一种旋翼无人机中继换能服务站制造技术

本发明专利技术公开了一种旋翼无人机中继换能服务站，包括服务站舱体外壳、传感器组件、太阳能电池板、蓄电池、太阳能充放电控制器、电动推杆组件、电动支架组件、升降平台、直线升降电机组件、主控电路板、摄像装置、机械臂、机械臂驱动箱；本发明专利技术可安装在电力线铁塔等无人值守的室外平台上，为旋翼无人机提供无人看护情况下的全自动充电和快速换电中继服务，并解决了自身的能量自恢复供应，为旋翼无人机的长距离全自动化服务，和负载接力中继服务提供了解决方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于旋翼无人机
，特别是涉及一种旋翼无人机的中继换能服务站。
技术介绍
现有使用电池供电的旋翼无人机由于电量限制，飞行时间较短，难以完成长距离和长时间条件下的工作任务。即使增加电池容量，但由于载重量的增加也不能带来飞行时间的延长。这种使用限制使得目前旋翼无人机在使用时需要依赖于飞控手人员的操作及维护，而飞控手较高的人工成本也使得旋翼无人机的使用成本大增。随着机器视觉在旋翼无人机中的应用，以及导航精度、自动跟踪技术和自动避障的逐步提高，旋翼无人机其实已经基本具备了自动化飞行执行任务的技术条件，只要能解决电力供应难点，就可以大大拓宽旋翼无人机的用途，不仅降低使用者的劳动强度，而且可以大幅度减少使用成本，通过自动化规划任务，完全可以不再依赖飞控手的长时间人工干预。目前现有领域的相关技术仅仅主要集中在无人机的无线慢速充电方面，有的采用了太阳能电池面板作为电力供应来源，但是对于无人机的快速更换电池、或者更换存储卡片，以及未来更换燃料电池等均无能为力。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种旋翼无人机中继服务换能服务站，可用于旋翼无人机野外工作时电力不足情况下的中继服务，为无人机提供安全停留、快速更换电池、存储模块等配件、恢复原中断工作的服务，使得无人机可以像火车停靠站点一样，短暂进行补给后继续其工作，大大延长了无人机的工作时间和工作距离，提高了无人机的工作效率，降低了使用成本。本专利技术所采用的技术方案是：一种旋翼无人机中继换能服务站，其特征在于：包括服务站舱体外壳、传感器组件、太阳能电池板、蓄电池、太阳能充放电控制器、电动推杆组件、电动支架组件、升降平台、直线升降电机组件、主控电路板、摄像装置、机械臂、机械臂驱动箱；所述传感器组件安装在所述服务站舱体外壳外部，用于对环境数据进行探测；所述太阳能电池板设置在所述服务站舱体外壳外表面上；所述服务站舱体外壳顶部配置有由所述电动推杆组件控制的能开合的拱顶舱门；所述电动支架组件用于无人机降落在所述升降平台上后，对无人机进行扶正、位置微调及紧固；所述升降平台通过所述直线升降电机组件能升降地安装在所述服务站舱体外壳内底面上，所述主控电路板通过固定托板固定安装在所述服务站舱体外壳内底面上，所述蓄电池、太阳能充放电控制器均固定安装在所述服务站舱体外壳内底面上；所述摄像装置固定安装在所述服务站舱体外壳内，用于对无人机的位置和无人机上的配件，以及对所述机械臂的运动进行实时跟踪和图像识别，为所述主控电路板的控制提供依据；所述机械臂和机械臂驱动箱固定安装在所述服务站舱体外壳内，所述机械臂驱动箱在所述主控电路板的控制下，控制所述机械臂自主从无人机中抽取电池块或其它配件进行更换，对更换下的配件放置到维护区空间进行充电，将充电完成的配件转移到备件区空间；所述太阳能电池板（301）、太阳能充放电控制器（303）、蓄电池（302）、主控电路板（701）通过导线连接；所述主控电路板（701）分别与所述传感器组件（201）、电动推杆组件（401）、电动支架组件（501）、直线升降电机组件（602）连接，用于向上述组件提供适配电力，并控制上述组件工作。作为优选，所述服务站舱体外壳上设置有外壳定位二维码图案，用于无人机降落时，根据所述外壳定位二维码图案进行服务站舱体方位解读。作为优选，所述服务站舱体外壳下底外沿上设置有外壳辅助定位线，用于无人机在降落时准确判别定位。