CN108569262A - 一种无人机自动更换电池、包裹装置 - Google Patents
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Abstract
一种无人机自动更换电池、包裹装置，属于无人机领域，用于解决无人机替换电池、包裹的装置复杂的问题。无人机自动更换电池、包裹装置包括:机架，其上端为用于无人机停靠的底板，无人机悬挂物品或空位，底板上开设用于物品通过的通孔；至少2个悬挂盘，其固定在底板上相对于无人机停靠的侧面上，所述悬挂盘用于悬挂待替换物品或空位；托盘，其尺寸小于所述通孔的尺寸，用于托举物品；运动机构，其上端固定托盘，所述运动机构用于带动托盘运送无人机释放的物品至空位的悬挂盘，和/或将悬挂盘释放的待替换物品运送至空位的无人机。本发明的无人机自动更换电池、包裹装置具有结构简单、定位精准等效果。
Description
技术领域
本发明涉及无人机领域，具体涉及一种无人机自动更换电池、包裹装置。
背景技术
无人机机场可以为无人机提供停靠场所，为无人机提供自动更换电池的功能，如果将包裹与电池集成在一起，在更换电池的同时也完成了运达包裹的卸载和待运输包裹的加载。现有方案多采用机械手为无人机更换电池或者包裹，机构和控制***非常复杂，成本高，不易维护。另有从上方为无人机更换电池或包裹，需要的运动机构也较多。
本发明提出了一种无人机自动更换电池、包裹装置，通过在无人机正下方设置由竖直滑轨和水平滑轨组成的运动机构，简洁巧妙地完成了电池或者包裹的更换。本发明结构简洁，功能完整，成本低，易于维护。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种无人机自动更换电池、包裹装置，运动机构驱动托盘移动，托盘运送无人机释放的馈电电池至悬挂盘，或将悬挂盘释放的满电电池运送至无人机，结构简洁。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种无人机自动更换电池、包裹装置，包括：
机架，其上端为用于无人机停靠的底板，无人机上悬挂物品或空位，底板上开设用于物品通过的通孔；
不少于2个的悬挂盘，其固定在底板上相对于无人机停靠的侧面上，所述悬挂盘用于悬挂待替换物品或空位；
托盘，其尺寸小于所述通孔的尺寸，用于托举物品；
运动机构，其上端固定托盘，所述运动机构用于带动托盘运送无人机释放的物品至空位的悬挂盘，和/或将悬挂盘释放的待替换物品运送至空位的无人机，所述物品为包裹或无人机电池。
优选的是，还包括：
限位开关，其固定在运动机构上，用于检测托盘的位置；
判断开关，其固定在悬挂盘上，用于检测悬挂盘处于悬挂待替换物品状态或空位状态。
优选的是，所述运动机构包括：
竖直滑轨，其与所述托盘固定连接，用于带动所述托盘沿无人机和悬挂盘间的垂线方向移动；
水平滑轨，其与竖直滑轨通过滑轨连接固定板连接，用于带动竖直滑轨沿无人机和悬挂盘间的水平方向移动；
其中，所述水平滑轨的两端固定在机架上。
优选的是，所述限位开关包括：
无人机限位开关，其固定在所述竖直滑轨上，用于检测托盘是否移动到无人机上悬挂物品或空位的位置；
悬挂盘限位开关，其固定在竖直滑轨上，用于检测托盘是否移动到悬挂盘上待替换物品或空位的位置；
底板限位开关，其固定在竖直滑轨上，用于检测托盘是否移动到平行于底板的位置；
最低位置限位开关，其固定在竖直滑轨上，用于检测托盘是否移动到最低位置；
多个水平限位开关，其分别固定在水平滑轨上，用于检测托盘是否移动到悬挂盘或通孔的下方。
优选的是，所述悬挂盘采用抛物器悬挂和释放物品。
优选的是，所述竖直滑轨和水平滑轨由电机驱动。
优选的是，所述托盘还包括：托盘支架，其与所述运动机构固定连接，用于支撑所述托盘。
