一种无人机的电池自动更换装置的制作方法

1.本实用新型涉及无人机设备技术领域，特别是涉及一种无人机的电池自动更换装置。


背景技术：

2.现有的无人机更换电池技术方案多为非标结构设计，使用伺服电机带动丝杆运动，机构需要直线滑轨作为轨道，组成单轴滑轨。使用多个单轴滑轨可实现多轴运动，此种机构需要紧密控制各个轴之间的相对运动。
3.单轴直滑轨装配过程需要有较高的精度，而且零件多，维护成本高，如果安装精度达不到的话，极易发生损坏，需要定期维护，电路控制也相对麻烦一些，需要控制各个电机之间的相互配合，电气及程序开发成本高。


技术实现要素：

4.为解决无人机电池自动更换装置安装成本高的问题，本实用新型提供一种无人机的电池自动更换装置。
5.本实用新型采用以下技术方案实现：一种无人机的电池自动更换装置，其包括：电动夹爪、按钮拨块、机械臂。
6.机械臂包括固定端、多个旋转机构和移动端。多个旋转机构依次固定连接构成一个驱动部。其中，任意相连的两个旋转机构垂直设置。驱动部的一端与固定端固定连接，驱动部的另一端与移动端固定连接。
7.电动夹爪固定安装在移动端上。电动夹爪包括支架、两个夹爪手指、两个滑块和调节机构。支架上开设有供两个滑块滑动的滑槽，两个滑块均与调节机构的一端活动连接，调节机构的另一端与支架固定连接。两个夹爪手指分别与两个滑块固定连接。
8.按钮拨块包括伸缩舌、伸缩机构和收容盒。伸缩机构与伸缩舌抵接，伸缩机构和伸缩舌均收容在收容盒内。收容盒固定安装在电动夹爪上。收容盒具有一个供伸缩舌往复移动的开口。
9.本实用新型通过多个旋转机构的逐级驱动，即前一个旋转机构驱动余下的旋转机构整体旋转，从而驱动移动端在一个球形空间内任意移动，进而驱动电动夹爪和按钮拨块移动；通过调节机构驱动两个滑块在滑槽内滑动，从而驱动两个夹爪手指夹持电池按钮，通过机械臂驱动电动夹爪旋转，从而驱动电池按钮打开无人机电池仓的电池锁；伸缩机构驱动伸缩舌向收容盒外侧移动，机械臂驱动按钮拨块移动直至伸缩舌驱动电池部分移出电池仓；机械臂继续驱动电动夹爪夹持电池，从而将电池取出。同样的，机械臂还可以驱动电动夹爪将待安装的电池安装到电池仓中，从而完成无人机电池的更换。本实用新型的电动夹爪、按钮拨块和机械臂之间无需精密连接，零件不易受损，减少了安装的步骤，降低了安装成本。
10.在其中一个实施例中，机械臂为六轴机械臂。六轴机械臂具有移动灵活、精确度高
的优点，极大地简化了无人机电池更换的操作步骤。
11.在其中一个实施例中，两个夹爪手指均为u型结构。两个夹爪手指内均粘贴有硅胶条。u型结构刚好适配于电池，使得两个夹爪手指在夹持电池时的接触面积更大，能有效地防止电池脱落，从而提高夹持的稳固性。硅胶条可以增加夹爪手指与电池旋钮或电池之间的摩擦力，从而提高两个夹爪手指夹持电池旋钮或夹持电池的稳固性
12.在其中一个实施例中，旋转机构包括连接轴、旋转轴和伺服电机。旋转轴与伺服电机固定连接，连接轴与旋转轴固定连接，且连接轴与旋转轴垂直设置。伺服电机可以驱动旋转轴旋转，进而驱动连接轴旋转。每个连接轴都可以沿与之相连的旋转轴的中心轴旋转，从而使得多个旋转机构可以驱动移动端在一个球形空间内任意移动。
13.在其中一个实施例中，调节机构包括电动伸缩杆、两个连接杆一和连接杆二。电动伸缩杆的一端固定安装在支架上，电动伸缩杆的另一端与连接杆二的一端固定连接，连接杆二的另一端与两个连接杆一的一端可转动连接，两个连接杆一的另一端分别与两个滑块可转动连接。电动伸缩杆驱动连接杆二移动，进而驱动两个连接杆一相对转动，进而驱动两个滑块相对滑动。电动伸缩杆具有运行平稳的特性，在驱动夹爪手指夹持电池时可以避免损伤电池。
14.在其中一个实施例中，按钮拨块还包括弹簧。弹簧固定安装在伸缩舌与伸缩机构之间。弹簧可以使伸缩舌弹性移动，避免对电池或无人机的电源开关造成损伤。
