四旋翼无人机移动式着陆平台及自动更换电池方法技术

本发明专利技术涉及了一种四旋翼无人机移动式着陆平台及自动更换电池方法，底部为轮式移动平台，当电池电力不足时，无人机迅速自主降落到缓慢移动中的着陆车上，然后进行电池的自动更换，电池更换完成后无人机起飞，继续进行飞行任务；在整个过程中，无人机跟随着陆车不断运动。使得无人机能够自动着陆更换电池，同时能够跟着陆平台随动，即使在着陆平台移动过程中也能够着陆并更换电池，整个过程无需人工干预，延长了无人机的巡航里程，提高了无人机的工作效率。

【技术实现步骤摘要】
四旋翼无人机移动式着陆平台及自动更换电池方法
本专利技术涉及无人机应用领域，具体涉及一种无人机移动式着陆平台及自动电池更换方法。
技术介绍
随着科技的发展与进步，无人机在民用、工业以及军事等领域得到了广泛的推广与应用，如使用无人机进行安保巡逻工作、空中侦察作业等。但是由于电池技术的原因，无人机的续航能力不强，以及人们多采用手动更换电池的方式等原因，从而限制了无人机进一步的发展与应用，此外，这也是人们一直关注和想要解决的问题。当无人机要进行远距离长时间的巡航任务时，由于电池电力不足，人们只能让无人机先停止工作返航，然后更换电池，而且电池的更换过程又需要人工参与，操作繁琐，不仅增加了工人的工作量，同时也浪费了大量的时间。以上电池更换方法主要存在以下两个方面的问题：(1)需要用户手动操作，对电池进行更换，费时费力；(2)无人机需要返航断电，影响无人机的飞行任务与进程。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是旨在设计一种四旋翼无人机移动式着陆平台及自动更换电池方法，使得无人机能够自动着陆更换电池，同时能够跟着陆平台随动，即使在着陆平台移动过程中也能够着陆并更换电池，整个过程无需人工干预，延长了无人机的巡航里程，提高了无人机的工作效率。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种四旋翼无人机移动式着陆平台，底部为轮式移动平台，其特征在于包括：定位着陆机构，用于无人机精准降落，其中包括轮式移动平台上设置的定位图像标志，用于使无人机通过视觉识别对所述定位图像标志进行识别与定位，让无人机进行有方向性的自主降落；以及分置于轮式移动平台纵向中心线两侧的悬置着陆槽，无人机精准降落时将四个脚架落承载在着陆槽内；平移框，设置于两侧着陆槽下方的中间空间内，用于承载无人机电池套装，并带动无人机进入精定位导向块；平移框固定在滑台上并能够沿滑台直线移动；滑台设置方向与陆平台纵向中心线平行；精定位导向块，悬空设置于两侧着陆槽之间，与无人机电池仓匹配，通过伸入无人机电池仓的直线导轨槽而对无人机移动方向进行导向，使无人机移动到电池拔出工作位上方；平移框和精定位导向块构成平移机构；电池拔出机构：设置于精定位导向块下方的电池拔出工作位，用于将无人机上电池仓内的无电电池套装沿竖直方向往下拔出并让其滑入无电电池存放槽中；无电电池存放槽设置于电池拔出工作位靠近平移框的一侧；电池推入机构，设置于电池拔出工作位相邻的满电电池放置处下方，用于将满电电池放置处的满电电池沿竖直方向向上推入无人机电池仓里；系统控制单元，分别与定位着陆机构、平移机构、电池拔出装置以及电池推入装置连接，用于接收定位与着陆机构检测到的降落信息，同时控制平移机构、电池拔出机构和电池推入机构工作；电源，用于驱动平移机构、电池拔出机构和电池推入机构，同时给系统控制单元供电。进一步的，系统控制单元还包括一个设置在轮式移动平台的显示器，用于显示电源电量。进一步的，还设置有与轮式移动平台驱动轮连接的动力机构或电池电源，用于使移动平台自主移动；或者轮式移动平台上设置连接块，轮式移动平台通过连接块可选择地与移动机器人或其他动力机构连接而移动。进一步的，轮式移动平台上还设置有电池装载机构，包括设置于两侧着陆槽下方的中间空间内的拉杆驱动装置和电池装载空间，拉杆穿过两个支撑板后末端设置推板，在两推板之间的拉杆上套置弹簧，当拉杆右侧方向被拉动时，弹簧受压缩而使得电池装载空间空置；电池装载空间内电池套装由于弹簧推力保持向满电电池放置处移动的趋势。进一步的，平移框为与电池仓相匹配的多边形框；平移框固定的滑台设置于其中一侧着陆槽下方，滑台与第一驱动单元连接而驱动。进一步的，精定位导向块呈悬臂状设置在两侧悬空着陆槽中间的空间内，且位于平台长轴的中心线上方，精定位导向块悬臂状根部固定在横向门型架上，悬空固定精定位导向块与门型架的连接点位于靠近着陆槽的末端方向；门型架上标示电池正负极标志。