CN206012988U - 一种无人机电池更换系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人机电池更换系统，包括电池充电机构、电池更换机构、控制装置和无人机。电池充电机构包括支架、多个电池充电夹；电池更换机构包括底座和夹紧装置，夹紧装置转动设置在底座上，夹紧装置用于无人机在更换电池时加持电池；无人机上设置有电池盒子，内装有为无人机控制系统和第一电机供电的电池。无人机在自动飞行过程检测到电池电量不足时，无人机控制系统控制无人机返航并精准降落到基站，然后控制装置控制电池更换机构的夹紧装置取出电池盒子中的电池，并插入空闲的电池充电夹中进行充电，然后夹紧装置夹取电池充电机构中一个充满电的电池并将其准确放入无人机的电池盒子中，达到更换电池的目的。

Description

一种无人机电池更换系统

技术领域

本实用新型属于无人机技术领域，具体一种无人机电池更换系统。

背景技术

目前无人机得到了越来越广泛的应用，军事侦察、交通监察、农业喷洒农药、森林火灾预警等领域均出现无人机的身影。随着科技发展，自动飞行无人机初露端倪，但是在无人机自动飞行中电池电量有限，不实现能远距离飞行，所有要定期的更换电池，无人机如何实现自动更换电池，当然需要一个无人机电池更换系统。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种无人机电池更换系统，解决现有技术中尚未有无人机自动更换电池的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种无人机电池更换系统，包括：

电池充电机构，所述电池充电机构包括支架、多个电池充电夹，多个电池充电夹设置在支架上，每个电池充电夹中的充电触头均与外电源连接；

电池更换机构，所述电池更换机构包括底座和夹紧装置，夹紧装置转动设置在底座上，夹紧装置用于无人机在更换电池时加持电池；

无人机，所述无人机上设置有电池盒子，内装有为无人机控制系统和第一电机供电的电池；

控制装置，所述控制装置控制电池更换机构将无人机上电量耗尽的电池卸载下来放入电池充电机构的电池充电夹中进行充电，然后将电池充电机构充满电的电池装载到无人机电池盒子中。

无人机在自动飞行过程检测到电池电量不足时，无人机控制系统控制无人机返航并精准降落到基站，然后控制装置控制电池更换机构的夹紧装置取出电池盒子中的电池，并插入空闲的电池充电夹中进行充电，然后夹紧装置夹取电池充电机构中一个充满电的电池并将其准确放入无人机的电池盒子中，达到更换电池的 目的。

进一步改进，所述电池充电机构还包括圆盘状承载机构和第二电机，圆盘状承载机构转动设置在支架上，多个电池充电夹沿周向均匀设置在圆盘状承载机构的边缘，第二电机用于驱动圆盘状承载机构绕支架转动，第二电机与控制装置之间电连接。各个电池充电夹装置上均设置有电池电量检测装置，且各个电池电量检测装置均与控制装置电连接，当无人机进行更换电池时，控制装置根据各个电池充电夹中电池的电量来控制第二电机的转速及转动角度，保证已经充满电并且距离夹紧装置最近的电池转动至设置的位置，方便夹紧装置进行夹取。

进一步改进，所述圆盘状承载机构竖向设置，所述多个电池充电夹均垂直圆盘状承载机构设置，方便夹紧装置进行夹取电池，因为夹紧装置的卡爪水平设置。

进一步改进，所述电池更换机构还包括第三电机和丝杠，第三电机与控制装置之间电连接，第三电机设置在底座上，丝杠转动设置在底座上，且丝杠的一端与第三电机的输出轴固连；所述丝杠上套设有螺帽，螺帽与丝杠螺纹连接，夹紧装置设置在螺帽上。夹紧装置夹取电池后转动一定角度调整电池触头的方向，同时通过控制装置控制第三电机的转动，因为螺帽与丝杠螺纹连接，所以丝杠转动带动螺帽前后移动，进而带动夹紧装置前后移动，方便夹紧装置来回移动，靠近无人机或电池充电机构进行夹取电池。

