CN209813761U - 一种无人机自动归位装置及自动归位充电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人机自动归位装置，包括一对副推拉杆和第一直线驱动机构，副推拉杆侧表面设有充电装置及用于校准起落架的辅助校准装置，辅助校准装置分别设于副推拉杆的两端，第一直线驱动机构与副推拉杆固定连接，用于带动一对副推拉杆做相互靠拢或相互远离的运动。本实用新型还公开了一种无人机自动归位充电系统，包括停机平台、无人机以及自动归位装置，无人机脚架上设有受电装置及与辅助校准装置相适配的连接构件，无人机在归位装置围成的区域内自动归位和充电。在归位过程中，减小推拉杆与机架的直接受力面积和摩擦损伤，这种自动归位装置可兼容不同机型的无人机。相比机械手臂式自动充电装置，这种自动充电装置结构简单。

Description

一种无人机自动归位装置及自动归位充电系统

技术领域

本实用新型涉及无人机领域，尤其涉及一种无人机自动归位装置及自动归位充电系统。

背景技术

无人机，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器。由于结构简单、造价低、易于控制、战场生存能力较强等优点得到快速发展，无人机在民用、商用和军事等领域有着广泛的应用及广阔的市场前景。

目前，无人机的发展受到其续航能力的限制，大部分无人机采用电池来提供动力，其续航时间有限，只能维持无人机15到25分钟的飞行时间。部分无人机采用加大电池的方式，但是这种方式增加了无人机自身重量，续航时间短的问题没有得到较好的解决。

另一种续航的方式是提供无人机的起落站，为其进行自动更换电池或者自动充电。然而无人机在降落时，由于本身定位精度的误差以及降落过程中环境因素的影响，很难准确的降落到精准点位置进行自动更换电池及其它后续工作。无人机降落后往往需要人工对降落位置进行修正，才能满足无人机降落后的其它后续工作的需求，鉴于该类问题的存在，无人机的自动归位装置也应运而生。目前，市场上的无人机归位装置多为驱动机构带动四个归位杆同步运动的四个归位杆，在归位运动过程中，归位杆直接与无人机起落架平面接触，导致无人机摩擦损伤较大，同时仅适用于四立杆形起落架的无人机，适用范围较窄。无人机自动充电系统，大多是通过控制系统对机械手臂的控制，实现电池的自动更换或充电，但是这种自动充电中机械手臂结构复杂，损坏后难维护。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的之一在于提供一种无人机自动归位装置，可降低推拉杆与无人机起落架间的摩擦损伤，兼容各种形式的无人机起落架，适用范围更广。

本实用新型的目的之二在于提供一种无人机自动归位充电系统，无人机在归位完成后可进行自动充电，且这种充电装置结构简单。

本实用新型的目的之一采用如下技术方案实现：

一种无人机自动归位装置，其特征在于：包括

一对副推拉杆，所述副推拉杆侧表面设有充电装置以及用于校准起落架的辅助校准装置，所述辅助校准装置分别设于所述副推拉杆的两端；

第一直线驱动机构，所述第一直线驱动机构与所述副推拉杆固定连接，用于带动所述一对副推拉杆做相互靠拢或相互远离的运动。

进一步地，还包括一对主推拉杆和第二直线驱动机构，所述主推拉杆与所述副推拉杆垂直设置，所述第二直线驱动机构与所述主推拉杆固定连接，用于带动所述一对主推拉杆做相互靠拢或相互远离的运动。

进一步地，所述主推拉杆包括第一运动杆以及滚轮，所述第一运动杆上端面至少安装有两个滚轮，沿所述第一运动杆两端的滚轮外表面套设有弹性平皮带。

进一步地，所述辅助校准装置包括弹性伸缩杆以及滚轴，所述弹性伸缩杆固定连接在所述副推拉杆上，所述滚轴竖直设置，且与所述弹性伸缩杆的一端固定连接。

进一步地，所述第一直线驱动机构和所述第二直线驱动机构包括电机和丝杠，所述第一直线驱动机构与第一连接杆一端铰接，所述第一连接杆另一端与所述副推拉杆固定连接，所述第二直线驱动机构与第二连接杆一端铰接，所述第二连接杆另一端与所述主推拉杆固定连接。