进一步的，电池拔出机构和第二驱动单元组成电池拔出装置；电池拔出机构底部固定连接第二驱动单元并由其驱动上升或下降，电池拔出机构包括上部的水平卡板和下部的滑板，电池拔出机构设置为能够将水平卡板水平搭盖在电池上并沿竖直方向将无人机电池仓里的无电电池拔出，并让无电电池沿着滑板滑入无电电池存放槽；所述第二驱动单元设置在轮式移动平台的平面下方，所述第二驱动单元首先驱动电池拔出机构上移，再驱动电池拔出机构下移，通过下移操作将无人机电池仓里的无电电池拔出。进一步的，电池推入机构和第三驱动单元组成电池推入装置，电池推入机构底部连接第三驱动单元并由其驱动上升或下降，电池推入机构包括一个水平设置的推板，第三驱动单元竖直设置并与电池推入机构的推板垂直，电池推入装置设置为将满电电池放置处里的满电电池推入无人机电池仓里；在电池推入机构右侧为满电电池放置处，满电电池放置处上方设置有正负极标志；同时当上一块满电电池被推入无人机电池仓后，后一块满电电池将自动往前推动一个电池宽度的距离。进一步的，平移机构、电池拔出装置以及电池推入装置上设置限位传感器，定位着陆机构的着陆槽和平移框上设置重力感应器。进一步的，电池套装包括电池和电池外部的翼型外壳结构，电池正负极引到翼型外壳结构的两个电极片上，同时在负极电极片旁增加一个暗销孔；在翼型外壳结构的两个翼型卡置端各侧面分别有两个球形凹槽，该球形凹槽用于将电池套装卡在无人机电池仓里；无人机电池仓为仓板下表面的卡置空间，在卡置空间的顶面上间隔设置两个顶针，无人机电源正负极引到该两个顶针上，用于与电池外壳结构上的两个电极片导通；在两个顶针的负极顶针旁增加一个与暗销孔对应的插针；在电池仓内卡置空间两竖直侧面还设有四个沿水平方向突出的压入式球头柱塞，压入式球头柱塞与电池外壳结构两侧的四个球形凹槽对应，用于卡定电池套装；无人机电池仓两竖直侧面之间设置一个缺口，该缺口相对于轮式移动平台纵向中心线对称；在该缺口靠近仓板的两侧各设置一条导向凹槽，精定位导向块能够伸入该导向凹槽中；在无人机随平移机构平移过程中，精定位导向块沿着导向凹槽直线移动，最终到达电池拔出工作位置上方。本专利技术进一步提供了一种无人机自动更换电池方法，包括：步骤1：无人机对着陆平台及定位图像标志进行识别和定位，然后进行有方向的自主降落，当无人机降落到着陆槽后，系统控制单元接收到传感器检测到的降落信息，然后系统控制单元发出指令，开始电池更换过程；步骤2：第一驱动单元接收到系统控制单元发出的指令后，开始驱动滑台移动，由于平移框固定连接在滑台，所以通过平移框的移动带动无人机沿着精定位导向块进行移动；同时第二驱动单元驱动电池拔出机构上升到最高处等待无人机电池仓的到来，当无人机电池仓到达电池拔出机构处时，第一驱动单元停止工作，无人机停止移动，同时第二驱动单元开始工作，电池拔出机构开始下降，从而拔出无人机电池仓里的电池套装，并让其沿着电池拔出机构滑入无电电池存放槽；步骤3：第一驱动单元开始工作，无人机继续沿着精定位导向块进行移动，当无人机到达满电电池放置处时，第一驱动单元停止工作，无人机停止移动，第三驱动单元开始工作，电池推入机构开始上升，并将满电电池放置处里的电池套装向上推入无人机电池仓里，然后电池推入机构开始下降归位；步骤4：第一驱动单元开始工作，无人机继续沿着精定位导向块进行移动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种四旋翼无人机移动式着陆平台，底部为轮式移动平台，其特征在于包括：定位着陆机构，用于无人机精准降落，其中包括轮式移动平台上设置的定位图像标志，用于使无人机通过视觉识别对所述定位图像标志进行识别与定位，让无人机进行有方向性的自主降落；以及分置于轮式移动平台纵向中心线两侧的悬置着陆槽，无人机精准降落时将四个脚架落承载在着陆槽内；平移框，设置于两侧着陆槽下方的中间空间内，用于承载装有电池套装的无人机电池仓，并带动无人机进入精定位导向块；平移框固定在滑台上并能够沿滑台直线移动；滑台设置方向与陆平台纵向中心线平行；精定位导向块，悬空设置于两侧着陆槽之间，与无人机电池仓匹配，通过伸入无人机电池仓的直线导轨槽而对无人机移动方向进行导向，使无人机移动到电池拔出工作位上方；平移框和精定位导向块构成平移机构；电池拔出机构：设置于精定位导向块下方的电池拔出工作位，用于将无人机上电池仓内的无电电池套装沿竖直方向往下拔出并让其滑入无电电池存放槽中；无电电池存放槽设置于电池拔出工作位靠近平移框的一侧；电池推入机构，设置于电池拔出工作位相邻的满电电池放置处下方，用于将满电电池放置处的满电电池沿竖直方向向上推入无人机电池仓里；系统控制单元，分别与定位着陆机构、平移机构、电池拔出装置以及电池推入装置连接，用于接收定位与着陆机构检测到的降落信息，同时控制平移机构、电池拔出机构和电池推入机构工作；电源，用于驱动平移机构、电池拔出机构和电池推入机构，同时给系统控制单元供电。...

