无人机接口自动对接系统的制作方法

本实用新型涉及无人机技术领域，更具体地说，是涉及一种无人机接口自动对接系统。

背景技术：

近年来无人机技术取得了长足发展，尤其其具有成本相对较低、无人员伤亡风险、生存能力强、机动性能好、使用方便等优势，使得无人机广泛应用于林业监控、农业植保、电力巡线、快递运送、公安、边防以及智能交通等领域。例如在将无人机应用于城市交通监管时，需要长时间、高频次的同时使用较大数量的无人机执行相应任务，而无人机在长时间、高频次工作的过程中都需要频繁的进行充电或进行数据交互。

目前，常规做法中，是通过降落引导技术控制无人机以特定的航向降落在无人机充电装置上，然后由工作人员为降落在无人机充电装置上的无人机进行充电或数据交互。这样，虽然也比较方便，但仍需要大量的人工投入，且在外工作时人工操作不方便。

现有技术中也有一些无人机能在完全无人工干预的情况下实现定时或连续的自动工作，并通过无人机降落在充电基站上实现无人机的自动充电或数据交互。但是，有的自动充电系统中，充电设备是固定的，通过调整无人机的位置，使得无人机准确地降落在充电设备上实现充电或数据交互，而有的是在无人机降落后通过直线运动机构校准无人机位置，再通过机械臂来连接自动充电系统与无人机的充电接口。前一种充电系统中，对无人机的定点降落精准度要求高，且对于电源电量本就小的无人机而言，若反复调整降落位置，显然会带来很大的负担；后一种充电系统中，相比前者虽然减少了无人机降落的难度，但需要两组运动机构分别实现校准无人机位置和充电接口对接功能，系统复杂，实现成本高、难度大。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种无人机自动充电系统，旨在解决现有技术中无人机自动充电中对无人机降落精度要求高、降落位置调整难、降落位置校准结构复杂、成本高、接口难对接的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：提供一种无人机接口自动对接系统，包括具有起落架的无人机、起降平台、设于所述起降平台上用于将无人机的起落架校正并固定至所述起降平台预设位置的校正机构以及控制所述校正机构的控制装置，所述校正机构包括分别位于所述起落架两侧可对所述起落架X方向进行校正的X轴校正杆、分别位于所述起落架另两侧可对所述起落架Y方向进行校正的Y轴校正杆以及位于所述起降平台背面分别驱动所述X轴校正杆与所述Y轴校正杆的X轴驱动结构及Y轴驱动结构，所述起落架上设有接口座，所述X轴校正杆或所述Y轴校正杆上设有可与所述接口座对接用于对所述无人机进行充电和/或数据交互的接头，所述控制装置与所述X轴驱动结构及所述Y轴驱动结构电连接。

可选地，所述X轴驱动结构包括固定于所述起降平台背面且沿X轴方向设置的X轴双向丝杆、驱动所述X轴双向丝杆转动的X轴驱动电机以及分别设于所述X轴双向丝杆的两端部且可相向或相背移动的X轴丝杆螺母，各所述X轴丝杆螺母与至少一组可沿X轴方向移动的X轴滑动组件固定连接，所述X轴校正杆与所述X轴滑动组件固定连接，所述X轴驱动电机与所述控制装置电连接。

可选地，所述X轴滑动组件为四组，各所述X轴丝杆螺母沿Y轴方向的两侧分别对称设置两组所述X轴滑动组件，位于所述X轴双向丝杆同一侧的两组所述X轴滑动组件位于同一直线上。

可选地，所述X轴滑动组件包括沿X轴方向设置的X轴导轨以及滑设于所述X轴导轨上的X轴滑块，位于各所述X轴丝杆螺母不同侧的两X轴滑块通过一第一连接杆固定连接，所述起降平台上设有可供各所述X轴滑块滑动的第一滑槽，各所述X轴滑块与所述X轴校正杆固定连接。

可选地，所述起降平台背面还设有用于感应所述X轴丝杆螺母位置的X轴位置开关，所述X轴位置开关与所述控制装置电连接。

可选地，所述Y轴驱动结构包括固定于所述起降平台背面且沿Y轴方向设置的Y轴双向丝杆、驱动所述Y轴双向丝杆转动的Y轴驱动电机以及分别设于所述Y轴双向丝杆的两端部且可相向或相背移动的Y轴丝杆螺母，各所述Y轴丝杆螺母与至少一组可沿Y轴方向移动的Y轴滑动组件固定连接，所述Y轴校正杆与所述Y轴滑动组件固定连接，所述Y轴驱动电机与所述控制装置电连接。

