CN115783334B - 一种移动式无人机作业航母装备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种移动式无人机作业航母装备，无人机作业航母装备包括服务器、以及无人机，无人机作业航母装备还包括支撑平台、锁定模块、校准定位模块、交互模块、换电模块，锁定模块用于对无人机进行锁定，校准定位模块用于对无人机的驻留在支撑平台的姿势进行采集，并根据采集到数据对无人机的驻留姿势进行评估，换电模块用于对无人机的电池进行更换，交互模块用于对无人机进行交互，以配合换电模块对无人机的电池进行更换。本发明通过校准定位模块和换电模块相互配合，使得换电模块能根据无人机姿势进行换电操作，以提升无人机自主更换电池的效率，使得整个系统具有能量补充效率高、能进行更换电池、换电可靠性高的优点。

Description

一种移动式无人机作业航母装备

技术领域

本发明涉及地面装置或航空母舰甲板装置技术领域，尤其涉及一种移动式无人机作业航母装备。

背景技术

目前以电能作为动力的无人机已成为执行监控、遥测、侦查、排除险情等特殊任务的空中平台。但受限于目前的电池容量，电动无人机飞行时间较短，限制了在复杂环境下执行任务的能力和范围。

如CN216611653U现有技术公开了一种农用无人机航母补给平台，无人机停靠于补给平台，再通过补给平台上的电源插座和补给管阀进行电量和药液的补充，由于无人机和电源插座、补给管阀的插接配合需要较高的匹配精度，由于无人机停靠位置的不精确容易导致上电、补液失败，甚至无人机和电源插座、补给管阀损坏；并且由于农业环境的复杂，对补给平台的移动性和其对复杂地形的适应性也有较高要求。

另一种典型的如CN108032742B的现有技术公开的无人机高空非接触式能量补给系统和方法，无人机在执行任务后，一般使用人工回收更换电池，或有线充电的方式补给电能。这种方式需要人工连接充电线路，操作不便、成本较高。一些已公开的方案使用了无线充电技术，消除了人工插拔线路操作，充电过程可自动完成，但是需要无人机前往地面固定充电站降落，以接触或悬停方式无线充电。这种技术适合在固定路线巡航的场合，巡航路线上预先建立若干充电站，如电力巡线、农牧业监控等。

再来看如CN108974384B的现有技术公开的一种无人机降落台，现有无人机降落时，人员操控不到位使得无人机不能准确降落在指定位置，现有降落平台通常直接放置在地面，放置不稳定，过程所耗时间长，劳动强度大与效率低。

为了解决本领域普遍存在无法提供无人机进行停靠、无法对无人机进行续航或能量的补充、智能程度低、信息交互差、无法提供换电服务、换电过程稳定性差等等问题，作出了本发明。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前所存在的不足，提出了一种移动式无人机作业航母装备。

为了克服现有技术的不足，本发明采用如下技术方案：

一种移动式无人机作业航母装备，所述无人机作业航母装备包括服务器、以及无人机，所述无人机作业航母装备还包括支撑平台、锁定模块、校准定位模块、交互模块、换电模块，

所述服务器分别与所述无人机、所述锁定模块、所述校准定位模块、所述交互模块和所述换电模块进行连接，

其中，所述锁定模块、所述校准模块、所述交互模块和所述换电模块均设置在所述支撑平台上；

所述锁定模块用于对所述无人机进行锁定，所述校准定位模块用于对所述无人机的驻留在所述支撑平台的姿势进行采集，并根据采集到数据对所述无人机的驻留姿势进行评估，所述换电模块用于对所述无人机的电池进行更换，所述交互模块用于对无人机进行交互，以配合所述换电模块对无人机的电池进行更换；

所述校准定位模块包括位置采集单元、以及姿势评估单元，所述位置采集单元用于采集所述无人机停留在所述支撑平台上的姿势数据，所述姿势评估单元根据所述的姿势数据对所述无人机的姿势进行评估；

