CN208053672U - 一种无人机充电桩 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机充电桩，包括底座、升降充电平台、无线充电装置和滑杆定位机构，所述底座包括顶部降落平台和内部的容置空间，所述升降充电平台设于所述容置空间内且相对降落平台升降以用于对停靠至降落平台上的无人机充电，所述无线充电装置固定于所述升降充电平台顶部；所述滑杆定位机构有一组且相对设于所述降落平台上，其用于将停靠在所述降落平台上的无人机推至升降充电平台处定位以完成充电。该无人机充电桩能够在无人机电量不足时，提供无人机降落及充电平台，自动对无人机进行定位，使无人机与升降充电平台上的无线充电装置有效对接，完成自动充电，无需人工更换电池，提高了无人机工作效率。

Description

一种无人机充电桩

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机充电桩。

背景技术

无人机是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。随着无人机行业的迅速发展，越来越多的无人机被应用到农业、林业、电力、测绘、遥测等行业。

在各行业应用中，无人机通常需要搭载各种设备以实现各种功能，随着设备的增加，无人机的自身重量增加，需要消耗更大的功率来保证无人机的正常飞行，电量损耗较大。但是，无人机基本都是依靠电池供电，电池一次可以提供的电量有限，续航能力低，需要同时准备多块电池且每隔一段时间控制无人机降落以更换电池，增强其续航能力，操作过程繁琐，无人机执行任务过程中需要多次拆装电池，不仅影响工作效率，而且高频率的拆装电池容易损坏无人机电子元件以及机架，增加了成本。由于电池技术水平限制，续航时间是当前多旋翼无人机面临的最大技术挑战。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供了一种无人机充电桩，其结构简单，操作方便，运行稳定，解决了现有多旋翼无人机的续航问题。

为了达到上述技术效果，本发明包括以下技术方案：一种无人机充电桩，包括底座、升降充电平台、无线充电装置和滑杆定位机构，所述底座包括顶部降落平台和内部的容置空间，所述升降充电平台设于所述容置空间内且相对降落平台升降以用于对停靠至降落平台上的无人机充电，所述无线充电装置固定于所述升降充电平台顶部；

所述滑杆定位机构有一组且相对设于所述降落平台上，其用于将停靠在所述降落平台上的无人机推至升降充电平台处定位以完成充电。

进一步地，所述升降充电平台包括基座、升降装置和升降台，所述无线充电装置固定于所述升降台顶部，所述降落平台上开设有供升降台穿过的开口。

进一步地，所述降落平台内侧设有用于遮盖所述开口的滑盖机构；

所述滑盖机构包括第一双轴电机、滑盖、两个第一传动轴、两个传动齿轮和分别固定在所述滑盖两侧的两个齿条，所述第一双轴电机的两个输出轴分别通过第一联轴器与两个第一传动轴的一端连接，所述第一传动轴的另一端与传动齿轮连接，所述传动齿轮与滑盖上的齿条啮合；所述滑盖上配设有导轨，所述降落平台内侧面设有与导轨相匹配的滑槽。

进一步地，所述基座包括安装座和连接于所述安装座顶部的中空圆筒；所述升降台包括一端开口的圆形套筒，所述圆形套筒顶部固定无线充电装置，所述圆形套筒内中部沿轴向连接有套杆；所述升降装置包括第一电机、第二联轴器和第一丝杆，所述第一电机的输出轴通过第二联轴器与所述第一丝杆连接，所述套杆螺纹套设于所述第一丝杆上且随着第一丝杆的转动而升降。

进一步地，所述中空圆筒外壁沿着轴向间隔设有多条导向槽，所述圆形套筒内壁设有与所述导向槽相匹配的导向条。

进一步地，所述滑杆定位机构包括第二双轴电机、定位滑杆、两组传动装置和两组滑动装置，所述第二双轴电机分别通过两组传动装置驱动两侧相对设置的滑动装置，所述定位滑杆的两端分别固定连接在滑动装置上且随滑动装置相对升降充电平台所在位置往返滑动。

