带自动更换电池装置的无人机起降平台制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种带自动更换电池装置的无人机起降平台，属于无人机续航技术领域。该平台包括底盘运动装置、电池更换装置、无人机起降装置3个子系统，平台可依靠双目视觉和底盘运动装置实现无人机的近程精准降落；通过电池更换装置和无人机起降装置的配合实现自动的无人机电池更换过程。本发明专利技术具有结构紧凑、造价低廉、运行能耗低等特点，在实现无人机自动续航的同时大量节省劳动力，提高工作效率，具有广阔的应用空间。

Unmanned Aerial Vehicle Takeoff and Landing Platform with Automatic Battery Replacement Device

The invention discloses an unmanned aerial vehicle take-off and landing platform with an automatic battery replacement device, which belongs to the technical field of unmanned aerial vehicle (UAV) endurance. The platform includes three subsystems: chassis motion device, battery replacement device and UAV take-off and landing device. The platform can achieve short-range precise landing of UAV by binocular vision and chassis motion device. The automatic UAV battery replacement process can be realized by the cooperation of battery replacement device and UAV take-off and landing device. The invention has the characteristics of compact structure, low cost and low energy consumption in operation, saves a lot of labor and improves work efficiency while realizing the automatic continuity of UAV, and has broad application space.

【技术实现步骤摘要】
带自动更换电池装置的无人机起降平台
本专利技术属于无人机续航
，特别涉及一种带自动更换电池装置的无人机起降平台。
技术介绍
近年来，无人机进入大众视野，无人机续航时间问题也愈见突出。针对无人机续航时间短的问题，目前国内外提出很多解决方案，大部分方案主要从以下两个方面出发：（1）设计自主充电桩，无人机的充电时间根据电池容量不同一般在1至2小时，充电所消耗的时间大大降低了无人机的使用效率，同时无人机降落后均采用人工处理进行充电，增加了人工成本，降低了使用执行效率；（2）提高电池性能，燃料电池、太阳能电池、石墨烯电池等新型电池的研究和使用仍无法大幅度满足无人机续航时间的要求，因为在增加蓄电量的同时，无人机的负载也明显增加，航程提高并不明显。
技术实现思路
根据以上现有技术的不足，本专利技术提供一种带自动更换电池装置的无人机起降平台，该平台可在保证无人机精准降落的同时，对需要持续工作的无人机进行自动更换电池，实现无人机的续航，保证无人机工作效率的最大化。本专利技术的技术方案如下：一种带自动更换电池装置的无人机起降平台，包括无人机，其特征在于，它还包括底盘运动装置、电池更换装置、无人机起降装置。所述电池更换装置与底盘运动装置机械连接；所述无人机起降装置与底盘运动装置机械连接；所述无人机通过机械抓手固定在无人机起降装置上，并随着无人机起降装置同步运动。所述底盘运动装置用于整体装置的全向移动，辅助无人机的精准降落，同时将无任务的无人机载入储存室；所述电池更换装置用于更换无人机电池并将电池送入无人机起降装置的电池储存室中；所述无人机起降装置用于保证无人机的精准降落，保证无人机电池装卸口与电池更换装置的电池抓手对正，无人机起降装置的转盘上层隔板之间用于储存备用无人机电池。所述底盘运动装置包括支撑架、电机、电机座、联轴器、轴承座、全向轮、转盘底盘；所述支撑架呈三角形；所述电机固定于电机座上；所述电机座固定在支撑架上；所述联轴器输入端与电机相连，输出端与全向轮相连，并由轴承座固定；所述轴承座固定于支撑架上；所述转盘底盘固定于支撑架上，用于支撑电池更换装置。所述电机、电机座、联轴器、轴承座、全向轮均有3个，并分别成120度分布。