进一步改进，所述夹紧装置和螺帽之间设置有升降装置，所述升降装置用于驱动夹紧装置竖直升降。通过升降装置调节夹紧装置在竖直方向的位置，方便夹紧装置进行夹取电池。

进一步改进，所述夹紧装置的卡爪的间距可以调节，保证夹紧装置的卡爪能稳定夹取电池，防止在夹取电池后的移动过程中因卡爪松动导致电池掉落等情况发生。

进一步改进，所述夹紧装置的底座与电池充电机构的支架之间固连，丝杠与圆盘状承载机构垂直设置，且夹紧装置设置在圆盘状承载机构设置在电池充电夹的一侧。

进一步改进，所述无人机上的电池盒子包括盒子本体、盖子，盖子和盒子本体配合设置，所述盒子本体与盖子通过锁紧装置连接，防止盖子意外打开电池掉落。

进一步改进，所述锁紧装置包括插销、第一插孔、锁紧件和第二插孔，插销和锁紧件设置在盖子上，其中锁紧件转动设置在盖子上，第一插孔和第二插孔开设在盒子本体上；所述插销和第一插孔配合设置；所述锁紧件为L形，其中竖直段上设置有凸耳，通过凸耳与第二插孔配合设置；所述锁紧件水平段上开设有滑槽，插销远离第一插孔的一端上设置有滑块，滑块卡设在滑槽中，锁紧件与盖子的连接点为锁紧件的拐点。更换电池时，控制装置控制卡爪向下按动锁紧件远离凸耳的一端，锁紧件绕拐点转动，使凸耳与第二插孔相脱离；同时滑块沿滑槽滑动，插销向下运动，使插销与第一插孔脱离，打开盖子，卡爪夹住电池并拨出，脱离盒子本体；电池更换完成后，关闭盖子，通过卡爪向上转动锁紧件远离凸耳的一端，锁紧件绕拐点转动，则凸耳插入第二插孔中；同时滑块沿滑槽向相反方向滑动，插销向上运动，使插销的上端插入第一插孔中，使盖子与盒子本体紧固为一体。两道锁紧装置同时起作用，保证锁紧效果，确保无人机在飞行过程中，盖子不会意外打开导致电池滑落造成无人机损毁。

进一步改进，所述盖子上有卡槽，插销设在卡槽中，保证插销在上、下移动时，只在竖直方向移动，不会左右摆动。锁紧件与盖子连接处设置有扭簧，当盖子打开后，由于扭簧的恢复力，锁紧件自动复位；当盖子与盒子本体配合后，在扭簧恢复力作用下，锁紧件自动复位，保证凸耳插入第二插孔中，锁紧盖子和盒子本体，且不易松动，盖子不会意外打开。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

无人机在自动飞行过程检测到电池电量不足时，无人机控制系统控制无人机返航并精准降落到基站，然后控制装置控制电池更换机构的夹紧装置取出电池盒子中的电池，并插入空闲的电池充电夹中进行充电，然后夹紧装置夹取电池充电机构中一个充满电的电池并将其准确放入无人机的电池盒子中，达到更换电池的目的，操作方便、智能化程度高。

附图说明

图1为本实新型所述一种无人机电池更换系统中电池充电机构和电池更换机构的立体图。

图2为图1正视图。

图3为图无人机电池盒子的立体图。

图4为图3的正视图。

图5为图4的局部放大图。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步阐释本实用新型的内容，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。

如图1-5所示，一种无人机电池更换系统，包括：

电池充电机构，所述电池充电机构包括支架6、多个电池充电夹7，多个电池充电夹8设置在支架6上，每个电池充电夹8中的充电触头均与外电源连接；

电池更换机构，所述电池更换机构包括底座9和夹紧装置12，夹紧装置12转动设置在底座上，夹紧装置12用于无人机在更换电池时加持电池；

无人机，所述无人机上设置有电池盒子，内装有为无人机控制系统和第一电机供电的电池；

控制装置，所述控制装置(图中未视出)控制电池更换机构将无人机上电量耗尽的电池卸载下来放入电池充电机构的电池充电夹中进行充电，然后将电池充电机构充满电的电池装载到无人机电池盒子中。

无人机在自动飞行过程检测到电池电量不足时，无人机控制系统控制无人机返航并精准降落到基站，然后控制装置控制电池更换机构的夹紧装置取出电池盒子中的电池，并插入空闲的电池充电夹中进行充电，然后夹紧装置夹取电池充电机构中一个充满电的电池并将其准确放入无人机的电池盒子中，达到更换电池的目的。