进一步地，所述传动装置包括第三联轴器、第二传动轴和齿轮箱；

所述滑动装置包括第二丝杆、滑块和轴承座；所述第二双轴电机的两个输出轴分别通过第三联轴器与第二传动轴的一端连接，所述第二传动轴的另一端与所述齿轮箱的输入轴传动连接，所述齿轮箱的输出轴与所述第二丝杆的一端传动连接，所述第二丝杆的另一端转动连接在轴承座内，所述滑块螺纹连接在所述第二丝杆上；所述定位滑杆的两端分别固定在相对的两组滑动装置中的滑块上。

进一步地，所述相对设于所述降落平台上的一组滑杆定位机构中的两个定位滑杆的滑动方向相反。

更进一步地，所述无线充电装置包括充电板和设于充电板内的无线充电发射器，所述无线充电发射器与安装于无人机机体底部的无线充电接收器配合使用，所述无线充电接收器与所述无人机的蓄电池连接。

进一步地，还包括设于底座内的控制器和第一无线通信模块，所述第一无线通信模块和所述无线充电发射器与所述控制器连接，所述第一无线通信模块与所述无人机上的第二无线通信模块无线通信。

采用上述技术方案，包括以下有益效果：本发明所提供的无人机充电桩，通过设置在降落平台上的滑杆定位机构将降落在其上的无人机推至既定的充电位置，并控制升降充电平台上升至无人机机体底部，使得其上的无线充电装置完成对无人机的自动充电；该无人机充电桩能够在无人机电量不足时，提供无人机降落及充电平台，自动对无人机进行定位，使无人机与升降充电平台上的无线充电装置有效对接，完成自动充电，无需人工更换电池，提高了无人机工作效率。

附图说明

图1为本发明所提供无人机充电桩的结构示意图；

图2为本发明所提供升降充电平台的结构示意图；

图3为本发明所提供升降充电平台的内部结构示意图；

图4为本发明中底座容置空间内降落平台的仰视图。

图中，

1、底座；1.1、降落平台；1.2、开口；2、升降充电平台；2.1、安装座；2.2、中空圆筒；2.21、导向槽；2.3、圆形套筒；2.31、套杆；3、无线充电装置；4、第二双轴电机；5、第二传动轴；6、齿轮箱；7、滑块；8、第二丝杆；9、定位滑杆；10、轴承座；11、滑盖；12、第一双轴电机；13、第一联轴器；14、第一传动轴；15、传动齿轮；16、齿条。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例：

目前，无人机基本都是依靠电池供电，电池一次可以提供的电量有限，续航能力低，需要同时准备多块电池且每隔一段时间控制无人机降落以更换电池，增强其续航能力，操作过程繁琐，无人机执行任务过程中需要多次拆装电池，不仅影响工作效率，而且高频率的拆装电池容易损坏无人机电子元件以及机架，增加了成本。虽然，现今有采用无线充电桩对无人机进行充电，但是，目前的无人机充电桩结构复杂，难以对无人机的充电位置进行自动定位，且无线充电装置暴露在外，容易受到外界环境的影响而受到损害，在一定程度上影响了无线充电装置的使用寿命。

本实施例提供了一种无人机充电桩，参阅图1，包括底座1、升降充电平台2、无线充电装置3和滑杆定位机构，底座1包括顶部降落平台1.1和内部的容置空间，所述升降充电平台2设于所述容置空间内且相对降落平台1.1升降以用于对停靠至降落平台上的无人机充电，所述无线充电装置固定于所述升降充电平台顶部；

所述滑杆定位机构有一组且相对设于所述降落平台上，其用于将停靠在所述降落平台上的无人机推至升降充电平台处定位以完成充电。

本实施例所提供的无人机充电桩，通过设置降落平台上的一对滑杆定位机构对降落在其上的无人机进行定位，将其推动至既定位置，容置空间内的升降充电平台上升后将无线充电装置送至无人机机体下方，使得无线充电装置与无人机机体底部的无线充电接收器对接，从而实现自动充电。

