换电装置的示意图；

图5为本发明一种机械换电的无人机机库中突出换电装置、接收平台和电池充电箱布局的示意图；

图6为本发明一种机械换电的无人机机库中突出换电装置的示意图；

图7为本发明一种机械换电的无人机机库中突出第一水平移动组件的示意图；

图8为本发明一种机械换电的无人机机库中突出第一水平移动组件的剖视图；

图9为本发明一种机械换电的无人机机库中突出竖直移动组件的示意图；

图10为本发明一种机械换电的无人机机库中突出第五支撑板的侧面图；

图11为本发明一种机械换电的无人机机库中突出夹持组件与第二水平移动组件连接关系的示意图；

图12为本发明一种机械换电的无人机机库中突出第一导轨的示意图；

图13为本发明一种机械换电的无人机机库中突出第一夹持臂和第二夹持臂的示意图；

图14为本发明一种机械换电的无人机机库中突出电动夹爪的示意图；

图15为本发明一种机械换电的无人机机库中突出电池充电箱的示意图；

图16为本发明一种机械换电的无人机机库中突出电池充电箱内推板的剖视图；

图17为一种用于机械换电的无人机的示意图；

图18为一种用于机械换电的无人机中突出供电仓结构的示意图。

附图中标记：

100、机库外框架；110、停机口；120、底板；130、支撑柱；140、支撑框架；

200、接收平台；

300、升降装置；310、第四螺杆；320、转向器；330、第四电机；340、支撑套环；350、连接轴；

400、归位装置；410、横向归位杆；420、纵向归位杆；430、归位驱动组件；

500、换电装置；

510、第一水平移动组件；511、安装盒；5111、连通槽；512、第二导轨；513、第三导轨；514、第二丝杆；515、第二电机；5151、主动带轮；5152、从动带轮；5153、皮带；516、滑动座；5161、第一驱动块；5162、第三导向块；517、第三支撑板；

520、竖直移动组件；521、第四支撑板；522、第四导轨；523、第五导轨；524、第五支撑板；525、第一滑动板；526、第二滑动板；527、第三丝杆；528、第三电机；529、第二驱动块；

530、第二水平移动组件；531、第一气缸；532、第二气缸；533、第三气缸；534、第一支撑板；

540、夹持组件；541、第一导轨；5411、第一滑槽；542、第一双向丝杆；543a、第一导向块；543b、第二导向块；544、第一电机；545、第一夹持臂；546、第二夹持臂；5461、第一支撑梁；5462、第二支撑梁；5463、夹板；5464、第一挡边；5465、第二挡边；5466、限位槽；

550、电动夹爪；551、第四气缸；552、旋转夹持气缸；5521、第一夹爪；5522、第二夹爪；560、支撑托盘；561、第二支撑板；562、托板；563、限位板；

600、电池充电箱；610、第一充电仓；620、第二充电仓；630、第三充电仓；640、第四充电仓；650、第一夹层；660、第二夹层；670、第五气缸；680、推板；

700、机身；710、供电仓；711、安装口；712、拆卸口；713、隔板；714、挡板；800、起落架；810、第一支撑杆；820、第二支撑杆；900、电池。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

为了更好的理解本发明，本实施例记载了一种应用于本申请无人机机库的无人机。

一种用于机械换电的无人机，见图16-17；包括机身700，在机身700的水平车设置有四组机臂，在机臂上设置有旋翼。其中，在机身700的一端间隔开设有两个放置电池的供电仓710，两供电仓710之间通过隔板713隔开，供电仓710在靠近隔板713的端部形成安装口711，在平行隔板713的一侧形成拆卸口712。在安装时，电池由安装口711放置于供电仓710内部，在隔板713上且靠近安装口711的一端转动设置有挡板714，挡板714转动至于竖直方向时与隔板713重合，此时两侧的安装口711打开，可将电池安装于供电仓710内侧。电池的宽度大于机身700的宽度，当电池安装于供电仓710内时，电池的两侧突出于拆卸口712，进而方便对电池进行拆卸。

