自动充换电池装置及无人机机场的制作方法

1.本实用新型属于无人机技术领域，尤其涉及一种自动充换电池装置及无人机机场。


背景技术：

2.随着对无人机应用价值认知的加深，无人机在消费级、工业级和军用级市场均呈现出迅猛发展之势，无人机在诸多领域得到越来越多的运用。
3.但是无人机的续航时间成为了阻碍无人机发展的最大瓶颈，虽然锂电池是目前市场上综合性能最好的电池，但依旧无法完全满足无人机续航需求，因此在无人机使用过程中必须要考虑到无人机续航充电问题。
4.目前，无人机电池存在以下缺点：无人机需要频繁充电、换电池，按照传统方式由工作人员手动为之换电池需要巨大的人力投入，且需要人员值守，无法长时间在野外工作。一种能够自动更换无人机电池的无人机机场应运而生。但现有无人机机场的电池都是放入单独的充电槽内进行充电，当无人机需要返航换电池时，无人机落在无人机机场平台后，机械臂工作夹取电池放入充电槽内，再夹取已经充满的电池放回无人机内。通过机械臂进行夹取、存放电池，控制机械臂运行程序及运行轨迹非常复杂，使得无人机机场尺寸大且造价非常昂贵。另外，采用旋转式电池仓存储电池并充电，其结构较为复杂，占用空间大，从而整体增加了无人机机场垂直方向上的高度和整体尺寸的要求。再者，由于无人机降落后存在一定的位置误差，机械臂无法精准夹取电池，也给无人机自动换电池带来难题，需要采用复杂的工序使无人机降落到精准的位置。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种成本低、对无人机降落后电池位置的精度要求低，不需要机械臂、控制逻辑简单且稳定性强的自动充换电池池装置及无人机机场。旨在解决现有技术中无人机换电工序复杂的技术问题。
6.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种自动充换电池装置，包括电池盒及电池架，可充电电池电连接的置于所述电池盒内，所述电池架包括电池推动机构、电池槽及容置槽，所述电池盒置于所述电池槽内充电，所述电池推动机构用于推动电池盒在电池槽内左、右移动，所述容置槽位于所述电池架中间将所述电池槽左右对称隔开，无人机降落后无人机上的待换电池盒移动到所述容置槽内，所述电池推动机构推动已充满电的电池盒移动，将待换电池盒推出，已充满电的电池盒顺势推入无人机上完成换电池。
7.进一步的，所述电池推动机构包括底板、两推板、四滑块、四导轨及电机，所述两推板分别设在所述底板两端，推板两侧分别通过滑块与导轨活动连接，所述四导轨分别固定在所述电池槽四侧的内部，所述电机位于所述底板一端为任意推板提供动力。
8.进一步的，所述电池推动机构还包括传动杆，所述电池盒沿着传动杆移动。
9.进一步的，所述电池架还包括两通风口，所述两通风口对称设置在所述电池槽的
两端。
10.进一步的，所述电池盒的数量为两个或两个以上，所述电池槽的数量是备用电池盒数量的两倍。
11.进一步的，所述电池盒的数量为四个，一个供无人机使用，另外三个备用电池盒在所述电池槽充电。
12.进一步的，所述电池盒上设有通电触头及充电插头，通过所述通电触头为无人机供电，所述电池槽内设有充电插座，所述充电插头与所述充电插座形状、位置匹配。
13.进一步的，所述充电插头及所述充电插座为横向设置，所述充电插头与所述充电插座横向插入方式充电。
14.进一步的，所述电池架采用碳纤维板材加工制作而成。
15.本实用新型还提供一种无人机机场，其特征在于：包括机架、机舱门和上述的自动充换电池装置，所述自动充换电池装置安装在所述机架的中部，所述机舱门设置于所述自动充换电池装置的上方。
16.本实用新型的有益效果：通过提供一种自动充换电池装置，包括电池盒及电池架，所述电池架包括电池推动机构、电池槽及容置槽，所述电池盒置于所述电池槽内充电，所述电池推动机构用于推动电池盒在电池槽内左、右移动，所述容置槽位于所述电池架中间将所述电池槽左右对称隔开，无人机降落后无人机上的待换电池盒移动到所述容置槽内，所述电池推动机构推动已充满电的电池盒移动，将待换电池盒推出移动到对面的电池槽内充电，已充满电的电池盒顺势推入无人机上完成换电池，该结构简单、成本低，方便维修维护，且对无人机降落后电池位置的精度要求低，不需要机械臂、控制逻辑简单且稳定性强，本实用新型还提供一种无人机机场，采用上述的自动充换电池装置，减少了无人机机场的尺寸，方便运输。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本实用新型自动充换电池装置结构示意图；
19.图2为本实用新型自动充换电池装置爆炸图；
20.图3为本实用新型自动充换电池装置推动机构示意图；
21.图4为本实用新型自动充换电池装置电池示意图；
22.图5为本实用新型自动充换电池装置换电示意图。
23.其中，图中各附图标记：
24.100、无人机；
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10、电池盒；