所述电池更换装置包括固定架、固定架底板、固定架顶板、卧式轴承座、丝杠、电池抓手、连接臂、抬升板、步进电机、同步带轮、同步带、同步带夹持装置、滑轨、滑轨固定块、滑轨连块、光轴、光轴滑块、同步带基座；所述固定架通过滑轨固定于固定架底板上，固定架可沿滑轨滑动；所述同步带固定于同步带轮上，通过同步带基座固定于固定架底板上，同步带由步进电机驱动，通过同步带夹持装置驱动固定架，使固定架沿滑轨滑动；所述滑轨通过滑轨固定块和滑轨连块固定于固定架底板上；所述抬升板四个角通过光轴滑块固定于光轴上，可沿光轴垂直滑动，抬升板中心与丝杠通过螺纹配合，可沿丝杠垂直移动；所述丝杠表面为螺纹，通过下方步进电机驱动转动，并带动抬升板的升降；所述电池抓手与连接臂相连；所述连接臂固定于抬升板上。所述光轴滑块与抬升板固定连接，用于保持抬升板的稳定；所述光轴、卧式轴承座、光轴、光轴滑块均有4个；所述步进电机有两个，分别用于驱动固定架沿滑轨滑动和抬升板沿丝杠移动；所述抬升板为矩形。所述无人机起降装置包括转盘基层、转盘中层、转盘上层、转盘上层隔板、转盘支撑架、转盘驱动装置、无人机抓手、摄像头；所述无人机起降装置在转盘驱动装置的作用下转动；所述转盘基层通过转盘支撑架与转盘中层固定；所述转盘中层通过转盘支撑架与转盘上层固定；所述转盘中层和转盘上层之间有3个转盘上层隔板，相隔120度；所述转盘驱动装置与转盘基层固定；所述转盘支撑架位于转盘上层隔板中间，相隔120度；所述无人机抓手在转盘上层上，用于固定降落的无人机；所述摄像头在转盘上层中心上，用于识别无人机，使其精准降落。所述转盘驱动装置包括外齿轮、内齿轮、转盘轴承、步进电机、电机底座、齿轮固定法兰。所述步进电机固定在电机底座上；所述内齿轮由步进电机驱动，并由齿轮固定法兰固定于转盘基层上；所述外齿轮由内齿轮驱动，从而带动无人机起降装置转动。所述带自动更换电池装置的无人机起降平台，可支持无人机进行手动降落和自动降落两种模式。所述自动降落模式包含以下步骤：步骤S1：当无人机距离平台位移大于阈值时，无人机通过其搭载的GPS定位模块驶向平台；当无人机距离平台位移小于阈值时，无人机通过机载摄像头和平台摄像头的双目视觉识别进行精准降落，平台可根据无人机降落位置通过底盘运动装置实现微调；步骤S2：无人机降落后，无人机起降装置上的无人机抓手夹紧无人机的起落架，防止无人机坠毁；步骤S3：当无人机电量低于飞行需求电量时，无人机起降装置转动使无人机的电池口对齐电池更换装置的中心线，电池更换装置的电池抓手将电池取出放入无人机起降装置的转盘上层隔板中间，同时将新电池取出，装入无人机；步骤S4：当无人机需要起飞时，无人机飞手手动控制无人机起飞，无人机起降装置上的摄像头捕捉无人机的姿态，控制无人机起降装置上的无人机抓手松开起落架，实现无人机起飞。所述无人机距离平台位移大于阈值根据环境不同取1~10m，m为长度单位；所述飞行需求电量为电池满电量的20%~80%。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果是：1、平台可自动对电量过低的无人机进行更换电池，减少了手工更换电池的繁琐过程，同时可以减少劳动人员，提高工作效率。2、通过双目视觉实现无人机近程的精准降落，避免了因人工操作不当造成的炸机事故。3、平台造价低廉，适合大范围安装应用，具有良好的经济效益。附图说明图1为本专利技术实施例的带自动更换电池装置的无人机起降平台整体结构示意图。图2为本专利技术实施例的带自动更换电池装置的无人机起降平台的底盘运动装置结构示意图。图3为本专利技术实施例的带自动更换电池装置的无人机起降平台的电池更换装置结构示意图。图4为本专利技术实施例的带自动更换电池装置的无人机起降平台的无人机起降装置结构示意图。图5为本专利技术实施例的无人机起降装置的转盘驱动装置结构示意图。图中：1.底盘运动装置2.电池更换装置3.无人机起降装置4.无人机1e.支撑架1c.电机1f.电机座1b.联轴器1g.轴承座1d.全向轮1a.转盘底盘2q.固定架2m.固定架底板2r.固定架顶板2a.卧式轴承座2b.丝杠2c.电池抓手2d.连接臂2p.抬升板2e.步进电机2f.同步带轮2g.同步带2k.同步带夹持装置2n.滑轨2h.滑轨固定块2i.滑轨连块2o.光轴2j.光轴滑块2l.同步带基座3d.转盘基层3e.转盘中层3g.转盘上层3f.转盘上层隔板3b.转盘支撑架3c.转盘驱动装置3a.无人机抓手3h.摄像头3ca.外齿轮3cf.内齿轮3cb.转盘轴承3cc.步进电机3cd.电机底座3ce.齿轮固定法。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术的带自动更换电池装置的无人机起降平台，包括底盘运动装置1、电池更换装置2、无人机起降装置3、无人机4。电池更换装置2与底盘运动装置1机械连接；无本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带自动更换电池装置的无人机起降平台，包括无人机（4），其特征在于，它还包括底盘运动装置（1）、电池更换装置（2）、无人机起降装置（3）；所述电池更换装置（2）与底盘运动装置（1）机械连接；所述无人机起降装置（3）与底盘运动装置（1）机械连接；所述无人机（4）通过机械抓手固定在无人机起降装置（3）上，并随着无人机起降装置（3）同步运动；所述底盘运动装置（1）用于整体装置的全向移动，辅助无人机的精准降落；所述电池更换装置（2）用于更换无人机电池并将电池送入无人机起降装置（3）的电池储存室中；所述无人机起降装置（3）用于保证无人机的精准降落，保证无人机电池装卸口与电池更换装置（2）的电池抓手（2c）对正，无人机起降装置（3）的转盘上层隔板（3f）之间用于储存备用无人机电池。