所述位置采集单元包括采集探头、以及数据存储器，所述采集探头用于采集所述无人机的电池仓的图像数据，所述数据存储器用于对所述采集探头的数据进行存储；

所述姿势评估单元获取所述无人机电池仓的图像数据，并对所述电池仓的图像数据进行处理，所述处理包括灰度化、二值化、以及边缘提取，使所述图像数据显示出电池仓区域的边缘像素点；

其中，从所述电池仓区域中的多个边缘像素点中获取电池仓的边界上的一个边缘像素点A₁，以及与所述电池仓的边界相对一侧的侧边上的一个边缘像素点B₁，使线段A₁B₁垂直于所述电池仓的边界，以反应所述电池仓的长度距离；

从所述电池仓区域中的多个边缘像素点中获取电池仓的边界上的一个边缘像素点A₂，以及与所述电池仓的边界相对一侧的侧边上的一个边缘像素点B₂，使线段A₂B₂垂直于所述线段A₁B₁，以反应电池仓的宽度距离；

其中，两个边缘点坐标A₁(x₁，y₁)，B₁(x₂，y₂)之间的距离定义为电池仓的评估距离E_Distance₁、两个边缘点坐标A₂(x₃，y₃)，B₂(x₄，y₄)之间的距离定义为电池仓的评估距离E_Distance₂：

若不满足下式，则触发对所述换电模块姿势的调整：

0≤E_Distance₂≤Width

Width＜E_Distance₁≤Length

式中，Length为无人机对应的电池仓的长度值，Width为所述无人机对应的电池仓的宽度值。

可选的，所述换电模块包括换电单元、以及转向单元，所述换电单元用于对无人机的电池进行更换，所述转向单元用于调整所述换电单元的装卸角度；

所述转向单元包括转向座、支撑座、吸附构件、以及转向驱动机构，所述支撑座用于对所述转向座和所述转向驱动机构进行支撑，所述转向座用于支撑所述电池，所述吸附构件用于对所述电池进行吸附，所述转向驱动机构用于对所述转向座进行驱动，以调整所述转向座的装卸角度；

其中，所述转向驱动机构设置在所述支撑座上，并与所述转向座驱动连接。

可选的，所述交互模块包括交互单元、以及信号传输单元，所述交互单元用于与所述无人机进行交互，所述信号传输单元用于供所述换电模块与所述无人机之间进行数据传输；

其中，所述换电模块在对所述无人机进行换电操作时，所述交互单元向所述无人机发出交互指令，使得所述无人机响应所述交互指令，解除对电池的锁定。

可选的，所述转向单元还包括定位构件，所述定位构件用于对所述无人机的停靠在所述支撑平台上的姿势进行定位，其中，所述定位构件包括定位探头、识别标记、至少两个定位杆、至少两个转动座、限位杆、定位驱动机构、至少八个定位标记、以及转动轨道，所述定位杆分别设置在所述转动座上，且所述定位杆的一端与所述转动座的上端面垂直固定连接，所述定位杆的另一端朝向远离所述转动座的上端面的一侧垂直伸出，且所述定位探头设置在所述定位杆的端部上；

所述限位杆用于连接至少转动座，使所述转动座之间保持间隔，至少两个转动座与所述转动轨道滑动连接，且所述定位驱动机构设置在所述转动座上，并驱动所述转动座沿着所述转动轨道滑动，各个所述定位标记沿着所述转动轨道的长度方向等间距的分布，所述识别标记设置在所述无人机的本体上；

其中，所述定位探头用于对无人机上的识别标记进行定位。

可选的，所述锁定模块包括锁定单元、以及升降单元，所述锁定单元用于对停靠的无人机进行锁定，所述升降单元用于对所述锁定单元的位置进行调整，使所述锁定单元能抵靠所述无人机本体并对所述无人机本体进行锁定；

