一种无人机自动加油装置及使用该装置的无人船舶的制作方法

1.本实用新型涉及一种无人机自动加油装置及使用该装置的无人船舶，属于无人船舶和无人机自动加油技术领域。


背景技术：

2.水面船舶以及其搭载的无人机燃油保障能力和设施是决定搭载无人机能够高效完成工作的关键问题之一，水面船舶上的补充燃油可在船员参与下便捷实施，而在无人环境下的燃油保障需要实现加油装置与无人机注油口的准确对接，实施难度较大，目前国内外暂无公开的成熟技术方案和在无人船舶上应用的案例。因此，需要提出一种无人船舶上无人机的燃油保障技术方案，解决无人机海上应用全自动燃油保障技术难题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种无人机自动加油装置，以解决现有技术中难以实现无人环境下对无人机进行加油的问题；本实用新型的目的还在于提供一种无人船舶，以解决上述问题。
4.为实现上述目的，本实用新型中的无人机自动加油装置采用如下技术方案：
5.一种无人机自动加油装置，包括行走机构和对接注油机构；行走机构包括用于固定安装在机库内的两个纵梁、沿纵向导向移动安装在两个纵梁之间的横梁、沿横向导向移动安装在横梁上的移动件，行走机构还包括用于驱动横梁沿纵向移动的纵向驱动机构以及用于驱动移动件沿横向移动的横向驱动机构；对接注油机构包括机构体和多自由度并联机构，机构体与所述移动件固定相连，多自由度并联机构包括定平台和动平台，定平台与机构体固定相连，对接注油机构还包括油枪和油管，油枪安装在动平台上，油管的一端与油枪连接，另外一端用于与油箱连接。
6.上述技术方案的有益效果在于：本实用新型的无人机自动加油装置包括行走机构和对接注油机构，其中，行走机构包括用于固定安装在机库内的两个纵梁、沿纵向导向移动安装在两个纵梁之间的横梁、沿横向导向移动安装在横梁上的移动件，行走机构还包括用于驱动横梁沿纵向移动的纵向驱动机构以及用于驱动移动件沿横向移动的横向驱动机构，这样在纵向驱动机构的作用下，横梁可以沿着纵梁实现纵向上的移动，同时在横向驱动机构的作用下，移动件可以沿着横梁实现横向上的移动，也即移动件可以改变横向和纵向位置。
7.对接注油机构包括机构体和多自由度并联机构，机构体与所述移动件固定相连，因此移动件可以带着对接注油机构移动；多自由度并联机构包括定平台和动平台，定平台与机构体固定相连，油枪安装在动平台上，油管的一端与油枪连接，另外一端用于与油箱连接，众所周知，并联机构的动平台可以实现多个方向的摆动，因此安装在动平台上的油枪可以改变自身位置，从而对准无人机注油口，实现加油操作。
8.综上所述，本实用新型通过行走机构可以实现油枪位置的大范围平移调整，使油
枪移动到无人机注油口附近，然后再利用多自由度并联机构可以实现油枪多个方向的摆动，方便油枪与无人机注油口对接，整个过程可实现自动控制，解决了现有技术中难以实现无人环境下对无人机进行加油的问题。
9.进一步地，机构体包括伸缩动力机构，伸缩动力机构包括壳体和伸缩杆，定平台与伸缩杆固定相连。
10.上述技术方案的有益效果在于：伸缩杆可以带动定平台伸缩移动，更加方便油枪移动到无人机注油口附近，方便油枪与无人机注油口对接。
11.进一步地，机构体还包括与移动件固定相连的铰支座，所述壳体铰接在铰支座上，壳体与铰支座之间的铰接轴线沿横向延伸或沿纵向延伸，铰支座上还安装有与壳体传动连接以驱动壳体摆动的摆动驱动机构。
12.上述技术方案的有益效果在于：在摆动驱动机构的作用下，伸缩动力机构的壳体可以相对于铰支座摆动，也即伸缩杆、多自由度并联机构以及油枪可以实现摆动，这样在不使用加油装置时，可以将伸缩动力机构、油枪等收起，避免对进入机库的无人机产生干涉。
13.进一步地，铰支座包括连接板和垂直固定在连接板上的两个铰接板，连接板与移动件固定相连，两个铰接板平行间隔布置，壳体的端部位于两个铰接板之间。
14.上述技术方案的有益效果在于：铰接座结构简单，方便加工制造，同时也方便与壳体之间的铰接。
15.进一步地，所述油管贯穿连接板设置。
16.上述技术方案的有益效果在于：连接板可以对油管形成限位，避免油管乱窜而影响无人机进入机库或正常加油操作。
17.进一步地，铰接板和连接板之间固定有加强筋板。
18.上述技术方案的有益效果在于：可以提高整个铰支座的结构强度。