本实用新型的目的之二采用如下技术方案实现：

一种无人机自动归位充电系统，包括停机平台以及无人机，所述无人机具有起落架，所述起落架包括支架、管套构件以及脚架，所述管套构件水平设置且连接于所述支架下端，所述管套构件具有可供所述脚架插入的腔体，所述脚架可拆卸式插设与所述管套构件的腔体，且所述脚架伸出所述管套构件的腔体外，还包括上述无人机自动归位装置，所述起落架上设有受电装置，所述脚架上设有与所述辅助校准装置相适配的连接构件；推拉杆位于所述停机平台上端面，驱动机构位于所述停机平台的下端，所述无人机停靠于所述主推拉杆和所述副推拉杆围成的区域内，在该区域内完成归位和充电操作。

进一步地，沿与所述脚架垂直方向上设有加强管，所述连接构件具有可供所述加强管插入的腔体，所述加强管可拆卸式插设与所述连接构件的腔体。

进一步地，所述连接构件上竖直设有校准凹槽，所述校准凹槽与所述滚轴相适配。

进一步地，所述受电装置和所述充电装置上均设有磁吸附部件，在所述磁吸附部件的相互吸合下使所述充电装置与所述受电装置电性连接。进一步地，所述受电装置上有定位凸起，所述充电装置上有定位凹槽，所述定位凸起与所述凹槽形状相匹配。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型的无人机自动归位装置，包括一对副推拉杆和第一直线驱动机构，副推拉杆侧表面设有充电装置以及辅助校准装置，驱动机构带动副推拉杆做相互聚拢和相互远离的运动，这种自动归位装置可兼容不同机型的无人机，四立杆形起落架与副推拉杆平面接触，在驱动结构的带动下，副推拉杆夹持四立杆形机架运动；T字形起落架的脚架与副推拉杆的辅助校准装置接触，在驱动结构的带动下，副推拉杆夹持T字形起落架运动，在归位过程中，副推拉杆上的辅助校准装置与起落架接触，减小副推拉杆与起落架的直接受力面积，从而降低无人机起落架的摩擦损伤；也适用于起落架脚架上装有充电结构的无人机，在归位运动的同时，还可避免充电装置与推拉杆直接摩擦接触。

(2)本实用新型公开了无人机的自动归位充电系统，包括停机平台、无人机以及上述无人机自动归位装置，无人机起落架上设有连接件和受电装置，无人机在归位装置围成的区域内进行自动归位和充电操作；副推拉杆在第二直线驱动结构的带动下进行归位运动，通过副推拉杆上的辅助校准装置和脚架上的连接构件抵碰进行辅助精确校准；副推拉杆归中运动过程中，其中脚架一侧的受电装置与充电装置相互吸合，辅助校准装置与连接件卡合，使脚架与副推拉杆固定连接，该运动完成后，脚架另一侧的受电装置与充电装置相互吸合，辅助校准装置与连接件卡合，使脚架与副推拉杆固定连接，无人机脚架两侧的受电装置与充电装置都相互吸合后，开始进行自动充电。相比机械手臂式自动充电装置，这种自动充电装置结构简单，易于维护。

附图说明

图1为本实用新型实施例中无人机归位装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中主推拉杆的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中副推拉杆的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中无人机归位充电系统的结构示意图；

图5为本实用新型实施例中无人机机架的结构示意图；

图6为本实用新型实施例中副推拉杆与起落架归位充电的结构示意图；

图7为图6中辅助校准装置的放大结构示意图；

图8为图6中充电装置的放大结构示意图；

图9为本实用新型实施例中驱动机构的结构示意图。

附图中：10、主推拉杆；11、第一运动杆；12、滚轮；121、轴承；122、限位挡板；13、弹性平皮带；20、副推拉杆；21、第二运动杆；22、辅助校准装置；221、弹性伸缩杆；222、滚轴；23、充电装置；231、第一磁吸附部件； 232、定位凹槽；30、起落架；31、管套构件；311、受电装置；3111、第二磁吸附部件；3112、定位凸起；32、脚架；321、连接构件；3211、校准凹槽；322、万向滚轮；33、加强管；40、停机平台；50、第一直线驱动机构；51、第一连接杆；52、推拉电机；53、第一伸缩杆；60、第二直线驱动机构；61、第二连接杆；62、第二伸缩杆。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型提供了一种无人机自动归位装置，包括一对副推拉杆20，两个副推拉杆20平行设置。副推拉杆20侧表面设有用于校准起落架 30的辅助校准装置22，副推拉杆20上设有充电装置23。

第一直线驱动机构50，第一直线驱动机构50与副推拉杆20固定连接，用于带动一对副推拉杆20做相互靠拢或相互远离的运动。

无人机自动归位装置还包括一对主推拉杆10和第二直线驱动机构60，主推拉杆10与副推拉杆20垂直设置，第二直线驱动机构60与主推拉杆10固定连接，用于带动一对主推拉杆10做相互靠拢或相互远离的运动。