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11、通电触头；
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12、充电插头；
25.20、电池架；
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21、电池推动机构；211、推板；212、滑块；
26.213、导轨；
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214、电机；
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215、底板；
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216、传动杆；
27.22、电池槽；
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23、通风口；
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24、充电插座；25、容置槽；
28.30、纵向驱动机构。
具体实施方式
29.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
30.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
31.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
32.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
33.如图1～5所示，本实用新型实施例提供一种自动充换电池装置，包括电池盒10及电池架20，可充电电池电连接的置于所述电池盒10内，所述电池架20包括电池推动机构21、电池槽22及容置槽25，所述电池盒10置于所述电池槽22内充电，所述电池推动机构21用于推动电池盒10在电池槽22内左、右移动，所述容置槽25位于所述电池架20中间将所述电池槽22左右对称隔开，无人机100降落后无人机上的待换电池盒移动到所述容置槽25内，所述电池推动机构21推动已充满电的电池盒10移动，将待换电池盒推出移动到对面的电池槽内充电，已充满电的电池盒10顺势推入无人机100上完成换电池。该结构简单、成本低，方便维修维护，且对无人机降落后电池位置的精度要求低，不需要机械臂、控制逻辑简单且稳定性强。
34.进一步的，如图2、图3所示，所述电池推动机构21包括底板215、两推板211、四滑块212、四导轨213及电机214，所述两推板211分别设在所述底板215两端，推板211两侧分别通过滑块212与导轨213活动连接，所述四导轨213分别固定在所述电池槽22四侧的内部，所述电机214位于所述底板215一端为任意推板211提供动力。推板分别通过滑块与导轨213活动连接，推板、底板一体，采用一个电机驱动两推板沿着导轨运动，换下的电池盒移动对面的电池槽内充电，如此循环往复，节省空间及利用率高。
35.进一步的，如图3所示所述电池推动机构21还包括传动杆216，所述电池盒10沿着传动杆216移动。设有传动杆进一步防止电池盒晃动，提高无人机与电池盒配合精度。
36.进一步的，如图1、图2所示，所述电池架20还包括两通风口23，所述两通风口23对称设置在所述电池槽22的两端。两通风口设在电池槽的两端，方便空气对流，高效地为电池盒散热，提高电池盒的使用寿命。
37.进一步的，所述电池盒10的数量为两个或两个以上。可以根据电池盒的数量及尺寸放置多个电池盒，相应电池槽的数量是备用电池盒数量的两倍。
38.进一步的，如图1、图5所示，所述电池盒10的数量为四个，一个供无人机使用，另外三个备用电池盒在所述电池槽内循环充电使用。合理利用无人机机场的尺寸，以便更加紧凑，四个电池盒循环充电使用，满足无人机无限续航执行飞行任务。
39.进一步的，如图4所示，所述电池盒10上设有通电触头11及充电插头12，通过所述通电触头11为无人机100供电，所述电池槽22内设有充电插24座，所述充电插头12与所述充电插座24形状、位置匹配。
40.进一步的，如图1、图4所示，所述充电插头12及所述充电插座24为横向设置，所述充电插头与所述充电插座横向插入方式充电，可以实现快速换电。
41.进一步的，所述电池架20采用碳纤维板材加工制作而成，重量相对全金属的重量轻一半，方便运输。
42.本实用新型还提供一种无人机机场，包括机架、机舱门和上述的自动充换电池装置，所述自动充换电池装置安装在所述机架的中部，所述机舱门设置于所述自动充换电池装置的上方，该无人机机场充换电池方便，结构简单。