在供电仓710内侧设置有限位结构，使得电池不会由拆卸口712处脱离供电仓710。

在机身700下侧设置有起落架800，起落架800包括固定于机身700两侧的第一支撑杆810和位于第一支撑杆810下端的第二支撑杆820，所述第二支撑杆820水平设置，第一支撑杆810与机身700的连接位置位于拆卸口712下侧，第一支撑杆810上端与拆卸口712存在间距，且第一支撑杆810突起于机身700，当拆卸电池时，该位置配合机库起到对无人机定位的作用。

实施例2

本发明提供了一种机械换电的无人机机库，参见图1-图15，包括机库外框架100，机库外框架100的上侧开设有停机口110；机库外框架100内侧设置有接收平台200，机库外框架100内侧设置有控制接收平台200升降的升降装置300；机库外框架100的顶部设置有归位装置400，归位装置400控制停放于接收平台200上的无人机移动至设定位置；机库外框架100内侧设置有换电装置500和电池充电箱600，换电装置500位于机库外框架100的一侧，电池充电箱600和接收平台200位于机库外框架100的另一侧；换电装置500从无人机或电池充电箱600上取出或安装电池。在使用时，将接收平台200上升至设定高度，控制无人机降落于接收平台200上，通过归位装置400控制无人机，使其移动至设定的位置。通过升降装置300控制接收平台200下降至机库外框架100内侧，通过换电装置500将无人机供电仓710内的电池取下，并放置于电池充电箱600内进行充电，同时将电池充电仓内的电池取出，将去安装至无人机供电仓710内，完成对无人机电池的更换。

机库外框架100包括底板120，在底板120上固定有支撑柱130，支撑柱130的顶部设置有呈矩形的支撑框架140。

升降装置300包括竖直设置的三根第四螺杆310，三根第四螺杆310位于接收平台200远离换电装置500和电池充电箱600的两侧边；进而，在安装后，既可以控制接收平台200升降，同时，避免对换电装置500造成干涉。

三根第四螺杆310的上端分别转动连接支撑框架140，下端分别设置有转向器320，底板120上固定有第四电机330，第四电机330通过连接轴350依次连接三个转向器320；即第四电机330与一个换向器之间，相邻的换向器之间分别设置有连接轴350，进而通过第四电机330可以同时带动三根第四螺杆310转动。

在三根第四螺杆310上分别套接有支撑套环340，三个支撑套环340处于同一高度，且分别与接收平台200连接。当三根第四螺杆310转动时，可以带动接收平台200上升或下降。

归位装置400包括两根横向归位杆410和两根纵向归位杆420，在支撑框架140上侧设置有归位驱动组件430，归位驱动组件430分别控制两根横向归位杆410、两根纵向归位杆420向相互靠近或向相互远离的一侧移动。具体结构，可以是通过双向丝杆驱动的方式，或者其他方式，在此不限。

换电装置500包括安装于底板120上侧的第一水平移动组件510，第一水平移动组件510的移动端连接有竖直移动组件520，第一水平移动组件510的移动端往返于接收平台200和电池充电箱600之间。

竖直移动组件520的移动端设置有第二水平移动组件530，第二水平移动组件530的移动端水平移动，且移动方向垂直第一水平移动组件510移动端的移动方向；即向靠近或远离接收平台200的一侧移动。

第二水平移动组件530的移动端设置有夹持组件540，夹持组件540由无人机两侧的拆卸口712对无人机进行定位，且对供电仓710内的电池进行夹持拆卸。第二水平移动组件530的移动端上且位于夹持组件540下侧设置有能伸缩的电动夹爪550，电动夹爪550夹持无人机上的挡板714，且控制其转动。第二水平移动组件530的移动端且位于电动夹爪550的下侧设置有对拆卸下的电池进行支撑的支撑托盘560。

在工作时，通过第一水平移动组件510、竖直移动组件520和第二水平移动组件530控制夹持组件540、电动夹爪550和支撑托盘560移动至无人机处或电池充电箱600处，通过夹持组件540、电动夹爪550和支撑托盘560配合对电池进行更换。

需要说明的是，第二水平移动组件530可以带动夹持组件540进入到接收平台200上或者脱离接收平台200，夹持组件540的位置不会影响无人机降落在接收平台200上。

