CN213036083U - 一种无人飞行器的自动化操作结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型无人飞行器的自动化操作结构，包括支撑固定机构、设置在支撑固定机构上用于精准定位的推拉驱动机构、设置在推拉驱动机构上用于对无人机进行开关机的开关机机构、设置在推拉驱动机构上用于对无人机的无人机电池进行解锁或锁定的解锁机构、设置在推拉驱动机构上用于抓取无人机电池的电池抱紧机构、设置在支撑固定机构上用于固定无人机的定位固定机构。本实用新型无人飞行器的自动化操作结构，能够自动化对无人机进行固定、开关机、解锁/锁定无人机电池、更换无人机电池、对无人机电池进行充电等全自动操作。整体结构简单，占据空间小，使无人机的巡航范围更大、作业时间更久、机动性更好、操作更加简化，从而降低成本，节省能源。

Description

一种无人飞行器的自动化操作结构

技术领域

本实用新型涉及无人机技术领域，尤其涉及一种无人飞行器的自动化操作结构。

背景技术

在无人值守的无人机存储环境，或者全自动的无人机使用系统中，为了保证无人机的长时续航能力，需要对无人机的电池进行充电，或者更换无人机的电池，以应付各种无人机的使用需求，或紧急起飞开始作业，或开机状态进行数据下载。基于无人机是持续在空中作业，因旋翼的高速旋转，机身会有高频的抖动，为保证整机的性能可靠，作为整机的唯一动力来源，无人机电池与无人机的连接是一种带有扣锁的牢固连接，需一套可靠的自动化操作结构取出/装载无人机电池。

实用新型内容

针对现有技术的上述缺陷，针对现有技术的上述缺陷，提供一种无人飞行器的自动化操作结构。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种无人飞行器的自动化操作结构，所述自动化操作结构包括支撑固定机构、设置在所述支撑固定机构上用于精准定位的推拉驱动机构、设置在所述推拉驱动机构上用于对无人机的无人机电池进行解锁或锁定的解锁机构、设置在所述推拉驱动机构上用于抓取所述无人机电池的电池抱紧机构、设置在所述支撑固定机构上用于定位固定所述无人机的定位固定机构。

优选地，所述解锁机构包括解锁固定件、解锁驱动机构、解锁件和感应传感器；所述感应传感器用于感应检测所述解锁驱动机构的初始原点；

所述解锁固定件将所述解锁驱动机构固定设置在所述连接杆下端；所述解锁件一端与所述解锁驱动机构固定连接，所述解锁件另一端设有凹型开口，所述凹型开口用于卡扣固定所述无人机的电池锁扣；

所述解锁驱动机构正向驱动所述解锁件转动解锁所述无人机的电池锁扣；所述解锁驱动机构逆向驱动所述解锁件转动复位锁定所述无人机的电池锁扣。

优选地，所述支撑固定机构包括固定底板、与所述固定底板固定连接的移动固定件和电机固定件；所述电机固定件包括电机固定座和丝杠支座；

所述移动固定件与移动结构固定连接用于移动所述自动化操作结构。

优选地，所述推拉驱动机构包括驱动组件、与所述驱动组件连接的滑动组件；

所述驱动组件包括驱动电机、联轴器、丝杠、套设在所述丝杠上的丝母、连接座以及连接杆；所述驱动电机通过所述联轴器与所述丝杠一端共轴固定连接，所述丝母固定设置在所述连接座上；所述驱动电机固定设置在所述电机固定座上，所述丝杠前端位置架设在所述丝杠支座上；

所述滑动组件包括2个平行设置的直线导轨和2个承载件；2个所述承载件分别固定设置在2个所述直线导轨上；所述连接座和连接杆均与2个所述承载件固定连接一起运动；

所述驱动电机驱动所述丝杠旋转，所述丝杠与所述丝母螺纹配合进而带动所述连接座和连接杆运动。

优选地，所述电池抱紧机构包括推板件、夹取件和电池导向槽，所述推板件固定设置在所述连接杆，所述夹取件与所述承载件固定连接，所述电池导向槽为2根平行设置于所述固定底板上的导向条形成的导向槽；

