无人机定位取电池系统

摘要

本发明涉及无人机定位取电池系统，包括降落平台和取电池系统，降落平台包括支架、平台和定位推杆，平台设于支架顶部，定位推杆位于平台上方，定位推杆与平台滑动连接，定位推杆包括两个相对的横向推杆、两个相对的纵向推杆，横向推杆沿纵向方向滑动，纵向推杆沿横向方向滑动；定位推杆所围的平台的区域上设有开口，开口内设有可开合的天窗；取电池系统位于平台的开口的下方，取电池系统包括夹取机构以及用于使夹取机构上下移动的升降装置。本发明可使无人机降落后移动至指定位置；再通过可升降装置和夹持机构自动将无人机的电池拔出，方便快捷，降低操作人员的工作量。

权利要求

1.无人机定位取电池系统，其特征在于：包括降落平台和取电池系统，所述降落平台包括支架(1)、平台(2)和定位推杆，所述平台(2)设于支架(1)顶部，所述定位推杆位于平台(2)上方，定位推杆与平台(2)滑动连接，定位推杆包括两个相对的横向推杆(5)、两个相对的纵向推杆(6)，横向推杆(5)和纵向推杆(6)均与水平面平行，横向推杆(5)的轴线与平台(2)的横向方向平行，纵向推杆(6)的轴线与平台(2)的纵向方向平行,横向推杆(5)可沿平台(2)的纵向方向滑动，纵向推杆(6)可沿平台(2)的横向方向滑动；定位推杆所围的平台(2)的区域上设有开口，开口内设有可开合的天窗(4)；取电池系统位于平台(2)的开口的下方，所述取电池系统包括夹取机构以及用于使夹取机构上下移动的升降装置；所述平台(2)上开口的周围设有定位件(31)，所述定位件(31)的上表面不高于平台(2)的上表面，定位件(31)的顶端设有盲孔(310)，定位件(31)的侧壁设有销孔(311)，销孔(311)位于平台(2)下方，销孔(311)与盲孔(310)垂直相交，销孔(311)内设有销轴(312)；所述盲孔(310)内设有定位脚架(32)，定位脚架(32)的上部设有抱箍(320)，抱箍(320)轴线平行于平台(2)，定位脚架(32)的侧壁设有固定孔(321)，所述固定孔(321)与销轴(312)相适配；销轴(312)有定位气缸驱动，定位气缸的输出端连接销轴(312)。

2.根据权利要求1所述的无人机定位取电池系统，其特征在于：所述夹取机构包括水平移动机构、竖直移动机构和用于夹持电池的夹持机构，所述水平移动机构安装在升降装置上，所述竖直移动机构安装在水平移动机构使竖直移动机构可相对于升降装置水平移动，所述夹持机构安装在竖直移动机构上使夹持机构可相对于水平移动机构上下移动。

3.根据权利要求1所述的无人机定位取电池系统，其特征在于：所述定位推杆通过滑块、滑轨与平台(2)滑动连接，滑轨安装在平台(2)上，滑轨包括横向滑轨(60)、纵向滑轨(50)，所述横向推杆(5)沿纵向滑轨(50)滑动，所述纵向推杆(6)沿横向滑轨(60)滑动。

4.根据权利要求2所述的无人机定位取电池系统，其特征在于：所述夹持机构包括用于放置电池的电池盒和可水平移动的两个夹持块，所述电池盒位于两个夹持块之间，每个夹持块上设有至少一个夹臂，所述电池盒的侧壁设有供夹臂穿过的通孔，所述夹持块可相对于电池盒水平移动，两个夹持块的运动方向相反以夹取或者放松电池。

5.根据权利要求1所述的无人机定位取电池系统，其特征在于：所述天窗(4)的开合由气缸驱动。

6.根据权利要求1、3或4所述的无人机定位取电池系统，其特征在于：所述平台(2)的两个相对边缘上设有光栅(8)，光栅(8)连接控制装置，定位推杆、升降装置和夹取机构的驱动装置均由控制装置控制。

7.根据权利要求1所述的无人机定位取电池系统，其特征在于：所述平台(2)设有若干个导流孔。

8.根据权利要求1、2或7所述的无人机定位取电池系统，其特征在于：所述平台(2)包括网板和矩形边框，矩形边框与支架(1)固接，网板四周与矩形边框固接，定位推杆与矩形边框滑动连接。

