一种无人机电池更换装置的制作方法

1.本实用新型涉及无人机电池更换领域，更具体地，涉及一种无人机电池更换装置。


背景技术：

2.在无人机的多次重复作业过程中，无人机的电池容量往往不足以应对长时间的作业，需要多次更换电池以增加无人机的续航时间，其中，大量多次的无人机电池更换往往是以人工替换为主，效率较低，且容易受到人工主观因素影响。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种无人机电池更换装置，用于解决人工更换电池效率较低的问题。
4.本实用新型采取的技术方案是，
5.一种无人机电池更换装置，包括
6.平台，用于停放所述无人机；
7.若干电池仓，设于所述平台一侧，用于置放电池；
8.抓取机构，连接所述平台，用于对所述无人机的电池进行更换；
9.所述平台设有开口，所述抓取机构设有对应所述开口的移动轴。
10.为实现代替人工的电池更换操作，本实用新型设置了抓取机构代替人手更换电池的操作，比起人手操作，可机器控制的抓取机构定位精度较高，重复性强，效率较高；同时，在抓取机构的基础上，本实用新型进一步设置了具有开口的平台，以及对应开口设置的移动轴，对于平台的开口和移动轴，进一步缩短了移动轴的长度，使装置结构更加紧凑，实现进一步的集成化设置。
11.作为一种优选的实施方式，所述平台对应所述电池仓的一侧设有一开口。
12.为实现无人机进一步紧凑设置，本实用新型将开口与所述电池仓的距离进一步减小，进一步减少了抓取机构从电池仓到平台上开口处的移动距离，由于开口处的设置是为了紧凑设置，往往开口处的设置是对应无人机的原点，则相对的，减少了无人机与抓取机构的电池更换距离，提高了无人机的更换效率。
13.作为一种优选的实施方式，所述开口对应所述平台一侧的中央设置。
14.为实现最佳的电池放置结构设置，本实用新型进一步将开口设置在平台一侧的中央，设置在中央的开口可以将电池位置的原点定位在平台自身的中心，并且根据平台中心设置无人机电池仓的放置，并在开口两侧实现最大的容纳空间，进一步用于放置电池仓等结构，可以最大程度的将无人机及相关的电池仓结构设置在平台上，实现装置紧凑设置及最短的移动距离。
15.作为一种优选的实施方式，所述移动轴包括水平移动轴，所述开口的下方对应设置所述水平移动轴，用于实现所述抓取机构在所述开口的水平移动。
16.为实现对电池的搬动，本实用新型设置了在开口处下方的水平移动轴，将电池的
移动分解出在开口处水平移动的结构，将电池的移动集成在平台上，实现最短的搬运距离。
17.作为一种优选的实施方式，所述水平移动轴远离所述开口的一侧活动连接有竖直移动轴，用于实现所述抓取机构的上下移动；所述竖直移动轴设有一转动轴，用于实现所述竖直移动轴在所述水平移动轴上的转动。
18.为实现在竖直方向上的最短移动距离，本实用新型进一步在水平移动轴的另一端设置了竖直移动轴，在此基础上，本实用新型进一步设置了在竖直移动轴上的转动轴，即电池的搬运结构分解成了水平移动+竖直移动+在竖直移动轴上的转动，三种运动轴的结构的可以较好的适应电池仓放置的电池方向与无人机停靠在平台上时电池放置方向不同的情况，转动轴可以将竖直移动轴及其在轴上的抓取机构的方向转变，本实用新型通过三种轴的设置将抓取机构的搬运装置简单化，同时，这种水平、竖直移动轴的移动较快、准确，可以实现更快的电池搬运。
19.作为一种优选的实施方式，所述水平移动轴的另一侧与所述平台底部固定连接。
20.为实现装置的紧凑设计，本实用新型进一步设置了与平台底部固定连接的水平移动轴，将水平移动轴设置在平台底部，而非额外在平台附近设置另外的支撑结构支撑水平移动轴的设置，节约了这种支撑结构的设置，使装置自身的体积最小化，使得这种中途更换的装置更具有灵活性，如集成到车载上，实现车载功能。
21.作为一种优选的实施方式，所述平台设有若干支架，用于支撑所述平台，对应所述竖直移动轴两侧的支架还用于固定连接所述电池仓，所述抓取机构在所述竖直移动轴上的上下移动与旋转，用于抓取所述电池仓内的电池。