15.进一步地，收容盒包括上盖和下盖，上盖与下盖相对固定连接。
16.在其中一个实施例中，夹爪手指和按钮拨块均为铝合金件。
17.在其中一个实施例中，电池自动更换装置还包括操作台。固定端固定安装在操作台上。
18.在其中一个实施例中，电池自动更换装置还包括固定机构。固定机构固定安装在操作台上。
19.本实用新型的无人机的电池自动更换装置，与现有的自动开关机装置相比：
20.1.本实用新型的电动夹爪、按钮拨块和机械臂之间无需精密连接，零件不易受损，减少了安装的步骤，降低了安装成本。
21.2.六轴机械臂具有移动灵活、精确度高的优点，极大地简化了无人机电池更换的操作步骤。
22.3.滑块在滑槽中平稳滑动，可以提高夹爪手指移动的稳定性，避免电池或电池旋钮在夹取时滑动。
23.4.采用相对设置的u形结构的夹爪手指与圆柱体的电池或电池旋钮接触面积更大，硅胶条可以增加夹爪手指和电池之间的摩擦力，从而使得夹爪手指在夹取时更加稳固。
24.5.在伸缩舌上安装弹簧可以使伸缩舌弹性移动，避免对电池或无人机的电源开关造成损伤。
附图说明
25.图1为本实用新型实施例1的无人机的电池自动更换装置夹持无人机电池时的立体结构示意图。
26.图2为图1中无人机的电池自动更换装置的立体结构示意图。
27.图3为图1中无人机的电池自动更换装置按压无人机电源开关时的主视结构图。
28.图中标号为：1、机械臂；2、电动夹爪；3、按钮拨块；4、夹爪手指；5、电池旋钮；6、电池；7、伸缩舌。
29.以上主要元件符号说明结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
31.需要说明的是，当组件被称为“安装于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
32.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
33.实施例1
34.请参阅图1，其为本实施例的无人机的电池自动更换装置夹持无人机电池时的立体结构示意图。电池自动更换装置包括：机械臂1、电动夹爪2、按钮拨块3、操作台(图未示)、固定机构(图未示)。
35.机械臂1包括固定端、驱动部和移动端。驱动部包括多个旋转机构。多个旋转机构依次固定连接，且相邻的两个旋转机构垂直设置。固定端与驱动部的一端固定连接，移动端与驱动部的另一端固定连接。旋转机构包括连接轴、旋转轴和伺服电机。旋转轴的一端与伺服电机固定连接，连接轴与旋转轴的另一端固定连接，且连接轴与旋转轴垂直设置。在依次连接的多个旋转机构中，第一个旋转机构与，在本实施例中，机械臂1为六轴机械臂，即机械臂1包括六个旋转机构，六个旋转机构依次固定连接。当然在其他实施例中，机械臂1也可以包括更多个或更少个旋转机构，只要能驱动电动夹爪2夹持电池旋钮5和夹持电池6，并且能驱动按钮拨块3推动电池6以及按压无人机电源开关即可。
36.机械臂1可以根据预先设定的编程在收到更换电池的指令后进行自动更换无人机电池，也可以配合多个操纵杆进行主动更换无人机电池。机械臂与电动夹爪或按钮拨块之间无需精密连接，零件不易受损，减少了安装的步骤，降低了安装成本。
37.电动夹爪2包括两个夹爪手指4、两个滑块和调节机构。电动夹爪2上开设有供两个滑块滑动的滑槽，两个夹爪手指4分别固定在两个滑块上。调节机构包括电动伸缩杆、两个连接杆一和连接杆二。两个连接杆一均有一端分别与两个滑块可转动连接，两个连接杆一的另一端均与连接杆二的一端可转动连接，电动伸缩杆与连接杆二的另一端固定连接。电动伸缩杆驱动连接杆二平移，从而驱动两个连接杆一相对转动，进而驱动两个滑块相对滑