说明书

无人机定位取电池系统

技术领域

[0001] 本发明涉及无人机领域，尤其涉及无人机定位取电池系统。

背景技术

[0002] 旋翼无人机的发展越来越快，使用数量越来越多，但是现有情况却是无人机没有专门的降落平台，大多是直接在地面降落，随后由人工回收，再对无人机进行保障作业，完成保障作业后，再将无人机放到指定位置起飞，这大大浪费了人力。

发明内容

[0003] 本发明旨在提供一种无人机定位取电池系统，能够支持无人机起降，并具有自动将无人机推送至平台指定位置后，取出无人机电池的功能。

[0004] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

[0005] 无人机定位取电池系统，包括降落平台和取电池系统，所述降落平台包括支架、平台和定位推杆，所述平台设于支架顶部，所述定位推杆位于平台上方，定位推杆与平台滑动连接，定位推杆包括两个相对的横向推杆、两个相对的纵向推杆，横向推杆和纵向推杆均与水平面平行，横向推杆的轴线与平台的横向方向平行，纵向推杆的轴线与平台的纵向方向平行,横向推杆可沿平台的纵向方向滑动，纵向推杆可沿平台的横向方向滑动；定位推杆所围的平台的区域上设有开口，开口内设有可开合的天窗；取电池系统位于平台的开口的下方，所述取电池系统包括夹取机构以及用于使夹取机构上下移动的升降装置。

[0006] 进一步的，所述夹取机构包括水平移动机构、竖直移动机构和用于夹持电池的夹持机构，所述水平移动机构安装在升降装置上，所述竖直移动机构安装在水平移动机构使竖直移动机构可相对于升降装置水平移动，所述夹持机构安装在竖直移动机构上使夹持机构可相对于水平移动机构上下移动。

[0007] 其中，所述定位推杆通过滑块、滑轨与平台滑动连接，滑轨安装在平台上，滑轨包括横向滑轨、纵向滑轨，所述横向推杆沿纵向滑轨滑动，所述纵向推杆沿横向滑轨滑动。

[0008] 其中，所述定位推杆由气缸驱动。

[0009] 进一步的，所述天窗的开合由气缸驱动。

[0010] 进一步优选地，所述平台上开口的周围设有定位件，所述定位件的上表面不高于平台的上表面，定位件的顶端设有盲孔，定位件的侧壁设有销孔，所述销孔与盲孔垂直相交，销孔内设有销轴。

[0011] 进一步的，所述盲孔内设有定位脚架，定位脚架的上部设有抱箍，抱箍轴线平行于平台，定位脚架的侧壁设有固定孔，所述固定孔与销轴相适配。进一步的，所述平台的两个相对边缘上设有光栅，光栅连接控制装置，定位推杆、升降装置和夹取机构的驱动装置均由控制装置控制。

[0012] 所述平台设有若干个导流孔。

[0013] 其中，所述平台包括网板和矩形边框，矩形边框与支架固接，网板四周与矩形边框固接，定位推杆与矩形边框滑动连接。

[0014] 进一步的，所述夹持机构包括用于放置电池的电池盒和可水平移动的两个夹持块，所述电池盒位于两个夹持块之间，每个夹持块上设有至少一个夹臂，所述电池盒的侧壁设有供夹臂穿过的通孔，所述夹持块可相对于电池盒水平移动，两个夹持块的运动方向相反以夹取或者放松电池。

[0015] 其中，所述垂直平移机构、水平移动机构、竖直移动机构和夹持机构均由气缸驱动。

[0016] 作为优选，所述水平移动机构、竖直移动机构和夹持机构均为滑台气缸。

[0017] 其中，所述竖直移动机构包括两个竖直滑台气缸，其中一个竖直滑台气缸安装在另一个竖直滑台气缸的滑台上。

[0018] 进一步的，所述竖直移动机构有两个。

[0019] 本发明的有益效果为：

[0020] 1、定位推杆与推杆动作模块的设置，可以使无人机降落后移动至指定位置；再通过可升降装置和夹持机构自动将无人机的电池拔出，方便快捷，降低操作人员的工作量；

