CN212499996U - 无人机全自动更换电池装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及无人机全自动更换电池装置，包括基座及夹持部，所述基座上设有驱动机构，所述驱动机构包括电机、两个同步轮及同步带；电机轴与两个同步轮之间通过同步带连接，两个同步轮分别连接两个主轴，所述两主轴的一端分别套设有夹持钩，两夹持钩固定方向相背；所述两个主轴另一端分别设有感应片，所述感应片朝向相同，所述感应片的内侧设有感应器；电机轴转动带动主轴转动，无人机电池外壳两侧设有夹持部，当需要换电池时，所述夹持钩穿过夹持部并通过驱动机构转动后夹持无人机电池实现取换电池。本实用新型结构简单，成本低，对无人机降落后电池位置的精度要求低，垂直方向没有误差限制，控制逻辑简单且稳定性强。

Description

无人机全自动更换电池装置

技术领域

本实用新型属于无人机技术领域，尤其涉及一种无人机全自动更换电池装置。

背景技术

随着对无人机应用价值认知的加深，无人机在消费级，工业级和军用级市场均呈现出迅猛发展之势。无人机在诸多领域得到越来越多的运用。

但是无人机的续航时间成为了阻碍无人机发展的最大瓶颈，虽然锂电子电池是目前市场上综合性能最好的电池，但依旧无法完全满足无人机续航需求，因此在无人机使用过程中必须要考虑到无人机充电问题。

目前无人机换电池存在以下缺点：无人机需要频繁充电、换电池，按照传统方式由工作人员手动为之换电池需要巨大的人力投入，且需要人员值守，无法长时间在野外工作。另外，由于无人机降落后存在一定的位置误差，给无人机自动换电池带来难题，需要采用复杂的工序使无人机降落到精准的位置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种成本低、对无人机降落后电池位置的精度要求低，控制逻辑简单且稳定性强的无人机全自动更换电池装置。旨在解决现有技术中无人机换电工序复杂且对无人机降落位置精准要求高的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：无人机全自动更换电池装置，包括基座及夹持部，所述基座上设有驱动机构，所述驱动机构包括电机、两个同步轮及同步带；电机轴与两个同步轮之间通过同步带连接，两个同步轮分别连接两个主轴，所述两主轴的一端分别套设有夹持钩，两夹持钩固定方向相背；所述两个主轴另一端分别设有感应片，所述感应片朝向相同，所述感应片的内侧设有感应器；电机轴转动带动主轴转动，无人机电池外壳两侧设有夹持部，当需要换电池时，所述夹持钩穿过夹持部并通过驱动机构转动后夹持无人机电池实现取换电池。

进一步的，所述无人机电池外壳为T字形，在外壳T字形凸台上设有电池卡接部，所述电池卡接部用于将无人机及电池固定。

进一步的，所述夹持部包括夹持上部及夹持下部，所述夹持上部及夹持下部内表面形状与所主轴形状相适配。

进一步的，所述夹持上部开口处设有弧形倒角，所述夹持上部与夹持下部内表面设有滑套。

进一步的，所述滑套由铁氟龙材料制成，所述夹持上部及夹持下部由铝合金材料制成。

进一步的，所述夹持上部上端面设有高度感应凸台，所述基座下表面设有高度感应器，所述高度感应器感应凸台的高度位置。

进一步的，所述基座下表面还设有缓冲器，当取无人机电池时，所述缓冲器与无人机电池顶部抵接。

进一步的，所述无人机电池外壳与电池卡接部之间设有电池解锁柄，所述基座上设有电池开关块，当取无人机电池时，所述电池开关块挤压电池解锁柄，使得无人机电池与电池卡接部分离。

进一步的，所述主轴连接夹持钩的一端设有引导端，所述引导端为圆锥或圆台形。

本实用新型的有益效果：本实用新型采用无人机全自动更换电池装置，通过在基座上设置驱动机构带动主轴转动，在主轴上设有夹持钩，在电池上设有夹持部，当需要换电池时，夹持钩穿过夹持部并通过驱动机构转动后夹持无人机电池实现自动取换电池，结构简单，成本低，对无人机降落后电池位置的精度要求低，垂直方向没有误差限制，控制逻辑简单且稳定性强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型无人机全自动更换电池装置立体示意图；