22.作为一种优选的实施方式，所述电池仓靠近所述平台在所述开口处的边缘设置。
23.为实现对开口处两侧的空间利用，本实用新型进一步设置了电池仓的放置方式，将电池仓沿平台边缘设置，并且是靠近开口处的，其中，平台设置了支架，电池仓还连接对应所述竖直移动轴两侧的支架，将支架与电池仓一体设置，同时实现电池仓与平台的共同支撑，一体设置的平台与电池仓为后续电池仓的自动化提供了有利条件，即无需对电池仓结构进行复位归零。
24.作为一种优选的实施方式，所述平台上靠近所述电池仓的开口两侧固定连接有原点件，所述无人机设有脚架，所述原点件与所述脚架互相对应，用于实现所述无人机的原点定位。
25.为实现无人机在平台上的原点停靠，本实用新型进一步设置了一种自动调节无人机停靠姿态的机构，由于平台开设了开口，本实用新型首先根据平台中心设置了控制原点，控制原点是对应无人机的电池仓在平台上的投影设置，当无人机停靠时，控制原点不对应无人机的电池仓时，就需要启动原点定位程序；同时，控制原点仅仅是虚拟投影的点，实现原点在开口长度方向的定位，本实用新型进一步设置在开口处两侧的原点件，原点件对应控制原点的原因在于：通过控制原点件的移动，实现无人机在开口长度方向的原点定位，则只需下一步的姿态控制即可实现标准的换电池停放姿势。
26.作为一种优选的实施方式，所述平台设有对应所述无人机的导向滑轨，所述导向滑轨包括
27.两个对位移动件，位于所述原点件两侧，用于实现两个脚架与两个原点件的对齐；
28.一个原点移动件，对应所述原点件设置，所述原点件的长度至少大于两个原点件
分布的长度，用于实现所述无人机在原点的对齐；
29.以及对应所述对位移动件、所述原点移动件、所述原点件的滑槽；
30.电机，所述电机通过控制所述对位移动件、所述原点移动件、所述原点件实现所述无人机的自动原点定位。
31.为实现无人机在平台上的原点停靠，本实用新型设置了两种移动件，用于限制无人机自身的姿态调整，包括原点移动件，首先通过控制原点移动件的移动实现无人机与原点件的夹持，实现在开口长度方向的原点定位，其次是通过对位移动件的相互夹持实现在开口宽度方向上的原点定位，最终实现无人机及其电池仓在平台上的标准原点对位，其中，移动件是通过滑槽的设置实现移动件的移动方向限制，并且设置了控制移动件的电机；具体的，当无人机开始停靠在平台上时，首先调整无人机的降落姿态，以使无人机中两个脚架对应开口两侧，电池仓中无障碍物的一侧正对开口；以当前姿态稳定降落在平台上，电机控制所述原点移动件、所述原点件相对运动，二者速度相同，方向相反，以实现无人机在开口长度方向上的原点对位；电机控制两个对位移动件相对运动，二者速度相同，方向相反，以实现无人机在开口宽度方向上的原点对位。
32.作为一种优选的实施方式，所述电池仓内的电池固定连接有一提手，所述抓取机构设有对应所述提手的抓取件，所述抓取件设有对应所述提手的弧形段，用于夹持所述提手。
33.为实现对电池的抓取，本实用新型进一步设置了一种抓取机构、电池提手结构，本实用新型进一步在电池上增加了提手结构用于实现电池的提取，同时在抓取机构上的弧形段，弧形段具有的弧面可以实现对提手表面的抓取，通过在抓取机构控制弧形段之间的开合实现了对电池仓中电池的抓取；相对于传统的电池，这种提手与弧形段的抓取方式可靠，控制方式更为简单，结合前述的移动方式，本实用新型无需复杂的机械手结构和运动编程，就可以实现无人机电池的更换。
34.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
35.平台设置的开口增加了运动空间，使得抓取机构的运动距离大大减小，同时，抓取机构的运动支撑机构也可以在此空间进行集成，实现了装置的紧凑设置；
36.沿平台边缘设置且分布于开口处两侧的电池仓，实现了关于电池仓进一步的一体设置，进一步减少搬运距离；
37.原点件、原点对位件、对位移动件、电机、滑动槽的设置实现了无人机在平台上的自动原点定位，简化了无人机电池自动更换的操作。
附图说明
38.图1为本实用新型的结构图。
39.图2为本实用新型的结构图。
