CN207748048U - 无人机电池更换装置及无人机电池更换设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种无人机电池更换装置及无人机电池更换设备，涉及无人机设备的技术领域，包括架体、电池运输机构、电池更换机构；电池运输机构包括多个用于给电池充电的充电单元；电池更换机构安装于架体，且电池更换机构可将充电单元搭载的电池输送至无人机的电池仓以更换无人机上的电池。本实用新型的目的在于提供一种无人机电池更换装置及无人机电池更换设备，能够实现替换无人机电池仓内电池并对电池进行充电，实现电池更换的连续性，减小了劳动强度，为无人机电池的更换提供了便利。

Description

无人机电池更换装置及无人机电池更换设备

技术领域

本实用新型涉及无人机设备技术领域，尤其是涉及一种无人机电池更换装置及无人机电池更换设备。

背景技术

目前农业市场是众多领域中智能化应用短板领域，包括播种、植保、收割等都是劳动密集型工作，急需智能化产品的引入。目前无人机行业应用突飞猛进，行业认可度不断提高，无人机自动化能力及可靠性能力不断完善，并且已经有植保无人机作为农业智能化作业的入口，开始应用于植保领域。

续航时间是无人机最重要的性能指标之一，能够直接表明无人机充电一次后的持久作业或持久飞行的能力，与续航时间直接有关系的便是电池的电量，电池的电量使用长久，续航时间长；电池的电量使用时间短，续航时间短。现有的无人机在电池电量使用完毕后，到达指定地点充电，由人工对电池进行充电，实现了对无人机电池的充电，为无人机的再次飞行提供了可能。

但是，现有的无人机的续航能力较低，需要人工经常更换电池，增加了人工的劳动强度，给人们使用带来了很大的不便，也限制了无人机自动完成不间断巡航的工作。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无人机电池更换装置及无人机电池更换设备，能够实现替换无人机电池仓内电池并对电池进行充电，实现电池更换的连续性，减小了劳动强度，为无人机电池的更换提供了便利。

为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

第一方面，本实用新型提供一种无人机电池更换装置，包括：架体、电池运输机构、电池更换机构；

所述电池运输机构包括多个用于给电池充电的充电单元；

所述电池更换机构安装于所述架体，且所述电池更换机构可将所述充电单元搭载的电池输送至无人机的电池仓以更换无人机上的电池。

进一步地，所述电池更换机构包括第一机械臂，所述第一机械臂与所述架体转动连接，且所述第一机械臂上设有第一推动组件以及用于容纳电池的第一容仓；

当所述第一机械臂处于第一工位时，所述第一容仓与所述充电单元相对，用于承接所述充电单元搭载的电池；

当所述第一机械臂处于第二工位时，所述第一容仓与所述电池仓相对，所述第一推动组件可将所述第一容仓内的电池推送至所述电池仓同时将所述电池仓内的电池推出，以替换所述电池仓内的电池。

进一步地，所述电池更换机构还包括第二机械臂，所述第二机械臂与所述架体转动连接，且所述第二机械臂上设有第二推动组件以及用于容纳电池的第二容仓；

当所述第二机械臂处于第一工位时，所述第二容仓与未搭载电池的所述充电单元相对，所述第二推动组件可将所述第二容仓内的电池推送至所述充电单元；

当所述第二机械臂处于第二工位时，所述第二容仓与所述电池仓相对，用于承接无人机上替换下的电池。

进一步地，所述架体上设置有第一驱动机构，所述第一驱动机构与所述第一机械臂转动连接，用于驱动所述第一机械臂在第一工位和第二工位之间切换；

所述架体上还设置有第二驱动机构，所述第二驱动机构与所述第二机械臂转动连接，用于驱动所述第二机械臂在第一工位和第二工位之间切换。

进一步地，所述电池运输机构包括第三推动组件，当所述第一容仓与所述充电单元相对时，所述第三推动组件将所述充电单元搭载的电池推送至所述第一容仓内。

进一步地，所述电池运输机构还包括驱动组件和轮换轨道，

多个所述充电单元与所述轮换轨道滑动连接；所述驱动组件与多个所述充电单元传动连接，用于驱动多个所述充电单元沿所述轮换轨道滑动。

进一步地，所述驱动组件包括驱动电机和与所述驱动电机传动连接的传动部件，所述传动部件与所述充电单元传动连接。

进一步地，所述传动部件与所述充电单元通过传动件传动连接，所述传动件上设有限位槽，所述充电单元上设有与所述限位槽配合的限位块。

进一步地，所述电池运输机构包括四个所述充电单元，四个所述充电单元均布于所述轮换轨道；

当所述第一机械臂和所述第二机械臂均处于第一工位时，搭载电池的所述充电单元位于所述第三推动组件和所述第一容仓之间，以便所述第三推动组件将所述充电单元内的电池推送至所述第一容仓内；未搭载电池的所述充电单元与所述第二容仓相对，以便所述第二推动组件将所述第二容仓内的电池推送至所述充电单元内。