图2为本实用新型无人机全自动更换电池装置爆炸图；

图3为本实用新型无人机全自动更换电池装置电池结构示意图；

图4为本实用新型无人机全自动更换电池装置正视图。

其中，图中各附图标记：

10、基座； 101、高度感应器； 11、主轴； 111、引导端；

12、夹持钩； 13、感应片； 14、第一感应器； 14’、第二感应器；

15、同步轮； 16、同步带； 17、电机； 18、缓冲器；

19、电池开关块； 20、夹持部； 201、夹持上部； 202、夹持下部；

203、滑套； 204、高度感应凸台； 21、电池解锁柄；

30、电池卡接部； 40、电池。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1～4所示，本实用新型实施例提供一种无人机全自动更换电池装置，包括基座10及夹持部20，所述基座10上设有驱动机构，所述驱动机构包括电机17、两个同步轮15及同步带16；电机轴与两个同步轮15之间通过同步带16连接，两个同步轮分别连接两个主轴11，所述两主轴11的一端分别套设有夹持钩12，两夹持钩12固定方向相背；所述两个主轴11另一端分别设有感应片13，所述感应片13固定朝向相同，所述感应片13的内侧设有感应器；当感应片触碰到感应器时，触发电机正、反转；电机轴转动带动主轴转动，无人机电池外壳两侧设有夹持部20，当需要换电池40时，所述夹持钩12穿过夹持部20并通过驱动机构转动后夹持无人机电池实现取换电池40。

具体的，无人机全自动更换电池装置一般与无人机机场(图未示)配套使用。无人机机场内存放多个备用电池，当无人机(图未示)电量低进行报警时，无人机会自动返航，降落到无人机机场的起降平台上，换完电池之后，无人机再继续执行相应的任务，换下来的电池在无人机机场内进行充电，可以循环往复多次使用。本实施例优选为电池垂直安装在无人机上进行全自动取换电池。电机优选采用步进电机，当无人机返航降落到无人机机场起降平台上固定后，无人机全自动更换电池装置中基座10在无人机机场传动机构(图未示)驱动下移动到无人机电池上方位置，基座上的主轴11穿过无人机电池上的夹持部20后，步进电机带动主轴旋转，当左边的感应片触发到第二感应器14’时电机停止，第二感应器设为抓取感应器。优选地，主轴旋转180度，此时主轴11上的夹持钩12旋转180度后，钩住无人机电池上的夹持部，可以牢固的抓取无人机电池。而后，无人机机场传动机构带动基座并将电池送到无人机机场电池槽内，步进电机带动主轴反向旋转180度，当右边的感应片触发到第一感应器14时电机停止，第一感应器14设为松开感应器。此时，夹持钩12的方向与夹持部的开口方向相同，夹持钩12可以从夹持部中移出。当然，也可以将第一感应器及第二感应器功能互换，如将第一感应器设为抓取感应器，第二感应器设为松开感应器。接着，基座10在无人机机场传动机构的带动下，移到已充满电的电池槽前，主轴重复抓取电池步骤，将已充满电的电池抓取后送到电池卡接部上，再执行松开电池步骤。取换电池步骤重复如上，在此不再一一赘述。上述自动换电池机械夹手装置，结构简单，成本低。通过简单的控制逻辑就能实现。且对无人机降落的位置精度要求底，水平方向误差容许+/-4mm，垂直方向没有误差限制。

进一步的，所述无人机电池外壳为T字形，在外壳T字形凸台上设有电池卡接部30，所述电池卡接部30用于将无人机及电池固定。

具体的，电池卡接部30外部通过螺丝固定在无人机上，电池卡接部30与无人机电池活动连接，卡接在电池外壳T字形凸台上。无人机全自动更换电池装置可以将电池从电池卡接部抓取及安放。

进一步的，所述夹持部包括夹持上部201及夹持下部202，所述夹持上部201及夹持下部202内表面形状与所主轴形状相适配。

具体的，夹持部20由夹持上部201及夹持下部202两部分组成，可以用螺丝固定在电池上，结构简单，方便安装。夹持上部201及夹持下部202内表面形状与所主轴形状相适配，使得主轴及套设其上的夹持钩能够顺利通过夹持部向上及向下顺畅运动。

进一步的，所述夹持上部201开口处设有弧形倒角，所述夹持上部201与夹持下部202内表面设有滑套203。

具体的，在夹持上部201开口处设有弧形倒角，夹持上部201与夹持下部202内表面设有滑套203，极大的增加无人机电池的位置进度误差容许量。内表面设有滑套203，滑套与主轴运动配合，进一步提高主轴及套设其上的夹持钩向上及向下顺畅度。

进一步的，所述滑套203由铁氟龙材料制成，铁氟龙具有耐高温的特点，具它的摩擦系数极低，起润滑作用。所述夹持上部201及夹持下部202由铝合金材料制成，铝合金方便加工且重量轻。

