CN216929068U - 四旋翼无人机空中充电子母机精准对接硬件结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供四旋翼无人机空中充电子母机精准对接硬件结构，属于无人机空中充电技术领域，包括子机，所述子机的顶端设置有均匀分布的四个电机一，所述电机一的动力输出端固定连接有螺旋桨一，所述子机底部的一侧设置有摄像头，所述子机底部的内部设置有对接控制盒，所述子机的底端设置有控制箱。本实用新型解决了现有四翼无人机的滞空时间不足，导致导致管理和使用成本飙升、数据传输中断、无人机复飞再次投入工作所需时间长的问题，本实用新型中，通过对接滑槽、对接体、配合槽和对接柱的使用，实现子机在不降落、不中段数据传输、利用拍摄间歇进行充电，从而使子机可以持续维持工作状态，从而方便无人机的管理、降低使用成本。

Description

四旋翼无人机空中充电子母机精准对接硬件结构

技术领域：

本实用新型属于无人机空中充电技术领域，具体涉及四旋翼无人机空中充电子母机精准对接硬件结构。

背景技术：

无人驾驶飞机简称“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不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作，与有人驾驶飞机相比，无人机往往更适合那些“肮脏或危险”的任务。

现有的四翼无人机的续航时间相对于一些特殊工况而言还是有点捉襟见肘，而如果为此就将让其降落充电，而重新投入工作需要较多时间，不利于工作的持续进行，例如为了不中断持续拍摄而不得不调动更多无人机进行拍摄，从而导致难以管理、成本飙升，又或者不得不短时间中断中继数据中继传输任务，影响工作的正常进行，从而由此提出四旋翼无人机空中充电子母机精准对接硬件结构。

实用新型内容：

本实用新型提供了四旋翼无人机空中充电子母机精准对接硬件结构，其目的在于解决了现有四翼无人机的滞空时间不足，在执行长时间滞空作业时，需要调动多架次备用无人机进行配合工作，进而导致导致管理和使用成本飙升、数据传输中断、无人机复飞再次投入工作所需时间长的问题。

本实用新型提供了四旋翼无人机空中充电子母机精准对接硬件结构，包括子机，所述子机的顶端设置有均匀分布的四个电机一，所述电机一的动力输出端固定连接有螺旋桨一，所述子机底部的一侧设置有摄像头，所述子机底部的内部设置有对接控制盒，所述子机的底端设置有控制箱，所述控制箱的内侧设置有连接线缆，所述连接线缆的底端固定连接有对接体，所述对接体的外侧活动连接有对接滑槽，所述对接滑槽开设于充电平台的顶端，所述控制箱的内侧设置有收放机构。

进一步地，所述充电平台由母机台、支撑纤维管以及对接平台构成，所述母机台的顶部设置有四个支撑纤维管，所述支撑纤维管的顶端与对接平台的底部固定连接，所述对接平台的中部开设有对接滑槽，所述对接平台的一侧设置有地标。

通过采用上述方案，所述对接平台为子机提供稳定的停放平台。

进一步地，所述母机台的外侧均匀设置有四个电机二，所述电机二的动力输出端固定连接有螺旋桨二，所述电机二的功率与电机一的功率的比值大于二。

通过采用上述方案，电机二的功率与电机一的功率的比值大于二，从而弱化子机产生的气流对母机台正常飞行的影响。

进一步地，所述对接滑槽内壁的底部设置有承重板，所述承重板的底部设置有电磁铁，所述电磁铁的底端与对接滑槽的内底壁固定连接，所述承重板的顶部固定连接有耦合器，所述耦合器的顶部设置有对接柱，所述对接柱的顶端开设有对接环槽，所述对接柱的顶端位于对接环槽的圆心处开设有对接竖槽，所述对接环槽和对接竖槽的内壁均分别设置有若干个簧片，所述簧片与对接柱内部的充电电路连接，所述承重板由碳纤维栅格制成。

通过采用上述方案，电磁铁用于控制对接体和耦合器的结合固定和分离，所述碳纤维栅格可减轻承重板的重量。

进一步地，所述子机的内侧搭载GPS模块，所述摄像头的外侧设置有激光测距仪，所述对接滑槽的中心点到地标的中心点的水平距离等于激光测距仪与连接线缆之间的水平距离，所述子机的内侧搭载的搭载激光测距仪。