第二方面，本实用新型还提供一种无人机电池更换设备，包括停机坪和如第一方面中所述的无人机电池更换装置；

所述停机坪与所述无人机电池更换装置中的架体转动连接，用于调节无人机电池仓的位置。

本实用新型提供的无人机电池更换装置及无人机电池更换设备具有以下有益效果：

本实用新型第一方面提供的无人机电池更换装置，包括：架体、电池运输机构、电池更换机构；电池运输机构包括多个用于给电池充电的充电单元；电池更换机构安装于架体，且电池更换机构可将充电单元搭载的电池输送至无人机的电池仓以更换无人机上的电池。

采用本实用新型第一方面提供的无人机电池更换装置，当无人机在停机坪降落并到达预设位置后，电池更换机构可以将充电单元搭载的电池输送至无人机的电池仓，替换下电池仓内电量耗尽或者电量较低的电池，实现了无人机电池的自动更换。电池运输机构上有多个充电单元，可同时给多块电池充电，可以连续给多个无人机更换电池。

本实用新型第一方面提供的无人机电池更换装置，能够实现自动替换无人机电池仓内电池并对电池进行充电，保障了电池更换的连续性，减小了劳动强度，为无人机电池的更换提供了便利。

本实用新型第二方面提供的无人机电池更换设备包括本实用新型第一方面提供的无人机电池更换装置，当无人机降落至停机坪，停机坪将无人机调至预设位置后，电池运输机构将搭载电池的充电单元移动至电池更换机构处，电池更换机构将充电单元搭载的电池输送至无人机的电池仓，替换下电池仓内电量耗尽或者电量较低的电池，并且电池运输机构上有多个充电单元，可同时给多块电池充电，使得电池更换机构可以连续给多个无人机更换电池。实现了无人机电池的自动更换，保障了电池更换的连续性，减小了劳动强度，为无人机电池的更换提供了便利。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的无人机电池更换装置的三维图；

图2为本实用新型实施例提供的无人机电池更换装置的主视图；

图3为本实用新型实施例提供的无人机电池更换装置的后视图；

图4为本实用新型实施例提供的第三推动组件的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的电池运输机构的结构示意图；

图6为图5中A处放大图。

图标：1-架体；2-电池运输机构；3-电池更换机构；4-电池仓；5-停机坪；11-第一驱动机构；12-第二驱动机构；21-充电单元；22-第三推动组件；23-驱动组件；24-轮换轨道；31-第一机械臂；32-第一推动组件；33-第一容仓；34-第二机械臂；35-第二推动组件；36-第二容仓；211-底座；212-充电槽；221-电机；222-丝杠；223-推板；231-传动部件；232-传动件。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。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。

在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

请参照图1-图6，下面将结合附图对本实用新型实施例提供的无人机电池更换装置及无人机电池更换设备作详细说明。

本实用新型第一方面的实施例提供了一种无人机电池更换装置，包括：架体1、电池运输机构2、电池更换机构3；电池运输机构2包括多个用于给电池充电的充电单元21；电池更换机构3安装于架体1，且电池更换机构3可将充电单元21搭载的电池输送至无人机的电池仓4以更换无人机上的电池。

采用本实用新型第一方面的实施例提供的无人机电池更换装置，当无人机在停机坪5降落并到达预设位置后，电池更换机构3可以将充电单元21搭载的电池输送至无人机的电池仓4，替换下电池仓4内电量耗尽或者电量较低的电池，实现了无人机电池的自动更换。电池运输机构2上有多个充电单元21，可同时给多块电池充电，可以连续给多个无人机更换电池。

本实用新型第一方面的实施例提供的无人机电池更换装置，能够实现自动替换无人机电池仓4内电池并对电池进行充电，保障了电池更换的连续性，减小了劳动强度，为无人机电池的更换提供了便利。