其中，所述升降充电平台包括基座、升降装置和升降台，所述无线充电装置固定于所述升降台顶部，所述降落平台上开设有供升降台穿过的开口。

为了避免无线充电装置裸露在外而受到外界环境的损坏，在不进行无人机充电时，无线充电装置通过升降充电平台降落至容置空间内，同时为了对容置空间实现密封，避免雨水侵入，本实施例在所述降落平台内侧设有用于遮盖所述开口的滑盖机构；参阅图4，该滑盖机构包括第一双轴电机12、滑盖11、两个第一传动轴14、两个传动齿轮15和分别固定在所述滑盖11两侧的两个齿条16，所述第一双轴电机12的两个输出轴分别通过第一联轴器13与两个第一传动轴14的一端连接，所述第一传动轴14的另一端与传动齿轮15连接，所述传动齿轮与滑盖上的齿条16啮合。所述滑盖11上配设有导轨，所述降落平台内侧面设有与导轨相匹配的滑槽。

第一双轴电机12通过传动轴带动两个传动齿轮运动，由于传动齿轮与滑盖两侧的齿条啮合，两个传动齿轮分别带动两个齿条，滑盖在齿条的作用下使得其上的导轨沿着滑槽滑动，当无人机降落至降落平台时，滑盖滑动，使得升降充电平台上升后穿过开口，当充电完成后，升降充电平台降落至容置空间内，滑盖滑动将开口遮盖。

本发明的一实施中，具体地，参阅图2和3，所述基座包括安装座2.1和连接于所述安装座2.1顶部的中空圆筒2.2；所述升降台包括一端开口的圆形套筒2.3，所述圆形套筒2.3顶部固定无线充电装置3，所述圆形套筒2.3内中部沿轴向连接有套杆2.31；所述升降装置包括第一电机2.4、第二联轴器2.5和第一丝杆2.6，所述第一电机2.4的输出轴通过第二联轴器2.5与所述第一丝杆2.6连接，第一电机2.4可以安装在中空圆筒2.2底部，第一丝杆2.6沿着中空圆筒2.2轴向设置且螺纹连接在套杆2.31内。

电机带动第一丝杆转动，所述套杆螺纹套设于所述第一丝杆上且随着第一丝杆的转动而升降，从而带动圆形套筒相对中空圆筒运动，向下运动时，圆形套筒套接在所述中空圆筒外且沿着中空圆筒向下运动，向上运动时，在套杆的作用下，圆形套筒脱离中空圆筒上升至降落平台的开口外，使得其上的无线充电装置与无人机机体底部的无线充电接收器对接。优选地，基座可以通过连接件，例如螺丝、螺钉或螺栓固定在底座内底部。

该实施例中所提供的升降充电平台，结构简单，成本低，能够实现无线充电装置的升降以与无人机机体上的无线充电接触器对接，升降充电平台结合滑杆机构对无线充电装置进行有效防护，避免在充电桩闲置时外界环境对无线充电装置造成损坏，尤其是外界雨水的侵蚀，延长了无线充电桩的使用寿命。

在某些实施例中，所述中空圆筒2.2外壁沿着轴向间隔设有多条导向槽2.21，所述圆形套筒2.3内壁设有与所述导向槽2.21相匹配的导向条。通过中空圆筒外壁导向槽与圆形套筒内壁导向条的定向作用，避免圆形套筒相对中空圆筒沿着周向旋转，减小了两者间的摩擦，起到了两者间的周向定位作用，从而使得套杆只能沿着轴向运动，提高了两者间沿轴向相对滑动的有效性。

进一步地，所述滑杆定位机构包括第二双轴电机4、定位滑杆9、两组传动装置和两组滑动装置，所述第二双轴电机4分别通过两组传动装置驱动两侧相对设置的滑动装置，所述定位滑杆的两端分别固定连接在滑动装置上且随滑动装置相对升降充电平台所在位置往返滑动。