第一水平移动组件510的作用主要用于往返于接收平台200和电池充电箱600之间。

第一水平移动组件510包括固定于底板120上的安装盒511，在安装盒511内平行设置有第二导轨512和第三导轨513。安装盒511上且位于第二导轨512和第三导轨513之间转动设置有第二丝杆514，第二丝杆514平行第二导轨512和第三导轨513。

安装盒511外侧固定有第二电机515，第二电机515的输出轴带动第二丝杆514转动；在本实施例中，在第二电机515的输出轴上设置有主动带轮5151，在第二丝杆514的端部设置有从动带轮5152，主动带轮5151和从动带轮5152之间设置有皮带5153。

安装盒511的竖直两侧分别开设有连通槽5111，连通槽5111的长度方向平行第二丝杆514的长度方向。安装盒511内设置有滑动座516，滑动座516呈U形，其两侧由连通槽5111伸出，且高于安装盒511，滑动座516伸出安装盒511的端部安装有第三支撑板517，第三支撑板517连接竖直移动组件520。

滑动座516的下侧面一体成型有第一驱动块5161，第一驱动块5161与第二丝杆514螺纹连接；滑动座516上且位于第一驱动块5161的两侧分别形成有第三导向块5162，第三导向块5162上开设有第二滑槽，第二滑槽套接于第二导轨512或第三导轨513上。通过设置的安装盒511可以起到防尘效果，继而保证滑动座516的稳定驱动。同时，通过设置的第二导轨512和第三导轨513，通过两组导轨对滑动座516进行支撑，使其在移动过程中更加稳定。

竖直移动组件520包括固定于第三支撑板517上的第四支撑板521，在第四支撑板521上间隔设置有第四导轨522和第五导轨523，第四导轨522和第五导轨523竖直设置。

在第四导轨522和第五导轨523的一侧设置有第五支撑板524，第五支撑板524靠近第四导轨522和第五导轨523的一侧面间隔设置有第一滑动板525和第二滑动板526，第一滑动板525和第二滑动板526位于第四导轨522和第五导轨523相互远离的两侧，且分别与第四导轨522和第五导轨523滑动接触。

第四导轨522和第五导轨523相互远离的一侧分别设置有第三丝杆527，第三丝杆527竖直设置，第四支撑板521上设置有第三电机528，第三电机528带动第三丝杆527转动；在第一滑动板525和第二滑动板526上分别设置有第二驱动块529，第二驱动块529与第三丝杆527螺纹连接。第五支撑板524连接第二水平移动组件530。

第二水平移动组件530包括固定于竖直移动组件520的移动端上的第一气缸531、第二气缸532和第三气缸533。其中，竖直移动组件520的移动端为第五支撑板524。

第一气缸531和第二气缸532位于第三气缸533的上侧，第一气缸531和第二气缸532的活塞杆同步伸缩移动；第一气缸531和第二气缸532的活塞端连接有第一支撑板534，夹持组件540和电动夹爪550位于第一支撑板534上；第三气缸533的活塞端固定支撑托盘560。即上侧的第一支撑板534移动水平移动和下侧的支撑托盘560水平移动相互独立。

夹持组件540包括固定于第一支撑板534上的第一导轨541，第一导轨541水平设置，在第一导轨541上开设有第一滑槽5411，第一滑槽5411内设置有第一双向丝杆542，第一双向丝杆542的两端分别螺纹连接有第一导向块543a和第二导向块543b，第一导向块543a和第二导向块543b反向移动。第一导轨541的一端设置有第一电机544，第一电机544带动第一双向丝杆542正转或反转。当第一双向丝杆542转动时，带动第一导向块543a、第二导向块543b向相互靠近或相互远离的一侧移动。

第一导向块543a上安装有第一夹持臂545，第二导向块543b上安装有第二夹持臂546，第一夹持臂545和第二夹持臂546对称设置；当第一导向块543a和第二导向块543b相互靠近或相互远离时，第一夹持臂545和第二夹持臂546同步相对运动。

第一夹持臂545和第二夹持臂546结构相同，均包括水平设置的第一支撑梁5461，第一支撑梁5461一端与第一导向块543a或第二导向块543b连接，第一支撑梁5461的另一端一体成型有第二支撑梁5462，第二支撑梁5462竖直设置，且位于第一支撑梁5461的下侧，在第二支撑梁5462且远离第一支撑梁5461的一侧设置有夹板5463。夹板5463竖直设置，且平行第一支撑梁5461长度方向。