19.进一步地，所述摆动驱动机构为减速电机，所述伸缩动力机构为电动推杆。
20.上述技术方案的有益效果在于：摆动驱动机构和伸缩动力机构均为电控，干净整洁，控制方便，成本低。
21.进一步地，所述横梁设置有两个，移动件位于两个横梁之间，移动件包括顶壁、底壁、横向两个侧壁以及纵向两个侧壁，机构体与底壁固定相连，横向两个侧壁与对应的横梁之间分别设置有导向结构。
22.上述技术方案的有益效果在于：结构简单，方便加工制造，方便移动件与横梁之间的配合安装，且配合效果牢靠。
23.进一步地，导向结构包括设置在两个横梁上的导槽以及设置在横向两个侧壁上的凸起，凸起伸入所述导槽内并与导槽导向配合。
24.上述技术方案的有益效果在于：结构简单，方便加工制造，导向效果好。
25.为实现上述目的，本实用新型中的无人船舶采用如下技术方案：
26.一种无人船舶，包括机库和设置在机库内的无人机自动加油装置，无人机自动加油装置包括行走机构和对接注油机构；行走机构包括用于固定安装在机库内的两个纵梁、沿纵向导向移动安装在两个纵梁之间的横梁、沿横向导向移动安装在横梁上的移动件，行走机构还包括用于驱动横梁沿纵向移动的纵向驱动机构以及用于驱动移动件沿横向移动的横向驱动机构；对接注油机构包括机构体和多自由度并联机构，机构体与所述移动件固
定相连，多自由度并联机构包括定平台和动平台，定平台与机构体固定相连，对接注油机构还包括油枪和油管，油枪安装在动平台上，油管的一端与油枪连接，另外一端用于与油箱连接。
27.上述技术方案的有益效果在于：本实用新型的无人机自动加油装置包括行走机构和对接注油机构，其中，行走机构包括用于固定安装在机库内的两个纵梁、沿纵向导向移动安装在两个纵梁之间的横梁、沿横向导向移动安装在横梁上的移动件，行走机构还包括用于驱动横梁沿纵向移动的纵向驱动机构以及用于驱动移动件沿横向移动的横向驱动机构，这样在纵向驱动机构的作用下，横梁可以沿着纵梁实现纵向上的移动，同时在横向驱动机构的作用下，移动件可以沿着横梁实现横向上的移动，也即移动件可以改变横向和纵向位置。
28.对接注油机构包括机构体和多自由度并联机构，机构体与所述移动件固定相连，因此移动件可以带着对接注油机构移动；多自由度并联机构包括定平台和动平台，定平台与机构体固定相连，油枪安装在动平台上，油管的一端与油枪连接，另外一端用于与油箱连接，众所周知，并联机构的动平台可以实现多个方向的摆动，因此安装在动平台上的油枪可以改变自身位置，从而对准无人机注油口，实现加油操作。
29.综上所述，本实用新型通过行走机构可以实现油枪位置的大范围平移调整，使油枪移动到无人机注油口附近，然后再利用多自由度并联机构可以实现油枪多个方向的摆动，方便油枪与无人机注油口对接，整个过程可实现自动控制，解决了现有技术中难以实现无人环境下对无人机进行加油的问题。
30.进一步地，机构体包括伸缩动力机构，伸缩动力机构包括壳体和伸缩杆，定平台与伸缩杆固定相连。
31.上述技术方案的有益效果在于：伸缩杆可以带动定平台伸缩移动，更加方便油枪移动到无人机注油口附近，方便油枪与无人机注油口对接。
32.进一步地，机构体还包括与移动件固定相连的铰支座，所述壳体铰接在铰支座上，壳体与铰支座之间的铰接轴线沿横向延伸或沿纵向延伸，铰支座上还安装有与壳体传动连接以驱动壳体摆动的摆动驱动机构。
33.上述技术方案的有益效果在于：在摆动驱动机构的作用下，伸缩动力机构的壳体可以相对于铰支座摆动，也即伸缩杆、多自由度并联机构以及油枪可以实现摆动，这样在不使用加油装置时，可以将伸缩动力机构、油枪等收起，避免对进入机库的无人机产生干涉。
34.进一步地，铰支座包括连接板和垂直固定在连接板上的两个铰接板，连接板与移动件固定相连，两个铰接板平行间隔布置，壳体的端部位于两个铰接板之间。
35.上述技术方案的有益效果在于：铰接座结构简单，方便加工制造，同时也方便与壳体之间的铰接。
36.进一步地，所述油管贯穿连接板设置。
37.上述技术方案的有益效果在于：连接板可以对油管形成限位，避免油管乱窜而影响无人机进入机库或正常加油操作。
38.进一步地，铰接板和连接板之间固定有加强筋板。
39.上述技术方案的有益效果在于：可以提高整个铰支座的结构强度。
40.进一步地，所述摆动驱动机构为减速电机，所述伸缩动力机构为电动推杆。