所述夹取件通过所述承载件移动进而与推板件及所述电池导向槽一起夹紧固定所述无人机电池；所述电池抱紧机构的数量为2个。

优选地，所述夹取件包括夹取导向件、夹取驱动件和夹取手臂；所述夹取导向件与所述承载件固定连接；所述夹取手臂固定在所述夹取导向件，所述夹取驱动件与所述夹取导向件固定连接并用于驱动所述夹取手臂侧向移动进而抱紧所述无人机电池。

优选地，所述自动化操作结构还包括设置在所述推拉驱动机构上用于对所述无人机进行开关机的开关机机构。

优选地，所述开关机机构包括开关机支架和开关机驱动件；所述开关机驱动件为电磁铁；所述开关机支架一端固定在所述推板件上，另一端用于固定所述开关机驱动件。

优选地，所述定位固定机构包括第一固定件、第二固定件和第三固定件；所述第三固定件一端设有用于卡扣固定无人机的卡扣凹槽；所述第一固定件一端固定在所述固定底板上，所述第一固定件另一端与所述第二固定件一端固定连接，所述第二固定件另一端与所述第三固定件另一端连接；定位固定机构的数量为2个。

实施本实用新型无人飞行器的自动化操作结构的技术方案，具有如下优点或有益效果：本实用新型无人飞行器的自动化操作结构，能够自动化对无人机进行固定、开关机、解锁/锁定无人机电池、更换无人机电池、对无人机电池进行充电等全自动操作。整体结构简单，占据空间小，从而使无人机的巡航范围更大、作业时间更久、机动性更好、操作更加简化，从而降低成本，节省能源。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，附图中：

图1是本实用新型无人飞行器的自动化操作结构实施例的整体结构示意图；

图2是本实用新型无人飞行器的自动化操作结构实施例的支撑固定机构结构示意图；

图3是本实用新型无人飞行器的自动化操作结构实施例的推拉驱动机构结构示意图；

图4是本实用新型无人飞行器的自动化操作结构实施例的解锁机构结构示意图；

图5是本实用新型无人飞行器的自动化操作结构实施例的电池抱紧机构结构示意图；

图6是本实用新型无人飞行器的自动化操作结构实施例的夹取件结构示意图；

图7是本实用新型无人飞行器的自动化操作结构实施例的定位固定机构结构示意图。

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，下文将要描述的各种示例性实施例将要参考相应的附图，这些附图构成了示例性实施例的一部分，其中描述了实现本实用新型可能采用的各种示例性实施例，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。应明白，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型公开的一些方面相一致的装置和方法的例子，还可使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本实用新型的范围和实质。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“厚度”、“上下前后左右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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元件必须具有的特定的方位、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，限定的“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。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，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介简介相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。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。

为了说明本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

由于无人机是持续在空中作业的，因旋翼的高速旋转，机身会有高频的抖动，为保证整机的性能可靠，作为整机的唯一动力来源，无人机的无人机电池与无人机的连接是一种带有电池锁扣的牢固连接，对无人机的无人机电池进行更换，需要对无人机进行定位固定，需对无人机的无人机电池的电池锁扣进行解锁，需一套可靠的结构取出/装载无人机的无人机电池。

如图1-7示出了本实用新型无人飞行器的自动化操作结构实施例提供的示意图，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。

本实用新型的自动化操作结构包括支撑固定机构10、设置在支撑固定机构10上用于精准定位的推拉驱动机构20、设置在推拉驱动机构20上用于对无人机进行开关机的开关机机构30、设置在推拉驱动机构20上用于对无人机的无人机电池进行解锁或锁定的解锁机构40、设置在推拉驱动机构20上用于抓取无人机电池的电池抱紧机构50、设置在支撑固定机构10上用于固定无人机的定位固定机构60。具体的，推拉驱动机构20用于对装取无人机电池的位置及开关无人机的位置进行推拉精准定位。

在本实施例中，所述支撑固定机构10包括固定底板11、与固定底板11 固定连接的移动固定件12和电机固定件13；电机固定件13包括电机固定座131和丝杠支座132；具体的，丝杆支座132上设置有轴承，丝杠213靠近驱动电机211的一端穿设在丝杆支座132的轴承上。更为具体的，移动固定件12与移动结构固定连接用于移动自动化操作结构。所述移动结构非本实用新型自动化操作结构的部件，但用于上下左右移动整个自动化操作结构，具体结构不在此做限制。