40.图3为本实用新型的结构图。
41.图4为本实用新型的爆炸图。
42.图中，平台100，电池仓110，电池120，提手121，开口130，抓取机构210，弧形段211，移动轴220，水平移动轴221，竖直移动轴222，转动轴223，第一电机224，第二电机225，第三电机226，支架230，原点件310，原点移动件320，对位移动件330，无人机400，脚架410。
具体实施方式
43.本实用新型附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
44.实施例1
45.如图1所示，一种无人机电池更换装置，包括
46.平台100，用于停放所述无人机400；
47.若干电池仓110，设于所述平台100一侧，用于置放电池120；
48.抓取机构210，连接所述平台100，用于对所述无人机400的电池进行更换；
49.所述平台100设有开口130，所述抓取机构210设有对应所述开口130的移动轴。
50.为实现代替人工的电池更换操作，本实用新型设置了抓取机构210代替人手更换电池的操作，比起人手操作，可机器控制的抓取机构210定位精度较高，重复性强，效率较高；同时，在抓取机构210的基础上，本实用新型进一步设置了具有开口130的平台100，以及对应开口130设置的移动轴，对于平台100的开口130和移动轴，进一步缩短了移动轴的长度，使装置结构更加紧凑，实现进一步的集成化设置。
51.作为一种优选的实施方式，所述平台100对应所述电池仓110的一侧设有一开口130。
52.为实现无人机400进一步紧凑设置，本实用新型将开口130与所述电池仓110的距离进一步减小，进一步减少了抓取机构210从电池仓110到平台100上开口130处的移动距离，由于开口130处的设置是为了紧凑设置，往往开口130处的设置是对应无人机400的原点，则相对的，减少了无人机400与抓取机构210的电池更换距离，提高了无人机400的更换效率。
53.作为一种优选的实施方式，所述开口130对应所述平台100一侧的中央设置。
54.为实现最佳的电池放置结构设置，本实用新型进一步将开口130设置在平台100一侧的中央，设置在中央的开口130可以将电池位置的原点定位在平台100自身的中心，并且根据平台100中心设置无人机400电池仓110的放置，并在开口130两侧实现最大的容纳空间，进一步用于放置电池仓110等结构，可以最大程度的将无人机400及相关的电池仓110结构设置在平台100上，实现装置紧凑设置及最短的移动距离。
55.如图2所示，作为一种优选的实施方式，所述移动轴包括水平移动轴221，所述开口130的下方对应设置所述水平移动轴221，用于实现所述抓取机构210在所述开口130的水平移动。
56.为实现对电池的搬动，本实用新型设置了在开口130处下方的水平移动轴221，将电池的移动分解出在开口130处水平移动的结构，将电池的移动集成在平台100上，实现最短的搬运距离。
57.作为一种优选的实施方式，所述水平移动轴221远离所述开口130的一侧活动连接有竖直移动轴222，用于实现所述抓取机构210的上下移动；所述竖直移动轴222设有一转动轴223，用于实现所述竖直移动轴222在所述水平移动轴221上的转动。
58.为实现在竖直方向上的最短移动距离，本实用新型进一步在水平移动轴221的另一端设置了竖直移动轴222，在此基础上，本实用新型进一步设置了在竖直移动轴222上的
转动轴223，即电池的搬运结构分解成了水平移动+竖直移动+在竖直移动轴222上的转动，三种运动轴的结构的可以较好的适应电池仓110放置的电池方向与无人机400停靠在平台100上时电池放置方向不同的情况，转动轴223可以将竖直移动轴222及其在轴上的抓取机构210的方向转变，本实用新型通过三种轴的设置将抓取机构210的搬运装置简单化，同时，这种水平、竖直移动轴222的移动较快、准确，可以实现更快的电池搬运。
59.作为一种优选的实施方式，所述水平移动轴221的另一侧与所述平台100底部固定连接。