作为优选，所述传感器组件包括温度传感器、湿度传感器、风力传感器和光线传感器。作为优选，所述电动推杆组件包括包含伸缩推杆、驱动盒和红外探测装置，所述伸缩推杆一端与所述驱动盒、另一端连接到所述拱顶舱门，用于在所述主控电路板的控制下，电动开启和关闭所述拱顶舱门；所述红外探测装置与所述驱动盒连接，用于检查所述拱顶舱门是否完全打开和完全关闭。作为优选，所述电动支架组件包括摇臂、叉杆、控制盒、力反馈传感器；所述摇臂一端与所述控制盒连接、另一端与所述控制盒连接，当无人机降落后，摇臂转动，带动所述叉杆接触无人机，对无人机进行扶正、位置微调及紧固；所述反馈传感器安装在所述叉杆上，与所述控制盒连接，用于控制所述叉杆接触无人机的力度，避免用力过大损伤无人机。作为优选，所述升降平台的降落平台上绘制有中心定位圆、边缘定位圆、内框定位线、中心辅助定位圆以及十字分割线，用于为无人机的视觉定位提供依据；所述升降平台的底部固定设置有无线充电线圈，用于对无人机电池进行慢速非接触式充电。作为优选，所述直线升降电机组件包含直线电机和电动轴，连接到所述升降平台上，通过驱动电动轴的伸缩，使得升降平台能上升或下降，用于在无人机降落时升起所述升降平台承载它，在补给过程阶段降回服务站舱内，避免损坏，补给完成后再次升起，使无人机能自行飞离。作为优选，所述服务站舱体外壳内还设置有储物箱，由备件区空间与维护区空间组成，分别放置刚取下的配件和已经完成充电的配件；刚取下的配件需要在维护区空间连接充电器进行充电补给，已经完成充电的配件应转移出维护区空间，放置到备件区空间备用。作为优选，所述服务站舱体外壳内还设置有照明装置，用于在所述主控电路板的控制下点亮，为所述摄像装置提供合适的照明以进行图像分析。本专利技术采用外覆太阳能电池板和充放电控制器作为电力供应和自身能源恢复的来源；采用电动推杆控制的拱形自动开关舱门，作为防漏水的舱门供无人机进出；采用外壳上的图形标志供无人机进行图像识别定位，以准确降落到舱内中心位置；采用外壳上喷绘的二维码信息，嵌入自身的方位、高度等信息，供无人机利用摄像机拍摄解读中继换能服务站方位信息，以调整入站角度；采用外壳上集成安装的传感器组进行雨量、光照、温度、风力、湿度的数据采集，为是否开启舱门服务提供判断依据；采用升降平台供无人机降落和停留，并在平台上绘制了定位图形用于无人机降落时的定位使用，在平台下集成了无线充电线圈可供慢速充电使用；采用了摇臂固定支架用于无人机降落后的定位与固定；采用摄像装置（双目立体视觉摄像机）进行无人机电池模块、存储模块等配件的识别和机械臂运动位置的识别反馈；采用了多自由度的机械臂进行配件模块的抓取和更换；采用了备件区空间与维护区空间对配件进行能量恢复与堆放管理；采用了一套安装有嵌入式系统软件的主控制电路板对上述各种功能进行统一控制，并与无人机进行无线通信，在更换配件后唤醒无人机恢复其原来中断的工作任务。与现有技术相比，本专利技术可安装在电力线铁塔等无人值守的室外平台上，为旋翼无人机提供无人看护情况下的全自动充电和快速换电中继服务，并解决了自身的能量自恢复供应问题，为旋翼无人机的长距离全自动化服务提供了解决方法，可广泛用于电力线巡检，农业无人机喷洒自动化作业等领域。本专利技术在充电基础上，增加了换电和更换存储卡片的功能，增加了机器视觉功能和机械臂，为无人操作条件下的无人机长距离快速自动化作业提供了条件。附图说明图1：为本专利技术实施例的剖视图；图2：为本专利技术实施例的侧视图；图 3：为本专利技术实施例的升降平台上定位图案及标志线示意图；图4：为本专利技术实施例的开舱工作示意图。