动，进而驱动两个夹爪手指4夹持或松开电池6。电动伸缩杆可以根据预设的拉力驱动连接杆二移动，避免两个夹爪手指4夹持力过大导致损伤电池6或电池旋钮5。调节机构还可以包括电动伸缩杆二、两个弹簧二。两个弹簧二设置在滑槽内，两个弹簧二分别有一端与滑块固定连接，两个弹簧二的另一端分别固定在电动夹爪2上。电动伸缩杆二的两端分别固定在两个滑块上。电动伸缩杆二驱动两个滑块相对移动，受两个弹簧二的弹力作用，两个滑块始终以滑槽的中心对称滑动，进而驱动两个夹爪手指4夹持或松开电池6。
38.在本实施例中，两个夹爪手指4均为u型结构，且两个夹爪手指4内均粘贴有硅胶条。u型结构刚好适配于电池6，两个夹爪手指4在夹持电池6时，接触面积更大，能有效地防止电池6脱落，从而提高夹持的稳固性。硅胶条可以增加夹爪手指4与电池旋钮5或电池6之间的摩擦力，从而提高两个夹爪手指4夹持电池旋钮5或夹持电池6的稳固性。当然，在其他实施例中，夹爪手指4还可以是弧形或块状，只要能夹持电池旋钮5或电池6即可。夹爪手指4可以是铝合金件，也可以是不锈钢件、木制件、石制件。夹爪手指4既可以是一体成型的，也可以是组装成型的。
39.按钮拨块3包括伸缩舌7、伸缩机构、收容盒和弹簧。收容盒可以固定安装在电动夹爪2上，收容盒也可以直接固定安装在机械臂1上，用于收容伸缩舌7、伸缩机构和弹簧。收容盒由相对设置的上盖与下盖构成，上盖和下盖可以通过四个螺丝二固定连接，也可以通过焊接固定。收容盒可以通过两个螺丝三与电动夹爪2固定连接，也可以直接焊接在电动夹爪2或机械臂1上。收容盒具有一个供伸缩舌7伸缩的开口。按钮拨块3可以是铝合金件，也可以是不锈钢件、木制件、石制件，按钮拨块3具有硬度高、稳固性高、使用寿命长的特性。
40.伸缩舌7和伸缩机构之间固定连接一个弹簧，弹簧设置在收容盒中，这样伸缩舌7在驱动电池6或无人机电源开关时可以弹性移动，避免对电池6或无人机电源开关造成损伤。而且弹簧可以对伸缩舌7限位，避免伸缩舌7弹出收容盒外。伸缩机构可以是气缸，也可以是伸缩杆，只要能驱动伸缩舌7往复移动即可。伸缩机构驱动伸缩舌7的一端穿过开口，机械臂1驱动按钮拨块3移动直至伸缩舌7驱动电池6使电池6部分离开电池仓，随后机械臂1驱动电动夹爪2夹持电池6。机械臂1还可以驱动伸缩舌7按压无人机电源开关，完成对无人机的开机或关机。
41.在本实施例中，首先，机械臂1驱动电动夹爪2直至两个夹爪手指4移动到电池旋钮5的外侧，调节机构驱动两个夹爪手指4夹紧电池旋钮5，机械臂1驱动电动夹爪2转动90
°
，从而打开无人机上用于收纳电池6的电池仓的电池锁，调节机构随即驱动两个夹爪手指4松开电池旋钮5。机械臂1驱动按钮拨块3移动到电池仓的外侧，伸缩机构驱动伸缩舌7通过电池仓预留的通孔推动电池6，将电池6部分推出电池仓。随后，两个夹爪手指4移动到电池6的外侧，调节机构驱动两个夹爪手指4夹持电池6，随即将电池6夹取出来。无人机上安装有多个电池6时，可以采用相同的方法将多个电池6分别取出。取出的电池6可以放到相应的电池箱中充电，同样的，也可以将电池箱中充满电的电池6安装到无人机的电池锁内。机械臂1还可以驱动按钮拨块3移动到无人机开关电源的外侧，伸缩机构驱动伸缩舌7按压开关电源后驱动伸缩舌7复位，从而控制无人机完成电源状态的切换。
42.操作台可以是放置在地面的平台，操作台也可以是地面、桌面、墙壁等可以安装机械臂1的物体或平面。固定机构用于将无人机固定，固定的位置既可以是操作台上，也可以是用于存放无人机的机库或停车坪上。固定机构可以采用锁扣固定，也可以通过夹板固定，
只要能在更换无人机电池时保持无人机稳固即可。
43.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
44.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。