无人机机载智能电池玻珠固定结构的制作方法

本发明涉及一种无人机电池固定结构，具体涉及一种无人机机载智能电池玻珠固定结构。

背景技术：

随着无人机技术的日渐成熟，以及现代农业理念的普及，使得无人机在现代农业生产中得到了大量的普及，例如：利用无人机进行农药喷洒，施肥，作物授粉等。与传统作业方式相比，极大地提高了作业效率。然而，在现在使用的无人机系统中，动力电池作为无人机系统的核心部件之一，却有着诸多不足，其中最为突出的便是动力电池的固定和拆装了。

植保无人机采用的耗电量大，使用的电池不能过大也不能过小，若电池过大，则体积和重量过大，导致无人机载药量变小，过小虽然体积和重量满足要求，但电量不够，需要更加频繁的更换，因此，必须匹配无人机方案，选择合适的电池；尽管如此，植保无人机依然需要不断的更换电池来满足高效的作业需求，因此，电池的更换时间和效率直接影响着植保无人机整体的作业效率。

现有大部分农用无人机都采用的简易包装电池加机械固定的动力方案，即将电芯简单包装后，通过直插插头与无人机相连，简单包装的电芯通过机械式方法，如螺栓、卡扣或者绑扎带等固定件进行固定，甚至有些无人机直接将裸电芯装载起来使用，采用以上方案，电池固定/拆卸结构复杂，不仅耗费时间和人力，而且操作不慎时，容易对电芯造成损伤，导致漏电，甚至危害到操作人员的安全。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是现有无人机电池采用螺栓、卡扣或者绑扎带这种机械式固定方式，装拆结构复杂，耗时费力，而且容易造成对电芯的损伤，其目的在于提供一种无人机机载智能电池玻珠固定结构，通过玻珠固定结构实现无人机电池能快速准确地安装到位，满足电池快速装入时的准确定位和快速拆出的便捷，电芯不会损伤。

本发明通过下述技术方案实现：

无人机机载智能电池玻珠固定结构，包括设置有玻珠的玻珠固定座，所述玻珠固定座上设置有玻珠导入机构，玻珠导入机构在电池装卸时能够相对于玻珠固定座移动且玻珠导入机构能够与玻珠接触并固定。对于采用电池作为电源的无人机进行农用作业而言，更换电池是最为常见和频繁的操作，但现有机械式固定方式，如螺栓、卡扣或者绑扎等方式，都极为不便，固定太紧或者太松都容易发生问题，固定太紧会导致电池的插入和拔出困难，固定太松又会导致连接松动，引发振动，甚至导致电池包装破裂失效，而且这种机械式固定结构由于本身突出部位较多，稍有不慎，其突出部位将会造成电池划伤，使得电芯受到损坏，而本方案则是首次在无人机电池的固定结构上使用玻珠固定结构，通过在电池壁面上安装多组玻珠导入机构与玻珠固定座上的玻珠进行配对使用，在电池自身重力或者外力推动下利用玻珠360°转动实现将电池引导进行装拆，这种结构能快速准确的将玻珠导入到正确的安装位，能同时满足电池快速装入时的准确定位和快速拆出的便捷，而且装拆过程由于是滑动到位，不会与电芯产生接触，从而保护了电芯的完整性，延长了使用寿命和保护了操作人员的安全。

为了在周向上进行电池的定位，使得其装拆都是沿着竖直方向的面进行，所以还设置有周向定位板，玻珠导入机构安装在周向定位板上。这样电池固定时在周向上进行定位，而防止电池左右晃动或者转动造成错位。

经过多次试验，发现楔形的结构能够在电池插入后实现自动夹紧功能，所以玻珠导入机构优选采用楔形玻珠导入机构，即玻珠导入机构包括楔形导入板，楔形导入板为周向定位板朝向玻珠的面内凹形成，在周向定位板设置有楔形导入板的面上设置有轴肩定位台和与玻珠尺寸匹配的玻珠孔，同时轴肩定位台设置在玻珠孔上方，玻珠孔设置在楔形导入板正上方并与楔形导入板连接。而玻珠固定座与楔形导入板相对的面内凹形成凹槽，凹槽中设置有缓冲减震垫，且缓冲减震垫固定在凹槽的最底面，玻珠安装在玻珠固定座与楔形导入板相对的面上，且玻珠位于凹槽下方，轴肩定位台在玻珠导入机构相对于玻珠固定座移动时能够插入到凹槽中与缓冲减震垫接触，同时在轴肩定位台与缓冲减震垫接触时玻珠位于玻珠孔中，通过轴肩定位台与缓冲减震垫接触实现轴向定位，周向定位板与玻珠固定座侧壁接触实现周向定位，玻珠固定在玻珠孔中实现电池最终安装到位，这三点同时作用，实现了电池固定的牢固性。