一对主推拉杆10的最小靠拢间距即为副推拉杆20的长度，主推拉杆10与副推拉杆20之间互不抵碰。这种结构的归位装置结构简单，运动强度降低，减小推拉杆之间的磨损。

如图9所示，上述第一直线驱动机构50包括推拉电机52、丝杠、第一伸缩杆53和联轴器，推拉电机52固定在停机平台40上，联轴器将推拉电机52和丝杠连接，第一直线驱动机构50与第一连接杆51一端铰接连接，第一连接杆 51的另一端与副推拉杆20固定连接。在推拉电机52的驱动下，带动第一伸缩杆53伸缩移动，第一伸缩杆53的伸缩移动带动第一连接杆51运动，进而带动副推拉杆20做相互靠拢或相互远离的运动。推拉电机52上有限位控制开关，通过推拉电机52上的限位开关控制副推拉杆20的运动行程。

第二直线驱动机构60包括推拉电机52、丝杠、第二伸缩杆62和联轴器，推拉电机52固定在停机平台40上，联轴器将推拉电机52和丝杠连接，第二直线驱动机构60与第二连接杆61一端铰接连接，第二连接杆61的另一端与主推拉杆10固定连接。在推拉电机52的驱动下，带动第二伸缩杆62伸缩移动，第二伸缩杆62的伸缩移动带动第二连接杆61运动，进而带动主推拉杆10做相互靠拢或相互远离的运动。推拉电机52上有限位控制开关，通过推拉电机52上的限位开关控制主推拉杆10的运动行程。

如图2所示，主推拉杆10由第一运动杆11和滚轮12组成，第一运动杆11 安装在停机平台40上，滚轮12安装在第一运动杆11上端面，滚轮12内部设有轴承121，轴承121与第一运动杆11固定连接，滚轮12可绕轴承121灵活转动；在滚轮12两端分别设有限位挡板122，限位挡板122的直径大于滚轮12的直径，通过轴承121将滚轮12卡接在限位挡板122之间。第一运动杆11上端面至少设有两个滚轮12，在本实施例中，在第一运动杆11上设有三个滚轮12，其中两个滚轮12对称设置在第一运动杆11的两端，另外一个滚轮12设置在第一运动杆11的中间位置处。沿第一运动杆11两端的滚轮12外表面套设有弹性平皮带13，弹性宽平皮带卡在滚轮12的限位挡板122之间，弹性平皮带13随滚轮12的转动进行传动。当无人机在归位操作过程中，无人机的起落架30与主推拉杆10上弹性平皮带13的接触为弹性接触，这样能最大限度地降低无人机的形变损伤。

如图3所示，副推拉杆20侧表面设有用于两个辅助校准装置22，该辅助校准装置22和副推拉杆20配合作用，用于精确校准起落架30的归位位置。两个辅助校准装置22分别对称设置在副推拉杆20的两端，在辅助校准装置22的中间位置处设有充电装置23。

如图4所示，本实用新型提供了一种无人机自动归位充电系统，包括一对主推拉杆10、一对副推拉杆20、对称设于副推拉杆20两端的辅助校准装置22、设于管套构件31上的受电装置311以及脚架32上设有与辅助校准装置22相适配的连接构件321、停机平台40以及无人机。

主推拉杆10和副推拉杆20位于所述停机平台40上端面，第一直线驱动机构50和第二直线驱动机构60位于停机平台40的下端，经无人机机身和遥控器的定位系统的控制，无人机进行粗定位，停靠在主推拉杆10与副推拉杆20围成的区域内，控制器控制主推拉杆10先进行归位运动，主推拉杆10运动完成后，副推拉杆20再开始运动，并在该区域内完成起无人机的归位操作。

该归位充电系统多针对于T形起落架30的无人机，T形起落架30的无人机具有起落架30，如图5所示，起落架30包括支架、管套构件31以及脚架32，管套构件31水平设置且连接于支架下端，管套构件31具有可供脚架32插入的腔体，脚架32可拆卸式插设与管套构件31的腔体，且脚架32伸出管套构件31 的腔体外。

沿与脚架32垂直方向上设有加强管33，连接构件321具有可供加强管33 插入的腔体，加强管33可拆卸式插设与管套构件31的腔体。当无人机自动归位完成后，即刻进行自动充电，在弹性伸缩杆221的压缩下，辅助校准装置22 上的滚轴222向副推拉杆20一侧运动，与连接构件321的校准凹槽3211相抵碰压合时，在这个过程中无人机起落架30不会产生扭矩和形变。