60.为实现装置的紧凑设计，本实用新型进一步设置了与平台100底部固定连接的水平移动轴221，将水平移动轴221设置在平台100底部，而非额外在平台100附近设置另外的支撑结构支撑水平移动轴221的设置，节约了这种支撑结构的设置，使装置自身的体积最小化，使得这种中途更换的装置更具有灵活性，如集成到车载上，实现车载功能。
61.作为一种优选的实施方式，所述平台100设有若干支架230，用于支撑所述平台100，对应所述竖直移动轴222两侧的支架230还用于固定连接所述电池仓110，所述抓取机构210在所述竖直移动轴222上的上下移动与旋转，用于抓取所述电池仓110内的电池。
62.作为一种优选的实施方式，所述电池仓110靠近所述平台100在所述开口130处的边缘设置。
63.为实现对开口130处两侧的空间利用，本实用新型进一步设置了电池仓110的放置方式，将电池仓110沿平台100边缘设置，并且是靠近开口130处的，其中，平台100设置了支架230，电池仓110还连接对应所述竖直移动轴222两侧的支架230，将支架230与电池仓110一体设置，同时实现电池仓110与平台100的共同支撑，一体设置的平台100与电池仓110为后续电池仓110的自动化提供了有利条件，即无需对电池仓110结构进行复位归零。
64.如图3所示，作为一种优选的实施方式，所述平台100上靠近所述电池仓110的开口130两侧固定连接有原点件310，所述无人机400设有脚架410，所述原点件310与所述脚架410互相对应，用于实现所述无人机400的原点定位。
65.为实现无人机400在平台100上的原点停靠，本实用新型进一步设置了一种自动调节无人机400停靠姿态的机构，由于平台100开设了开口130，本实用新型首先根据平台100中心设置了控制原点，控制原点是对应无人机400的电池仓110在平台100上的投影设置，当无人机400停靠时，控制原点不对应无人机400的电池仓110时，就需要启动原点定位程序；同时，控制原点仅仅是虚拟投影的点，实现原点在开口130长度方向的定位，本实用新型进一步设置在开口130处两侧的原点件310，原点件310对应控制原点的原因在于：通过控制原点件310的移动，实现无人机400在开口130长度方向的原点定位，则只需下一步的姿态控制即可实现标准的换电池停放姿势。
66.作为一种优选的实施方式，所述平台100设有对应所述无人机400的导向滑轨，所述导向滑轨包括
67.两个对位移动件330，位于所述原点件310两侧的，用于实现两个脚架410与两个原点件310的对齐；
68.一个原点移动件320，对应所述原点件310设置，所述原点件310的长度至少大于两个原点件310分布的长度，用于实现所述无人机400在原点的对齐；
69.以及对应所述对位移动件330、所述原点移动件320、所述原点件310的滑槽；
70.电机，所述电机通过控制所述对位移动件330、所述原点移动件320、所述原点件310实现所述无人机400的自动原点定位。
71.为实现无人机400在平台100上的原点停靠，本实用新型设置了两种移动件，用于限制无人机400自身的姿态调整，包括原点移动件，首先通过控制原点移动件的移动实现无人机400与原点件310的夹持，实现在开口130长度方向的原点定位，其次是通过对位移动件330的相互夹持实现在开口130宽度方向上的原点定位，最终实现无人机400及其电池仓110在平台100上的标准原点对位，其中，移动件是通过滑槽的设置实现移动件的移动方向限制，并且设置了控制移动件的电机；具体的，当无人机400开始停靠在平台100上时，首先调整无人机400的降落姿态，以使无人机400中两个脚架410对应开口130两侧，电池仓110中无障碍物的一侧正对开口130；以当前姿态稳定降落在平台100上，随后电机控制所述原点移动件320、所述原点件310相对运动，二者速度相同，方向相反，以实现无人机400在开口130长度方向上的原点对位；电机控制两个对位移动件330相对运动，二者速度相同，方向相反，以实现无人机400在开口130宽度方向上的原点对位。