夹板5463在远离第二支撑梁5462的一端设置有第一挡边5464，夹板5463靠近底板120的一侧边设置有第二挡边5465，第一挡边5464和第二挡边5465位于第一夹持臂545和第二夹持臂546相互靠近的一侧。第二挡边5465的中部开设有限位槽5466，限位槽5466与无人机上的第一支撑杆810配合限位，夹板5463的长度小于电池的长度。

当无人机到达设定位置后，可控制两块夹板5463位于两个拆卸口712两侧，且第一挡边5464和第二挡边5465可对电池形成支撑。

电动夹爪550包括第四气缸551，第四气缸551固定于第一支撑板534上，且位于夹持组件540安装位置的下侧。

第四气缸551的伸缩端固定有旋转夹持气缸552，旋转夹持气缸552的旋转端设置有第一夹爪5521和第二夹爪5522，第一夹爪5521和第二夹爪5522对无人机上的挡板714进行夹持，且控制其转动。

支撑托盘560包括与第三气缸533活塞杆连接的第二支撑板561，第二支撑板561远离第三气缸533的一端一体成型有水平的托板562，托板562的中部设置有限位板563；限位板563的厚度与无人机上隔板713厚度相同；第一夹爪5521和第二夹爪5522之间的距离大于限位板563的厚度。当无人机到达设定位置后，两块夹板5463对无人机进行限位时，限位板563与无人机上的隔板713处于同一平面。

电池充电箱600在朝向换电装置500的一侧间隔开设有第一充电仓610、第二充电仓620、第三充电仓630和第四充电仓640；第一充电仓610和第二充电仓620之间形成有第一夹层650，所述第三充电仓630和第四充电仓640内形成有第二夹层660，第一夹层650、第二夹层660、限位板563的厚度相同。在第一次充电时，第一充电仓610和第二充电仓620内无电池，第三充电仓630和第四充电仓640内有电池。

第一充电仓610、第二充电仓620、第三充电仓630和第四充电仓640朝向换电装置500的一端面形成有操作口，在另一端分别设置有第五气缸670。

在换电池过程中，电池穿过操作口进入到充电仓，第五气缸670的活塞端连接有推板680，推板680位于第一充电仓610、第二充电仓620、第三充电仓630或第四充电仓640内，且第一充电仓610、第二充电仓620、第三充电仓630和第四充电仓640内侧，且位于推板680的一侧形成有充电接头，充电接头连接电池。

在工作时，首先通过升降装置300、接收平台200和归位装置400，控制无人机降落于设定位置。当无人机降落于设定位置后，通过升降装置300控制接收平台200下降，且下降至机库外框架100内侧，通过换电装置500对无人机上的电池进行更换。

具体更换过程如下：通过控制第一水平移动组件510、竖直移动组件520和第二水平移动组件530，使得夹持组件540位于无人机两侧，具体的位置为：第一夹持臂545和第二夹持臂546上的夹板5463分别位于无人机两侧的拆卸口712位置。此时，通过控制第一电机544，使其带动第一夹持臂545和第二夹持臂546移动，直至夹板5463上的限位槽5466抵接在第一支撑杆810上端，对无人机形成限位效果。

当对无人机进行固定后，控制第三气缸533工作，其活塞伸长，控制支撑托盘560移动至无人机安装口711位置，此时限位板563与无人机隔板713对接。

控制第四气缸551工作，第四气缸551的活塞杆驱动旋转夹持气缸552直线移动，使得第一夹爪5521和第二夹爪5522夹取呈水平状的挡板714，夹取后并控制去转动90度，使其与两个供电仓710之间的隔板713重合，之后，控制第一夹爪5521和第二夹爪5522分离，此时，供电仓710内的电池可以取出。

具体的取出过程如下：通过竖直移动组件520控制第一夹持臂545、第二夹持臂546上升，此时，第一挡边5464和第二挡边5465与电池的侧壁和底部接触。控制第二水平移动组件530缩短，此时，通过第一挡边5464对电池施加推力，第二挡边5465对电池进行支撑，将电池移出供电仓710，在移出的过程中，两块电池被限位板563分隔于两侧。