可选地，所述Y轴滑动组件为四组，各所述Y轴丝杆螺母沿X轴方向的两侧分别对称设置两组所述Y轴滑动组件，位于所述Y轴双向丝杆同一侧的两组所述Y轴滑动组件位于同一直线上。

可选地，所述Y轴滑动组件包括沿Y轴方向设置的Y轴导轨以及滑设于所述Y轴导轨上的Y轴滑块，位于各所述Y轴丝杆螺母不同侧的两Y轴滑块通过一第二连接杆固定连接，所述起降平台上设有可供各所述Y轴滑块滑动的第二滑槽，各所述Y轴滑块与所述Y轴校正杆固定连接。

可选地，所述起降平台背面还设有用于感应所述Y轴丝杆螺母位置的Y轴位置开关，所述Y轴位置开关与所述控制装置电连接。

可选地，还包括电池充电器，所述起落架包括用于支撑所述无人机的两平行管，所述接口座为四个，每个所述平行管的两端部外侧分别设有一所述接口座，各所述接口座与所述平行管平行，未设置所述接头的校正杆的两端部均向内延伸有用于压紧所述接口座的延伸部，所述电池充电器与所述接头通过导线电连接。

本实用新型提供的无人机接口自动对接系统具有以下有益效果：

一、利用两组校正杆修正无人机的起落架位置来达到修正无人机降落位置的目的，降低了无人机降落精准度要求的负担，更易于实现无人机快速降落，缩短降落时间，提高工作效率；

二、对于具有起落架的无人机，在不改动原机体结构的前提下，在起落架的四个外廓位置安装接口座即可适配本实施例中接口自动对接系统，完成自动充电和/或自动传输等，因此，适用的无人机种类与规格范围更广；

三、将与接口座对接的接头设于校正杆上，当X轴校正杆与Y轴校正杆分别运动到位后，即校正了无人机降落位置，同时，也固定了无人机，并完成接口座与接头的自动对接，快速实现无人机降落后进行充电和/数据交互之前的准备工作；

四、X轴校正杆与Y轴校正杆为平面相向运动，通过调整X轴位置开关的位置与Y轴位置开关的位置，使X轴校正杆与Y轴校正杆停在不同的位置来适应不同跨距的起落架，从而适应不同规格的无人机；

五、X轴校正杆与Y轴校正杆沿平面上的两个正交方向运动，在每个方向只需一个驱动部件，X轴方向与Y轴方向分别按照固定顺序动作，无需关联运动，机构运动和驱动控制简单，可靠性高，成本低。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的无人机降落在起降平台上的俯视图；

图2是本实用新型实施例提供的起降平面的背面示意图；

图3是本实用新型实施例提供的无人机的起落架的俯视图；

图4是本实用新型实施例提供的无人机的起落架的侧视图；

图5是本实用新型实施例提供的无人机接口自动对接系统的结构流程图；

100-无人机； 110-起落架； 111-平行管；

120-接口座； 200-起降平台； 210-X轴校正杆；

211-延伸部； 220-Y轴校正杆； 230-X轴驱动结构；

231-X轴双向丝杆； 232-X轴驱动电机； 233-X轴丝杆螺母；

234-X轴滑动组件； 2341-X轴导轨； 2342-X轴滑块；

235-第一连接杆； 236-X轴位置开关； 240-Y轴驱动结构；

241-Y轴双向丝杆； 242-Y轴驱动电机； 243-Y轴丝杆螺母；

244-Y轴滑动组件； 2441-Y轴导轨； 2442-Y轴滑块；

245-第二连接杆； 246-Y轴位置开关； 250-接头；

260-起降平面； 270-电池充电器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

还需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

本实用新型实施例提供的无人机接口自动对接系统，在完全不需要人直接参与的情况下，实现接口的自动对接，广泛应用于对无人机进行自动充电或对无人机进行数据交互，或同时对无人机进行自动充电及数据交互，或其他方面的自动补给等。

参照图1、图2及图5，无人机接口自动对接系统包括具有起落架110的无人机100、起降平台200、设于起降平台200上用于将无人机100的起落架110校正并固定至起降平台200预设位置的校正机构以及控制校正机构的控制装置(图中未示出)。校正机构包括设于起降平台200上方的两X轴校正杆210、两Y轴校正杆220、设于起降平台200背面驱动两X轴校正杆210沿X轴方向移动的X轴驱动结构230以及驱动两Y轴校正杆220沿Y轴方向移动的Y轴驱动结构240。两X轴校正杆210分别位于起落架110沿X轴方向的两侧，可对起落架110X方向进行校正。本实施例中，起落架110上设有接口座120，Y轴校正杆220上设有可与接口座120对接用于对无人机100进行充电和/或数据交互的接头250，控制装置与X轴驱动结构230及Y轴驱动结构240电连接。当然，也可以将接头250设置于X轴校正杆210上。