在本实施例中，推拉驱动机构20包括驱动组件21、与驱动组件21连接的滑动组件22；具体的，驱动组件21包括驱动电机211、联轴器212、丝杠 213、套设在丝杠213上的丝母214、连接座215以及连接杆216；驱动电机 211通过联轴器212与丝杠213一端共轴固定连接，丝母214固定设置在连接座215上；驱动电机211固定设置在电机固定座131上，丝杠213前端位置架设在丝杠支座132上。优选的，驱动电机211为旋转电机。

具体的，滑动组件22包括2个平行设置的直线导轨221和2个承载件222； 2个承载件222分别固定设置在2个直线导轨221上；优选的，直线导轨包括直线滑轨224和滑块223，2个承载件222分别与2个直线导轨的滑块固定连接，同时，连接座215和连接杆216均与2个承载件222固定连接一起运动，即连接座215和连接杆216两端固定架设在2个承载件222上进行固定进而同步运动；驱动电机211驱动丝杠213旋转，丝杠213与丝母214螺纹配合进而带动连接座215和连接杆216运动。连接座215和连接杆216通过架设在2个直线导轨上，进而其运动更加方便顺畅。

在本实施例中，所述电池抱紧机构50包括推板件51、夹取件52和电池导向槽53，推板件51固定设置在连接杆216，夹取件52与承载件222固定连接，电池导向槽53为2根平行设置于固定底板11上的导向条531形成的导向槽；具体的，夹取件52包括夹取导向件521、夹取驱动件522和夹取手臂523，其中，夹取导向件521为夹取手臂523的导向机构，夹取驱动件522 为夹取手臂523的驱动机构，夹取手臂523用于抓取无人机电池。夹取导向件521固定在承载件222上，所述夹取导向件521与承载件222固定连接；夹取手臂523固定在夹取导向件521，夹取驱动件522与夹取导向件521固定连接并用于驱动夹取手臂523侧向移动进而抱紧无人机电池。夹取件52通过承载件222移动进而与推板件51及电池导向槽53一起抓取夹紧固定无人机电池。

具体的，电磁铁为贯通式电磁铁，可以为24V贯通推拉式电磁铁，通过电流来产生磁性，利用不同的磁圈，加上电源来控制磁性的大小，形成一个可以推、拉的动作，使其在一个整体中运行，就像是活塞一样运动，推拉式的电磁铁因为体型较小，容易安装到一些小的场所。

在本实施例中，电池抱紧机构50的数量与无人机200的电池210的数量相等，具体可以根据要更换的无人机200的电池210的数量来设定，优选的，电池抱紧机构50的数量为2个。当无人机200的电池210为1个时，电池抱紧机构50的数量为1个，对应的，当无人机200的电池210为2个时，电池抱紧机构50为2个，具体数量在此不做限制。

在本实施例中，所述开关机机构30包括开关机支架31和开关机驱动件 32；具体的，开关机支架31一端固定在推板件51上，另一端用于固定开关机驱动件32。优选的，所述开关机驱动件为电磁铁。

在本实施例中，解锁机构40包括解锁固定件43、解锁驱动机构41、解锁件42、以及感应传感器44；具体的，解锁固定件43将解锁驱动机构41固定设置在连接杆216下端；解锁件42一端与解锁驱动机构41固定连接，解锁件42另一端设有凹型开口421，凹型开口421用于卡扣固定无人机的电池锁扣420；更为具体的，解锁驱动机构41正向驱动解锁件42转动解锁无人机的电池锁扣420；解锁驱动机构41逆向驱动解锁件42转动复位锁定无人机的电池锁扣420。具体的，解锁驱动机构41为旋转电机，感应传感器44用于界定解锁件42解锁驱动机构41每次旋转后返回初始原点，进而便于下次解锁。感应传感器44优选为光电感应器。