通过采用上述方案，所述摄像头作为位置获取传感器，识别并锁定地标的位置，从而使对接体能够位于对接滑槽的正上方，所述子机的内侧搭载的搭载激光测距仪作为距离传感器。

进一步地，所述收放机构包括开设于控制箱内侧的控制腔，所述控制腔的内壁活动连接有收放滑轮，所述收放滑轮的外侧缠绕有连接线缆，所述收放滑轮的一端设置有从动锥齿轮，所述从动锥齿轮的外侧与主动锥齿轮的外侧啮合，所述主动锥齿轮的顶端设置有传动轴，所述对接控制盒内侧的底部设置有伺服电机，所述伺服电机的动力输出端与传动轴的顶端固定连接，所述连接线缆的材料为尼龙绳。

通过采用上述方案，所述对接控制盒通过伺服电机控制收放滑轮的动作，从而控制对接体的收放。

进一步地，所述对接体的底端固定设置有配合铁板，所述配合铁板与耦合器相对应，所述对接体的主体材料为聚乙烯，所述对接体外侧设置有铁皮，所述耦合器的材料为永磁体。

通过采用上述方案，所述配合铁板在下降的过程中对接体会发生一定程度的摆动和转动，在摆动和转动过程中，对接体会受到耦合器的磁场作用产生涡流对接体摆动和转动的能量得到迅速消耗，从而更容易的与对接滑槽对接，同时配合铁板也使对接体与电磁铁和耦合器的相对固定更加稳定。

进一步地，所述对接体的底部开设有配合槽，所述配合槽的内顶壁开设有对接槽，所述对接槽的内顶壁插接有外线触头，所述对接槽内顶壁位于外线触头的中心轴线处设置有内线触头，所述内线触头与对接竖槽对应，所述对接环槽与外线触头对应。

通过采用上述方案，对接槽的内壁与对接柱的外侧插接，从而使内线触头的外侧与对接竖槽的内壁插接、对接环槽的内壁与外线触头的外侧插接，并最终所述簧片使外线触头和内线触头接入到对接柱的充电电路中，从而完成充电。

与现有技术相比，本实用新型的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

1、本实用新型中，通过对接滑槽、对接体、配合槽和对接柱的使用，实现子机在不降落、不中段数据传输、利用拍摄间歇进行充电，然后能够快速投入拍摄类相关工作的情况下充电，从而使子机可以持续维持工作状态，使用较少的架次便可维持相关工作，从而方便无人机的管理、降低使用成本；

2、本实用新型中，通过对接平台的使用，为子机提供休息平台，可以用座应急救援和无线充电的平台，通过摄像头的使用，将摄像头作为位置获取传感器，识别并锁定地标的位置，从而使对接体能够位于对接滑槽的正上方，从而实现四旋翼无人机空中充电子母机精准对接。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明：

附图用来提供对本实用新型进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型对接滑槽的内部结构示意图；

图3为本实用新型对接体的仰视结构示意图；

图4为本实用新型对接体的正面剖视结构示意图；

图5为本实用新型控制箱的内部结构示意图；

图6为本实用新型图2中A部分的局部放大结构示意图。

附图标记：1、子机；2、电机一；3、螺旋桨一；4、摄像头；5、对接控制盒；6、控制箱；7、连接线缆；8、对接体；9、母机台；10、支撑纤维管；11、对接平台；12、对接滑槽；13、地标；14、电机二；15、螺旋桨二；16、承重板；17、耦合器；18、对接柱；19、电磁铁；20、配合铁板；21、配合槽；22、对接槽；23、外线触头；24、内线触头；25、收放滑轮；26、控制腔；27、伺服电机；28、传动轴；29、主动锥齿轮；30、从动锥齿轮；31、对接环槽；32、对接竖槽。

具体实施方式：

为了使得本实用新型的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本实用新型具体实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。附图中相同的附图标记代表相同的部件。需要说明的是，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

如图1-6所示，本实用新型提出四旋翼无人机空中充电子母机精准对接硬件结构，四旋翼无人机空中充电子母机精准对接硬件结构，包括子机1，子机1的顶端设置有均匀分布的四个电机一2，电机一2的动力输出端固定连接有螺旋桨一3，子机1底部的一侧设置有摄像头4，子机1底部的内部设置有对接控制盒5，子机1的底端设置有控制箱6，控制箱6的内侧设置有连接线缆7，连接线缆7的底端固定连接有对接体8，对接体8的外侧活动连接有对接滑槽12，对接滑槽12开设于充电平台的顶端，控制箱6的内侧设置有收放机构；