本发明的有益效果是：1、无人机自动更换电池、包裹装置简洁巧妙地完成了电池或者无人机携带的包裹的更换。2、本装置具有结构简洁、功能完整、成本低、易于维护等优点；3、相对于现有技术利用圆盘循环更换电池，本发明所采用的竖直和水平滑轨更换电池，不仅精简装置结构、而且电池定位较易实现，避免零部件面积大而产生定位不准的问题。4、本发明的整体结构均有相对成熟的零部件组成，生产成本较低，维护更方便。
附图说明
图1本发明的无人机自动更换电池、包裹装置的结构示意图。
图2本发明的无人机自动更换电池、包裹装置的结构示意图。
图3本发明的无人机自动更换电池、包裹装置中滑轨结构示意图。
图4本发明的无人机自动更换电池、包裹装置中滑轨结构示意图。
图5本发明的无人机自动更换电池、包裹装置中左悬挂盘释放满电电池的状态图。
附图标记说明
1、无人机；2、馈电电池；3、底板；4、机架；5、满电电池；6、托盘；7、托盘支架；8、竖直滑轨；81、竖直滑块；9、水平滑轨；10、竖直滑轨电机；11、水平滑轨电机；12、右悬挂盘；13、左悬挂盘；14、滑轨连接固定板；15、无人机限位开关；16、悬挂盘限位开关；17、左限位开关；18、右限位开关；19、底板限位开关；20、最低位置限位开关；21、左悬挂盘判断开关；22、右悬挂盘判断开关；23、中间位置限位开关。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1-5所示，无人机1下端悬挂物品或者空位，本装置用于更换无人机1的电池或包裹等物品。无人机自动更换电池、包裹装置包括：机架4、至少2个悬挂盘、托盘6和运动机构，自动机场机架4由竖板和横板焊接而成，底板3固定在自动机场机架4上，无人机1停靠在底板3上，无人机1悬挂物品或者空位的正下方的底板3上开设通孔，所述通孔为圆形或方形通孔，无人机1的悬挂物品从通孔穿过底板3。2个或多个悬挂盘，悬挂盘固定在底板3上相对于无人机1停靠的侧面上，悬挂盘上用于悬挂待替换物品或空位；托盘6的尺寸小于所述通孔的尺寸，托盘6用于托举物品；运动机构上端固定托盘6，运动机构用于带动托盘6运送无人机1释放的物品至空位的悬挂盘，和/或将悬挂盘释放的待替换物品运送至空位的无人机1。
无人机自动更换电池、包裹装置的工作过程为：当无人机1下端悬挂物品并停靠在底板3上，运动机构带动托盘6穿过通孔接触悬挂物品，无人机1释放物品，托盘6托举物品，运动机构带动托盘6移动至空位的悬挂盘，托盘6将物品转移至空位的悬挂盘；运动机构再带动托盘6移动至悬挂待替换物品的悬挂盘下，悬挂盘释放待替换物品，托盘6承接待替换物品，运动机构带动托盘6移动，穿过通孔后移动至无人机1空位下，无人机1承接待替换物品，完成无人机物品(电池或包裹)的替换。
在另一实施例中，如图1-5所示，无人机自动更换电池、包裹装置包括限位开关和判断开关，限位开关固定在运动机构上，用于检测托盘6的位置；判断开关固定在悬挂盘上，用于检测悬挂盘处于悬挂待替换物品状态或空位状态。
在另一实施例中，所述运动机构包括竖直滑轨8、水平滑轨9和滑轨连接固定板14，竖直滑轨8包括竖直滑块81，竖直滑块81沿竖直滑轨8上下移动，竖直滑块81与托盘6下端固定连接，带动所述托盘6沿无人机1和悬挂盘间的垂线方向移动；如图3-4所示，水平滑轨9包括滑轨连接固定板14，滑轨连接固定板14的一端与竖直滑轨8通过螺栓固定，滑轨连接固定板14的另一端与水平滑轨9滑动连接，水平滑轨9用于带动竖直滑轨8沿无人机1和悬挂盘间的水平方向移动；如图1-2所示，所述水平滑轨9的两端固定在机架4上。本实施例的运动机构结构简单，具有带动托盘6水平位移和竖直位移的功能。