为了达到更加精准的归位操作，如图3所示，在第二运动杆21上设有两个辅助校准装置22，该辅助校准装置22对称设置在第二运动杆21的两端。辅助校准装置22包括两层级弹性伸缩杆221和滚轴222，两层弹性伸缩杆221的端面大小不同，将弹性伸缩杆221一端固定在第二运动杆21上。滚轴222竖直设置，且与弹性伸缩杆221的另一端面固定连接。当第一直线驱动机构50带动副推拉杆20向无人机一侧运动时，弹性伸缩杆221在力的作用下进行受迫运动，将刚性接触变成弹性接触，减少无人机机体的形变。

沿停机平台40的下端四周边缘处设有滑动部，该滑动部用于主推拉杆10 和副推拉杆20在该滑动部进行直线滑动运动，滑动部可为滑动杆、滑动槽等。在本实施例中，在方形停机平台40的四周边缘处设有四根滑动轴，分别与停机平台40的四边平行，方形停机平台40的四角处分别设置有滑动支架，通过滑动支架将滑动轴固定连接，且每个滑动轴互不抵碰连接。滑动轴上有滑块，主推拉杆10、副推拉杆20与滑块固定连接，第一直线驱动机构50带动副推拉杆20在滑动轴上做直线运动，第二直线驱动机构60带动副推拉杆20在滑动轴上做直线运动。

如图6和图7所示，脚架32上对称设有两个连接构件321，连接构件321 的位置与副推拉杆20上的辅助校准装置22的位置相应，且两个连接构件321 之间的距离与副推拉杆20上两个辅助校准装置22之间的距离相等，用于无人机进行归位进一步的校准。该连接构件321的两端面设有通孔，通过通孔将连接构件321套设在脚架32上。在连接构件321上还竖直设有校准凹槽3211，该校准凹槽3211与副推拉杆20上的滚轴222相适配。当副推拉杆20进行归位操作时，竖直滚轴222与校准凹槽3211相抵触，可以更精准地将无人机推拉运动至准确位置。

由于无人机有限的续航里程以及续航时间，无人机需要频繁的起降和充电，非常不利于自动化任务的开展和长航时长航程的应用，如图6和图8所示，在副推拉杆20上设有充电装置23，脚架32上设有受电装置311。副推拉杆20 上设有充电装置23，充电装置23两端设有第一磁吸附部件231，受电装置311 两端设有第二磁吸附部件3111，受电装置311与起落架30一体连接，通过第一磁性件231与第二磁性件3111相互吸合使充电装置23与受电装置311电性连接。受电装置311上有定位凸起3112，该定位凸起3112为充电接触头，充电装置23上有定位凹槽232，该定位凹槽232为充电接触口。定位凸起3112 与定位凹槽232形状相匹配，其中定位凸起3112和定位凹槽232的形状可为圆柱形、圆锥形和棱锥形等，只要能保证定位凸起3112和定位凹槽232形状相匹配，使两者在磁吸力下能够精准连接定位即可。在本实施例中，定位凸起3112 为圆柱形凸起，定位凹槽232为与定位凸起3112相适配的圆柱形凹槽。若无人机处于归位校准状态时，辅助校准装置22正常伸缩距离大于磁吸附部件3111 与铁制体231之间的距离，此时无人机处于归位不充电的状态；当无人机完成归位操作后，副推拉杆20向无人机一侧运动，辅助校准装置22中的弹性伸缩杆221受到压缩，卡在起落架30的校准凹槽3211内，此时磁吸附部件3111与副推拉杆20上的铁制体231相贴合，无人机开始充电。

无人机起落架30的脚架32上两端安装有万向滚轮322，将起落架30与停机平台40的滑动摩擦变成滚动摩擦，减小了对无人机脚架32的磨损，同时也增加了归位装置的工作效率，减少了能量损耗。

上述无人机自动归位和充电的工作原理如下：当无人机位于主推拉杆10 和副推拉杆20围成的区域内，由于无人机归位滑行时路线出现偏离，第二直线驱动机构60带动主推拉杆10作相互靠拢或远离的运动，在这个过程中，无人机起落架30撞击到弹性平皮带13上，脚架32与主推拉杆10弹性接触，最大限度的减少无人机运动过程中的形变损伤。起落架30与弹性平皮带13进行接触，无人机将进行受迫运动，在这个过程中无人机产生的非径向力会对弹性平皮带13和滚轮12产生作用，继而带动弹性平皮带13与滚轮12的运动，以运动形式平衡消除无人机产生的非径向力，从而使无人机摆正滑行的方向。同时脚架32与传动的弹性平皮带13的弹性接触给无人机一个速度，使无人机在撞击弹性平皮带13后快速的归位移动。

