一种基于光流定位的无人机空中电池更换系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于光流定位的无人机空中电池更换系统。本发明专利技术包括无人子机、电池更换平台、无人母机。电池更换平台包括壳体、舵机、接触式滑道电极正极、接触式滑道电极负极、第一长形电磁铁、第二长形电磁铁、曲柄推板机构，电池更换平台整体用支柱固定在无人母机上部。本发明专利技术中，无人子机驱动电磁铁携带电池，由光流模块稳定悬停在无人机母机上空，此时无人母机受到无人子机的飞行气流影响小，可通过切换无人子机上电磁铁的通电状态协同无人机飞行动作更换电池。电池由电池更换平台操作运动到合理位置，过程中无人母机不失电并保持悬停。本发明专利技术通过对无人母机更换电池，提供了无人机长时间空中工作的可能性，拓宽了无人机的使用场景。使用场景。使用场景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光流定位的无人机空中电池更换系统


[0001]本专利技术属于多旋翼无人机
的一种无人机空中电池更换系统，具体涉及了一种基于光流定位的无人机空中电池更换系统。

技术介绍

[0002]无人机技术在抢险救灾、侦察、物流等方面具有广阔的应用场景，但如今的无人机技术受到电池技术的制约，电池容量不足以支撑无人机长时间连续工作，从而限制了无人机技术的发展与应用。因此，在电池技术难以取得突破的前提下，亟需提出一种有效提高无人机续航能力的方法。
[0003]目前也有许多专利提出了一些空中电池更换的方法与结构，但均未考虑到上置无人机对下置无人机的风力干扰，使下置无人机难以保持稳定，给更换电池过程带来困难，且大多更换机构复杂，增加了无人机负载，缩短续航时间。