在本实施例中，所述电池充电机构还包括圆盘状承载机构7和第二电机(图中未视出)，圆盘状承载机构7转动设置在支架6上，多个电池充电夹8沿周向均匀设置在圆盘状承载机构的边缘，第二电机用于驱动圆盘状承载机构7绕支架转动，第二电机与控制装置之间电连接。各个电池充电夹8上均设置有电池电量检测装置，且各个电池电量检测装置均与控制装置电连接，当无人机进行更换电池时，控制装置根据各个电池充电夹中电池的电量来控制第二电机的转速及转动角度，保证已经充满电并且距离夹紧装置12最近的电池转动至设置的位置，方便夹紧装置进行夹取。

在本实施例中，电池充电夹8为四个，在其他实施例中，电池充电夹8可以 为两个、三个、五个、六个等。

在本实施例中，所述圆盘状承载机构7竖向设置，所述多个电池充电夹8均垂直圆盘状承载机构7设置，方便夹紧装置进行夹取电池，因为夹紧装置的卡爪水平设置。在其他实施例中，圆盘状承载机构可以水平设置，多个电池充电夹也可以平行圆盘状承载机构设置。

在本实施例中，所述电池更换机构还包括第三电机10和丝杠11，第三电机10与控制装置之间电连接，第三电机10设置在底座9上，丝杠11转动设置在底座9上，且丝杠11的一端与第三电机10的输出轴固连；所述丝杠11上套设有螺帽(图中未视出)，螺帽与丝杠螺纹连接，夹紧装置设置12在螺帽上。夹紧装置夹取电池后转动一定角度调整电池触头的方向，同时通过控制装置控制第三电机10的转动，因为螺帽与丝杠螺纹连接，所以丝杠11转动带动螺帽前后移动，进而带动夹紧装置前后移动，方便夹紧装置来回移动，靠近无人机或电池充电机构进行夹取电池。在其他实施例中，丝杠和螺母可以有其他装置代替，如滑动机构，滑槽与滑块等。

在本实施例中，所述夹紧装置和螺帽之间设置有升降装置14，所述升降装置14用于驱动夹紧装置竖直升降。通过升降装置14调节夹紧装置12在竖直方向的位置，方便夹紧装置进行夹取电池。在本实施例中，所述升降装置14为液压油缸，液压油缸和控制装置之间电连接，控制装置控制液压油缸活塞杆的伸缩，调节夹紧装置的位置，方便夹取电池。在其他实施例中，升降装置可以为其他机构。

在本实施例中，所述夹紧装置的卡爪13的间距可以调节，保证夹紧装置的卡爪13能稳定夹取电池，防止在夹取电池后的移动过程中因卡爪松动导致电池掉落等情况发生。

在本实施例中，所述底座9与电池充电机构的支架6之间固连，丝杠11与圆盘状承载机构7垂直设置，且夹紧装置12设置在圆盘状承载机构7设置电池充电夹8的一侧。

在本实施例中，所述无人机上的电池盒子包括盒子本体1、盖子2，盖子2和盒子本体1配合设置，所述盒子本体与盖子通过锁紧装置连接，防止盖子意外打开电池掉落。

在本实施例中，所述锁紧装置包括插销3、第一插孔(图中未视出)、锁紧件4和第二插孔11，插销3和锁紧件4设置在盖子2上，其中锁紧件4转动设置在盖子2上，第一插孔和第二插孔11开设在盒子本体1上；所述插销3和第一插孔配合设置；所述锁紧件4为L形，其中竖直段上设置有凸耳42，通过凸耳42与第二插孔11的配合设置；所述锁紧件4水平段上开设有滑槽41，插销远离第一插孔的一端上设置有滑块(图中未视出)，滑块卡设在滑槽41中，锁紧件4与盖子2的连接点为锁紧件4的拐点。更换电池时，控制装置控制卡爪13向下按动锁紧件4远离凸耳42的一端，锁紧件4绕拐点转动，使凸耳42与第二插孔11相脱离；同时滑块沿滑槽41滑动，插销3向下运动，使插销3与第一插孔脱离，打开盖子2，卡爪13夹住电池并拨出，脱离盒子本体1；电池更换完成后，关闭盖子2，通过卡爪13向上转动锁紧件4远离凸耳42的一端，锁紧件4绕拐点转动，则凸耳42插入第二插孔11中；同时滑块沿滑槽41向相反方向滑动，插销3向上运动，使插销3的上端插入第一插孔中，使盖子2与盒子本体1紧固为一体。两道锁紧装置同时起作用，保证锁紧效果，确保无人机在飞行过程中，盖子不会意外打开导致电池滑落造成无人机损毁。本申请中，以附图3中上、下方位为文中所描述的上、下方向，当所述电池盒子被翻转后或倒置后，仍以文字记载的上、下方向为准。