在另一实施例中，如图1-2所示，示出了安装2个悬挂盘的无人机自动更换电池、包裹装置的实现形式，2个悬挂盘分别为右悬挂盘12、左悬挂盘13，限位开关包括无人机限位开关15、悬挂盘限位开关16、底板限位开关19、最低位置限位开关20、水平限位开关。无人机限位开关15固定在所述竖直滑轨8上，用于检测托盘6是否移动到无人机1上悬挂物品或空位的位置；悬挂盘限位开关16固定在竖直滑轨8上，用于检测托盘6是否移动到右悬挂盘12或左悬挂盘13上待替换物品或空位的位置；底板限位开关19固定在竖直滑轨8上，用于检测托盘6是否移动到平行于底板3的位置；最低位置限位开关20固定在竖直滑轨8上，用于检测托盘6是否移动到最低位置；水平限位开关包括左限位开关17、右限位开关18、中间位置限位开关23，左限位开关17、右限位开关18、中间位置限位开关23分别固定在水平滑轨9上，左限位开关17用于检测托盘6是否移动到左悬挂盘13的位置，右限位开关18用于检测托盘6是否移动到右悬挂盘12的位置，中间位置限位开关23用于检测托盘6是否移动到通孔下方的位置。判断开关包括左悬挂盘判断开关21、右悬挂盘判断开关22。左悬挂盘判断开关21安装在左悬挂盘13上，用于检测左悬挂盘13处于悬挂带替换物品状态或空位状态，右悬挂盘判断开关22安装在右悬挂盘12上，用于检测右悬挂盘12处于悬挂带替换物品状态或空位状态。
在另一实施例中，所述左悬挂盘13和右悬挂盘12结构相同，悬挂盘均采用抛物器悬挂和释放物品，物品为满电电池5，图5示出了左悬挂盘13的具体结构，左悬挂盘13上固定抛物器131，满电电池5上设置2个带孔的吊环，抛物器131有两个小电机带动的锁钩，满电电池5上吊环***锁钩时锁钩锁定。
在另一实施例中，所述竖直滑轨8由竖直滑轨电机10驱动，水平滑轨9由水平滑轨电机11驱动。
在另一实施例中，所述托盘6还包括托盘支架7，托盘支架7与所述竖直滑轨8固定连接，用于支撑所述托盘6。
实施例1示出了一种无人机自动更换电池、包裹装置的一种具体实现形式，包括馈电电池2、底板3、机架4、满电电池5、托盘6、托盘支架7、竖直滑轨8、竖直滑块81、水平滑轨9、竖直滑轨电机10、水平滑轨电机11、右悬挂盘12、左悬挂盘13、滑轨连接固定板14、无人机限位开关15、悬挂盘限位开关16、左限位开关17、右限位开关18、底板限位开关19、最低位置限位开关20、左悬挂盘判断开关21、右悬挂盘判断开关22、中间位置限位开关23。底板3固定在自动机场机架4上，馈电电池2安装在无人机1上，无人机1停靠在底板3上。左悬挂盘13和右悬挂盘12固定在底板3上，满电电池5安装在左悬挂盘13上。托盘6与托盘支架7固定连接，托盘支架7安装在竖直滑轨8上，可以上下移动。竖直滑轨8通过滑轨连接固定板14安装在水平滑轨9上，可以左右移动。
限位开关的作用为：
无人机限位开关15：竖直滑轨8向上运动到达无人机馈电电池2位置的限位开关；
悬挂盘限位开关16：竖直滑轨8向上运动到达备用电池位置的限位开关
左限位开关17：水平滑轨9到达左悬挂盘位置的限位开关
右限位开关18：水平滑轨9到达右悬挂盘位置的限位开关
底板限位开关19：竖直滑轨8向下运动到底板位置的限位开关
最低位置限位开关20：竖直滑轨8向下运动到最低位置的限位开关
左悬挂盘判断开关21：判断左悬挂盘位置是否有电池
右悬挂盘判断开关22：判断右悬挂盘位置是否有电池
中间位置限位开关23：水平滑轨9到达中间位置的限位开关
本发明的无人机自动更换电池、包裹装置的工作流程如下：
装置通过左悬挂盘判断开关21和右悬挂盘判断开关22判断2个悬挂盘处于悬挂电池状态或空位状态，当左悬挂盘判断开关21确定左悬挂盘13悬挂满电电池5，且右悬挂盘判断开关22确定右悬挂盘12空位时，装置进行下一步流程。