在本方案中，无人机上装入了带缓冲减震固定隔垫的玻珠固定座，该结构在固定玻珠的同时，也组成了无人机刚性支撑体的一部分，该结构能满足电池快速的插入和拔出，甚至能满足一定程度的冲击，对于电池的整个插入和拔出过程而言，只有固定面相接，玻珠导入的过程需要一定力量，其余的过程中，均没有零组件影响电池的运动，因此十分的省力。

更进一步而言，当电池底端进入安装位一段距离以后，可以直接松开提拉把手，电池即在重力作用下下落，固定座上的缓冲减震垫会吸收冲击力，而玻珠以及楔形导入机构会完成准确定位，这样电池的装配就会极其的方便。

为了对玻珠固定座进行固定，还在玻珠固定座上设置有若干个安装孔用于与无人机固定，保证固定的牢固性。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明通过采用楔形玻珠导入机构，实现了电池装拆操作的便利性和准确性，实现多点定位，电池装拆沿着同一轨迹运行，提高了效率同时不会损伤电芯，进而防止漏电，保证了操作人员的安全；

2、本发明通过设置带缓冲减震垫的玻珠固定座，其与楔形玻珠导入机构配对使用，实现了电池固定的牢固性，同时安装时减缓冲击，保护了电池的安全；

3、本发明使用省力，利用玻珠转动结合楔形导入面，仅需给予很小推力就能自动安装到位，向上提升就能够将电池快速且安全地拔出，提高了装拆的便利性和效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为电池的结构示意图；

图2为固定装配时的剖视图；

图3为玻珠导入机构的正视图；

图4为玻珠固定座的结构示意图；

附图中标记及对应的零部件名称：

1-提手，2-上盖，3-玻珠导入机构，4-框体支柱，5-防震脚垫，6-外壳，7-快速插头，8-控制面板，9-玻珠固定座，10-缓冲减震垫，11-玻珠，12-轴肩定位台，13-楔形导入板，14-框体立柱面，15-周向定位板，16-玻珠孔，17-安装孔，18-周向定位面，19-轴向定位面。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例：

如图1至图4所示，对于农用植保无人机，将电池设置为采用在外壳6的内腔安装电池芯、电路元器件、控制芯片组、插头等结构，其采用全包裹式结构，外壳6由碳纤维板制成，再结合弹性棉内衬包裹，能防摔、防水和防尘，为了增加结构的牢固性，在外壳6下方设置有铝合金制成的框架，框架顶部凸出形成若干根铝合金制成的框体支柱4，外壳6设置在框体支柱4形成的区域中，且外壳6壁面与框体支柱4内壁贴合，玻珠导入机构3安装在对应的框体支柱4外壁上，框架底部设置有防震脚垫5，外壳6顶部设置有上盖2，将上盖2与外壳6通过螺丝固定，电池芯和其它电器件设置在上盖2和外壳6形成的密封腔体中，上盖2上设置有快速插头7和提手1，提手1是便于操作人员持拿，快速插头7包括快速插头外壳，快速插头外壳与上盖2固定，快速插头外壳中设置有输出插座和限位开关(图中未画出)，且限位开关设置在输出插座下方，输出插座和限位开关穿过上盖2均与电池芯连接。通过在快速插头7处增加限位开关，限位开关是一个弹性元件，其在受到挤压时向电池内部回缩与电池连通，挤压力消失自动回弹脱离与电池的连通，当正常插入设备时，相应设备上的突出部分会物理触发限位开关，此时才能正常开启电池，实现供电操作，否则电池不对外供电，这样就避免了带电插拔打火，不仅如此，当电池被非正常的操作，如对外供电时强行拔出等情况，限位开关自动弹出形成断电，电池能立即通过限位开关的通断检测出来，从而自动报警并进行后续操作，对操作人员进行保护，防止触电。