【技术特征摘要】
1.一种带自动更换电池装置的无人机起降平台，包括无人机（4），其特征在于，它还包括底盘运动装置（1）、电池更换装置（2）、无人机起降装置（3）；所述电池更换装置（2）与底盘运动装置（1）机械连接；所述无人机起降装置（3）与底盘运动装置（1）机械连接；所述无人机（4）通过机械抓手固定在无人机起降装置（3）上，并随着无人机起降装置（3）同步运动；所述底盘运动装置（1）用于整体装置的全向移动，辅助无人机的精准降落；所述电池更换装置（2）用于更换无人机电池并将电池送入无人机起降装置（3）的电池储存室中；所述无人机起降装置（3）用于保证无人机的精准降落，保证无人机电池装卸口与电池更换装置（2）的电池抓手（2c）对正，无人机起降装置（3）的转盘上层隔板（3f）之间用于储存备用无人机电池。2.根据权利要求1所述的带自动更换电池装置的无人机起降平台，其特征在于：所述底盘运动装置（1）包括支撑架（1e）、电机（1c）、电机座（1f）、联轴器（1b）、轴承座（1g）、全向轮（1d）、转盘底盘（1a）；所述支撑架（1e）呈三角形；所述电机（1c）固定于电机座（1f）上；所述电机座（1f）固定在支撑架（1e）上；所述联轴器（1b）输入端与电机（1c）相连，输出端与全向轮（1d）相连，并由轴承座（1g）固定；所述轴承座（1g）固定于支撑架（1e）上；所述转盘底盘（1a）固定于支撑架（1e）上，用于支撑电池更换装置（2）；所述电机（1c）、电机座（1f）、联轴器（1b）、轴承座（1g）、全向轮（1d）均有3个，并分别成120度分布。3.根据权利要求1所述的带自动更换电池装置的无人机起降平台，其特征在于：所述电池更换装置（2）包括固定架（2q）、固定架底板（2m）、固定架顶板（2r）、卧式轴承座（2a）、丝杠（2b）、电池抓手（2c）、连接臂（2d）、抬升板（2p）、步进电机（2e）、同步带轮（2f）、同步带（2g）、同步带夹持装置（2k）、滑轨（2n）、滑轨固定块（2h）、滑轨连块（2i）、光轴（2o）、光轴滑块（2j）、同步带基座（2l）；所述固定架（2q）通过滑轨（2n）固定于固定架底板（2m）上，固定架（2q）可沿滑轨（2n）滑动；所述同步带（2g）固定于同步带轮（2f）上，通过同步带基座（2l）固定于固定架底板（2m）上，同步带（2g）由步进电机（2e）驱动，通过同步带夹持装置（2k）驱动固定架（2q），使固定架（2q）沿滑轨（2n）滑动；所述滑轨（2n）通过滑轨固定块（2h）和滑轨连块（2i）固定于固定架底板（2m）上；所述抬升板（2p）四个角通过光轴滑块（2j）固定于光轴（2o）上，可沿光轴（2o）垂直滑动，抬升板（2p）中心与丝杠（2b）通过螺纹配合，可沿丝杠（2b）垂直移动；所述丝杠（2b）表面为螺纹，通过下方步进电机驱动转动，并带动抬升板（2p）的升降；所述电池抓手（2c）与连接臂（2d）相连；所述连接臂（2d）固定于抬升板（2p）上；所述光轴滑块（2j）与抬升板（2p）固定连接，用于保持抬升板（2p）的稳定；所述光轴（2o）、卧式轴承座（2a）、光轴（2o...

【专利技术属性】
技术研发人员：王虓，王鼎智，张丽榕，张鲁杨，刘人瑞，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37