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原文传递带自动更换电池装置的无人机起降平台

专利名称：	带自动更换电池装置的无人机起降平台
摘要：	本发明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。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	山东理工大学
发明人：	王虓;王鼎智;张丽榕;张鲁杨;刘人瑞
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-10T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910022021.6
公开号：	CN109774959A
分类号：	B64F1/00(2006.01);B;B64;B64F;B64F1
申请人地址：	255086 山东省淄博市高新技术开发区高创A座313室
主权项：	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）、光轴滑块（2j）均有4个；所述步进电机（2e）有两个，分别用于驱动固定架（2q）沿滑轨（2n）滑动和抬升板（2p）沿丝杠（2b）移动；所述抬升板（2p）为矩形。 4.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：所述无人机起降装置（3）包括转盘基层（3d）、转盘中层（3e）、转盘上层（3g）、转盘上层隔板（3f）、转盘支撑架（3b）、转盘驱动装置（3c）、无人机抓手（3a）、摄像头（3h）；所述无人机起降装置（3）在转盘驱动装置（3c）的作用下转动；所述转盘基层（3d）通过转盘支撑架（3b）与转盘中层（3e）固定；所述转盘中层（3e）通过转盘支撑架（3b）与转盘上层（3e）固定；所述转盘中层（3e）和转盘上层（3g）之间有3个转盘上层隔板（3f），相隔120度；所述转盘驱动装置（3c）与转盘基层（3d）固定；所述转盘支撑架（3b）位于转盘上层隔板（3f）中间，相隔120度；所述无人机抓手（3a）在转盘上层（3g）上，用于固定降落的无人机（4）；所述摄像头（3h）在转盘上层（3g）中心上，用于识别无人机（4），使其精准降落。 5.根据权利要求4所述的无人机起降装置，其特征在于：所述转盘驱动装置（3c）包括外齿轮（3ca）、内齿轮（3cf）、转盘轴承（3cb）、步进电机（3cc）、电机底座（3cd）、齿轮固定法兰（3ce）；所述步进电机（3cc）固定在电机底座（3cd）上；所述内齿轮（3cf）由步进电机（3cc）驱动，并由齿轮固定法兰（3ce）固定于转盘基层（3d）上；所述外齿轮（3ca）由内齿轮（3cf）驱动，从而带动无人机起降装置（3）转动。 6.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，可支持无人机（4）进行手动降落和自动降落两种模式。 7.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（3h）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（1）实现微调；步骤S2：无人机（4）降落后，无人机起降装置（3）上的无人机抓手（3a）夹紧无人机（4）的起落架，防止无人机（4）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（3）转动使无人机（4）的电池口对齐电池更换装置（2）的中心线，电池更换装置（2）的电池抓手（2c）将电池取出放入无人机起降装置（3）的转盘上层隔板（3f）中间，同时将新电池取出，装入无人机；步骤S4：当无人机（4）需要起飞时，无人机飞手手动控制无人机（4）起飞，无人机起降装置（3）上的摄像头（3h）捕捉无人机（4）的姿态，控制无人机起降装置（3）上的无人机抓手（3a）松开起落架，实现无人机起飞。 8.根据权利要求7所述的自动降落模式步骤，其特征在于，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%。
所属类别：	发明专利