CN109017711A - 一种基于轮盘型电池仓的无人机换电池平台 - Google Patents

一种基于轮盘型电池仓的无人机换电池平台 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于轮盘型电池仓的无人机换电池平台，包括中空的壳体(1)和定制电池盒(11)；所述壳体(1)的顶部开有一个电池进出口(2)，所述电池进出口(2)用于放入需要充电的定制电池(10)和输出已经完成充电的定制电池(10)；所述定制电池盒(11)位于所述壳体(1)的外部，用于卡接定制电池(10)；所述电池进出口(2)的下方设置有一个可水平旋转的圆盘储电池仓(3)，所述圆盘储电池仓(3)上设置有多个顶部开口的、中空的单体电池仓(30)。本发明可以安全、方便、可靠地对无人机具有的电池进行充电，节省人为对电池进行充电的时间，保障无人机的正常使用，有利于广泛地应用。

Description

一种基于轮盘型电池仓的无人机换电池平台
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种基于轮盘型电池仓的无人机换电池平台。
背景技术
目前，随着无人机等低功耗电子产品的普及，以及无人机产业在边防事业的普遍应用，为了保障这些产品的正常使用，需要对其内的电池定期进行有线充电，即通过将充电线或者充电器通过人工手动连接方式，与需要充电的电池相连接进行充电，因此，现有的对电池的充电操作很不方便，并且充电过程不安全，还无法对多个电池进行安全、可靠地充电，严重影响了电子产品的正常使用。
因此，目前迫切需要开发出一种技术，其可以安全、方便、可靠地对无人机具有的电池进行充电，节省人为对电池进行充电的时间，解决无人机续航能力差，无线充电效率低下的问题，保障无人机的正常使用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于轮盘型电池仓的无人机换电池平台，其可以安全、方便、可靠地对无人机具有的电池进行充电，节省人为对电池进行充电的时间，解决无人机续航能力差，无线充电效率低下的问题，保障无人机的正常使用，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。
为此，本发明提供了一种基于轮盘型电池仓的无人机换电池平台，包括中空的壳体和定制电池盒；
所述壳体的顶部开有一个电池进出口，所述电池进出口用于放入需要充电的定制电池和输出已经完成充电的定制电池；
所述定制电池盒位于所述壳体的外部，用于卡接定制电池；
所述电池进出口的下方设置有一个可水平旋转的圆盘储电池仓，所述圆盘储电池仓上设置有多个顶部开口的、中空的单体电池仓。
其中，所述圆盘储电池仓沿圆周方向等间隔设置有四个单体电池仓。
其中，所述圆盘储电池仓的横向中心位置与一个舵机顶部的输出轴相连接。
其中，所述舵机安装在一个撑杆的顶部，所述撑杆的底部位于一个底柱顶部，所述底柱固定设置在所述壳体的底部内侧。
其中，所述定制电池上下两侧的外壳均采用磁性材料制成；
所述定制电池盒的顶部内侧固定设置有第二电磁铁。
其中，所述单体电池仓的形状为圆柱形；
所述定制电池的形状、大小与所述定制电池盒的形状、大小相对应匹配。
其中，每个单体电池仓的内侧壁设置有两个电极，每个单体电池仓的底部设置有一个推盘；
对应地，所述圆盘储电池仓的右端下方还设置有一个第一电磁铁，所述第一电磁铁设置在一个垂直分布的推杆的顶部。
其中，所述推盘的底部还设置有一个环形的圆环，所述圆环镶嵌在所述单体电池仓的底部。
其中，还包括一个控制***，所述控制***设置在所述壳体内，用于通过发送不同的控制信号，来相应控制推杆的运动、控制第一电磁铁和第二电磁铁的通断电以及控制舵机的工作状态。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种基于轮盘型电池仓的无人机换电池平台，其可以安全、方便、可靠地对无人机具有的电池进行充电，节省人为对电池进行充电的时间，解决无人机续航能力差，无线充电效率低下的问题，保障无人机的正常使用，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于轮盘型电池仓的无人机换电池平台的结构示意图；