无人机1停靠在底板3上，无人机1携带的馈电电池2位于底板3通孔的正上方，竖直滑轨电机10带动托盘支架7和托盘6沿竖直滑轨8向上移动，直至触发无人机限位开关15，此时托盘6与馈电电池2接触，此时无人机1释放馈电电池2，使得馈电电池2落在托盘6上。然后，竖直滑轨电机10带动托盘6和馈电电池2向下移动，直至触发最低位置限位开关20，此时托盘6向下移动至最低位置。此时，水平滑轨电机11启动，竖直滑轨电机10停止，水平滑轨电机11带动竖直滑轨8以及馈电电池2向右移动，直至触发右限位开关18，使馈电电池2与右悬挂盘12在竖直方向上对齐；此时，水平滑轨电机11停止、竖直滑轨电机10启动，竖直滑轨电机10带动馈电电池2向上移动，直至触发悬挂盘限位开关16，馈电电池2与右悬挂盘12接触，此时，右悬挂盘12将馈电电池2锁定。至此，无人机1上的馈电电池2被取下，接下来需要将满电电池5安装到无人机1上。
竖直滑轨电机10带动托盘6向下移动，直至触发最低位置限位开关20，此时，水平滑轨电机11启动，竖直滑轨电机10停止；水平滑轨电机11带动托盘6向左移动，直至触发左限位开关17，使托盘6与左悬挂盘13对齐，此时，水平滑轨电机11停止、竖直滑轨电机10启动；然后竖直滑轨电机10带动托盘6向上移动直至与左悬挂盘13接触，触发悬挂盘限位开关16，此时，左悬挂盘13将满电电池5释放，落在托盘6上，竖直滑轨电机10带动托盘6向下移动，直至触发最低位置限位开关20，再由水平滑轨电机11带动竖直滑轨8以及满电电池5移动，直至触发中间位置限位开关23，此时满电电池5与无人机1对齐。然后竖直滑轨电机10带动托盘6向上移动，直至触发无人机限位开关15，满电电池5与无人机1接触，此时，无人机1将满电电池5锁定，竖直滑轨电机10带动托盘6下降，直至触发底板限位开关19，托盘6与底板3相同的高度。至此，整个电池更换过程完成。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (7)
1.一种无人机自动更换电池、包裹装置，其特征在于，包括：
机架，其上端为用于无人机停靠的底板，无人机悬挂物品或空位，底板上开设用于物品通过的通孔；
至少2个悬挂盘，其固定在底板上相对于无人机停靠的侧面上，所述悬挂盘用于悬挂待替换物品或空位；
托盘，其尺寸小于所述通孔的尺寸，用于托举物品；
运动机构，其上端固定托盘，所述运动机构用于带动托盘运送无人机释放的物品至空位的悬挂盘，和/或将悬挂盘释放的待替换物品运送至空位的无人机，所述物品为包裹或无人机电池。
2.如权利要求1所述的无人机自动更换电池、包裹装置，其特征在于，还包括：
限位开关，其固定在运动机构上，用于检测托盘的位置；
判断开关，其固定在悬挂盘上，用于检测悬挂盘处于悬挂待替换物品状态或空位状态。
3.如权利要求2所述的无人机自动更换电池、包裹装置，其特征在于，所述运动机构包括：
竖直滑轨，其与所述托盘固定连接，用于带动所述托盘沿无人机和悬挂盘间的垂线方向移动；
水平滑轨，其与竖直滑轨通过滑轨连接固定板连接，用于带动竖直滑轨沿无人机和悬挂盘间的水平方向移动；
其中，所述水平滑轨的两端固定在机架上。
4.如权利要求3所述的无人机自动更换电池、包裹装置，其特征在于，所述限位开关包括：
无人机限位开关，其固定在所述竖直滑轨上，用于检测托盘是否移动到无人机上悬挂物品或空位的位置；
悬挂盘限位开关，其固定在竖直滑轨上，用于检测托盘是否移动到悬挂盘上待替换物品或空位的位置；
底板限位开关，其固定在竖直滑轨上，用于检测托盘是否移动到平行于底板的位置；
最低位置限位开关，其固定在竖直滑轨上，用于检测托盘是否移动到最低位置；
多个水平限位开关，其分别固定在水平滑轨上，用于检测托盘是否移动到悬挂盘或通孔的下方。
5.如权利要求1、2或4所述的无人机自动更换电池、包裹装置，其特征在于，所述悬挂盘采用抛物器悬挂和释放物品。
6.如权利要求3或4所述的无人机自动更换电池、包裹装置，其特征在于，所述竖直滑轨和水平滑轨由电机驱动。
7.如权利要求1-4中任一项所述的无人机自动更换电池、包裹装置，其特征在于，所述托盘还包括：托盘支架，其与所述运动机构固定连接，用于支撑所述托盘。
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