所述锁定单元包括锁定座、锁定头，所述锁定座设置在所述无人机本体上，所述锁定头设置在所述升降单元上；

其中，所述锁定座与所述锁定头相互配对使用。

可选的，所述锁定模块根据所述定位构件的定位数据进行锁定位置的调整。

可选的，所述转动轨道设置为圆环形，并设置在所述支撑平台上。

本发明所取得的有益效果是：

1.通过校准定位模块和换电模块相互配合，使得换电模块能根据无人机姿势进行换电操作，以提升无人机自主更换电池的效率，使得整个系统具有能量补充效率高、能进行更换电池、换电可靠性高的优点；

2.通过定位构件对无人机的位置进行定位后，对无人机的姿势进行定位，使得待更换的电池能与无人机的电池仓相互平行，保证换电模块在更换电池的过程中能更加的顺利、高效；

3.通过交互模块在无人机与换电模块之间进行信号的交互传输，使得无人机的锁定构件能够解除对电池的锁定，以提升电池更换的效率；

4.通过锁定模块和换电模块的相互配合，使得换电模块在换电的过程中，能够保持无人机的主体的稳定性，以确保无人机本体不会脱离支撑平台，提升换电的效率，同时也兼顾无人机换电过程的可靠性和智能程度；

5.通过充电单元和换电单元的相互配合，使得更换的电池能够充电，以提升无人机巡检或作业的续航能力，使得整个系统具有能进行能量补充、换电过程稳定性高、可靠性极佳的优点。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

图1为本发明的整体方框示意图。

图2为本发明的姿势评估单元的评估流程示意图。

图3为本发明的锁定模块、换电模块、交互模块的换电池的控制流程示意图。

图4为本发明的充电管理子单元对电池充电的方框示意图。

图5为本发明的无人机的侧视示意图。

图6为本发明的无人机的仰视示意图。

图7为本发明的无人机与支撑平台的结构示意图。

图8为图6中A处的放大示意图。

图9为图6中B处的放大示意图。

图10为图6中C处的放大示意图。

图11为本发明的所述支撑平台的俯视示意图。

图12为图11中D处的放大示意图。

附图标号说明：1、无人机；2、无人机本体；3、螺旋桨；4、电池仓；5、锁定座；6、升降杆；7、电池腔；8、锁定头；9、压力检测件；10、转动轨道；11、转动座；12、定位探头；13、支撑平台；14、容纳腔；15、电池；16、接触板；17、供应杆；18、转向座；19、抬升构件；20、吸附头；21、连接管道；22、吸附泵；23、降落标记；24、采集探头。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。

实施例一。

根据图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11和图12所示，本实施例提供一种移动式无人机1作业航母装备，所述无人机1作业航母装备包括服务器、以及无人机1，所述无人机1作业航母装备还包括支撑平台13、锁定模块、校准定位模块、交互模块、换电模块，

所述服务器分别与所述无人机1、所述锁定模块、所述校准定位模块、所述交互模块和所述换电模块进行连接，

其中，所述锁定模块、所述校准模块、所述交互模块和所述换电模块均设置在所述支撑平台13上；

所述锁定模块用于对所述无人机1进行锁定，所述校准定位模块用于对所述无人机1的驻留在所述支撑平台13的姿势进行采集，并根据采集到数据对所述无人机1的驻留姿势进行评估，所述换电模块用于对所述无人机1的电池15进行更换，所述交互模块用于对无人机1进行交互，以配合所述换电模块对无人机1的电池15进行更换；

所述无人机1作业航母装置还包括中央处理器，所述中央处理器分别与锁定模块、校准定位模块、交互模块、换电模块控制连接，并基于所述中央处理器对锁定模块、校准定位模块、交互模块、换电模块进行集中控制；

在本实施例中，所述无人机1采用可更换电池15的无人机1，并通过与所述换电模块进行配合，使得所述无人机1的电池15能够进行更换；

其中，本实施例提供一种无人机1，所述无人机1包括无人机1本体、微处理器、电池仓4、锂电池15、设置在所述电池仓4中的锁定构件、以及至少四个螺旋桨3，所述电池仓4用于对所述锂电池15进行存储，所述锁定构件用于对所述锂电池15进行锁定，使得所述锂电池15能与供电触头进行接触，以维持所述无人机1正常的供电需要；