图2为本发明提供的一种基于轮盘型电池仓的无人机换电池平台中圆盘储电池仓的俯视图；
图3为本发明提供的一种基于轮盘型电池仓的无人机换电池平台中圆盘储电池仓的剖面图；
图中，1、壳体；2、电池进出口；3、圆盘储电池仓；4、撑杆；5、底柱；6、舵机；7、推盘；8、电池管家模块；9、电极；10、定制电池；11、定制电池盒；12、推杆；131、第一电磁铁；132、第二电磁铁；14、控制***；151、第一通信模块；152、第二通信模块；
30为单体电池仓，31为圆环。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更换地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图1至图3，本发明提供了一种基于轮盘型电池仓的无人机换电池平台，包括中空的壳体1和定制电池盒11；
所述壳体1的顶部开有一个电池进出口2，所述电池进出口2用于放入需要充电的定制电池10和输出已经完成充电的定制电池10；
所述定制电池盒11位于所述壳体1的外部，用于卡接一个定制电池10；
所述电池进出口2的下方设置有一个可水平旋转的圆盘储电池仓3，所述圆盘储电池仓3上设置有多个顶部开口的、中空的单体电池仓30(不限于图2所示的四个)，所述单体电池仓30用于放置定制电池10。
在本发明中，具体实现上，所述圆盘储电池仓3沿圆周方向等间隔设置有四个单体电池仓30。
在本发明中，具体实现上，需要说明的是，所述定制电池盒11能够卡接定制电池。
具体实现上，所述定制电池盒11安装在无人机的底部。
在本发明中，具体实现上，为了实现水平旋转，所述圆盘储电池仓3的横向中心位置与一个舵机6顶部的输出轴相连接，因此，可以在舵机6的驱动下，进行水平旋转，并且转动方向与舵机6输出轴的方向一致。
具体实现上，所述舵机6安装在一个撑杆4的顶部，所述撑杆4的底部位于一个底柱5顶部，所述底柱5固定设置在所述壳体1的底部内侧。
在本发明中，具体实现上，所述电池进出口2的形状、大小略大于定制电池10的形状、大小。单体电池仓30的形状、大小略大于定制电池10的形状、大小。
在本发明中，具体实现上，所述定制电池10上下两侧的外壳均采用磁性材料制成；
所述定制电池盒11的顶部内侧(即与无人机等外部电子产品相接的一端内侧)固定设置有第二电磁铁132。
在本发明中，具体实现上，所述单体电池仓30的形状为圆柱形。
在本发明中，具体实现上，每个单体电池仓30的内侧壁设置有两个电极9(具体分别为正极和负极，与外部充电电源相导电连接)，每个单体电池仓30的底部设置有一个推盘7；
对应地，所述圆盘储电池仓3的右端下方还设置有一个第一电磁铁131，所述第一电磁铁131设置在一个垂直分布的推杆12的顶部。对于本发明，由第一电磁铁131和推杆12，组成电池更换机构。
具体实现上，所述第一电磁铁131和第二电磁铁132为带信号感应开关的电磁铁。
具体实现上，所述定制电池10上的两个电极(包括正极和负极)位于其侧壁上，当定制电池10放置在单体电池仓30内时，所述定制电池10上的两个电极与单体电池仓30的内侧壁设置的两个电极9相接。
具体实现上，所述推盘7的底部还设置有一个环形的圆环31，所述圆环31镶嵌在所述单体电池仓30的底部。因此，能够保证推盘7不会从单体电池仓30中脱落。
需要说明的是，所述推盘7为金属推盘，能够被电磁铁所吸附，例如为铁推盘。金属推盘上部有与定制电池直径一样的凹槽，在推杆12向上推动定制电池时，高速移动下，能够保证定制电池不侧歪。
需要说明的是，对于本发明，所述舵机6，用以控制不同角度的单体电池仓30对准电池进出口2，具体的角度可以为0度，90度，180度，270度，达到270度后，舵机6进行回转；所述圆盘储电池仓3中单体电池仓30内的电极9放置在侧壁处，在定制电池10下落后，定制电池10侧边的电极与单体电池仓30内的电极9接触，可以自行充电，当电池满电之后，电池管家模块会控制定制电池10自动断电。
此外，所述定制电池盒11的顶部(即与无人机相接一侧)由磁铁材料制成，能够在磁力的吸附作用下，保证定制电池盒11与定制电池10之间的接触更加紧密，在无人机的作业过程中不脱落。