当电池进入到支撑托盘560后，电池靠近限位板563的一端抵接于支撑托盘560上，另一侧抵接于第二挡边5465上。通过第一电机544控制第一夹持臂545、第二夹持臂546相互远离，此时，两块电池会脱离第二挡边5465。当脱离第二挡边5465后，控制第一夹持臂545、第二夹持臂546相互远靠近，此时，通过两个第二挡边5465对电池形成夹持效果，此时，完成电池的拆卸。

当拆卸电池完成后，通过第一水平移动组件510、竖直移动组件520，带动托盘、第一夹持臂545、第二夹持臂546移动至电池充电箱600位置处，且控制限位板563与第一夹层650对齐。此时，通过第四气缸551带动第一夹爪5521和第二夹爪5522持续伸长，此时，第一夹爪5521和第二夹爪5522对两块电池施加推力。此时，由于限位板563和两侧的两块第二挡边5465的限位作用，使得两块电池直线移动，且进入第一充电仓610和第二充电仓620，之后第四气缸551缩回至原来位置。此时，完成电池的充电过程。

此时，通过第一水平移动组件510控制带动托盘、第一夹持臂545、第二夹持臂546移动至限位板563与第二夹层660对齐。之后通过第五气功控制第三充电仓630、第四充电仓640内的推板680移动，将其内侧的电池推出。此时，由于限位板563和两侧的两块第二挡边5465的限位作用，使得更换后的电池进入到支撑托盘560上。

通过控制第一水平移动组件510、竖直移动组件520和第二水平移动组件530，使得动托盘、第一夹持臂545、第二夹持臂546移动至限位板563与隔板713对齐。此时，通过控制第一夹爪5521、第二夹爪5522伸长，将电池装入到供电仓710内，此时，处于水平的第一夹爪5521和第二夹爪5522夹持挡板714，并反向转动90度，控制第一夹爪5521和第二夹住分离，此时，完成无人机电池的更换。完成电池更换后，控制第一水平移动组件510、竖直移动组件520和第二水平移动组件530恢复至原位。

当下一次更换电池时，将更换后的电池先放置与第三充电仓630、第四充电仓640内，之后将第一充电仓610、第二充电仓620内充完电的电池取出。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接、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。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。在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种机械换电的无人机机库，其特征在于：包括机库外框架（100），所述机库外框架（100）的上侧开设有停机口（110）；所述机库外框架（100）内侧设置有接收平台（200），所述机库外框架（100）内侧设置有控制所述接收平台（200）升降的升降装置（300）；

所述机库外框架（100）的顶部设置有归位装置（400），所述归位装置（400）控制停放于所述接收平台（200）上的无人机移动至设定位置；

所述机库外框架（100）内侧设置有换电装置（500）和电池充电箱（600），所述换电装置（500）位于所述机库外框架（100）的一侧，所述电池充电箱（600）和所述接收平台（200）位于所述机库外框架（100）的另一侧；所述换电装置（500）从无人机或电池充电箱（600）上取出或安装电池（900）；

所述机库外框架（100）包括底板（120），在所述底板（120）上固定有支撑柱（130），所述支撑柱（130）的顶部设置有呈矩形的支撑框架（140）；

所述换电装置（500）包括安装于所述底板（120）上侧的第一水平移动组件（510），所述第一水平移动组件（510）的移动端连接有竖直移动组件（520），所述第一水平移动组件（510）的移动端往返于所述接收平台（200）和电池充电箱（600）之间；

所述竖直移动组件（520）的移动端设置有第二水平移动组件（530），所述第二水平移动组件（530）的移动端水平移动，且移动方向垂直所述第一水平移动组件（510）移动端的移动方向；

所述第二水平移动组件（530）的移动端设置有夹持组件（540），所述夹持组件（540）由无人机两侧的拆卸口（712）对无人机进行定位，且对供电仓（710）内的电池进行夹持拆卸；