另外，所述微处理器与所述锁定构件、以及至少四个螺旋桨3连接，并基于所述微处理器对所述锁定构件、以及至少四个螺旋桨3进行集中控制；

所述支撑平台13上设有容纳腔14，且所述换电模块放置在所述容纳腔14中，当所述无人机1停靠在所述支撑平台13上时，通过所述换电模块对所述无人机1的电池15进行更换，以提升所述无人机1的续航能力，提升无人机1的巡检能力；

同时，所述支撑平台13的上端面上设置有降落标记23，以方便无人机1自主进行降落，这是本领域的技术人员所熟知的技术手段，因而在本实施例中不再一一赘述；

所述校准定位模块包括位置采集单元、以及姿势评估单元，所述位置采集单元用于采集所述无人机1停留在所述支撑平台13上的姿势数据，所述姿势评估单元根据所述的姿势数据对所述无人机1的姿势进行评估；

所述位置采集单元包括采集探头24、以及数据存储器，所述采集探头24用于采集所述无人机1的电池仓4的图像数据，所述数据存储器用于对所述采集探头24的数据进行存储；

在本实施例中，所述采集探头24设置在所述支撑平台13的上端面并朝向并跟随所述定位构件一同转动，并在对所述无人机1的电池仓4进行图像数据进行采集的过程中，始终朝向所述无人机1的电池仓4；

另外，所述姿势评估单元获取所述无人机1电池仓4的图像数据，并对所述电池仓4的图像数据进行处理，所述处理包括灰度化、二值化、以及边缘提取，使所述图像数据显示出电池仓4区域的边缘像素点；

其中，从所述电池仓4区域中的多个边缘像素点中获取电池仓4的边界上的一个边缘像素点A₁，以及与所述电池仓4的边界相对一侧的侧边上的一个边缘像素点B1，使线段A₁B₁垂直于所述电池仓4的边界，以反应所述电池仓4的长度距离；

从所述电池仓区域中的多个边缘像素点中获取电池仓的边界上的一个边缘像素点A₂，以及与所述电池仓的边界相对一侧的侧边上的一个边缘像素点B₂，使线段A₂B₂垂直于所述线段A₁B₁，以反应电池仓的宽度距离；

其中，两个边缘点坐标A₁(x₁，y₁)，B₁(x₂，y₂)之间的距离定义为电池仓的评估距离E_Distance₁、两个边缘点坐标A₂(x₃，y₃)，B₂(x₄，y₄)之间的距离定义为电池仓的评估距离E_Distance₂：

若不满足下式，则触发对所述换电模块姿势的调整：

0≤E_Distance₂≤Width

Width＜E_Distance₁≤Length

式中，Length为无人机对应的电池仓的长度值，Width为所述无人机对应的电池仓的宽度值；

通过校准定位模块和所述换电模块相互配合，使得所述换电模块能根据所述无人机姿势进行换电操作，以提升无人机自主更换电池的效率，使得整个系统具有能量补充效率高、能进行降落交互引导、降落平台姿势可调的优点；

值得注意的是，所述换电模块在对所述无人机1的电池15进行更换的过程中，所述校准定位模块每采集一次所述电池仓4，则所述换电模块转动一个角度，直到所述换电模块所需转动的角度满足更换电池15的要求为止(更换电池15的要求是：待更换的电池15与所述电池仓4侧边框相互平行且位于所述电池仓4的正下方)；

可选的，所述换电模块包括换电单元、以及转向单元，所述换电单元用于对无人机1的电池15进行更换，所述转向单元用于调整所述换电单元的装卸角度；

所述转向单元包括转向座18、支撑座、吸附构件、以及转向驱动机构，所述支撑座用于对所述转向座18和所述转向驱动机构进行支撑，所述转向座18用于支撑所述电池15，所述吸附构件用于对所述电池15进行吸附，所述转向驱动机构用于对所述转向座18进行驱动，以调整所述转向座18的装卸角度；