本实施例可选的方案中，更进一步地，电池更换机构3包括第一机械臂31，第一机械臂31与架体1转动连接，且第一机械臂31上设有第一推动组件32以及用于容纳电池的第一容仓33；当第一机械臂31处于第一工位时，第一容仓33与充电单元21相对，用于承接充电单元21搭载的电池；当第一机械臂31处于第二工位时，第一容仓33与电池仓4相对，第一推动组件32可将第一容仓33内的电池推送至电池仓4同时将电池仓4内的电池推出，以替换电池仓4内的电池。

本实施例可选的方案中，更进一步地，电池更换机构3还包括第二机械臂34，第二机械臂34与架体1转动连接，且第二机械臂34上设有第二推动组件35以及用于容纳电池的第二容仓36；当第二机械臂34处于第一工位时，第二容仓36与未搭载电池的充电单元21相对，第二推动组件35可将第二容仓36内的电池推送至充电单元21；当第二机械臂34处于第二工位时，第二容仓36与电池仓4相对，用于承接无人机上替换下的电池。

需要说明的是，在至少一个实施例中，第一机械臂31和第二机械臂34可以采用相同的结构也可以采用不同的结构。如图1-图3所示，第一机械臂31和第二机械臂34结构相同，第一机械臂31和第二机械臂34相对设置在架体1两侧，图2中第一机械臂31处于第一工位，第二机械臂34处于第二工位。具体地，第一机械臂31包括依次连接的第一连杆、第二连杆和第三连杆，其中，第一连杆与第二连杆垂直且第一连杆与第三连杆平行，第三连杆与第一容仓33连接，第一推动组件32位于第一容仓33背离仓口一侧。第一推动组件32包括电机221、丝杠222和推板223，电机221驱动丝杠222带动推板223沿第一容仓33的深度方向往复移动，以便第一容仓33与无人机的电池仓4相对时将第一容仓33内的电池推入电池仓4。第一推动组件32还可以采用气缸结构。第二推出组件可以与第一推出组件采用相同的结构，也可以为其他能实现将第二容仓36内的电池推出的结构。

本实施例可选的方案中，更进一步地，架体1上设置有第一驱动机构11，第一驱动机构11与第一机械臂31转动连接，用于驱动第一机械臂31在第一工位和第二工位之间切换；架体1上还设置有第二驱动机构12，第二驱动机构12与第二机械臂34转动连接，用于驱动第二机械臂34在第一工位和第二工位之间切换。

在至少一个实施例中，第一驱动机构11包括依次传动连接的第一电机、第一减速箱和第一转轴，第一转轴与第一机械臂31传动连接，第一电机可驱动第一机械臂31绕第一转轴的轴线转动，以实现第一机械臂31在第一工位和第二工位之间切换；第二驱动机构12包括依次传动连接的第二电机、第二减速箱和第二转轴，第二转轴与第二机械臂34传动连接，第二电机可驱动第二机械臂34绕第二转轴的轴线转动，以实现第二机械臂34在第一工位和第二工位之间切换。

如图3所示，第一驱动机构11与第二驱动机构12结构相同，并且第一机械臂31与第二机械臂34结构相同。

本实施例可选的方案中，更进一步地，电池运输机构2包括第三推动组件22，当第一容仓33与充电单元21相对时，第三推动组件22将充电单元21搭载的电池推送至第一容仓33内。

如图1所示，第三推动组件22可以采用和第一推动组件32相同的结构，包括电机221、丝杠222和推板223，电机221驱动丝杠222带动推板223沿丝杠222的延伸方向往复移动，以便第三推动组件22、充电单元21以及第一容仓33相对时将充电单元21内的电池推入第一容仓33。第三推动组件22还可以采用气缸结构等其他能实现将充电单元21内的电池推出的结构。

本实施例可选的方案中，更进一步地，电池运输机构2还包括驱动组件23和轮换轨道24，多个充电单元21与轮换轨道24滑动连接；驱动组件23与多个充电单元21传动连接，用于驱动多个充电单元21沿轮换轨道24滑动。

在至少一个实施例中，充电单元21包括底座211和充电槽212，底座211设有与轮换轨道24配合的滑槽，充电槽212安装在底座211上，用于承载电池并为电池充电。如图5所示，轮换轨道24为环形轨道，底座211上设置有四个立柱，四个立柱排成两行两列，两对立柱中间形成滑槽。驱动组件23驱动底座211沿轮换轨道24滑行。

本实施例可选的方案中，更进一步地，驱动组件23包括驱动电机和与驱动电机传动连接的传动部件231，传动部件231与充电单元21传动连接。传动部件231具体可以采用传动带结构或者传动辊结构等。