所述第二水平移动组件（530）的移动端上且位于所述夹持组件（540）下侧设置有能伸缩的电动夹爪（550），所述电动夹爪（550）夹持无人机上的挡板（714），且控制其转动；

所述第二水平移动组件（530）的移动端且位于所述电动夹爪（550）的下侧设置有对拆卸下的电池进行支撑的支撑托盘（560）；

所述第二水平移动组件（530）包括固定于所述竖直移动组件（520）的移动端上的第一气缸（531）、第二气缸（532）和第三气缸（533）；

所述第一气缸（531）和所述第二气缸（532）位于所述第三气缸（533）的上侧，所述第一气缸（531）和所述第二气缸（532）的活塞杆同步伸缩移动；所述第一气缸（531）和所述第二气缸（532）的活塞端连接有第一支撑板（534），所述夹持组件（540）和所述电动夹爪（550）位于所述第一支撑板（534）上；所述第三气缸（533）的活塞端固定所述支撑托盘（560）；

所述电池充电箱（600）在朝向换电装置（500）的一侧间隔开设有第一充电仓（610）、第二充电仓（620）、第三充电仓（630）和第四充电仓（640）；所述第一充电仓（610）和第二充电仓（620）之间形成有第一夹层（650），所述第三充电仓（630）和所述第四充电仓（640）内形成有第二夹层（660），

所述第一充电仓（610）、第二充电仓（620）、第三充电仓（630）和第四充电仓（640）朝向所述换电装置（500）的一端面形成有操作口，在另一端分别设置有第五气缸（670），所述第五气缸（670）的活塞端连接有推板（680），所述推板（680）位于所述第一充电仓（610）、第二充电仓（620）、第三充电仓（630）或第四充电仓（640）内，且所述第一充电仓（610）、第二充电仓（620）、第三充电仓（630）和第四充电仓（640）内侧，且位于所述推板（680）的一侧形成有充电接头，所述充电接头连接电池；

所述第一水平移动组件（510）包括固定于所述底板（120）上的安装盒（511），在所述安装盒（511）内平行设置有第二导轨（512）和第三导轨（513）；

所述安装盒（511）上且位于第二导轨（512）和所述第三导轨（513）之间转动设置有第二丝杆（514），所述第二丝杆（514）平行所述第二导轨（512）和所述第三导轨（513）；

所述安装盒（511）外侧固定有第二电机（515），所述第二电机（515）的输出轴带动所述第二丝杆（514）转动；

所述安装盒（511）的竖直两侧分别开设有连通槽（5111），所述连通槽（5111）的长度方向平行所述第二丝杆（514）的长度方向；

所述安装盒（511）内设置有滑动座（516），所述滑动座（516）呈U形，其两侧由所述连通槽（5111）伸出，且高于所述安装盒（511），所述滑动座（516）伸出安装盒（511）的端部安装有第三支撑板（517），所述第三支撑板（517）连接所述竖直移动组件（520）；

所述滑动座（516）的下侧面一体成型有第一驱动块（5161），所述第一驱动块（5161）与所述第二丝杆（514）螺纹连接；所述滑动座（516）上且位于所述第一驱动块（5161）的两侧分别形成有第三导向块（5162），所述第三导向块（5162）上开设有第二滑槽，所述第二滑槽套接于所述第二导轨（512）或第三导轨（513）上。

2.根据权利要求1所述的一种机械换电的无人机机库，其特征在于：所述夹持组件（540）包括固定于所述第一支撑板（534）上的第一导轨（541），所述第一导轨（541）水平设置，在所述第一导轨（541）上开设有第一滑槽（5411），所述第一滑槽（5411）内设置有第一双向丝杆（542），所述第一双向丝杆（542）的两端分别螺纹连接有第一导向块（543a）和第二导向块（543b），所述第一导向块（543a）和第二导向块（543b）反向移动；

所述第一导轨（541）的一端设置有第一电机（544），所述第一电机（544）带动所述第一双向丝杆（542）正转或反转；

所述第一导向块（543a）上安装有第一夹持臂（545），所述第二导向块（543b）上安装有第二夹持臂（546），所述第一夹持臂（545）和第二夹持臂（546）对称设置；