其中，所述转向驱动机构设置在所述支撑座上，并与所述转向座18驱动连接，使得所述转向驱动机构在对所述转向座18进行驱动过程中，驱动所述转向座18沿着所述转向驱动机构的轴线进行转动；

另外，所述吸附构件放置在所述转向座18上；

所述吸附构件包括放置槽、至少四个吸附头20、吸附泵22、以及连接管道21，所述放置槽用于对所述电池15进行放置，各个所述吸附头20用于对所述电池15进行吸附，所述连接管道21的两端分别与各个所述吸附头20和所述吸附泵22进行连接，所述吸附泵22提供泵吸力，使得各个所述吸附头20能吸附住所述电池15的下端面；

所述转向单元还包括定位构件，所述定位构件用于对所述无人机1的停靠在所述支撑平台13上的姿势进行定位，其中，所述定位构件包括定位探头12、识别标记、至少两个定位杆、至少两个转动座11、限位杆、定位驱动机构、至少八个定位标记、以及转动轨道10，所述定位杆分别设置在所述转动座11上，且所述定位杆的一端与所述转动座11的上端面垂直固定连接，所述定位杆的另一端朝向远离所述转动座11的上端面的一侧垂直伸出，且所述定位探头12设置在所述定位杆的端部上；

所述限位杆用于连接至少转动座11，使所述转动座11之间保持间隔，至少两个转动座11与所述转动轨道10滑动连接，且所述定位驱动机构设置在所述转动座11上，并驱动所述转动座11沿着所述转动轨道10滑动，各个所述定位标记沿着所述转动轨道10的长度方向等间距的分布，所述识别标记设置在所述无人机1的本体上；

其中，所述定位探头12用于对无人机1上的识别标记进行定位；

可选的，所述转动轨道10设置为圆环形，并设置在所述支撑平台13上；

当所述无人机1降落在所述支撑平台13上后，通过所述定位构件在所述支撑平台13上进行转动，以实现对所述无人机1降落位置的定位；同时，当所述定位构件定位到所述无人机1本体上的是被标记后，使所述定位构件保持在当前的姿势；

当所述定位构件对所述无人机1的位置进行定位后，对所述无人机1的姿势进行定位，使得待更换的电池15能与无人机1的电池仓4相互平行，保证所述换电模块在更换电池15的过程中能更加的顺利、高效；

值得注意的是，所述转向驱动机构驱动所述转向座转动的角度是依据所述定位构件的定位结果进行转向的，也就是说，所述转向驱动机构驱动所述转向座转动的角度值与所述定位构件在定位过程中转动的转向角度值相等，以使得所述转向单元能够将待更换的电池与电池仓对齐，以提升电池的装载的精准性和高效性；

所述换电单元包括放置底座、抬升构件19、至少两个电池腔7、以及供应构件，所述放置底座用于对所述抬升构件19进行支撑，各个所述电池腔7用于对待更换电池15进行放置，所述供应构件用于将所述电池腔7中存储的待更换的电池15从电池腔7中进行推出，使得电池腔7中的电池15能够转移至所述放置槽上，所述抬升构件19用于对所述转向单元的位置进行调整，使得所述转向单元的位置能够被调整；

其中，所述供应构件分别设置在至少两个电池腔7中；

另外，所述抬升构件19在初始状态时，所述供应构件将各个所述电池腔7中的电池15推挤至所述放置槽中；在本实施例中，所述抬升构件19在未抬升的状态设置为初始状态；

所述抬升构件19包括抬升杆、抬升驱动机构、高度检测件，所述高度检测件用于对所述抬升杆的抬升高度进行检测，所述抬升驱动机构用于对所述抬升杆进行驱动，使得所述抬升杆能进行伸缩东动作；

值得注意的是，所述电池腔7设置为一端开口的槽状结构；

其中，所述抬升杆的一端用于对放置底座进行连接，所述抬升杆的另一端朝向远离所述放置底座的一侧垂直伸出，且所述抬升杆的另一端的端部与所述转动单元的所述支撑座的底壁垂直固定连接；