41.上述技术方案的有益效果在于：摆动驱动机构和伸缩动力机构均为电控，干净整洁，控制方便，成本低。
42.进一步地，所述横梁设置有两个，移动件位于两个横梁之间，移动件包括顶壁、底壁、横向两个侧壁以及纵向两个侧壁，机构体与底壁固定相连，横向两个侧壁与对应的横梁之间分别设置有导向结构。
43.上述技术方案的有益效果在于：结构简单，方便加工制造，方便移动件与横梁之间的配合安装，且配合效果牢靠。
44.进一步地，导向结构包括设置在两个横梁上的导槽以及设置在横向两个侧壁上的凸起，凸起伸入所述导槽内并与导槽导向配合。
45.上述技术方案的有益效果在于：结构简单，方便加工制造，导向效果好。
附图说明
46.图1为本实用新型中无人机自动加油装置未使用时的立体图；
47.图2为本实用新型中无人机自动加油装置使用时的立体图；
48.图3为本实用新型中无人机自动加油装置的对接注油机构的立体图。
49.图中：1、行走机构；11、纵梁；12、横梁；121、导槽；13、移动件；131、凸起；2、对接注油机构；21、铰支座；211、连接板；212、铰接板；213、加强筋板；22、伸缩动力机构；221、壳体；222、伸缩杆；23、摆动驱动机构；24、多自由度并联机构；241、定平台；242、动平台；243、连接臂；25、油枪；26、油管；3、机库；4、无人机；41、注油口。
具体实施方式
50.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即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。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
51.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出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。
52.需要说明的是，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
53.以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步地详细描述。
54.本实用新型中无人机自动加油装置(以下简称加油装置)的优选实施例：
55.如图1和图2所示，加油装置包括行走机构1和对接注油机构2。
56.行走机构1包括用于固定安装在机库3内的两个纵梁11、沿纵向导向移动安装在两个纵梁11之间的横梁12、沿横向导向移动安装在横梁12上的移动件13，本实施例中的两个纵梁11固定在机库3的顶部。横梁12设置有两个，两个横梁12之间可以通过连接梁过渡连接，方便同步移动。移动件13位于两个横梁12之间，移动件13包括顶壁、底壁、横向两个侧壁以及纵向两个侧壁，横向两个侧壁与对应的横梁12之间分别设置有导向结构。具体地，导向结构包括设置在两个横梁12上的导槽121以及设置在横向两个侧壁上的凸起131，凸起131伸入导槽121内并与导槽121导向配合。
57.行走机构1还包括用于驱动横梁12沿纵向移动的纵向驱动机构(图中未示出)以及用于驱动移动件13沿横向移动的横向驱动机构(图中亦未示出)，纵向驱动机构和横向驱动机构都属于成熟的现有技术，具体可以采用伸缩式的驱动机构，如液压缸、气缸或电动推杆，也可以采用丝杠螺母机构或者是齿轮齿条机构等其他的具有直线输出动作的机构。使用时，在纵向驱动机构的作用下，横梁12可以沿着纵梁11实现纵向上的移动，同时在横向驱动机构的作用下，移动件13可以沿着横梁12实现横向上的移动，也即移动件13可以改变横向和纵向位置，实现平移动作。
58.如图1和图2所示，对接注油机构2包括机构体和多自由度并联机构24，机构体包括伸缩动力机构22和与移动件13固定相连的铰支座21。如图3所示，铰支座21包括连接板211和垂直固定在连接板211上的两个铰接板212，连接板211与移动件13的底壁固定相连，两个铰接板212平行间隔布置，铰接板212和连接板211之间固定有加强筋板213。伸缩动力机构22具体为电动推杆，包括壳体221和伸缩杆222，壳体221铰接在铰支座21上，具体是壳体221的端部位于两个铰接板212之间，壳体221与铰支座21之间的铰接轴线沿纵向延伸，铰支座21上还安装有与壳体221传动连接以驱动壳体221摆动的摆动驱动机构23，摆动驱动机构23具体为减速电机，与伸缩动力机构22一起均为电控，干净整洁，控制方便，成本低。