所述第一夹持臂（545）和第二夹持臂（546）包括水平设置的第一支撑梁（5461），所述第一支撑梁（5461）一端与第一导向块（543a）或第二导向块（543b）连接，所述第一支撑梁（5461）的另一端一体成型有第二支撑梁（5462），所述第二支撑梁（5462）竖直设置，且位于所述第一支撑梁（5461）的下侧，在所述第二支撑梁（5462）且远离所述第一支撑梁（5461）的一侧设置有夹板（5463）；

所述夹板（5463）在远离所述第二支撑梁（5462）的一端设置有第一挡边（5464），所述夹板（5463）靠近所述底板（120）的一侧边设置有第二挡边（5465），所述第一挡边（5464）和所述第二挡边（5465）位于所述第一夹持臂（545）和第二夹持臂（546）相互靠近的一侧；

所述第二挡边（5465）的中部开设有限位槽（5466），所述限位槽（5466）与无人机上的第一支撑杆（810）配合限位；所述夹板（5463）的长度小于电池的长度。

3.根据权利要求2所述的一种机械换电的无人机机库，其特征在于：所述电动夹爪（550）包括第四气缸（551），所述第四气缸（551）固定于所述第一支撑板（534）上，且位于所述夹持组件（540）安装位置的下侧；

所述第四气缸（551）的伸缩端固定有旋转夹持气缸（552），所述旋转夹持气缸（552）的旋转端设置有第一夹爪（5521）和第二夹爪（5522），所述第一夹爪（5521）和第二夹爪（5522）对无人机上的挡板（714）进行夹持，且控制其转动。

4.根据权利要求3所述的一种机械换电的无人机机库，其特征在于：所述支撑托盘（560）包括与第三气缸（533）活塞杆连接的第二支撑板（561），所述第二支撑板（561）远离所述第三气缸（533）的一端一体成型有水平的托板（562），所述托板（562）的中部设置有限位板（563）；

所述限位板（563）的厚度与无人机上隔板（713）厚度相同；

所述第一夹爪（5521）和所述第二夹爪（5522）之间的距离大于所述限位板（563）的厚度。

5.根据权利要求4所述的一种机械换电的无人机机库，其特征在于：所述第一夹层（650）、第二夹层（660）、所述限位板（563）的厚度相同。

6. 根据权利要求1所述的一种机械换电的无人机机库，其特征在于： 所述竖直移动组件（520）包括固定于所述第三支撑板（517）上的第四支撑板（521），在所述第四支撑板（521）上间隔设置有第四导轨（522）和第五导轨（523），所述第四导轨（522）和第五导轨（523）竖直设置；

在所述第四导轨（522）和第五导轨（523）的一侧滑动设置有第五支撑板（524），所述第五支撑板（524）靠近所述第四导轨（522）和第五导轨（523）的一侧面间隔设置有第一滑动板（525）和第二滑动板（526），所述第一滑动板（525）和所述第二滑动板（526）位于第四导轨（522）和第五导轨（523）相互远离的两侧，且分别与第四导轨（522）和第五导轨（523）滑动接触；

所述第四导轨（522）和第五导轨（523）相互远离的一侧分别设置有第三丝杆（527），所述第三丝杆（527）竖直设置，所述第四支撑板（521）上设置有第三电机（528），所述第三电机（528）带动所述第三丝杆（527）转动；

在所述第一滑动板（525）和所述第二滑动板（526）上分别设置有第二驱动块（529），所述第二驱动块（529）与所述第三丝杆（527）螺纹连接；

所述第五支撑板（524）连接所述第二水平移动组件（530）。

7.根据权利要求1所述的一种机械换电的无人机机库，其特征在于：所述升降装置（300）包括竖直设置的三根第四螺杆（310），三根所述第四螺杆（310）位于接收平台（200）远离换电装置（500）和电池充电箱（600）的两侧边；

三根所述第四螺杆（310）的上端分别转动连接所述支撑框架（140），下端分别设置有转向器（320），所述底板（120）上固定有第四电机（330），所述第四电机（330）通过连接轴（350）依次连接三个转向器（320）；

在三根第四螺杆（310）上分别套接有支撑套环（340），三个所述支撑套环（340）处于同一高度，且分别与所述接收平台（200）连接。