所述抬升杆设置为可伸缩式，并基于所述抬升驱动机构对所述抬升杆进行驱动，以使得所述抬升杆能够进行伸缩动作；

值得注意的是，在换电的过程中，需要将所述无人机1上装载的电池15卸下，并把卸载的电池15转运至电池腔7中，并从所述电池腔7中将待更换的电池15装载至所述无人机1上的电池仓4中；

在对待更换电池15进行转换的过程中，需要所述供应构件进行配合，以提升待更换电池15的更换效率；

其中，所述供应构件包括接触板16、供应杆17、供应驱动机构、以及伸缩检测件，所述伸缩检测件用于对所述供应杆17的伸缩长度检测检测，所述供应杆17用于对所述接触板16的位置进行调整，以推挤所述电池腔7中的电池15进行回收或者供应，其中，所述供应杆17的一端与所述接触板16的一侧端面垂直固定连接，所述供应杆17的另一端与所述电池腔7中的底壁垂直固定连接，所述供应驱动机构与所述供应杆17驱动连接，以驱动所述供应杆17进行伸缩动作；

在本实施例中，所述供应杆17设置为可伸缩式；

所述换电模块在对所述无人机1进行换电操作时，需要通过所述交互模块在所述无人机1与所述换电模块之间进行信号的交互传输，使得所述无人机1的锁定构件能够解除对电池15的锁定，以提升电池15更换的效率；

可选的，所述交互模块包括交互单元、以及信号传输单元，所述交互单元用于与所述无人机1进行交互，所述信号传输单元用于供所述换电模块与所述无人机1之间进行数据传输；

其中，所述换电模块在对所述无人机1进行换电操作时，所述交互单元向所述无人机1发出交互指令，使得所述无人机1响应所述交互指令，解除对电池15的锁定；

所述信号传输单元包括数据传输器、以及数据缓存器，所述数据传输器用于将所无人机1与所述换电模块之间的信息进行传输，以使得所述换电模块能对所述无人机1的电池15进行更换，以实现对电池15的高效更换；

可选的，所述锁定模块根据所述定位构件的定位数据进行锁定位置的调整，使得所述锁定模块能够对所述无人机1的本体进行锁定，以限制住所述无人机1在更换电池15的过程中不会产生偏移或者晃动；

可选的，所述锁定模块包括锁定单元、以及升降单元，所述锁定单元用于对停靠的无人机1进行锁定，所述升降单元用于对所述锁定单元的位置进行调整，使所述锁定单元能抵靠所述无人机1本体并对所述无人机1本体进行锁定；

所述锁定单元包括锁定座5、锁定头8，所述锁定座5设置在所述无人机1本体上，所述锁定头8设置在所述升降单元上；

其中，所述锁定座5与所述锁定头8相互配对使用；

所述升降单元包括压力检测件9、升降杆6、升降驱动机构，所述升降杆6用于调整所述锁定头8的位置，以实现对所述无人机1本体的锁定，所述升降驱动机构与所述升降杆6驱动连接，以驱动所述升降杆6进行伸缩动作；所述压力检测件9用于检测所述锁定头8与所述无人机1主体的接触时的压力，使得所述压力检测件9检测得到的压力值超过设定的停止触发阈值后，通过所述中央处理器控制所述升降驱动机构停止驱动所述升降杆6，并保持在当前的姿势；同时，所述压力检测件9设置在所述锁定头8朝向所述无人机1本体一侧的凸面上，使所述升降杆6在靠近所述无人机1本体的过程中能够抵靠在所述无人机1的本体上，以反馈所述锁定头8与所述无人机1本体的接触时产生的压力值；

其中，所述支撑平台13上设置有隐藏腔，使所述升降杆6设置在所述隐藏腔中，所述升降杆6在未触发状态隐藏在所述支撑平台13的所述隐藏腔中；

同时，所述升降杆6的一端与所述锁定头8连接，所述升降杆6的另一端与所述支撑平台13的隐藏腔的底壁垂直固定连接；在本实施例中，所述升降驱动机构也设置在所述隐藏腔中，并驱动所述升降杆6进行伸缩动作；