本实施例中，起降平台200包括一表面平整光滑的起降平面260、支撑起降平面260的立柱(图中未示出)、固定于立柱底部的底板(图中未示出)以及将上述各部分连接为一整体的框架(图中未示出)。两X轴校正杆210、两Y轴校正杆220位于起降平面260上方，用于校正无人机100，而X轴驱动结构230、Y轴驱动结构240及控制装置等部件则位于起降平台200内部。

本实施例中，控制装置包括控制器件及控制系统，用于地面通信和校正杆驱动结构的控制，从而实现无人机100的自动充电和/或数据交互等。

具体地，如图2所示，X轴驱动结构230包括固定于起降平面260背面且沿X轴方向设置的X轴双向丝杆231、驱动X轴双向丝杆231转动的X轴驱动电机232以及分别设于X轴双向丝杆231的两端部且可相向或相背移动的X轴丝杆螺母233。X轴驱动电机232与控制装置电连接。X轴双向丝杆231两端的螺纹分别为左旋和右旋，当X轴驱动电机232驱动X轴双向丝杆231正转或反转时，分别与两端螺纹配合的X轴丝杆螺母233即沿X轴双向丝杆231相背或相向运动。由图中可以看出，每个X轴丝杆螺母233沿Y轴方向的两侧分别对称设置两组X轴滑动组件234，位于每个X轴双向丝杆231同一侧的两组X轴滑动组件234位于同一直线上。这样，即是共有四组X轴滑动组件234。每个X轴校正杆210与位于X轴丝杆螺母233两侧的两组X轴滑动组件234固定连接。

X轴滑动组件234包括沿X轴方向设置的X轴导轨2341以及滑设于X轴导轨2341上的X轴滑块2342，位于各X轴丝杆螺母233不同侧的两X轴滑块2342通过一第一连接杆235固定连接，起降平台200上设有可供各X轴滑块2342滑动的第一滑槽(图中未示出)，各X轴滑块2342与X轴校正杆210固定连接。

本实施例中，在起降平面260背面还设有用于感应X轴丝杆螺母233位置的X轴位置开关236，X轴位置开关236与控制装置电连接。当X轴丝杆螺母233运动并触碰X轴位置开关236后，位置开关反馈运动停止信号给控制装置，控制装置控制X轴驱动电机232停止转动，即X轴校正杆210运动到位停止运动。

本实施例中，Y轴驱动结构240包括固定于起降平面260背面且沿Y轴方向设置的Y轴双向丝杆241、驱动Y轴双向丝杆241转动的Y轴驱动电机242以及分别设于Y轴双向丝杆241的两端部且可相向或相背移动的Y轴丝杆螺母243。Y轴驱动电机242与控制装置电连接。同样的，Y轴双向丝杆241两端的螺纹分别为左旋和右旋，当Y轴驱动电机242驱动Y轴双向丝杆241正转或反转时，分别与两端螺纹配合的Y轴丝杆螺母243即沿Y轴双向丝杆241相背或相向运动。由图中可以看出，每个Y轴丝杆螺母243沿X轴方向的两侧分别对称设置两组Y轴滑动组件244，位于每个Y轴双向丝杆241同一侧的两组Y轴滑动组件244位于同一直线上。这样，即是共有四组Y轴滑动组件244。每个Y轴校正杆220与位于Y轴丝杆螺母243两侧的两组Y轴滑动组件244固定连接。

Y轴滑动组件244包括沿Y轴方向设置的Y轴导轨2441以及滑设于Y轴导轨2441上的Y轴滑块2442，位于各Y轴丝杆螺母243不同侧的两Y轴滑块2442通过一第二连接杆245固定连接，起降平台200上设有可供各Y轴滑块2442滑动的第二滑槽，各Y轴滑块2442与Y轴校正杆220固定连接。

同样的，起降平面260背面还设有用于感应Y轴丝杆螺母243位置的Y轴位置开关246，Y轴位置开关246与控制装置电连接。当Y轴丝杆螺母243运动并触碰Y轴位置开关246后，位置开关反馈运动停止信号给控制装置，控制装置控制Y轴驱动电机242停止转动，即Y轴校正杆220运动到位停止运动。

本实施例中，X轴校正杆210与Y轴校正杆220为平面相向运动，这样，可以通过调整X轴位置开关236的位置与Y轴位置开关246的位置，使X轴校正杆210与Y轴校正杆220停在不同的位置来适应不同跨距的起落架110，从而适应不同规格的无人机100。