本实施例可选的方案中，更进一步地，传动部件231与充电单元21通过传动件232传动连接，传动件232上设有限位槽，充电单元21上设有与限位槽配合的限位块。如图5所示，传动部件231采用传动带结构，传动件232在传动带的作用下随传动带移动，充电单元21的底座211上的限位块插入传动件232的限位槽内，传动件232带动底座211沿轮换轨道24滑动。

本实施例可选的方案中，更进一步地，电池运输机构2包括四个充电单元21，四个充电单元21均布于轮换轨道24；当第一机械臂31和第二机械臂34均处于第一工位时，搭载电池的充电单元21位于第三推动组件22和第一容仓33之间，以便第三推动组件22将充电单元21内的电池推送至第一容仓33内；未搭载电池的充电单元21与第二容仓36相对，以便第二推动组件35将第二容仓36内的电池推送至充电单元21内。如图5所示，无人机更换装置可同时对四块电池(自左侧沿顺时针分别标记为1、2、3、4)进行充电和轮换。当系统检测到有飞机降落后，电池1被第三推动组件22推到第一机械臂31的第一容仓33内。当停机坪5携带飞机旋转到电池仓4与第二机械臂34的第二容仓36方向一致时(通过机械定位实现)，架体1两侧的第一机械臂31和第二机械臂34同时向上翻转，与无人机上的电池对接，装有电池的第一机械臂31(图中左侧)将其内部搭载的电池通过第一推动组件32推入无人机的电池仓4中，无人机中原有的电池则被推入右侧的第二机械臂34内，架体1两侧的第一机械臂31和第二机械臂34同时降落，电池更换完成，待原搭载电池1的充电单元21(此时为无电池状态)随传送带传送到搭载电池3的充电单元21所在位置时，第二推出组件将右侧第二机械臂34内的电池推入充电单元21的充电槽212进行充电。

本实用新型第二方面的实施例提供了一种无人机电池更换设备，包括停机坪5和第二方面的实施例中的无人机电池更换装置，停机坪5与无人机电池更换装置中的架体1转动连接，用于调节无人机电池仓4的位置。

无人机在每次执行任务前后都需要停靠在预定的位置进行保养检修，以便下次任务能够顺利进行。无人机位置与方位的调整需要在停机坪5上进行。无人机脚架底部为圆形，由于定位存在的微小误差，当飞机降落到基站停机坪5后，飞机不能够停在停机坪5的指定位置(正中间)，此时就需要停机坪5来进行调整。正中的四只抓脚以相同的速度分别匀速向四周撑起，迫使无人机处于停机坪5正中间(与停机坪5形成同心圆)。该过程结束后，停机坪5开始进行自转，使无人机的电池方向与第一机械臂31和第二机械臂34处于第二工位时方向一致。将第一机械臂31切换至第一工位；第三推动组件22将第一个充电单元21内的电池推送至第一机械臂31的第一容仓33内；将第一机械臂31和第二机械臂34均切换至第二工位；第一推动组件32将第一容仓33内的电池推送至无人机的电池仓4，同时将电池仓4内替换下的电池推送至第二机械臂34的第二容仓36内；驱动组件23驱动多个充电单元21沿轮换轨道24滑动；将第一机械臂31和第二机械臂34均切换至第一工位；第三推动组件22将第二个充电单元21内的电池推送至第一机械臂31的第一容仓33内，第二推动组件35将第二容仓36内的电池推送至第一个充电单元21内。

本实用新型第二方面的实施例提供的无人机电池更换设备包括本实用新型第一方面的实施例提供的无人机电池更换装置，当无人机降落至停机坪，停机坪将无人机调至到达预设位置后，电池运输机构2将搭载电池的充电单元21移动至电池更换机构3处，电池更换机构3将充电单元21搭载的电池输送至无人机的电池仓4，替换下电池仓4内电量耗尽或者电量较低的电池，并且电池运输机构2上有多个充电单元21，可同时给多块电池充电，使得电池更换机构3可以连续给多个无人机更换电池。实现了无人机电池的自动更换，保障了电池更换的连续性，减小了劳动强度，为无人机电池的更换提供了便利。

以上对本实用新型的无人机电池更换装置及无人机电池更换设备进行了说明，但是，本实用新型不限定于上述具体的实施方式，只要不脱离权利要求的范围，可以进行各种各样的变形或变更。本实用新型包括在权利要求的范围内的各种变形和变更。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对实用新型进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种无人机电池更换装置，其特征在于，包括：架体(1)、电池运输机构(2)、电池更换机构(3)；