当主推拉杆10完成归位运动后，会触动电机上的限位开关，副推拉杆20 在第一直线驱动机构50的带动下开始进行归位运动。通过主推拉杆10和副推拉杆20围成的四方形对无人机进行水平和垂直方向的归位校准。在归位校准过程中，辅助校准装置22和连接构件321互相抵碰，更加精准归位操作。副推拉杆20归中运动过程中，其中起落架30一侧的受电装置23与充电装置311相互吸合，辅助校准装置22与连接件321卡合，使起落架30与副推拉杆20固定连接，该运动完成后，起落架30另一侧的受电装置23与充电装置311相互吸合，辅助校准装置22与连接件321卡合，使起落架30与副推拉杆20固定连接，无人机起落架30两侧的受电装置23与充电装置311都相互吸合后，开始进行自动充电。

以上无人机自动归位装置及自动归位充电系统不仅适用于四立杆形起落架 30的无人机，同时也适用于“T”字形起落架30的无人机。

以上仅为本使用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种无人机自动归位装置，其特征在于：包括

一对副推拉杆，所述副推拉杆侧表面设有充电装置以及用于校准无人机起落架的两个辅助校准装置，两个所述辅助校准装置分别设于所述副推拉杆的两端；

所述辅助校准装置包括弹性伸缩杆以及滚轴，所述弹性伸缩杆固定连接在所述副推拉杆上，所述滚轴竖直设置，且与所述弹性伸缩杆的一端固定连接；

第一直线驱动机构，所述第一直线驱动机构与所述副推拉杆固定连接，用于带动所述一对副推拉杆做相互靠拢或相互远离的运动。

2.如权利要求1所述的无人机自动归位装置，其特征在于：还包括一对主推拉杆和第二直线驱动机构，所述主推拉杆与所述副推拉杆垂直设置，所述第二直线驱动机构与所述主推拉杆固定连接，用于带动所述一对主推拉杆做相互靠拢或相互远离的运动。

3.如权利要求2所述的无人机自动归位装置，其特征在于：所述主推拉杆包括第一运动杆以及滚轮，所述第一运动杆上端面至少安装有两个滚轮，沿所述第一运动杆两端的滚轮外表面套设有弹性平皮带。

4.如权利要求2所述的无人机自动归位装置，其特征在于：所述第一直线驱动机构和所述第二直线驱动机构包括电机和丝杠，所述第一直线驱动机构与第一连接杆一端铰接，所述第一连接杆另一端与所述副推拉杆固定连接，所述第二直线驱动机构与第二连接杆一端铰接，所述第二连接杆另一端与所述主推拉杆固定连接。

5.一种无人机自动归位充电系统，包括停机平台以及无人机，所述无人机具有起落架，所述起落架包括支架、管套构件以及脚架，所述管套构件水平设置且连接于所述支架下端，所述管套构件具有可供所述脚架插入的腔体，所述脚架可拆卸式插设与所述管套构件的腔体，且所述脚架伸出所述管套构件的腔体外，其特征在于：还包括如权利要求1-4任一项所述的无人机自动归位装置，所述脚架上设有与所述辅助校准装置相适配的连接构件，所述起落架上设有受电装置；推拉杆位于所述停机平台上端面，驱动机构位于所述停机平台的下端，所述无人机停靠于所述归位装置围成的区域内，在该区域内完成归位和充电操作。

6.如权利要求5所述的无人机自动归位充电系统，其特征在于：沿与所述脚架垂直方向上设有加强管，所述连接构件具有可供所述加强管插入的腔体，所述加强管可拆卸式插设与所述连接构件的腔体。

7.如权利要求5所述的无人机自动归位充电系统，其特征在于：所述连接构件上竖直设有校准凹槽，所述校准凹槽与所述辅助校准装置相适配。

8.如权利要求5所述的无人机自动归位充电系统，其特征在于：所述受电装置和所述充电装置上均设有磁吸附部件，在所述磁吸附部件的相互吸合下使所述充电装置与所述受电装置电性连接。

9.如权利要求8所述的无人机自动归位充电系统，其特征在于：所述受电装置上有定位凸起，所述充电装置上有定位凹槽，所述定位凸起与所述定位凹槽形状相匹配。