而且，X轴校正杆210与Y轴校正杆220沿平面上的两个正交方向运动，在每个方向只需一个驱动部件，X轴方向与Y轴方向分别按照固定顺序动作，无需关联运动，机构运动和驱动控制简单，可靠性高，成本低。

参照图3、图4，无人机100的起落架110包括用于支撑无人机100的两平行管111，接口座120为四个，接口座120为四个，每个平行管111的两端部外侧分别设有一接口座120，各接口座120与平行管111平行。本实施例中，接头250设于Y轴校正杆220上，而未设置接头250的X轴校正杆210的两端部均向内延伸有用于压紧接口座120的延伸部211。同样的，当接头250设于X轴校正杆210上时，则延伸部211对应设于未设置接头250的Y轴校正杆220的两端部内侧。

请再参照图1，本实施例中，无人机100接口自动对接系统还包括电池充电器270，电池充电器270与接头250电连接。这样，当无人机100的接口座120与Y轴校正杆220的接头250对接后，即实现自动的充电，在充电的同时也可以进行数据的下传与存储。当然，电池充电器270也可以直接更换为具有数据存储功能的主机，主机与接头250电连接，并通过接头250与接口座120的电连接实现无人机100的数据有线传输。

参照图1、图5，本实施例中，无人机100接口自动对接系统的工作流程及原理为：无人机100降落到起降平台200的光滑起降平面260上，此时无人机100位于起降平面260上两X轴校正杆210及两Y轴校正杆220的运动区域内，位于起降平台200平面上两侧的两X轴校正杆210在X轴驱动电机232的驱动下由X轴滑块2342带动同时相向往中心区域运动，两X轴校正杆210推动起落架110沿X轴向中心区域移动，待X轴校正杆210运动到位后，无人机100的中轴线与Y轴重合，此时，起落架110底部的两平行管111及接口座120被X轴方向两端部向内设置的延伸部211压紧约束，此时，起落架110仅具有Y轴方向上的移动自由度；然后，两Y轴校正杆220在Y轴驱动电机242的驱动下由Y轴滑块2442带动同时相向往中心区域运动，当两Y轴校正杆220与起落架110接触后推动起落架110沿Y轴方向移动，待Y轴校正杆220运动到位后，此时无人机100被定位到起降平面260的中心区域，同时位于Y轴校正杆220两端的接头250与起落架110上的接口座120分别对接并压紧，至此无人机100降落后的自动定位与接口自动对接工作完成；控制装置发出充电指令，通过接头250与接口座120的对接，开始对无人机100进行充电。充电可以单独完成，也可以在充电的同时，利用导线进行数据的下传与存储，或者，也可以单独进行数据的下传与存储。

当充电和/或数据交互完成后，无人机100开机后，控制装置发出指令，两X轴校正杆210与两Y轴校正杆220不分先后顺序相背运动，即远离无人机100运动，当两X轴校正杆210与两Y轴校正杆220运动分别运动到起降平面260边缘位置停下后，无人机100起飞，实现无人机100的放飞。

综上，本实用新型提供的无人机100接口自动对接系统具有以下有益效果：

一、利用两组校正杆修正无人机100的起落架110位置来达到修正无人机100降落位置的目的，降低了无人机100降落精准度要求的负担，更易于实现无人机100快速降落，缩短降落时间，提高工作效率；

二、对于具有起落架110的无人机100，在不改动原机体结构的前提下，在起落架110的四个外廓位置安装接口座120即可适配本实施例中接口自动对接系统，完成自动充电和/或自动传输等，因此，适用的无人机种类与规格范围更广；

三、将与接口座120对接的接头250设于校正杆上，当X轴校正杆210与Y轴校正杆220分别运动到位后，即校正了无人机100降落位置，同时，也固定了无人机100，并完成接口座120与接头250的自动对接，快速实现无人机100降落后进行充电和/数据交互之前的准备工作；

四、X轴校正杆210与Y轴校正杆220为平面相向运动，通过调整X轴位置开关236的位置与Y轴位置开关246的位置，使X轴校正杆210与Y轴校正杆220停在不同的位置来适应不同跨距的起落架110，从而适应不同规格的无人机100；

五、X轴校正杆210与Y轴校正杆220沿平面上的两个正交方向运动，在每个方向只需一个驱动部件，X轴方向与Y轴方向分别按照固定顺序动作，无需关联运动，机构运动和驱动控制简单，可靠性高，成本低。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型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的保护范围之内。