对于本发明，在进行电池更换时，定制电池盒、定制电池、电池口、圆盘储电池仓、两个电磁铁、推杆的中心处在同一条中心线上。
具体实现上，每个单体电池仓30顶部还设置有电池管家模块8，电池管家模块为现有的电池管理模块。
需要说明的是，所述电池管家模块8，可以为现有的电池管理模块，用于实现对电池充电完毕后自动断电，保证电池充电安全。例如，可以为深圳市大疆创新科技有限公司生产的大疆特洛tello型无人机电池管家模块，能实现电池电量监管，在电池充电完毕后进行断电，避免电池过充***。当然，还可以是其他现有的能够实现对对电池充电完毕后自动断电、保证电池充电安全的电池管理模块。
需要说明的是，推杆12是电动推杆，电动推杆又名直线驱动器，主要是由电机推杆和控制装置等机构组成的一种新型直线执行机构，通过控制通电的正负以控制电动推杆伸出及收缩，推杆12能够用来推动单体电池仓30内的定制电池10在垂直方向进行上下移动，实现对定制电池10的上下升降功能。
对于本发明，需要说明的是，由圆盘储电池仓3、撑杆4、底柱5、舵机6、推盘7、电池管家模块8和电极9等一起，构成了轮盘式电池仓。
在本发明中，具体实现上，本发明还包括一个控制***14，所述控制***14设置在所述壳体1内，用于通过发送不同的控制信号，来相应控制推杆12的运动、控制第一电磁铁131和第二电磁铁132的通断电以及控制舵机6的工作状态(例如输出轴顺时针或逆时针转动)。具体实现上，控制***14可以通过控制不同输出引脚的电平，来控制推杆12的运动、控制第一电磁铁131和第二电磁铁132的通断电以及控制舵机6的工作状态(例如控制其输出轴顺时针或逆时针转动)。
在本发明中，具体实现上，本发明还包括第一通信模块151和第二通信模块152，其中：
第一通信模块151，安装在控制***14上，用于将控制***14向无人机等外部电子产品发出的控制信号，转发给第二通信模块152(通过无线传输方式)；
第二通信模块152，与第一通信模块151无线连接，其安装在定制电池盒11上，用于接收所述第一通信模块151发来的控制信号，然后发送给无人机等外部电子产品上自带的控制模块，实现控制无人机等外部电子产品的工作状态。
为了更加清楚理解本发明的技术方案，下面就本发明对定制电池进行无线充电的具体操作运行过程进行说明。
一、初始状态：圆盘储电池仓3可以设置三个单体电池仓30来装载定制电池，一个单体电池仓30空载。遥控无人机，使得无人机精准降落到壳体1顶部后，控制***14判断圆盘储电池仓3空载口并且判断舵机6此时所处角度值，发送控制信号给舵机6(具体可以为控制与舵机6相连管脚的输出)，将圆盘储电池仓转动到正对电池进出口2。
二、电池脱落：无人机精准降落到平台上后，台控制***14通过平台通信模块15-1向无人机通信模块152发送指令，通信模块152接收到指令后，与无人机本身控制模块通信，无人机本身控制模块发送控制信号给第二电磁铁132(具体可以为控制与第二电磁铁132相连管脚的输出电平)，控制第二电磁铁132断电，定制电池10脱离定制电池盒11，从壳体1上侧圆形的电池进出口2进入到圆盘储电池仓3中的单体电池仓30内。这时候，定制电池10上的电极会与单体电池仓30内的两个电极9接触，开始充电。
三、对定制电池进行更换：控制***14可以设置等待预设时间长度(如30s)之后，首先判断舵机6目前所处的状态，若舵机6的角度等于270度，则逆时针旋转90度，否则，顺时针旋转90度，使得圆盘储电池仓3中一个单体电池仓30的底部舱口对准推杆12，此时控制***14发送控制信号给第一电磁铁131和推杆12，使得控制第一电磁铁131通电，推杆12上升，从而推动推盘7与其上的定制电池10，其中电磁铁13对定制电池10起到磁力吸附作用。
由于推盘7上部的单体电池仓30内部，具有与电池直径一样的凹槽，在推杆12向上推动定制电池10时，高速移动下，保证定制电池10不侧歪。推杆12推动一定距离后，定制电池10到达无人机的定制电池盒11内，推杆12向前紧推，定制电池10与定制电池盒11完整嵌合，实现对定制电池盒11内的定制电池10的更换操作。控制***14此时，可以发送控制信号，来控制对第一电磁铁131进行断电，并使得推杆12下降缓慢下降一段预设的较小距离(如10厘米)，然后控制对第一电磁铁131进行通电，保证其上的推盘7稳固，在经过圆盘形储电池仓3时，其上的推盘7被圆盘储电池仓3中单体电池仓30内的圆环31阻隔，留在圆盘储电池仓3的单体电池仓30内。推杆12继续下降回到初始位置。