技术实现思路

[0004]本专利技术所解决的技术问题在于提供一种基于光流定位的无人机空中电池更换系统，能够通过更换无人机机载电池的方法实现无人机长时间的连续工作，从而释放无人机的应用潜力。
[0005]为实现专利技术目的，技术方案如下：
[0006]本专利技术包括无人子机和无人母机，无人子机设置在无人母机上方并为无人母机提供更换电池；
[0007]所述无人子机包括小型无人机、光流模块、连接柱、机载电磁铁和更换电池；小型无人机下固定安装有连接柱，连接柱下固定安装有机载电磁铁，机载电磁铁下吸附有更换电池，小型无人机下还固定安装有光流模块，光流模块用于定位无人母机；
[0008]所述无人母机包括机载电池、电池更换平台和大型无人机；机载电池放置在电池更换平台中并机载电池为大型无人机供电，电池更换平台固定安装在大型无人机上，光流模块的定位，使得小型无人机飞至电池更换平台上方，机载电磁铁释放更换电池至电池更换平台内，然后机载电磁铁吸附走机载电池，电池更换平台内的更换电池为大型无人机供电，实现无人母机的电池更换。
[0009]所述电池更换平台包括壳体、舵机、接触式滑道电极正极、接触式滑道电极负极、第一长形电磁铁、第二长形电磁铁、曲柄推板机构、接触式圆形电极正极和接触式圆形电极负极；
[0010]壳体的下表面与大型无人机固定连接，壳体的上端设置为敞口，壳体中设置有一块可移动侧板，可移动侧板的内侧的壳体上表面放置有机载电池，可移动侧板的外侧的壳体上表面固定安装有舵机，舵机通过曲柄推板机构与可移动侧板的外侧连接；舵机驱动曲柄推板机构将可移动侧板向壳体的内部移动，使得机载电池夹紧在壳体内；
[0011]壳体内的上表面依次固定安装有第一长形电磁铁、接触式滑道电极负极、接触式
滑道电极正极和第二长形电磁铁，第一长形电磁铁、接触式滑道电极负极、接触式滑道电极正极和第二长形电磁铁之间平行且间隔布置，壳体内远离可移动侧板的上表面还固定安装有接触式圆形电极正极和接触式圆形电极负极，接触式圆形电极正极与接触式滑道电极正极间隔布置，接触式圆形电极负极与接触式滑道电极负极间隔布置，机载电池的底面与接触式圆形电极正极与接触式滑道电极正极电连接，接触式滑道电极负极、接触式滑道电极正极、接触式圆形电极负极和接触式滑道电极负极均与大型无人机电连接。
[0012]所述舵机驱动曲柄推板机构将可移动侧板向壳体的外部移动，可移动侧板松开机载电池并且可移动侧板运动至壳体的另一侧，更换电池放置在壳体内靠近可移动侧板一侧的上表面并且更换电池的底面与第一长形电磁铁、接触式滑道电极负极、接触式滑道电极正极和第二长形电磁铁接触；更换电池与接触式滑道电极负极、接触式滑道电极正极之间电连接，机载电磁铁吸附走机载电池后，舵机驱动曲柄推板机构推动可移动侧板向壳体的内部移动，进而推动更换电池沿第一长形电磁铁方向滑动直至更换电池被夹紧在壳体内，此时更换电池的底面与接触式圆形电极正极和接触式圆形电极负极电连接。
[0013]所述接触式圆形电极正极与接触式滑道电极正极之间的间隔小于电池正极的直径，接触式圆形电极负极与接触式滑道电极负极之间的间隔小于电池负极的直径。
[0014]所述机载电池和更换电池的结构相同，均包括电池正极、电池负极、第一底部金属片、第二底部金属片和顶部金属片；
[0015]顶部金属片固定安装在电池的上表面，电池的下表面依次固定安装有第一底部金属片、电池正极、电池负极和第二底部金属片，第一底部金属片、电池正极、电池负极和第二底部金属片之间间隔布置。
[0016]所述曲柄推板机构包括第一连杆和第二连杆；第一连杆的一端与舵机的输出端固连，第一连杆的另一端与第二连杆的一端铰接，第二连杆的另一端与可移动侧板之间铰接。
[0017]本专利技术与现有技术相比，其有益效果为：
[0018]1、本专利技术中，通过对无人母机的更换电池可以实现无人母机理论上几乎永久的续航能力。
[0019]2、本专利技术中的上置无人子机采用光流法，与下置无人母机保持相对位置不变，利于换电池步骤进行。
[0020]3、本专利技术中的无人子机重量较轻，对下方无人母机的风力扰动小，使两架无人机上下对接的难度大大减小。
[0021]4、本专利技术中的电池更换平台结构简洁有效，尽量减小了无人母机的额外负载，提高无人母机单次换电池的续航能力，节约能源。
[0022]5、本专利技术中无人子机放置电池过程中，设计了较大放置空间，以及调整电池位置的机构，显著提高了电池更换过程的可靠性。
附图说明
[0023]图1为本专利技术一种基于光流定位的无人机空中电池更换系统的系统整体示意图。
[0024]图2为本专利技术一种基于光流定位的无人机空中电池更换系统的电池更换平台示意图。
[0025]图3为本专利技术一种基于光流定位的无人机空中电池更换系统的电池上表面结构示
意图。
[0026]图4为本专利技术一种基于光流定位的无人机空中电池更换系统的电池下表面结构示意图。
[0027]图中：无人子机1、电池更换平台2、无人母机3、大型无人机4、小型无人机11、光流模块12、连接柱13、机载电磁铁14、壳体21、舵机22、接触式滑道电极正极23、接触式滑道电极负极24、第一长形电磁铁25、第二长形电磁铁26、曲柄推板机构27、接触式圆形电极正极28、接触式圆形电极负极29、更换电池51、机载电池52、第一连杆271、第二连杆272、电池正极521、电池负极522、第一底部金属片523、第二底部金属片524、顶部金属片525。
具体实施方式
[0028]为了说明本专利技术的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步的介绍。
[0029]如图1所示，本专利技术包括无人子机1和无人母机3，无人子机1设置在无人母机3上方并为无人母机3提供更换电池51；
[0030]无人子机1包括小型无人机11、光流模块12、连接柱13、机载电磁铁14和更换电池51；小型无人机11下固定安装有连接柱13，连接柱13下固定安装有机载电磁铁14，机载电磁铁14下吸附有更换电池51，机载电磁铁14用于吸取和释放更换电池51。小型无人机11下还固定安装有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光流定位的无人机空中电池更换系统，其特征在于，包括无人子机(1)和无人母机(3)，无人子机(1)设置在无人母机(3)上方并为无人母机(3)提供更换电池(51)；所述无人子机(1)包括小型无人机(11)、光流模块(12)、连接柱(13)、机载电磁铁(14)和更换电池(51)；小型无人机(11)下固定安装有连接柱(13)，连接柱(13)下固定安装有机载电磁铁(14)，机载电磁铁(14)下吸附有更换电池(51)，小型无人机(11)下还固定安装有光流模块(12)，光流模块(12)用于定位无人母机(3)；所述无人母机(3)包括机载电池(52)、电池更换平台(2)和大型无人机(4)；机载电池(52)放置在电池更换平台(2)中并机载电池(52)为大型无人机(4)供电，电池更换平台(2)固定安装在大型无人机(4)上，光流模块(12)的定位，使得小型无人机(11)飞至电池更换平台(2)上方，机载电磁铁(14)释放更换电池(51)至电池更换平台(2)内，然后机载电磁铁(14)吸附走机载电池(52)，电池更换平台(2)内的更换电池(51)为大型无人机(4)供电，实现无人母机(3)的电池更换。2.根据权利要求1所述的一种基于光流定位的无人机空中电池更换系统，其特征在于，所述电池更换平台(2)包括壳体(21)、舵机(22)、接触式滑道电极正极(23)、接触式滑道电极负极(24)、第一长形电磁铁(25)、第二长形电磁铁(26)、曲柄推板机构(27)、接触式圆形电极正极(28)和接触式圆形电极负极(29)；壳体(21)的下表面与大型无人机(4)固定连接，壳体(21)的上端设置为敞口，壳体(21)中设置有一块可移动侧板，可移动侧板的内侧的壳体(21)上表面放置有机载电池(52)，可移动侧板的外侧的壳体(21)上表面固定安装有舵机(22)，舵机(22)通过曲柄推板机构(27)与可移动侧板的外侧连接；舵机(22)驱动曲柄推板机构(27)将可移动侧板向壳体(21)的内部移动，使得机载电池(52)夹紧在壳体(21)内；壳体(21)内的上表面依次固定安装有第一长形电磁铁(25)、接触式滑道电极负极(24)、接触式滑道电极正极(23)和第二长形电磁铁(26)，第一长形电磁铁(25)、接触式滑道电极负极(24)、接触式滑道电极正极(23)和第二长形电磁铁(26)之间平行且间隔布置，壳体(21)内远离可移动侧板的上表面还固定安装有接触式圆形电极正极(28)和接触式圆形电极负极(29)，接触式圆形电极正极(28)与接触式滑道电极正极(23)间隔布置，接触式圆形电极负极(29)与接触式滑...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹俊，严冬，唐威，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：