所述电池运输机构(2)包括多个用于给电池充电的充电单元(21)；

所述电池更换机构(3)安装于所述架体(1)，且所述电池更换机构(3)可将所述充电单元(21)搭载的电池输送至无人机的电池仓(4)以更换无人机上的电池。

2.根据权利要求1所述的无人机电池更换装置，其特征在于，所述电池更换机构(3)包括第一机械臂(31)，所述第一机械臂(31)与所述架体(1)转动连接，且所述第一机械臂(31)上设有第一推动组件(32)以及用于容纳电池的第一容仓(33)；

当所述第一机械臂(31)处于第一工位时，所述第一容仓(33)与所述充电单元(21)相对，用于承接所述充电单元(21)搭载的电池；

当所述第一机械臂(31)处于第二工位时，所述第一容仓(33)与所述电池仓(4)相对，所述第一推动组件(32)可将所述第一容仓(33)内的电池推送至所述电池仓(4)同时将所述电池仓(4)内的电池推出，以替换所述电池仓(4)内的电池。

3.根据权利要求2所述的无人机电池更换装置，其特征在于，所述电池更换机构(3)还包括第二机械臂(34)，所述第二机械臂(34)与所述架体(1)转动连接，且所述第二机械臂(34)上设有第二推动组件(35)以及用于容纳电池的第二容仓(36)；

当所述第二机械臂(34)处于第一工位时，所述第二容仓(36)与未搭载电池的所述充电单元(21)相对，所述第二推动组件(35)可将所述第二容仓(36)内的电池推送至所述充电单元(21)；

当所述第二机械臂(34)处于第二工位时，所述第二容仓(36)与所述电池仓(4)相对，用于承接无人机上替换下的电池。

4.根据权利要求3所述的无人机电池更换装置，其特征在于，所述架体(1)上设置有第一驱动机构(11)，所述第一驱动机构(11)与所述第一机械臂(31)转动连接，用于驱动所述第一机械臂(31)在第一工位和第二工位之间切换；

所述架体(1)上还设置有第二驱动机构(12)，所述第二驱动机构(12)与所述第二机械臂(34)转动连接，用于驱动所述第二机械臂(34)在第一工位和第二工位之间切换。

5.根据权利要求3所述的无人机电池更换装置，其特征在于，所述电池运输机构(2)包括第三推动组件(22)，当所述第一容仓(33)与所述充电单元(21)相对时，所述第三推动组件(22)将所述充电单元(21)搭载的电池推送至所述第一容仓(33)内。

6.根据权利要求5所述的无人机电池更换装置，其特征在于，所述电池运输机构(2)还包括驱动组件(23)和轮换轨道(24)，多个所述充电单元(21)与所述轮换轨道(24)滑动连接；所述驱动组件(23)与多个所述充电单元(21)传动连接，用于驱动多个所述充电单元(21)沿所述轮换轨道(24)滑动。

7.根据权利要求6所述的无人机电池更换装置，其特征在于，所述驱动组件(23)包括驱动电机和与所述驱动电机传动连接的传动部件(231)，所述传动部件(231)与所述充电单元(21)传动连接。

8.根据权利要求7所述的无人机电池更换装置，其特征在于，所述传动部件(231)与所述充电单元(21)通过传动件(232)传动连接，所述传动件(232)上设有限位槽，所述充电单元(21)上设有与所述限位槽配合的限位块。

9.根据权利要求6所述的无人机电池更换装置，其特征在于，所述电池运输机构(2)包括四个所述充电单元(21)，四个所述充电单元(21)均布于所述轮换轨道(24)；

当所述第一机械臂(31)和所述第二机械臂(34)均处于第一工位时，搭载电池的所述充电单元(21)位于所述第三推动组件(22)和所述第一容仓(33)之间，以便所述第三推动组件(22)将所述充电单元(21)内的电池推送至所述第一容仓(33)内；未搭载电池的所述充电单元(21)与所述第二容仓(36)相对，以便所述第二推动组件(35)将所述第二容仓(36)内的电池推送至所述充电单元(21)内。

10.一种无人机电池更换设备，其特征在于，包括停机坪(5)和如权利要求1-9中任一项所述的无人机电池更换装置；

所述停机坪(5)与所述无人机电池更换装置中的架体(1)转动连接，用于调节无人机电池仓(4)的位置。