此外，如果刚卸下的定制电池10留在圆盘储电池仓3的单体电池仓30内，其上的电极与单体电池仓30内的电极9接触进行充电，待充电完毕后，电池管家模块8自行控制定制电池10断电。
重复上述操作，即可实现对多个无人机上的多个定制电池10持续不断的无线充电操作。
与现有技术相比较，本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
1、便捷性。无人机在有线充电时需要人为插拔，对于本发明，在换取电池时，不需人为插拔与监管，节省人力物力。
2、方便数据传输。现代无人机经常工作环境多种多样，其上一般搭载摄像头用于摄像，通过本平台的控制***与无人机之间实现通信，进行实时图传，将无人机换电池***与无人机控制中心集于一体，实时监控无人机。
3、快速、工作效率高。对于无人机来说，有线充电速度较慢，无线充电效率低下，难以得到大幅应用。本发明以通过快速换电池，免去有线充电和无线充电的时间浪费。
综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种基于轮盘型电池仓的无人机换电池平台，其可以安全、方便、可靠地对无人机具有的电池进行充电，节省人为对电池进行充电的时间，解决无人机续航能力差，无线充电效率低下的问题，保障无人机的正常使用，有利于广泛地应用，具有重大的生产实践意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于轮盘型电池仓的无人机换电池平台，其特征在于，包括中空的壳体(1)和定制电池盒(11)；
所述壳体(1)的顶部开有一个电池进出口(2)，所述电池进出口(2)用于放入需要充电的定制电池(10)和输出已经完成充电的定制电池(10)；
所述定制电池盒(11)位于所述壳体(1)的外部，用于卡接定制电池(10)；
所述电池进出口(2)的下方设置有一个可水平旋转的圆盘储电池仓(3)，所述圆盘储电池仓(3)上设置有多个顶部开口的、中空的单体电池仓(30)。
2.如权利要求1所述的无人机换电池***，其特征在于，所述圆盘储电池仓(3)沿圆周方向等间隔设置有四个单体电池仓(30)。
3.如权利要求1所述的无人机换电池***，其特征在于，所述圆盘储电池仓(3)的横向中心位置与一个舵机(6)顶部的输出轴相连接。
4.如权利要求3所述的无人机换电池***，其特征在于，所述舵机(6)安装在一个撑杆(4)的顶部，所述撑杆(4)的底部位于一个底柱(5)顶部，所述底柱(5)固定设置在所述壳体(1)的底部内侧。
5.如权利要求1所述的无人机换电池***，其特征在于，所述定制电池(10)上下两侧的外壳均采用磁性材料制成；
所述定制电池盒(11)的顶部内侧固定设置有第二电磁铁(132)。
6.如权利要求1所述的无人机换电池***，其特征在于，所述单体电池仓(30)的形状为圆柱形；
所述定制电池(10)的形状、大小与所述定制电池盒(11)的形状、大小相对应匹配。
7.如权利要求1所述的无人机换电池***，其特征在于，每个单体电池仓(30)的内侧壁设置有两个电极(9)，每个单体电池仓(30)的底部设置有一个推盘(7)；
对应地，所述圆盘储电池仓(3)的右端下方还设置有一个第一电磁铁(131)，所述第一电磁铁(131)设置在一个垂直分布的推杆(12)的顶部。
8.如权利要求7所述的无人机换电池***，其特征在于，所述推盘(7)的底部还设置有一个环形的圆环(31)，所述圆环(31)镶嵌在所述单体电池仓(30)的底部。
9.如权利要求7或8所述的无人机换电池***，其特征在于，还包括一个控制***(14)，所述控制***(14)设置在所述壳体(1)内，用于通过发送不同的控制信号，来相应控制推杆(12)的运动、控制第一电磁铁(131)和第二电磁铁(132)的通断电以及控制舵机(6)的工作状态。
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