具体地，所述传动装置包括第三联轴器、第二传动轴5和齿轮箱6；所述滑动装置包括第二丝杆8、滑块7和轴承座10；所述第二双轴电机4的两个输出轴分别通过第三联轴器与第二传动轴5的一端连接，所述第二传动轴5的另一端与所述齿轮箱6的输入轴传动连接，所述齿轮箱6的输出轴与所述第二丝杆8的一端传动连接，可通过联轴器传动连接，所述第二丝杆8的另一端转动连接在轴承座10内，所述滑块7螺纹连接在所述第二丝杆8上；所述定位滑杆9的两端分别固定在相对的两组滑动装置中的滑块7上。齿轮箱6的输入轴和输出轴通过齿轮箱内的锥齿轮啮合传动。

所述相对设于所述降落平台上的一组滑杆定位机构中的两个定位滑杆的滑动方向相反，其中，两滑杆定位机构相对设置，每滑杆定位机构中的第二双轴电机和传动装置位于降落平台侧端，两个滑动装置相对设置且分别位于降落平台上与所述传动装置相邻的侧端，在第二双轴电机的作用下，通过传动轴和齿轮箱带动第二丝杆转动，从而使得滑块在第二丝杆上直线运动，由于对称设置的两个第二丝杆上的滑块分别与定位滑杆连接，定位滑杆向升降充电平台所在处进行滑动靠拢，两侧相对的定位滑杆协同作用，推动落在降落平台上的无人机脚架，当定位滑杆推至预定位置时，无人机机体达到既定的充电位置，机体底部的无线充电接收器与升降充电平台上的无线充电装置对接。该滑杆定位机构适用于多种机型无人机，尤其适用于四个脚架或对称两个脚架的无人机，定位准确，只要无人机脚架落至降落平台，相对的两个定位滑杆向中间推动靠拢至预设位置即可实现对无人机充电位置的定位。

所述无线充电装置包括充电板和设于充电板内的无线充电发射器，所述无线充电发射器与安装于无人机机体底部的无线充电接收器配合使用，所述无线充电接收器与所述无人机的蓄电池连接。

进一步地，还包括设于底座内的控制器和第一无线通信模块，所述第一无线通信模块和所述无线充电发射器与所述控制器连接，所述第一无线通信模块与所述无人机上的第二无线通信模块无线通信。同时，控制器可控制充电桩上的各电机工作，完成各自的既定任务。

本实施例所提供的无人机充电桩的工作过程如下：在合适的位置设定多个充电桩，充电桩内的无线充电发射器通过电源线与市电连接，无人机上设有GPS定位系统、飞行控制系统和无线通信模块，无人机安装飞行控制系统内预设的飞行路线飞行，当电量不足时，通过无线通信模块向服务器发送充电请求，服务器匹配附近闲置的充电桩，并将充电桩位置发送给无人机，无人机根据位置信息以及GPS定位系统飞至该充电桩，并降落至其上的降落平台，为了提高降落的稳定性和位置的准确性，可以在充电桩上设置RTK定位天线，引导无人机降落；当无人机降落后，降落平台两侧的滑杆定位机构运动，定位滑杆向中间推动直至预设位置，该过程中推动无人机脚架，从而使得无人机到达充电位置，滑盖机构运动，将降落平台上开口内侧的滑盖滑离开口，升降充电平台将其上的无线充电装置提升至开口外与无人机机体底部的无线充电接收器对接后自动充电。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无人机充电桩，其特征在于，包括底座（1）、升降充电平台（2）、无线充电装置（3）和滑杆定位机构，所述底座（1）包括顶部降落平台（1.1）和内部的容置空间，所述升降充电平台（2）设于所述容置空间内且相对降落平台（1.1）升降以用于对停靠至降落平台（1.1）上的无人机充电，所述无线充电装置（3）固定于所述升降充电平台（2）顶部；