具体的，电池解锁结构20在推拉驱动机构的作用下到达设定位置，在上位机的逻辑控制下，解锁驱动机构41正向转动，驱动解锁件下压，解锁件接触到无人机的电池锁扣420，随着解锁驱动机构41的运动，到达设定角度后，即可将无人机电池的电池锁扣420打开，此时无人机电池处于自由状态，可以被取出/装载。采用解锁驱动机构41控制的目的在于输出比较大的力矩，同时可以接收反馈，保证无人机的电池锁扣420存在差异的情况下，也能正常解锁。在拆卸无人机电池的过程中，解锁驱动机构41保持解锁动作的姿态，以避免因机械结构的误差引起的电池锁扣420重新扣住无人机电池；完成拆卸无人机电池后，解锁驱动机构41方向复位即可，并通过感应传感器进行检测判断。

在本实施例中，所述定位固定机构60包括第一固定件61、第二固定件 62和第三固定件63；具体的，第三固定件63一端设有用于卡扣固定无人机的卡扣凹槽631；第一固定件61一端固定在固定底板11上，第一固定件61 另一端与第二固定件62一端固定连接，第二固定件62另一端与第三固定件 63另一端连接。优选的，自动化操作结构包括2个定位固定机构60。

在本实施例中，还包括用于感应承载件222的移动位置的限位开关70，限位开关70与直线导轨平行设置。其中，移动位置包括第一位置和第二位置，当然，也可以包括其他位置，在此不做具体限制。第一位置为夹取件52抓取到无人机200的无人机电池210时所处的位置，第二位置为开关机机构30开关机时所处的位置。

本实用新型电池自动更换结构，取出电池时，需要解锁动作先执行，并保持解锁动作，直至整个动作完成，是由于无人机电池存在有尺寸误差，不能保证一次解锁成功。装载电池时，因为无人机姿态的不精确，以及无人机机体存在误差，需要采用定位固定机构定位固定无人机的机臂，保证装载无人机电池时能顺利进入而不会损坏无人机或电池等硬件，同时，由于无人机本身的结构原因，决定了必须采用一定的力矩输出才能保证装载成功。取出无人机电池时，为了保证无人机电池完全脱离无人机，必须采用位置控制，因此在电机控制方面需要进行位置控制+力矩控制两种模式的切换使用。

本实用新型自动化操作结构一般处于原始位置，移动机构及推拉驱动机构将自动化操作结构移动至无人机电池装取位置或者无人机开关机位置，具体的，(1)若无人机装载无人机电池：电池抱紧机构将无人机电池装载进入无人机的电池仓，解锁机构旋转上锁；(2)若无人机抓取无人机电池：解锁机构旋转解锁，电池抱紧机构从无人机的电池仓将无人机电池抓取，并移动至电池充电结构内进行充电；(3)无人机开关机，推拉驱动机构将自动化操作结构移动至无人机的开关机位置，开关机机构对无人机进行开关机。在各自完成上述步骤后，自动化操作结构返回至原始位置。

本实用新型无人飞行器的自动化操作结构，能够自动化对无人机进行固定、开关机、解锁/锁定无人机电池、更换无人机电池、对无人机电池进行充电等全自动操作。整体结构简单，占据空间小，从而使无人机的巡航范围更大、作业时间更久、机动性更好、操作更加简化，从而降低成本，节省能源。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种无人飞行器的自动化操作结构，其特征在于，所述自动化操作结构包括支撑固定机构(10)、设置在所述支撑固定机构(10)上用于精准定位的推拉驱动机构(20)、设置在所述推拉驱动机构(20)上用于对无人机的无人机电池进行解锁或锁定的解锁机构(40)、设置在所述推拉驱动机构(20)上用于抓取所述无人机电池的电池抱紧机构(50)、设置在所述支撑固定机构(10)上用于定位固定所述无人机的定位固定机构(60)；

所述解锁机构(40)包括解锁固定件(43)、解锁驱动机构(41)、解锁件(42)和感应传感器(44)；所述感应传感器(44)用于感应检测所述解锁驱动机构(41)的初始原点；

所述解锁固定件(43)将所述解锁驱动机构(41)固定设置在所述推拉驱动机构(20)下端；所述解锁件(42)一端与所述解锁驱动机构(41)固定连接，所述解锁件(42)另一端设有凹型开口(421)，所述凹型开口(421)用于卡扣固定所述无人机的电池锁扣(420)；