在本实施例中，所述盖子2上有卡槽5，插销3设在卡槽5中，卡槽5的宽度略宽于插销3的宽度，保证插销3在上、下移动时，只在竖直方向移动，不会左右摆动。

在本实施例中，所述锁紧件3与盖子2连接处设置有扭簧(图中未视出)，当盖子2打开后，由于扭簧的恢复力，锁紧件4自动复位；当盖子2与盒子本体1配合后，在扭簧恢复力作用下，锁紧件自动复位，保证凸耳42插入第二插孔11中，锁紧盖子和盒子本体，且不易松动，盖子不会意外打开。

在本实施例中，所述锁紧装置为两个，两个锁紧装置相对设置，通过增加锁紧装置的数量，提高锁紧效果。

在本实施例中，所述盒子本体1为立方体无盖壳体，盖子为长方形。

本实用新型中未做特别说明的均为现有技术或者通过现有技术即可实现，而且本实用新型中所述具体实施案例仅为本实用新型的较佳实施案例而已，并非用 来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本实用新型的技术范畴。

Claims (10)

1.一种无人机电池更换系统，其特征在于，包括：

电池充电机构，所述电池充电机构包括支架、多个电池充电夹，多个电池充电夹设置在支架上，每个电池充电夹中的充电触头均与外电源连接；

电池更换机构，所述电池更换机构包括底座和夹紧装置，夹紧装置转动设置在底座上，夹紧装置用于无人机在更换电池时加持电池；

无人机，所述无人机上设置有电池盒子，内装有为无人机控制系统和第一电机供电的电池；

控制装置，所述控制装置控制电池更换机构将无人机上电量耗尽的电池卸载下来放入电池充电机构的电池充电夹中进行充电，然后将电池充电机构充满电的电池装载到无人机电池盒子中。

2.根据权利要求1所述的无人机电池更换系统，其特征在于，所述电池充电机构还包括圆盘状承载机构和第二电机，圆盘状承载机构转动设置在支架上，多个电池充电夹沿周向均匀设置在圆盘状承载机构的边缘，第二电机用于驱动圆盘状承载机构绕支架转动，第二电机与控制装置之间电连接。

3.根据权利要求2所述的无人机电池更换系统，其特征在于，所述圆盘状承载机构竖向设置，所述多个电池充电夹均垂直圆盘状承载机构设置。

4.根据权利要求1所述的无人机电池更换系统，其特征在于，所述电池更换机构还包括第三电机和丝杠，第三电机与控制装置之间电连接，第三电机设置在底座上，丝杠转动设置在底座上，且丝杠的一端与第三电机的输出轴固连；所述丝杠上套设有螺帽，螺帽与丝杠螺纹连接，夹紧装置设置在螺帽上。

5.根据权利要求4所述的无人机电池更换系统，其特征在于，所述夹紧装置和螺帽之间设置有升降装置，所述升降装置用于驱动夹紧装置竖直升降。

6.根据权利要求4或5所述的无人机电池更换系统，其特征在于，所述夹紧装置的卡爪的间距可以调节。

7.根据权利要求6所述的无人机电池更换系统，其特征在于，所述夹紧装置的底座与电池充电机构的支架之间固连，丝杠与圆盘状承载机构垂直设置，且夹紧装置圆盘状承载机构设置在电池充电夹的一侧。

8.根据权利要求1所述的无人机电池更换系统，其特征在于，所述无人机上的 电池盒子包括盒子本体、盖子，盖子和盒子本体配合设置，所述盒子本体与盖子通过锁紧装置连接。

9.根据权利要求8所述的无人机电池更换系统，其特征在于，所述锁紧装置包括插销、第一插孔、锁紧件和第二插孔，插销和锁紧件设置在盖子上，其中锁紧件转动设置在盖子上，第一插孔和第二插孔开设在盒子本体上；所述插销和第一插孔配合设置；所述锁紧件为L形，其中竖直段上设置有凸耳，通过凸耳与第二插孔配合设置；所述锁紧件水平段上开设有滑槽，插销远离第一插孔的一端上设置有滑块，滑块卡设在滑槽中，锁紧件与盖子的连接点为锁紧件的拐点。

10.根据权利要求9所述的无人机电池更换系统，其特征在于，所述盖子上有卡槽，插销设在卡槽中，锁紧件与盖子连接处设置有扭簧。