【技术特征摘要】
1.一种四旋翼无人机移动式着陆平台，底部为轮式移动平台，其特征在于包括：定位着陆机构，用于无人机精准降落，其中包括轮式移动平台上设置的定位图像标志，用于使无人机通过视觉识别对所述定位图像标志进行识别与定位，让无人机进行有方向性的自主降落；以及分置于轮式移动平台纵向中心线两侧的悬置着陆槽，无人机精准降落时将四个脚架落承载在着陆槽内；平移框，设置于两侧着陆槽下方的中间空间内，用于承载装有电池套装的无人机电池仓，并带动无人机进入精定位导向块；平移框固定在滑台上并能够沿滑台直线移动；滑台设置方向与陆平台纵向中心线平行；精定位导向块，悬空设置于两侧着陆槽之间，与无人机电池仓匹配，通过伸入无人机电池仓的直线导轨槽而对无人机移动方向进行导向，使无人机移动到电池拔出工作位上方；平移框和精定位导向块构成平移机构；电池拔出机构：设置于精定位导向块下方的电池拔出工作位，用于将无人机上电池仓内的无电电池套装沿竖直方向往下拔出并让其滑入无电电池存放槽中；无电电池存放槽设置于电池拔出工作位靠近平移框的一侧；电池推入机构，设置于电池拔出工作位相邻的满电电池放置处下方，用于将满电电池放置处的满电电池沿竖直方向向上推入无人机电池仓里；系统控制单元，分别与定位着陆机构、平移机构、电池拔出装置以及电池推入装置连接，用于接收定位与着陆机构检测到的降落信息，同时控制平移机构、电池拔出机构和电池推入机构工作；电源，用于驱动平移机构、电池拔出机构和电池推入机构，同时给系统控制单元供电。2.根据权利要求1所述的种四旋翼无人机移动式着陆平台，其特征在于：系统控制单元还包括一个设置在轮式移动平台的显示器，用于显示电源电量。3.根据权利要求1所述的种四旋翼无人机移动式着陆平台，其特征在于：还设置有与轮式移动平台驱动轮连接的动力机构或电池电源，用于使移动平台自主移动；或者轮式移动平台上设置连接块，轮式移动平台通过连接块可选择地与移动机器人或其他动力机构连接而移动。4.根据权利要求1-3任一项所述的种四旋翼无人机移动式着陆平台，其特征在于：轮式移动平台上还设置有电池装载机构，包括设置于两侧着陆槽下方的中间空间内的拉杆驱动装置和电池装载空间，拉杆穿过两个支撑板后末端设置推板，在两推板之间的拉杆上套置弹簧，当拉杆右侧方向被拉动时，弹簧受压缩而使得电池装载空间空置；电池装载空间内电池套装由于弹簧推力保持向满电电池放置处移动的趋势。5.根据权利要求4所述的种四旋翼无人机移动式着陆平台，其特征在于：平移框为与电池仓相匹配的多边形框；平移框固定的滑台设置于其中一侧着陆槽下方，滑台与第一驱动单元连接而驱动；精定位导向块呈悬臂状设置在两侧悬空着陆槽中间的空间内，且位于平台长轴的中心线上方，精定位导向块悬臂状根部固定在横向门型架上，悬空固定精定位导向块与门型架的连接点位于靠近着陆槽的末端方向；门型架上标示电池正负极标志。6.根据权利要求4所述的种四旋翼无人机移动式着陆平台，其特征在于：，电池拔出机构和第二驱动单元组成电池拔出装置；电池拔出机构底部固定连接第二驱动单元并由其驱动上升或下降，电池拔出机构包括上部的水平卡板和下部的滑板，电池拔出机构设置为能够将水平卡板水平搭盖在电池上并沿竖直方向将无人机电池仓里的无电电池拔出，并让无电电池沿着滑板滑入无电电池存放槽；所述第二驱动单元设置在轮式移动平台的平面下方，所述第二驱动单元首先驱动电池拔出机构上移，再驱动电池拔出机构下移，通过下移操作将无人...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈洋，潘凯文，梅壮，任诗文，严雷，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42