[0021] 2、网板具有疏导旋翼无人机降落时的气流，减少地面效应的作用；

[0022] 3、光栅可以及时检测到无人机的降落，并为控制模块提供动作信号的作用；

[0023] 4、天窗及天窗动作模块的设置，可以有效的为无人机的机腹下方的位置让出作业空间；

[0024] 5、起落架定位台与起落架定位模块的设置，可以使无人机降落后能够被有效的固定，防止发生无人机晃动等不利于保障作业的情况；

[0025] 6、以气缸为动力，通过控制装置的控制，安全可靠，能够有效减少因作业事故而产生的伤害。

附图说明

[0026] 图1为降落平台的结构示意图；

[0027] 图2为图1的俯视图；

[0028] 图3为降落平台去除平台后的顶部方向视图；

[0029] 图4为降落平台去除平台后的底部方向视图；

[0030] 图5为垂直气缸、水平气缸示意图；

[0031] 图6为定位脚架及定位气缸示意图；

[0032] 图7是实施例1中取电池系统的结构示意图；

[0033] 图8是升降装置的结构示意图；

[0034] 图9是升降装置的局部示意图；

[0035] 图10是夹取机构的结构示意图；

[0036] 图11是未示出电池盒时夹取机构的结构示意图；

[0037] 图12是第一水平滑台气缸安装在第三安装板上时的示意图；

[0038] 图13是本发明的结构示意图；

[0039] 图14是实施例2中夹持机构的结构示意图；

[0040] 图中：1-支架、2-平台、31-定位件、310-盲孔、311-销孔、312-销轴、32-定位脚架、320-抱箍、321-固定孔、4-天窗、5-横向推杆、6-纵向推杆、7-电池、8-光栅、50-纵向滑轨、
60-横向滑轨、81-垂直气缸、810-水平滑轨、82-水平气缸、11-第一安装板、12-第二安装板、
13-第一垂直导柱、14-矩形框、15-第一气缸、16-第一轴承、17-第一垂直平移机构、18-第二垂直平移机构、21-第三安装板、22-第二垂直导柱、23-第二气缸、24-第二轴承、25-内下板、、32-竖直滑台气缸A、33-竖直滑台气缸B、34-第四安装板、35-电池盒、36-夹持块、37-夹臂、38-滑槽、39-夹取机构、40-第一水平滑台气缸。

具体实施方式

[0041] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。

[0042] 实施例1

[0043] 如图13所示，本发明公开的无人机定位取电池系统，包括降落平台和取电池系统。如图1、2、3所示，降落平台包括支架1、平台2、定位推杆，平台2设于支架1顶部，定位推杆位于平台2的上方，定位推杆与平台2滑动连接，定位推杆包括两个相对的横向推杆5、两个相对的纵向推杆6，横向推杆5和纵向推杆6均与水平面平行，横向推杆5的轴线与平台2的横向方向平行，纵向推杆6的轴线与平台2的纵向方向平行,横向推杆5可沿平台2的纵向方向滑动，纵向推杆6可沿平台2的横向方向滑动，定位推杆所围区域的平台2上设有开口，开口内设有可开启的天窗4。

[0044] 其中，推杆由气缸驱动，具体的，包括一组横向移动气缸、一组纵向移动气缸。每组横向移动气缸包括两个横向移动气缸，两个横向移动气缸分别与两个纵向推杆6连接使两个纵向推杆6实现横向方向的滑动；每组纵向移动气缸包括两个纵向移动气缸，两个纵向移动气缸分别与两个横向推杆5连接使两个横向推杆5实现纵向方向的滑动。

[0045] 定位推杆通过滑块、滑轨与平台2滑动连接，滑轨安装在平台2顶面并位于平台2边缘，如图4所示，滑轨包括横向滑轨60、纵向滑轨50，横向推杆5沿纵向滑轨50滑动，纵向推杆6沿横向滑轨60滑动。滑轨位于平台2的下方，推杆通过连接件与滑轨上的滑块连接。横向滑轨60有两个，两个横向滑轨60间隔设置，纵向推杆6在两个横向滑轨60上滑动；纵向滑轨50有两个，两个纵向滑轨50间隔设置，横向推杆5在两个纵向滑轨50上滑动。

[0046] 其中，连接件包括相互连接的滑块连接板、推杆连接板，滑块连接板与滑块连接，推杆连接板与推杆连接。横向移动气缸、纵向移动气缸的输出端分别连接相应的滑块连接板。横向移动气缸有两组，两组横向移动气缸分别与两个横向滑轨60上的滑块连接；纵向移动气缸有两组，两组纵向移动气缸分别与两个纵向滑轨50上的滑轨连接。