72.如图4所示，作为一种优选的实施方式，所述电池仓110内的电池固定连接有一提手121，所述抓取机构210设有对应所述提手121的抓取件，所述抓取件设有对应所述提手121的弧形段211，用于夹持所述提手121。
73.为实现对电池的抓取，本实用新型进一步设置了一种抓取机构210、电池提手121结构，本实用新型进一步在电池上增加了提手121结构用于实现电池的提取，同时在抓取机构210上的弧形段211，弧形段211具有的弧面可以实现对提手121表面的抓取，通过在抓取机构210控制弧形段211之间的开合实现了对电池仓110中电池的抓取；相对于传统的电池，这种提手121与弧形段211的抓取方式可靠，控制方式更为简单，结合前述的移动方式，本实用新型无需复杂的机械手结构和运动编程，就可以实现无人机400电池的更换。
74.作为一种优选的实施方式，设有控制系统，所述水平移动轴221设有第一电机224，用于控制所述竖直移动轴222在水平移动轴221的移动，所述竖直移动轴222设有第二电机225，用于控制所述抓取机构210在所述竖直移动轴222的移动，所述转动轴223设有旋转电机225，用于实现所述竖直移动轴222在所述水平移动轴221上的转向，所述控制系统连接所述电机、第一电机224、第二电机225、第三电机226；
75.需要装载电池时，控制系统首先控制所述抓取机构210复位；
76.控制系统发出装电池指令，移动轴中第二电机225控制抓取机构210到达充电的电池仓110上方，电机控制弧形段211以获取电池，完成抓取后，第二电机225反向控制抓取机构210到达竖直移动轴222的上方，第三电机226带动抓取机构210旋转到达无人机400电池仓方向，同时第一电机224将抓取机构210带到对应无人机400原点的位置，第二电机225控制由抓取机构210抓取的电池嵌入到无人机400电池仓，电机反向运行释放电池，随后，控制第一电机224、第二电机225、第三电机226带动抓取机构210复位到初始位置；同样的，
77.无人机400电池取下放置充电仓110的操作为：控制第一电机224、第二电机225、第三电机226带动抓取机构210到达无人机400电池仓的上方，控制第三电机226以使抓取机构210正对所述电池仓，控制第二电机225向下运动到无人机400电池仓上端，控制电机移动弧形段211，实现抓取电池；随后控制第二电机225以使抓取的电池脱离无人机400电池仓，控制第一电机224以到达充电的电池仓110附近，控制第三电、机225使抓取机构210的方向正
对电池仓110，控制第二电机225向下运动到空置的电池的高度，控制第一电机224带动其到达所述电池仓110的上方，控制第二电机225到达所述电池仓110的上方，控制电机释放电池到所述电池仓110，完成无人机400电池取下放置充电仓110操作，控制第一电机224、第二电机225、第三电机226带动抓取机构210复位到初始位置。
78.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
79.平台100设置的开口130增加了运动空间，使得抓取机构210的运动距离大大减小，同时，抓取机构210的运动支撑机构也可以在此空间进行集成，实现了装置的紧凑设置；
80.沿平台100边缘设置且分布于开口130处两侧的电池仓110，实现了关于电池仓110进一步的一体设置，进一步减少搬运距离；
81.原点件310、原点对位件320、对位移动件330、电机、滑动槽的设置实现了无人机400在平台100上的自动原点定位，简化了无人机400电池自动更换的操作。
82.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型技术方案所作的举例，而并非是对本实用新型的具体实施方式的限定。凡在本实用新型权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。