所述滑杆定位机构有一组且相对设于所述降落平台（1.1）上，其用于将停靠在所述降落平台（1.1）上的无人机推至升降充电平台（2）处定位以完成充电。

2.根据权利要求1所述的无人机充电桩，其特征在于，所述升降充电平台（2）包括基座、升降装置和升降台，所述无线充电装置固定于所述升降台顶部，所述降落平台（1.1）上开设有供升降台穿过的开口（1.2）。

3.根据权利要求2所述的无人机充电桩，其特征在于，所述基座包括安装座（2.1）和连接于所述安装座（2.1）顶部的中空圆筒（2.2）；所述升降台包括一端开口的圆形套筒（2.3），所述圆形套筒（2.3）顶部固定无线充电装置（3），所述圆形套筒（2.3）内中部沿轴向连接有套杆（2.31）；所述升降装置包括第一电机（2.4）、第二联轴器（2.5）和第一丝杆（2.6），所述第一电机（2.4）的输出轴通过第二联轴器（2.5）与所述第一丝杆（2.6）连接，所述套杆（2.31）螺纹套设于所述第一丝杆（2.6）上且随着第一丝杆（2.6）的转动而升降。

4.根据权利要求2所述的无人机充电桩，其特征在于，所述降落平台（1.1）内侧设有用于遮盖所述开口（1.2）的滑盖机构；所述滑盖机构包括第一双轴电机（12）、滑盖（11）、两个第一传动轴（14）、两个传动齿轮（15）和分别固定在所述滑盖（11）两侧的两个齿条（16），所述第一双轴电机（12）的两个输出轴分别通过第一联轴器（13）与两个第一传动轴（14）的一端连接，所述第一传动轴（14）的另一端与传动齿轮（15）连接，所述传动齿轮（15）与滑盖（11）上的齿条（16）啮合；所述滑盖（11）上配设有导轨，所述降落平台（1.1）内侧面设有与导轨相匹配的滑槽。

5.根据权利要求3所述的无人机充电桩，其特征在于，所述中空圆筒（2.2）外壁沿着轴向间隔设有多条导向槽（2.21），所述圆形套筒（2.3）内壁设有与所述导向槽（2.21）相匹配的导向条。

6.根据权利要求1或5所述的无人机充电桩，其特征在于，所述滑杆定位机构包括第二双轴电机（4）、定位滑杆（9）、两组传动装置和两组滑动装置，所述第二双轴电机（4）分别通过两组传动装置驱动两侧相对设置的滑动装置，所述定位滑杆（9）的两端分别固定连接在滑动装置上且随滑动装置相对升降充电平台所在位置往返滑动。

7.根据权利要求6所述的无人机充电桩，其特征在于，所述传动装置包括第三联轴器、第二传动轴（5）和齿轮箱（6）；所述滑动装置包括第二丝杆（8）、滑块（7）和轴承座（10）；

所述第二双轴电机（4）的两个输出轴分别通过第三联轴器与第二传动轴（5）的一端连接，所述第二传动轴（5）的另一端与所述齿轮箱（6）的输入轴传动连接，所述齿轮箱（6）的输出轴与所述第二丝杆（8）的一端传动连接，所述第二丝杆（8）的另一端转动连接在轴承座（10）内，所述滑块（7）螺纹连接在所述第二丝杆（8）上；所述定位滑杆（9）的两端分别固定在相对的两组滑动装置中的滑块（7）上。

8.根据权利要求7所述的无人机充电桩，其特征在于，所述相对设于所述降落平台上的一组滑杆定位机构中的两个定位滑杆的滑动方向相反。

9.根据权利要求1中所述的无人机充电桩，其特征在于，所述无线充电装置包括充电板和设于充电板内的无线充电发射器，所述无线充电发射器与安装于无人机机体底部的无线充电接收器配合使用，所述无线充电接收器与所述无人机的蓄电池连接。

10.根据权利要求9中所述的无人机充电桩，其特征在于，还包括设于底座内的控制器和第一无线通信模块，所述第一无线通信模块和所述无线充电发射器与所述控制器连接，所述第一无线通信模块与所述无人机上的第二无线通信模块无线通信。