所述解锁驱动机构(41)正向驱动所述解锁件(42)转动解锁所述无人机的电池锁扣(420)；所述解锁驱动机构(41)逆向驱动所述解锁件(42)转动复位锁定所述无人机的电池锁扣(420)。

2.根据权利要求1所述的无人飞行器的自动化操作结构，其特征在于，所述支撑固定机构(10)包括固定底板(11)、与所述固定底板(11)固定连接的移动固定件(12)和电机固定件(13)；所述电机固定件(13)包括电机固定座(131)和丝杠支座(132)；

所述移动固定件(12)与移动结构固定连接用于移动所述自动化操作结构。

3.根据权利要求2所述的无人飞行器的自动化操作结构，其特征在于，所述推拉驱动机构(20)包括驱动组件(21)、与所述驱动组件(21)连接的滑动组件(22)；

所述驱动组件(21)包括驱动电机(211)、联轴器(212)、丝杠(213)、套设在所述丝杠(213)上的丝母(214)、连接座(215)以及连接杆(216)；所述驱动电机(211)通过所述联轴器(212)与所述丝杠(213)一端共轴固定连接，所述丝母(214)固定设置在所述连接座(215)上；所述驱动电机(211)固定设置在所述电机固定座(131)上，所述丝杠(213)前端位置架设在所述丝杠支座(132)上；

所述滑动组件(22)包括2个平行设置的直线导轨(221)和2个承载件(222)；2个所述承载件(222)分别固定设置在2个所述直线导轨(221)上；所述连接座(215)和连接杆(216)均与2个所述承载件(222)固定连接一起运动；

所述驱动电机(211)驱动所述丝杠(213)旋转，所述丝杠(213)与所述丝母(214)螺纹配合进而带动所述连接座(215)和连接杆(216)运动。

4.根据权利要求3所述的无人飞行器的自动化操作结构，其特征在于，所述电池抱紧机构(50)包括推板件(51)、夹取件(52)和电池导向槽(53)，所述推板件(51)固定设置在所述连接杆(216)，所述夹取件(52)与所述承载件(222)固定连接，所述电池导向槽(53)为2根平行设置于所述固定底板(11)上的导向条(531)形成的导向槽；

所述夹取件(52)通过所述承载件(222)移动进而与推板件(51)及所述电池导向槽(53)一起夹紧固定所述无人机电池。

5.根据权利要求4所述的无人飞行器的自动化操作结构，其特征在于，所述电池抱紧机构(50)的数量为2个。

6.根据权利要求4所述的无人飞行器的自动化操作结构，其特征在于，所述夹取件(52)包括夹取导向件(521)、夹取驱动件(522)和夹取手臂(523)；

所述夹取导向件(521)与所述承载件(222)固定连接；所述夹取手臂(523)固定在所述夹取导向件(521)，所述夹取驱动件(522)与所述夹取导向件(521)固定连接并用于驱动所述夹取手臂(523)侧向移动进而抱紧所述无人机电池。

7.根据权利要求4所述的无人飞行器的自动化操作结构，其特征在于，所述自动化操作结构还包括设置在所述推拉驱动机构(20)上用于对所述无人机进行开关机的开关机机构(30)。

8.根据权利要求7所述的无人飞行器的自动化操作结构，其特征在于，所述开关机机构(30)包括开关机支架(31)和开关机驱动件(32)；所述开关机驱动件为电磁铁；

所述开关机支架(31)一端固定在所述推板件(51)上，另一端用于固定所述开关机驱动件(32)。

9.根据权利要求2所述的无人飞行器的自动化操作结构，其特征在于，所述定位固定机构(60)包括第一固定件(61)、第二固定件(62)和第三固定件(63)；

所述第三固定件(63)一端设有用于卡扣固定无人机的卡扣凹槽(631)；

所述第一固定件(61)一端固定在所述固定底板(11)上，所述第一固定件(61)另一端与所述第二固定件(62)一端固定连接，所述第二固定件(62)另一端与所述第三固定件(63)另一端连接；

所述定位固定机构(60)的数量为2个。

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