無人機基站及其電池更換裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無人機(即，無人飛行器，unmanned aerial vehicle)基站(Dock)，特別涉及一種可以自動更換無人機的電池的無人機基站及其電池更換裝置。
【背景技術】
[0002]一般小型無人飛行器的電池續(xù)航能力有限，為了無人飛行器更適應全自動化的飛行作業(yè)，現(xiàn)有市面上已經(jīng)有科研機構及部分商業(yè)公司嘗試設計一種能夠自動更換無人機的電池的無人機地面基站。
[0003]然而，傳統(tǒng)的無人機地面基站都采用旋轉式電池倉去存儲待用電池并充電，其結構較為復雜，占用空間大，且在固定空間內布局電池數(shù)量少，從而整體增加了地面基站垂直方向上的高度和整體尺寸的要求。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明提供一種無人機基站的電池更換裝置，以達到結構較為緊湊，占用空間較小，便于無人機基站的小型化設計的目的。
[0005]一種無人機基站的電池更換裝置，用于更換無人機的電池，其特征在于，所述電池更換裝置包括:
[0006]用于抓取所述電池的抓取機構；
[0007]用于帶動所述抓取機構在第一軸方向平移的第一平移機構；
[0008]用于帶動所述抓取機構在第二軸方向平移的第二平移機構；以及
[0009]用于帶動所述抓取機構在第三軸方向平移的第三平移機構；
[0010]其中，所述第一軸方向、所述第二軸方向、以及所述第三軸方向構成三維笛卡爾坐標系；所述抓取機構在所述三維笛卡爾坐標系內的坐標位置通過所述第一平移機構、所述第二平移機構以及所述第三平移機構調節(jié)。
[0011]相較于傳統(tǒng)技術，上述無人機基站至少存在如下優(yōu)點:
[0012](I)上述無人機基站的電池更換裝置采用三個平移機構，并且該三個平移機構構成笛卡爾坐標系，通過該三個平移機構帶動抓取機構，使抓取機構較為方便地將無人機的電池放入電池倉內，或者從電池倉內取出，無需采用占用空間較大的旋轉式電池倉；并且，當電池更換裝置完成電池更換操作，或不工作的時候，通過三個平移機構的平移而移動到無人機基站的內部空間的邊緣，并且收縮在一起，以節(jié)省無人機基站的內部空間。因此，上述無人機基站的電池更換裝置的結構較為緊湊，占用空間較小，便于無人機基站的小型化設計。
[0013](2)上述無人機基站的電池更換裝置采用三個平移機構，并且該三個平移機構構成笛卡爾坐標系，可以直接將無人機的電池的插入電池倉內，而無需采用額外的驅動結構調節(jié)電池的擺放方向，因此，上述無人機基站的電池更換裝置結構較為簡單，成本較低。
[0014]在其中一個實施例中，所述第一平移機構、所述第二平移機構以及所述第三平移機構依次移動；
[0015]或者，所述第一平移機構、所述第二平移機構以及所述第三平移機構中的至少兩個同時移動。
[0016]在其中一個實施例中，所述三維笛卡爾坐標系為直角坐標系或斜角坐標系。
[0017]在其中一個實施例中，所述第一平移機構為旋轉電機平移驅動機構、皮帶平移機構、氣缸平移驅動機構或直線電機平移驅動機構。
[0018]在其中一個實施例中，所述第二平移機構為旋轉電機平移驅動機構、皮帶平移機構、氣缸平移驅動機構或直線電機平移驅動機構。
[0019]在其中一個實施例中，所述第三平移機構為旋轉電機平移驅動機構、皮帶平移機構、氣缸平移驅動機構或直線電機平移驅動機構。
[0020]在其中一個實施例中，所述抓取機構為真空吸盤抓取機構、磁鐵抓取機構或機械夾爪抓取機構。
[0021]在其中一個實施例中，所述抓取機構設于所述第三平移機構上，所述第三平移機構設于所述第二平移機構上，所述第二平移機構設于所述第一平移機構上，所述第一平移機構設于承載基底上；
[0022]其中，所述第三平移機構與所述第一平移機構平行于所述承載基底移動，所述第二平移機構朝向遠離或靠近所述承載基底的方向移動。
[0023]在其中一個實施例中，所述抓取機構設于所述第三平移機構上，所述第三平移機構設于所述第二平移機構上，所述第二平移機構設于所述第一平移機構上，所述第一平移機構設于承載基底上；
[0024]其中，所述第二平移機構與所述第一平移機構平行于所述承載基底移動，所述第三平移機構朝向遠離或靠近所述承載基底的方向移動。
[0025]在其中一個實施例中，所述抓取機構設于所述第三平移機構上，所述第三平移機構設于所述第二平移機構上，所述第二平移機構設于所述第一平移機構上，所述第一平移機構設于承載基底上；