进一步的，所述夹持上部上端面设有高度感应凸台204，所述基座下表面设有高度感应器101，所述高度感应器101感应凸台的高度位置，利用高度感应器与高度感应凸台配合，当基座向下运动高度感应器感应到高度感应凸台时，停止向下运动，主轴向下移动，高度感应器能准确感应电池的高度，这样即使同一批无人机的组装误差很大导致电池的位置误差大，无人机全自动更换电池装置针对电池的抓取也完全不会受影响。

进一步的，所述基座下表面还设有缓冲器18，当取无人机电池时，所述缓冲器18与无人机电池顶部抵接，此时主轴11上的夹持钩12钩住电池的夹持部20，同时缓冲器18向下压电池的顶部，从而可靠地抓取整个电池40。缓冲器的数量优选为2个对称设置。

进一步的，所述无人机电池外壳与电池卡接部30之间设有电池解锁柄21，所述基座上设有电池开关块19，当取无人机电池时，所述电池开关块19挤压电池解锁柄21，使得无人机电池与电池卡接部分离，进一步将无人机电池牢固的与无人机连接在一起。

进一步的，所述主轴连接夹持钩的一端设有引导端111，所述引导端111为圆锥或圆台形。通过圆锥或圆台形的引导端，将主轴11引导穿过夹持部，进一步增加无人机电池的位置进度误差容许量。

本实用新型采用的无人机全自动更换电池装置，在基座上设有驱动机构，主轴上套设夹持钩，取电池时，主轴穿过夹持部后在驱动机构的带动下旋转一定的夹角，使得夹持钩抓取夹持部，再在无人机机舱有传动机构带动下，将电池从无人机上取下放置到电池槽内充电，主轴转动一定的夹角，使得夹持钩的方向与夹持部开口方向一致，从而从夹持部上移动。再移动至充满电的电池槽前，主轴同样穿过夹持部后，夹持钩抓取已充满电的电池，并将电池夹持至无人机上。如此就完成了电池取放自动换电池的过程。本结构简单，成本低，对无人机降落后电池位置的精度要求低，垂直方向没有误差限制，控制逻辑简单且稳定性强。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.无人机全自动更换电池装置，其特征在于：包括基座及夹持部，所述基座上设有驱动机构，所述驱动机构包括电机、两个同步轮及同步带；电机轴与两个同步轮之间通过同步带连接，两个同步轮分别连接两个主轴，所述两主轴的一端分别套设有夹持钩，两夹持钩固定方向相背；所述两个主轴另一端分别设有感应片，所述感应片朝向相同，所述感应片的内侧设有感应器；电机轴转动带动主轴转动，无人机电池外壳两侧设有夹持部，当需要换电池时，所述夹持钩穿过夹持部并通过驱动机构转动后夹持无人机电池实现取换电池。

2.根据权利要求1所述的无人机全自动更换电池装置，其特征在于：所述无人机电池外壳为T字形，在外壳T字形凸台上设有电池卡接部，所述电池卡接部用于将无人机及电池固定。

3.根据权利要求1所述的无人机全自动更换电池装置，其特征在于：所述夹持部包括夹持上部及夹持下部，所述夹持上部及夹持下部内表面形状与所主轴形状相适配。

4.根据权利要求3所述的无人机全自动更换电池装置，其特征在于：所述夹持上部开口处设有弧形倒角，所述夹持上部与夹持下部内表面设有滑套。

5.根据权利要求4所述的无人机全自动更换电池装置，其特征在于：所述滑套由铁氟龙材料制成，所述夹持上部及夹持下部由铝合金材料制成。

6.根据权利要求3、4或5任一所述的无人机全自动更换电池装置，其特征在于：所述夹持上部上端面设有高度感应凸台，所述基座下表面设有高度感应器，所述高度感应器感应凸台的高度位置。

7.根据权利要求1所述的无人机全自动更换电池装置，其特征在于：所述基座下表面还设有缓冲器，当取无人机电池时，所述缓冲器与无人机电池顶部抵接。

8.根据权利要求1所述的无人机全自动更换电池装置，其特征在于：所述无人机电池外壳与电池卡接部之间设有电池解锁柄，所述基座上设有电池开关块，当取无人机电池时，所述电池开关块挤压电池解锁柄，使得无人机电池与电池卡接部分离。

9.根据权利要求1所述的无人机全自动更换电池装置，其特征在于：所述主轴连接夹持钩的一端设有引导端，所述引导端为圆锥或圆台形。

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