通过所述锁定模块和所述换电模块的相互配合，使得所述换电模块在换电的过程中，能够保持无人机1的主体的稳定性，以确保无人机1本体不会脱离支撑平台13，提升换电的效率，同时也兼顾无人机1换电过程的可靠性和智能程度。

实施例二。

本实施例应当理解为至少包含前述任一一个实施例的全部特征，并在其基础上进一步改进，根据图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11和图12所示，还在于所述换电模块还包括充电单元，所述充电单元用于对卸载的电池15进行充电，以对提升卸载的电池15进行充电；

在本实施例中，所述充电单元分别设置在所述电池腔7中，以对放置在所述电池腔7中的电池15进行充电；

所述充电单元包括充电接口、以及充电管理子单元，所述充电接口与所述电池15的接触头相互接触，以实现对所述电池15的充电，所述充电管理子单元用于对所述电池15充电进行管理；

其中，所述充电管理子单元与所述充电接口电连接；

同时，所述充电管理子单元还连接外接的供电设备，其中，所述供电设备包括发电机、市电网、光伏发电机组等电量供应设备/设施，使得电池15能够在所述充电管理子单元的管理下进行充电；

所述充电管理子单元获得当前电池15的数据，其中，所述电池15数据包括电池15型号、电池的额定容量，同时，根据所述电池的数据计算所述电池的充电电流I_C：

式中，I₀为所述电池的初始充电电流，Q为电池容量，安培·小时，α为接受比率，满足：

其中，C_e为电池的额定容量，k为调节系数，与电池的不同阶段的接收率正向关，当电池充电初期，电池容量低于50％时，电池极化现象较弱，电池可接受率较大；在充电中后期，电池内部可参加化学反应的材料比重下降，极化现象严重，使得可接受率下降；

在本实施例中，k的取值范围满足，k∈[0.9，1.15]；

通过所述充电单元和所述换电单元的相互配合，使得更换的电池能够充电，以提升无人机巡检或作业的续航能力，使得整个系统具有能进行能量补充、换电过程稳定性高、可靠性极佳的优点。

以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内，此外，随着技术发展其中的元素可以更新的。

Claims (7)

1.一种移动式无人机作业航母装备，所述无人机作业航母装备包括服务器、以及无人机，其特征在于，所述无人机作业航母装备还包括支撑平台、锁定模块、校准定位模块、交互模块、换电模块，所述服务器分别与所述无人机、所述锁定模块、所述校准定位模块、所述交互模块和所述换电模块进行连接，其中，所述锁定模块、所述校准定位模块、所述交互模块和所述换电模块均设置在所述支撑平台上；

所述锁定模块用于对所述无人机进行锁定，所述校准定位模块用于对所述无人机的驻留在所述支撑平台的姿势进行采集，并根据采集到的数据对所述无人机的驻留姿势进行评估，所述换电模块用于对所述无人机的电池进行更换，所述交互模块用于对无人机进行交互，以配合所述换电模块对无人机的电池进行更换；

所述校准定位模块包括位置采集单元、以及姿势评估单元，所述位置采集单元用于采集所述无人机停留在所述支撑平台上的姿势数据，所述姿势评估单元根据所述的姿势数据对所述无人机的姿势进行评估；

所述位置采集单元包括采集探头、以及数据存储器，所述采集探头用于采集所述无人机的电池仓的图像数据，所述数据存储器用于对所述采集探头的数据进行存储；

所述姿势评估单元获取所述无人机电池仓的图像数据，并对所述电池仓的图像数据进行处理，所述处理包括灰度化、二值化、以及边缘提取，使所述图像数据显示出电池仓区域的边缘像素点；