充电平台由母机台9、支撑纤维管10以及对接平台11构成，母机台9的顶部设置有四个支撑纤维管10，支撑纤维管10的顶端与对接平台11的底部固定连接，对接平台11的中部开设有对接滑槽12，对接平台11的一侧设置有地标13，对接平台11为子机1提供稳定的停放平台；

母机台9的外侧均匀设置有四个电机二14，电机二14的动力输出端固定连接有螺旋桨二15，电机二14的功率与电机一2的功率的比值大于二，电机二14的功率与电机一2的功率的比值大于二，从而弱化子机1产生的气流对母机台9正常飞行的影响；

对接滑槽12内壁的底部设置有承重板16，承重板16的底部设置有电磁铁19，电磁铁19的底端与对接滑槽12的内底壁固定连接，承重板16的顶部固定连接有耦合器17，耦合器17的顶部设置有对接柱18，对接柱18的顶端开设有对接环槽31，对接柱18的顶端位于对接环槽31的圆心处开设有对接竖槽32，对接环槽31和对接竖槽32的内壁均分别设置有若干个簧片33，簧片33与对接柱18内部的充电电路连接，承重板16由碳纤维栅格制成，电磁铁19用于控制对接体8和耦合器17的结合固定和分离，碳纤维栅格可减轻承重板16的重量；

子机1的内侧搭载GPS模块，摄像头4的外侧设置有激光测距仪，对接滑槽12的中心点到地标13的中心点的水平距离等于激光测距仪与连接线缆7之间的水平距离，子机1的内侧搭载的搭载激光测距仪，摄像头4作为位置获取传感器，识别并锁定地标13的位置，从而使对接体8能够位于对接滑槽12的正上方，子机1的内侧搭载的搭载激光测距仪作为距离传感器；

收放机构包括开设于控制箱6内侧的控制腔26，控制腔26的内壁活动连接有收放滑轮25，收放滑轮25的外侧缠绕有连接线缆7，收放滑轮25的一端设置有从动锥齿轮30，从动锥齿轮30的外侧与主动锥齿轮29的外侧啮合，主动锥齿轮29的顶端设置有传动轴28，对接控制盒5内侧的底部设置有伺服电机27，伺服电机27的动力输出端与传动轴28的顶端固定连接，连接线缆7的材料为尼龙绳，对接控制盒5通过伺服电机27控制收放滑轮25的动作，从而控制对接体8的收放；

对接体8的底端固定设置有配合铁板20，配合铁板20与耦合器17相对应，对接体8的主体材料为聚乙烯，对接体8外侧设置有铁皮，耦合器17的材料为永磁体，配合铁板20在下降的过程中对接体8会发生一定程度的摆动和转动，在摆动和转动过程中，对接体8会受到耦合器17的磁场作用产生涡流对接体8摆动和转动的能量得到迅速消耗，从而更容易的与对接滑槽12对接，同时配合铁板20也使对接体8与电磁铁19和耦合器17的相对固定更加稳定；

对接体8的底部开设有配合槽21，配合槽21的内顶壁开设有对接槽22，对接槽22的内顶壁插接有外线触头23，对接槽22内顶壁位于外线触头23的中心轴线处设置有内线触头24，内线触头24与对接竖槽32对应，对接环槽31与外线触头23对应，对接槽22的内壁与对接柱18的外侧插接，从而使内线触头24的外侧与对接竖槽32的内壁插接、对接环槽31的内壁与外线触头23的外侧插接，并最终簧片33使外线触头23和内线触头24接入到对接柱18的充电电路中，从而完成充电。

实施方式具体为：利用GPS使子机1和母机台9找到彼此位置，子机1飞往对接平台11的上方，摄像头4作为位置获取传感器，识别并锁定地标13的位置，从而使对接体8能够位于对接滑槽12的正上方，子机1的内侧搭载的搭载激光测距仪作为距离传感器，控制子机1与对接平台11的距离，为减弱子机1下洗气流对母机台9的影响子机1保持在母机台9上方1m-1.5m处，对接控制盒5通过伺服电机27控制传动轴28转动，传动轴28控制主动锥齿轮29转动，主动锥齿轮29带动从动锥齿轮30转动，从动锥齿轮30带动收放滑轮25转动，收放滑轮25减少对连接线缆7的缠绕长度，使对接体8逐渐下降，对接体8进入到对接滑槽12内时，对接体8的外侧根据对接滑槽12内壁的导引以及对接体8底部的配合铁板20受到耦合器17的电磁吸引作用，导致配合槽21的内侧最终与对接柱18的外侧对接，对接体8持续下降，电磁铁19通电产生强磁场使得配合铁板20受到强力吸力作用，并导致对接槽22的内壁与对接柱18的外侧插接，外线触头23和内线触头24分别与对接环槽31和对接竖槽32插接，并最终使外线触头23和内线触头24接入到对接柱18的充电电路中，从而完成充电；