同时还在上盖2上安装有与电池管理模块连接的控制面板8，这个控制面板8也能够在市面上直接购买到，控制面板8上设置有电池开关、led灯光显示和蜂鸣器，电池能通过不同的灯光状态和蜂鸣器组合，以完成不同的状态提示或者报警功能。在电池管理模块上设置有用于进行实时通讯的通讯模块，通讯模块也是现有的并能在市面上直接购买到，通过电池输出口与外界相连，及时将数据输出，尤其是对飞机而言，地面操作人员能实时准确的掌握电池状态，进而更加合理的规划使用。

为了实现对电池的固定，设置有相互匹配的玻珠固定座9和玻珠导入机构3，在玻珠固定座9上设置有若干个安装孔17用于与无人机进行固定，玻珠导入机构3安装在周向定位板15上，此时周向定位板15即为框体支柱4，而框体支柱4的外壁面命名为框体立柱面14，即为周向定位板15的外壁面，玻珠导入机构3安装在框体立柱面14上，玻珠导入机构3包括楔形导入板13，实际上楔形导入板13为周向定位板15朝向玻珠11的面内凹形成，在周向定位板15设置有楔形导入板13的面上设置有轴肩定位台12和与玻珠11尺寸匹配的玻珠孔16，轴肩定位台12设置在玻珠孔16上方，玻珠孔16设置在楔形导入板13正上方并与楔形导入板13连接，这样在楔形导入板13的引导下能够将玻珠11引入玻珠孔16中，中间无停顿和卡滞。

为了有足够的空间容纳轴肩定位台12并防止干涉，在玻珠固定座9与楔形导入板13相对的面内凹形成凹槽，凹槽贯穿玻珠固定座9顶部，轴肩定位台12在凹槽中移动并且实现轴向定位，同时还在凹槽中设置有缓冲减震垫10，且缓冲减震垫10固定在凹槽的最底面，轴肩定位台12在玻珠导入机构相对于玻珠固定座9移动时能够插入到凹槽中与缓冲减震垫10接触，由于玻珠11安装在玻珠固定座9与楔形导入板13相对的面上，为了防止玻珠11被缓冲减震垫10遮挡影响玻珠11与楔形导入板13的接触，玻珠11要位于凹槽下方，在轴肩定位台12与缓冲减震垫10接触时玻珠11位于玻珠孔16中。

电池固定时，将缓冲减震垫10与轴肩定位台12接触的面命名为轴向定位面19，其实现轴向定位。而设置玻珠11的面命名为周向定位面18，周向定位面18在安装时与周向定位板15的外壁面接触实现轴向定位，玻珠11在导入机构的引导下能够滑入玻珠孔11实现定位，依靠轴向定位面配合、周向定位面配合和玻珠结构三者配合完成了度电池的快速固定，电池装拆沿着同一轨迹运行，提高了效率同时不会损伤电芯，进而防止漏电，保证了操作人员的安全。

当进行安装固定时，玻珠11滑入楔形导入板13的导入面后，若有较小的位置偏移，由于楔形导入板13为周向定位板15朝向玻珠11的面内凹形成，其具有一定的高度差，楔形的导入面四周壁面会将玻珠11推向正确的移动方向，在玻珠11移动过程中将其导向到玻珠孔16中进行定位。

在进行周向定位面配合采用了缓冲减震垫10与铝合金件平面配合结构，经过计算和试验，预留合适的压缩量，保证足够的结合紧度。不仅如此，楔形导入板13凹陷的高度，经过了严密的计算和多次对比试验，比周向定位面略低，这种处理方法不仅保证了玻珠适当的压缩量，而且减小了周向固定面与相对滑动时的摩擦力，使装配更加省力和便捷。

轴向定位同样采用了缓冲减震垫10与铝合金件平面配合结构，经过计算和试验，预留足够的厚度，保证电池下降带来的冲击力能得到充分缓冲。

本发明使用的玻珠11为国标成品件，经过计算后选型，再经过试验调整，保证足够的强度、寿命和精度，玻珠固定座9在固定玻珠11的同时，也组成了无人机刚性支撑体的一部分。楔形玻珠导入机构是电池框体支柱的一部分，组成了电池的框架。

玻珠固定座9与玻珠11以及缓冲减震垫10采用无螺栓化直连设计，装配工艺简单，可靠性高，这种玻珠式的固定结构首次在无人机上使用，不仅应用在电池的固定上，同时可以用于快拆药箱等等快拆式结构。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。