[0026]其中，所述第三平移機構與所述第二平移機構平行于所述承載基底移動，所述第一平移機構朝向遠離或靠近所述承載基底的方向移動。
[0027]同時，本發(fā)明還提供另外一種無人機基站的電池更換裝置。
[0028]一種無人機基站的電池更換裝置，用于更換無人機的電池，所述電池更換裝置包括:
[0029]第一平移機構，包括第一驅動件、以及第一承載件，所述第一驅動件能夠驅動所述第一承載件沿所述第一軸方向移動；
[0030]安裝在所述第一承載件上的第二平移機構，所述第二平移機構包括第二驅動件、以及第二承載件，所述第二驅動件能夠驅動所述第二承載件沿第二軸方向移動；
[0031]安裝在所述第二承載件上的第三平移機構，所述第三平移機構包括第三驅動件、以及第三承載件，所述第三驅動件能夠驅動所述第三承載件沿第三軸方向移動；以及
[0032]安裝在所述第三承載件上、且用于抓取所述電池的抓取機構；
[0033]其中，所述第一軸方向、所述第二軸方向、以及所述第三軸方向構成三維笛卡爾坐標系；所述抓取機構在所述三維笛卡爾坐標系上的坐標位置分別通過所述第一驅動件、所述第二驅動件及所述第三驅動件調節(jié)。
[0034]相較于傳統(tǒng)技術，上述無人機基站的電池更換裝置至少存在如下優(yōu)點:
[0035](I)上述電池更換裝置采用三個平移機構，并且該三個平移機構構成笛卡爾坐標系，通過該三個平移機構帶動抓取機構，使抓取機構較為方便地將無人機的電池放入電池倉內，或者從電池倉內取出，無需采用占用空間較大的旋轉式電池倉；并且，當電池更換裝置完成電池更換操作，或不工作的時候，通過三個平移機構的平移而移動到無人機基站的內部空間的邊緣，并且收縮在一起，以節(jié)省無人機基站的內部空間。因此，上述無人機基站的電池更換裝置的結構較為緊湊，占用空間較小，便于無人機基站的小型化設計。
[0036](2)上述電池更換裝置采用三個平移機構，并且該三個平移機構構成笛卡爾坐標系，可以直接將無人機的電池的插入電池倉內，而無需采用額外的驅動結構調節(jié)電池的擺放方向，因此，上述無人機基站的電池更換裝置結構較為簡單，成本較低。
[0037](3)上述電池更換裝置采用三個獨立的驅動件，分別驅動三個承載件，其中兩個承載件用于承載兩個平移機構，另外一個用于承載抓取機構，三個承載件可以分別獨立平移，使得抓取機構移動時穩(wěn)定性、靈活性均較好。
[0038]在其中一個實施例中，所述第一平移機構還包括第一導向件，所述第一導向件平行于所述第一軸方向設置，所述第一承載件上設有與所述第一導向件相配合的第一配合部，使所述第一承載件沿所述第一導向件可滑動。
[0039]在其中一個實施例中，所述第一導向件為平行于所述第一軸方向設置的導軌，所述第一配合部為固定在所述第一承載件的底部上的滑塊，所述滑塊設有與所述導軌形狀相配合的滑槽；
[0040]或者，所述第一導向件為平行于所述第一軸方向設置的導向桿，所述第一配合部為設于所述第一承載件上的導向孔，所述導向桿穿過所述導向孔，并且在所述導向孔內可自由滑動。
[0041]在其中一個實施例中，所述第一驅動件為旋轉電機，所述第一平移機構還包括第一絲桿及套設在所述第一絲桿上的第一絲母，所述第一驅動件的驅動軸與所述第一絲桿的一端共軸固定連接，所述第一絲母與所述第一承載件固定連接；
[0042]其中，所述第一驅動件驅動所述第一絲桿旋轉，所述第一絲桿與所述第一絲母螺紋配合而帶動所述第一絲母移動，所述第一絲母帶動所述第一承載件平移。
[0043]在其中一個實施例中，所述第一平移機構還包括一個絲桿支座以及兩個電機支架；
[0044]所述絲桿支座上設有軸承，所述第一絲桿遠離所述第一驅動件的一端穿設所述絲桿支座上的所述軸承；
[0045]所述兩個電機支架固定在承載基底上，并且相對間隔設置；所述第一驅動件的相對兩側分別設有一個安裝凸耳，兩個所述安裝凸耳分別與所述兩個電機支架固定連接，以將所述第一驅動件固定在所述承載基底上；
[0046]所述第一絲母固定在所述第一承載件上。
[0047]在其中一個實施例中，所述第一導向件為兩個，兩個所述第一導向件分別位于所述第一絲桿的兩側，并且平行于所述第一絲桿設置。
[0048]在其中一個實施例中，所述第一驅動件為有桿氣缸，所述有桿氣缸的伸縮桿與所述第一承載件固定連接，以驅動所述第一承載件移動。
[0049]在其中一個實施例中，所述第一驅動件為直線電機，所述直線電機的初級與所述第一承載件固定連接，以帶動所述第一承載件同步移動；
[0050]或者，所述第一驅動件為無桿氣缸，所述無桿氣缸的活塞與所述第一承載件固定連接，以帶動所述第一承載件同步移動。