其中，从所述电池仓区域中的多个边缘像素点中获取电池仓的边界上的一个边缘像素点A₁，以及与所述电池仓的边界相对一侧的侧边上的一个边缘像素点B₁，使线段A₁B₁垂直于所述电池仓的边界，以反应所述电池仓的长度距离；

从所述电池仓区域中的多个边缘像素点中获取电池仓的边界上的一个边缘像素点A₂，以及与所述电池仓的边界相对一侧的侧边上的一个边缘像素点B₂，使线段A₂B₂垂直于所述线段A₁B₁，以反应电池仓的宽度距离；

其中，两个边缘点坐标A₁（x₁，y₁），B₁（x₂，y₂）之间的距离定义为电池仓的评估距离E_Distance₁、两个边缘点坐标A₂（x₃，y₃），B₂（x₄，y₄）之间的距离定义为电池仓的评估距离E_Distance₂：

；

若不满足下式，则触发对所述换电模块姿势的调整：

；

式中，Length为无人机对应的电池仓的长度值，Width为所述无人机对应的电池仓的宽度值。

2.根据权利要求1所述的一种移动式无人机作业航母装备，其特征在于，所述换电模块包括换电单元、以及转向单元，所述换电单元用于对无人机的电池进行更换，所述转向单元用于调整所述换电单元的装卸角度；

所述转向单元包括转向座、支撑座、吸附构件、以及转向驱动机构，所述支撑座用于对所述转向座和所述转向驱动机构进行支撑，所述转向座用于支撑所述电池，所述吸附构件用于对所述电池进行吸附，所述转向驱动机构用于对所述转向座进行驱动，以调整所述转向座的装卸角度；

其中，所述转向驱动机构设置在所述支撑座上，并与所述转向座驱动连接。

3.根据权利要求2所述的一种移动式无人机作业航母装备，其特征在于，所述交互模块包括交互单元、以及信号传输单元，所述交互单元用于与所述无人机进行交互，所述信号传输单元用于供所述换电模块与所述无人机之间进行数据传输；

其中，所述换电模块在对所述无人机进行换电操作时，所述交互单元向所述无人机发出交互指令，使得所述无人机响应所述交互指令，解除对电池的锁定。

4.根据权利要求3所述的一种移动式无人机作业航母装备，其特征在于，所述转向单元还包括定位构件，所述定位构件用于对所述无人机的停靠在所述支撑平台上的姿势进行定位，其中，所述定位构件包括定位探头、识别标记、至少两个定位杆、至少两个转动座、限位杆、定位驱动机构、至少八个定位标记、以及转动轨道，所述定位杆分别设置在所述转动座上，且所述定位杆的一端与所述转动座的上端面垂直固定连接，所述定位杆的另一端朝向远离所述转动座的上端面的一侧垂直伸出，且所述定位探头设置在所述定位杆的端部上；

所述限位杆用于连接所述转动座，使所述转动座之间保持间隔，至少两个转动座与所述转动轨道滑动连接，且所述定位驱动机构设置在所述转动座上，并驱动所述转动座沿着所述转动轨道滑动，各个所述定位标记沿着所述转动轨道的长度方向等间距的分布，所述识别标记设置在所述无人机的本体上；

其中，所述定位探头用于对无人机上的识别标记进行定位。

5.根据权利要求4所述的一种移动式无人机作业航母装备，其特征在于，所述锁定模块包括锁定单元、以及升降单元，所述锁定单元用于对停靠的无人机进行锁定，所述升降单元用于对所述锁定单元的位置进行调整，使所述锁定单元能抵靠所述无人机本体并对所述无人机本体进行锁定；

所述锁定单元包括锁定座、锁定头，所述锁定座设置在所述无人机本体上，所述锁定头设置在所述升降单元上；

其中，所述锁定座与所述锁定头相互配对使用。

6.根据权利要求5所述的一种移动式无人机作业航母装备，其特征在于，所述锁定模块根据所述定位构件的定位数据进行锁定位置的调整。

7.根据权利要求6所述的一种移动式无人机作业航母装备，其特征在于，所述转动轨道设置为圆环形，并设置在所述支撑平台上。

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