母机台9和子机1还可搭载无线充电设备，使子机1可以直接降落在对接平台11上进行无线充电。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.四旋翼无人机空中充电子母机精准对接硬件结构，包括子机(1)，其特征在于，所述子机(1)的顶端设置有均匀分布的四个电机一(2)，所述电机一(2)的动力输出端固定连接有螺旋桨一(3)，所述子机(1)底部的一侧设置有摄像头(4)，所述子机(1)底部的内部设置有对接控制盒(5)，所述子机(1)的底端设置有控制箱(6)，所述控制箱(6)的内侧设置有连接线缆(7)，所述连接线缆(7)的底端固定连接有对接体(8)，所述对接体(8)的外侧活动连接有对接滑槽(12)，所述对接滑槽(12)开设于充电平台的顶端，所述控制箱(6)的内侧设置有收放机构。

2.根据权利要求1所述的四旋翼无人机空中充电子母机精准对接硬件结构，其特征在于：所述充电平台由母机台(9)、支撑纤维管(10)以及对接平台(11)构成，所述母机台(9)的顶部设置有四个支撑纤维管(10)，所述支撑纤维管(10)的顶端与对接平台(11)的底部固定连接，所述对接平台(11)的中部开设有对接滑槽(12)，所述对接平台(11)的一侧设置有地标(13)。

3.根据权利要求2所述的四旋翼无人机空中充电子母机精准对接硬件结构，其特征在于：所述母机台(9)的外侧均匀设置有四个电机二(14)，所述电机二(14)的动力输出端固定连接有螺旋桨二(15)，所述电机二(14)的功率与电机一(2)的功率的比值大于二。

4.根据权利要求2所述的四旋翼无人机空中充电子母机精准对接硬件结构，其特征在于：所述对接滑槽(12)内壁的底部设置有承重板(16)，所述承重板(16)的底部设置有电磁铁(19)，所述电磁铁(19)的底端与对接滑槽(12)的内底壁固定连接，所述承重板(16)的顶部固定连接有耦合器(17)，所述耦合器(17)的顶部设置有对接柱(18)，所述对接柱(18)的顶端开设有对接环槽(31)，所述对接柱(18)的顶端位于对接环槽(31)的圆心处开设有对接竖槽(32)，所述对接环槽(31)和对接竖槽(32)的内壁均分别设置有若干个簧片(33)，所述簧片(33)与对接柱(18)内部的充电电路连接，所述承重板(16)由碳纤维栅格制成。

5.根据权利要求2所述的四旋翼无人机空中充电子母机精准对接硬件结构，其特征在于：所述子机(1)的内侧搭载GPS模块，所述摄像头(4)的外侧设置有激光测距仪，所述对接滑槽(12)的中心点到地标(13)的中心点的水平距离等于激光测距仪与连接线缆(7)之间的水平距离。

6.根据权利要求1所述的四旋翼无人机空中充电子母机精准对接硬件结构，其特征在于：所述收放机构包括开设于控制箱(6)内侧的控制腔(26)，所述控制腔(26)的内壁活动连接有收放滑轮(25)，所述收放滑轮(25)的外侧缠绕有连接线缆(7)，所述收放滑轮(25)的一端设置有从动锥齿轮(30)，所述从动锥齿轮(30)的外侧与主动锥齿轮(29)的外侧啮合，所述主动锥齿轮(29)的顶端设置有传动轴(28)，所述对接控制盒(5)内侧的底部设置有伺服电机(27)，所述伺服电机(27)的动力输出端与传动轴(28)的顶端固定连接。

7.根据权利要求4所述的四旋翼无人机空中充电子母机精准对接硬件结构，其特征在于：所述对接体(8)的底端固定设置有配合铁板(20)，所述配合铁板(20)与耦合器(17)相对应。

8.根据权利要求4所述的四旋翼无人机空中充电子母机精准对接硬件结构，其特征在于：所述对接体(8)的底部开设有配合槽(21)，所述配合槽(21)的内顶壁开设有对接槽(22)，所述对接槽(22)的内顶壁插接有外线触头(23)，所述对接槽(22)内顶壁位于外线触头(23)的中心轴线处设置有内线触头(24)，所述内线触头(24)与对接竖槽(32)对应，所述对接环槽(31)与外线触头(23)对应。

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