[0047] 平台2顶面两个相对的边缘上设有光栅8，光栅8连接有控制装置。其中，定位推杆、升降装置、水平移动机构、竖直移动机构和夹持机构的驱动装置均由控制装置控制。驱动装置可选择气缸，气缸连接有气阀，气源通过气阀连接气缸，控制装置与气阀连接。光栅可以及时检测到无人机的降落，并为控制模块提供动作信号的作用。

[0048] 平台2设有若干个导流孔，导流孔可疏导旋翼无人机降落时的气流，减少地面效应的作用。作为优选，平台2包括网板和矩形边框，矩形边框与支架1固接，网板四周与矩形边框固接，横向滑轨60和纵向滑轨50安装在矩形边框上，光栅8安装在矩形边框上。网板具有疏导旋翼无人机降落时的气流，减少地面效应的作用。

[0049] 平台2下方设有垂直气缸81和水平气缸82，垂直气缸81的输出端与天窗4的下表面连接，垂直气缸81带动天窗4作垂直方向运动，水平气缸82的输出端与垂直气缸81的缸体连接，水平气缸82带动垂直气缸81作水平方向运动，水平气缸82的缸体与平台2固接。还包括安装在平台上的水平滑轨810，水平滑轨810位于平台2下方，垂直气缸81的缸体安装在水平滑轨810上的滑块上。垂直气缸81、水平滑轨810各有两个，两个垂直气缸81对称的设于天窗4的下方，两个垂直气缸81均与水平气缸82连接。开口内设有两个天窗4，两个天窗4并排封闭开口，两个天窗4在水平方向上运动方向相反，以打开或者关闭天窗4。天窗4也为网板。

[0050] 如图6所示，开口周围的平台2上设有若干个定位件31，定位件31的个数及位置应与无人机起落架相对应。定位件31的上表面不超出平台2的上表面，定位件31的顶端设有盲孔310，盲孔310为沉头盲孔，定位件31的侧壁设有销孔311，销孔311与盲孔310垂直相交，销孔311与盲孔310的上部的斜面相交，销孔311内设有销轴312。

[0051] 盲孔310内设有定位脚架32，定位脚架32的下部与盲孔310相适配，定位脚架32的上部设有抱箍320，抱箍320的轴线平行于平台2，定位脚架32的侧壁设有固定孔321，固定孔321与销轴312相适配。销轴312有定位气缸驱动，定位气缸的输出端连接销轴312。

[0052] 取电池系统位于平台2的开口的下方，如图7所示，本实施例公开的无人机取电池系统，包括夹取机构39以及用于使夹取机构39上下移动的升降装置，夹取机构39包括水平移动机构、竖直移动机构和用于夹持电池的夹持机构，水平移动机构安装在升降装置上，竖直移动机构安装在水平移动机构使竖直移动机构可相对于升降装置水平移动，夹持机构安装在竖直移动机构上使夹持机构可相对于水平移动机构上下移动。

[0053] 支架1包括底板和安装在底板上的四根支撑柱，支撑柱顶部与平台2固接，支撑柱底部与底板固接，升降装置底部与支架1的底板固接。

[0054] 为增加行程量，升降装置包括两个垂直平移机构，夹取机构安装在其中一个垂直平移机构上，安装有夹取机构的垂直平移机构安装在另一个垂直平移机构上。

[0055] 如图7、8所示，升降装置包括第一垂直平移机构17和第二垂直平移机构18，第一垂直平移机构17包括第一安装板11、第二安装板12、矩形框14、用于驱动第二安装板12垂直移动的第一气缸15和四根第一垂直导柱13，第一垂直导柱13下端与第一安装板11固接，第二安装板12上有与第一垂直导柱13间隙配合的通孔A，并在通孔A处安装有与第一垂直导柱13适配的第一轴承16，第一垂直导柱13上端穿过第一轴承16与矩形框14固接，四根第一垂直导柱13分别设置在同一个矩形的四个顶点上，第一气缸15安装在第一安装板11上，第一气缸15的输出端与第二安装板12连接,第二垂直平移机构18安装在第二安装板12上，四根第一垂直导柱13和矩形框14位于第二垂直平移机构18外围。第一安装板11与与支架1的底板固接。