具体实施方式为了便于本领域普通技术人员理解和实施本专利技术，下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋翼无人机中继换能服务站，其特征在于：包括服务站舱体外壳(101)、传感器组件(201)、太阳能电池板(301)、蓄电池(302)、太阳能充放电控制器(303)、电动推杆组件(401)、电动支架组件(501)、升降平台(601)、直线升降电机组件(602)、主控电路板(701)；所述传感器组件(201)安装在所述服务站舱体外壳(101)外部，用于对环境数据进行探测；所述太阳能电池板(301)设置在所述服务站舱体外壳(101)外表面上；所述服务站舱体外壳(101)顶部配置有由所述电动推杆组件(401)控制的能开合的拱顶舱门(102)；所述电动支架组件(501)用于无人机降落在所述升降平台(601)上后，对无人机进行扶正、位置微调及紧固；所述升降平台(601)通过所述直线升降电机组件(602)能升降地安装在所述服务站舱体外壳(101)内底面上，所述主控电路板(701)通过固定托板(702)固定安装在所述服务站舱体外壳(101)内底面上，所述蓄电池(302)、太阳能充放电控制器(303)均固定安装在所述服务站舱体外壳(101)内底面上；所述太阳能电池板(301)、太阳能充放电控制器(303)、蓄电池(302)、主控电路板(701)通过导线连接；所述主控电路板(701)分别与所述传感器组件(201)、电动推杆组件(401)、电动支架组件(501)、直线升降电机组件(602)连接，用于向上述组件提供适配电力，并控制上述组件工作。...

【技术特征摘要】
1.一种旋翼无人机中继换能服务站，其特征在于：包括服务站舱体外壳(101)、传感器组件(201)、太阳能电池板(301)、蓄电池(302)、太阳能充放电控制器(303)、电动推杆组件(401)、电动支架组件(501)、升降平台(601)、直线升降电机组件(602)、主控电路板(701)；所述传感器组件(201)安装在所述服务站舱体外壳(101)外部，用于对环境数据进行探测；所述太阳能电池板(301)设置在所述服务站舱体外壳(101)外表面上；所述服务站舱体外壳(101)顶部配置有由所述电动推杆组件(401)控制的能开合的拱顶舱门(102)；所述电动支架组件(501)用于无人机降落在所述升降平台(601)上后，对无人机进行扶正、位置微调及紧固；所述升降平台(601)通过所述直线升降电机组件(602)能升降地安装在所述服务站舱体外壳(101)内底面上，所述主控电路板(701)通过固定托板(702)固定安装在所述服务站舱体外壳(101)内底面上，所述蓄电池(302)、太阳能充放电控制器(303)均固定安装在所述服务站舱体外壳(101)内底面上；所述太阳能电池板(301)、太阳能充放电控制器(303)、蓄电池(302)、主控电路板(701)通过导线连接；所述主控电路板(701)分别与所述传感器组件(201)、电动推杆组件(401)、电动支架组件(501)、直线升降电机组件(602)连接，用于向上述组件提供适配电力，并控制上述组件工作。2.根据权利要求1所述的旋翼无人机中继换能服务站，其特征在于：所述服务站舱体外壳(101)上设置有外壳定位二维码图案(103)，用于无人机降落时，根据所述外壳定位二维码图案(103)进行服务站舱体方位解读。3.根据权利要求1所述的旋翼无人机中继换能服务站，其特征在于：所述服务站舱体外壳(101)下底外沿上设置有外壳辅助定位线(104)，用于无人机在降落时准确判别定位。4.根据权利要求1所述的旋翼无人机中继换能服务站，其特征在于：所述传感器组件(201)包括温度传感器、湿度传感器、风力传感器和光线传感器。5.根据权利要求1所述的旋翼无人机中继换能服务站，其特征在于：所述电动推杆组件(401)包括包含伸缩推杆、驱动盒和红外探测装置，所述伸缩推
\t杆一端与所述驱动盒、另一端连接到所述拱顶舱门(102)，用于在所述主控电路板(701)的控制下，电动开启和关闭所述拱顶舱门(102)；所述红外探测装置与所述驱动盒连接，用于检查所述拱顶舱门(102)是否完全打开和完全关闭。6.根据权利要求1所述的旋翼无人机中继换能服务站，其特征在于：所述电动支架组件(501)包括摇臂、叉杆、控制盒、力反馈传感器；所述摇...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春，王中齐，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42