43.本实用新型提供的自动充换电池装置工作流程如下：
44.自动充换电池装置一般与无人机机场(图未示)配套使用。无人机机场内存放多个备用电池盒，优选为三个电池盒供循环充电使用。当无人机电量低进行报警时，无人机会自动返航，降落到无人机机场的起降平台上，换完电池之后，无人机再继续执行相应的任务，换下来的电池在无人机机场内进行充电，可以循环往复多次使用。本实施例优选为一个电池盒安装在无人机上，其它电池盒存放在无人机机场内部进行全自动取换电池。电机优选采用外转子无刷减速电机，相同扭矩下相比传统的伺服电机体积更小重量更轻。当无人机返航降落到无人机机场起降平台上固定后，无人机在纵向驱动机构30的带动下向下移动至容置槽内，电池推动机构开始工作，推动已充满电的电池盒移动，将待换电池盒推出移动到对面的电池槽内充电，已充满电的电池盒顺势推入无人机上完成换电池，无人机在纵向驱动机构30的驱动上升至起降平台上，起飞继续完成飞行任务。至此，完成一次换电过程，如此往复。在此不再一一赘述。
45.本实用新型的有益效果：通过提供一种自动充换电池装置，包括电池盒及电池架，所述电池架包括电池推动机构、电池槽及容置槽，所述电池盒置于所述电池槽内充电，所述电池推动机构用于推动电池盒在电池槽内左、右移动，所述容置槽位于所述电池架中间将所述电池槽左右对称隔开，无人机降落后无人机上的待换电池盒移动到所述容置槽内，所述电池推动机构推动已充满电的电池盒移动，将待换电池盒推出，已充满电的电池盒顺势推入无人机上完成换电池，该结构简单、成本低，方便维修维护，且对无人机降落后电池位置的精度要求低，不需要机械臂、控制逻辑简单且稳定性强，本实用新型还提供一种无人机机场，采用上述的自动充换电池装置，减少了无人机机场的尺寸，方便运输。
46.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种自动充换电池装置，其特征在于，包括电池盒及电池架，可充电电池电连接的置于所述电池盒内，所述电池架包括电池推动机构、电池槽及容置槽，所述电池盒置于所述电池槽内充电，所述电池推动机构用于推动电池盒在电池槽内左、右移动，所述容置槽位于所述电池架中间将所述电池槽左右对称隔开，无人机降落后无人机上的待换电池盒移动到所述容置槽内，所述电池推动机构推动已充满电的电池盒移动，将待换电池盒推出移动到对面的电池槽内充电，已充满电的电池盒顺势推入无人机上完成换电池。2.根据权利要求1所述的一种自动充换电池装置，其特征在于，所述电池推动机构包括底板、两推板、四滑块、四导轨及电机，所述两推板分别设在所述底板两端，推板两侧分别通过滑块与导轨活动连接，所述四导轨分别固定在所述电池槽四侧的内部，所述电机位于所述底板一端为任意推板提供动力。3.根据权利要求2所述的一种自动充换电池装置，其特征在于，所述电池推动机构还包括传动杆，所述电池盒沿着传动杆移动。4.根据权利要求1所述的一种自动充换电池装置，其特征在于，所述电池架还包括两通风口，所述两通风口对称设置在所述电池槽的两端。5.根据权利要求1所述的一种自动充换电池装置，其特征在于，所述电池盒的数量为两个或两个以上，所述电池槽的数量是备用电池盒数量的两倍。6.根据权利要求5所述的一种自动充换电池装置，其特征在于，所述电池盒的数量为四个，一个供无人机使用，另外三个备用电池盒在所述电池槽充电。7.根据权利要求1所述的一种自动充换电池装置，其特征在于，所述电池盒上设有通电触头及充电插头，通过所述通电触头为无人机供电，所述电池槽内设有充电插座，所述充电插头与所述充电插座形状、位置匹配。8.根据权利要求7所述的一种自动充换电池装置，其特征在于，所述充电插头及所述充电插座为横向设置，所述充电插头与所述充电插座横向插入方式充电。9.根据权利要求1所述的一种自动充换电池装置，其特征在于，所述电池架采用碳纤维板材加工制作而成。10.无人机机场，其特征在于：包括机架、机舱门和权利要求1～9任一项所述的自动充换电池装置，所述自动充换电池装置安装在所述机架的中部，所述机舱门设置于所述自动充换电池装置的上方。

技术总结
本实用新型提供一种自动充换电池装置及无人机机场，包括电池盒及电池架，所述电池架包括电池推动机构、电池槽及容置槽，所述电池盒置于所述电池槽内充电，所述电池推动机构用于推动电池盒在电池槽内左、右移动，所述容置槽位于所述电池架中间将所述电池槽左右对称隔开，无人机降落后无人机上的待换电池盒移动到所述容置槽内，电池推动机构推动已充满电的电池盒移动，将待换电池盒推出移动到对面的电池槽内充电，已充满电的电池盒顺势推入无人机上完成换电池，该结构简单、成本低，且对无人机降落后电池位置的精度要求低，不需要机械臂、控制逻辑简单且稳定性强，采用上述的自动充换电池装置的无人机机场，减少了无人机机场的尺寸，方便运输。方便运输。方便运输。


技术研发人员：李坤煌
受保护的技术使用者：深圳高度创新技术有限公司
技术研发日：2023.01.18
技术公布日：2023/6/20