[0056] 第二垂直平移机构18包括第三安装板21、用于驱动第三安装板21垂直移动的第二气缸23和四根第二垂直导柱22，第二垂直导柱22上端与第三安装板21固接，第二安装板12上有与第二垂直导柱22间隙配合的通孔B，并在通孔B处安装有与第二垂直导柱22适配的第二轴承24，第二垂直导柱22下端穿过第二轴承24，四根第二垂直导柱22分别设置在同一个矩形的四个顶点上，第二气缸23安装在第二安装板12上。第二气缸23位于第二安装板12的下方，第二气缸23的输出端垂直穿过第二安装板12与第三安装板21连接，第二气缸23的活塞杆(图中未示出)可直接与第三安装板21连接，也可通过推杆(图中未示出)与第三安装板21连接。如图9所示，第二安装板12下方间隔设有内下板25，第二轴承24与内下板25固接，第二轴承24下端穿过内下板25。

[0057] 其中，第一气缸15有两个，第二气缸23有两个，第一安装板11、第二安装板12和第三安装板21均为矩形板。

[0058] 夹取机构39安装在第三安装板21上，在第一气缸15的作用下，第二垂直平移机构18和夹取机构39随第二安装板12沿第一垂直导柱13上下移动，实现升降装置的第一级升降。在第二气缸23的作用下，第三安装板21和夹取机构39相对于第一垂直平移机构17上下移动，实现升降装置的第二级升降。

[0059] 如图10、11、12所示，水平移动机构安装在第三安装板21上，水平移动机构包括第一水平滑台气缸40，竖直移动机构包括竖直滑台气缸A32和竖直滑台气缸B33，第一水平滑台气缸40安装在第三安装板21上，竖直滑台气缸A32安装在第一水平滑台气缸40的滑台上，竖直移动机构有两个，两个竖直移动机构分别设于第一水平滑台气缸40滑台的两侧。竖直滑台气缸B33安装在竖直滑台气缸A32的滑台上，夹持机构安装在竖直滑台气缸B33的滑台上。

[0060] 夹持机构包括第四安装板34、用于放置电池的电池盒35、两个夹持块36以及分别驱动两个夹持块36的两个水平滑台气缸A，夹持块36安装在水平滑台气缸A的滑台上；电池盒35安装在第四安装板34上，第四安装板34安装在两个竖直滑台气缸B33的滑台上，两个第二水平滑台气缸分别安装在两个竖直滑台气缸B33的滑台上。电池盒35位于两个夹持块36之间，每个夹持块36上设有至少一个夹臂37，电池盒35的侧壁设有供夹臂37穿过的通孔，两个夹持块36的运动方向相反以夹取或者放松电池。

[0061] 第二水平滑台气缸位于第四安装板34的下方，夹臂37位于第四安装板34的上方，第四安装板34上有与夹持块36适配的滑槽38。夹持块的运动方向与第一水平滑台气缸40的滑台的滑动运动方向垂直。

[0062] 使用时，光栅8首先检测到有无人机降落，并将信号传递给控制装置，控制装置通过气阀控制两组横向移动气缸、两组纵向移动气缸动作，最终将无人机从平台2上降落位置推至天窗4的上方；控制装置再控制气阀使垂直气缸81、水平气缸82先后动作，再将两块天窗4向两侧移开，露出平台2下方的作业空间；最后，控制装置再通过气阀使定位气缸动作，将销轴312推入销孔内，锁紧无人机起落架。

[0063] 如图13所示，升降装置使夹取机构39上升到一定高度并穿过平台2上的开口，然后水平滑台气缸B31、竖直滑台气缸A32和竖直滑台气缸B33先后动作使夹持机构的第四安装板34移动到电池7正下方，此时，电池7的下部位于电池盒35中，两个夹持块36正好位于电池7的两侧；接着，水平滑台气缸A驱动夹持块36夹合，夹臂37插入电池7的盲孔中，随后竖直滑台气缸B33和竖直滑台气缸A32先后动作拔出电池7。

[0064] 实施例2

[0065] 如图14所示，本实施例中夹持机构包括两个电池盒35，夹持块36上有两个夹臂37，同一个夹持块36上的两个夹臂37分别与两个电池盒35匹配。当电池在充电架上充电时，方便一次性取两块电池。

[0066] 本发明可使无人机降落后移动至指定位置，再通过可升降装置和夹持机构自动将无人机的电池拔出，方便快捷，降低操作人员的工作量。

[0067] 当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。