59.如图3所示，多自由度并联机构24具体为三自由度并联机构—delta机构，该机构属于现有技术，主要包括定平台241、动平台242以及连接臂243，其中动平台242具有两个摆动自由度和一个伸缩平移自由度，具体的工作原理可参考专利文献cn106105518a、cn106695767a、cn110231010a中公开的delta并联机构，本实用新型中不再介绍。
60.在本实施例中，定平台241与伸缩杆222固定相连，因此伸缩杆222能够带动多自由度并联机构24实现较大行程的伸缩平移。对接注油机构2还包括油枪25和油管26，油枪25安装在动平台242上，这样油枪25就可以随着动平台242改变自身位置。油管26的一端与油枪25连接，另外一端穿过连接板211与油箱连接，连接板211可以对油管26形成限位，避免油管26乱窜而影响无人机进入机库或正常加油操作。为了更方便控制加油操作，可以在油管26上安装一个开关阀。
61.本实用新型的加油装置在使用时，行走机构1中的移动件13能够相对机库做纵向和横向的进给运动，也即实现两个自由度的平移运动；对接注油机构2的末端具有伸缩、翻转和两个方向摆动的自由度，能够调整油枪25与无人机4的距离和姿态，对准注油口41。具体工作过程是：
62.使用前，也即加油装置在不工作时，对接注油机构2处于图1所示状态，伸缩动力机构22在摆动驱动机构23的作用下收起，此时多自由度并联机构24、油枪25也处于收起状态，
避免对进入机库3的无人机4产生干涉。当无人机4进入机库3中加油时，纵向驱动机构和横向驱动机构控制移动件13移动到无人机4的注油口41的上方，然后摆动驱动机构23控制伸缩动力机构22向下摆动，伸缩动力机构22的伸缩杆222伸出，带动油枪25向下移动到注油口41的附近，如图2所示。然后由多自由度并联机构24控制油枪25摆动，准确对准注油口41，实现无人机库内贮存状态下自动加油。整个加油装置便于安装布置、能够完全自主作业、占用空间少，并且具有较强的可实施性，可用于无人机的海上全自动燃油保障作业，解决现有技术中难以实现无人环境下对无人机进行加油的问题。
63.在无人机自动加油装置的其他实施例中：导向结构中的凸起可以设置在横梁上，而凹槽设置在移动件的侧壁上。
64.在无人机自动加油装置的其他实施例中：横梁可以只设置一个，此时移动件设置在横梁下方，通过燕尾槽或者t形槽悬挂在横梁上。
65.在无人机自动加油装置的其他实施例中：摆动驱动机构也可以是摆动油缸，伸缩动力机构也可以是液压缸或者气缸。
66.在无人机自动加油装置的其他实施例中：铰接板和连接板之间可以不固定加强筋板。
67.在无人机自动加油装置的其他实施例中：油管可以不贯穿连接板设置，而是绑扎固定在铰支座或者横梁上。
68.在无人机自动加油装置的其他实施例中：铰支座可以包括连接板和垂直固定在连接板上的一个铰接板，两个板呈t形布置。
69.在无人机自动加油装置的其他实施例中：根据无人机具体的停机方位，壳体与铰支座之间的铰接轴线也可以沿横向延伸。
70.在无人机自动加油装置的其他实施例中：机构体可以不包括铰支座，此时也没有摆动驱动机构，伸缩动力机构的壳体直接与移动件固定连接，此时伸缩动力机构无法上下摆动，为了避免干涉到无人机，在无人机进入机库时，应尽量做出避让。
71.在无人机自动加油装置的其他实施例中：机构体不包括伸缩动力机构，机构体是整体式的机构架，不可伸缩，此时定平台与机构架一端固定相连，机构架另一端与移动件固定相连。
72.在无人机自动加油装置的其他实施例中：多自由度并联机构也可以是更为强大的四自由度、五自由度或六自由度并联机构，当然也可以是两自由度并联机构，这些均属于现有技术，根据实际需求配置即可。
73.本实用新型中无人船舶的实施例为：无人船舶包括机库和设置在机库内的无人机自动加油装置，无人机自动加油装置的具体结构与上述实施例中的无人机自动加油装置相同，在此不再重述。
74.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。