[0051 ] 在其中一個實施例中，所述第一承載件為承載板，并且所述承載板設有鏤空部。
[0052]在其中一個實施例中，所述第一平移機構還包括第一限位開關，所述第一限位開關沿所述第一軸方向設置，用于感應所述第一承載件的移動位置。
[0053]在其中一個實施例中，所述第一限位開關為光電式限位開關、干簧管式限位開關或感應式限位開關。
[0054]在其中一個實施例中，所述第二平移機構還包括第二導向件，所述第二導向件平行于所述第二軸方向設置，所述第二承載件上設有與所述第二導向件相配合的第二配合部，使所述第二承載件沿所述第二導向件可滑動。
[0055]在其中一個實施例中，所述第二導向件為平行于所述第二軸方向設置的導軌，所述第二配合部為固定在所述第二承載件的底部上的滑塊，所述滑塊設有與所述導軌形狀相配合的滑槽；
[0056]或者，所述第二導向件為平行于所述第二軸方向設置的導向桿，所述第二配合部為設于所述第二承載件上的導向孔，所述導向桿穿過所述導向孔，并且在所述導向孔內可自由滑動。
[0057]在其中一個實施例中，所述第二驅動件為旋轉電機，所述第二平移機構還包括第二絲桿及套設在所述第二絲桿上的第二絲母，所述第二驅動件的驅動軸與所述第二絲桿的一端共軸固定連接，所述第二絲母與所述第二承載件固定連接；
[0058]其中，所述第二驅動件驅動所述第二絲桿旋轉，所述第二絲桿與所述第二絲母螺紋配合而帶動所述第二絲母移動，所述第二絲母帶動所述第二承載件平移。
[0059]在其中一個實施例中，所述第二平移機構還包括電機安裝板，所述第二驅動件固定在所述電機安裝板上，所述電機安裝板通過螺紋緊固件固定在所述第一承載件上；所述第二絲母固定在所述第二承載件上。
[0060]在其中一個實施例中，所述第二導向件為兩個，所述兩個第二導向件分別位于所述第二絲桿的兩側，并且平行于所述第二絲桿設置。
[0061]在其中一個實施例中，所述第二驅動件為有桿氣缸，所述有桿氣缸的伸縮桿與所述第二承載件固定連接，以驅動所述第二承載件移動。
[0062]在其中一個實施例中，所述第二驅動件為直線電機，所述直線電機的初級與所述第二承載件固定連接，以帶動所述第二承載件同步移動；
[0063]或者，所述第二驅動件為無桿氣缸，所述無桿氣缸的活塞與所述第二承載件固定連接，以帶動所述第二承載件同步移動。
[0064]在其中一個實施例中，所述第二承載件為承載板，并且所述承載板設有鏤空部。
[0065]在其中一個實施例中，所述第二平移機構還包括第二限位開關，所述第二限位開關沿所述第二軸方向設置，用于感應所述第二承載件的移動位置。
[0066]在其中一個實施例中，所述第二平移機構還包括限位開關安裝板，所述限位開關安裝板與所述第二導向件固定連接，所述第二限位開關安裝在所述限位開關安裝板上。
[0067]在其中一個實施例中，所述第二限位開關為光電式限位開關、干簧管式限位開關或感應式限位開關。
[0068]在其中一個實施例中，所述第三平移機構還包括第三導向件，所述第三導向件平行于所述第三軸方向設置，所述第三承載件上設有與所述第三導向件相配合的第三配合部，使所述第三承載件沿所述第三導向件可滑動。
[0069]在其中一個實施例中，所述第三導向件為平行于所述第三軸方向設置的導軌，所述第三配合部為固定在所述第三承載件的底部上的滑塊，所述滑塊設有與所述導軌形狀相配合的滑槽；
[0070]或者，所述第三導向件為平行于所述第三軸方向設置的導向桿，所述第三配合部為設于所述第三承載件上的導向孔，所述導向桿穿過所述導向孔，并且在所述導向孔內可自由滑動。
[0071]在其中一個實施例中，所述第三驅動件為旋轉電機，所述第三平移機構還包括第三絲桿及套設在所述第三絲桿上的第三絲母，所述第三驅動件的驅動軸與所述第三絲桿的一端共軸固定連接，所述第三絲母與所述第三承載件固定連接；
[0072]其中，所述第三驅動件驅動所述第三絲桿旋轉，所述第三絲桿與所述第三絲母螺紋配合而帶動所述第三絲母移動，所述第三絲母帶動所述第三承載件平移。
[0073]在其中一個實施例中，所述第三平移機構還包括兩個導向件安裝支架，兩個所述導向件安裝支架固定在所述第二承載件上，并且相對間隔設置；
[0074]所述第三驅動件安裝在其中一個所述導向件安裝支架上，另外一個所述導向件安裝支架上設有軸承，所述第三絲桿遠離所述第三驅動件的一端穿設另外一個所述導向件安裝支架上的所述軸承；
[0075]所述第三導向件的兩端分別固定在兩個所述導向件安裝支架上；
[0076]所述第三絲母固定在所述第三承載件上。
[0077]在其中一個實施例中，所述第三平移機構還包括兩個電池支架，用于支撐無人機的電池；所述兩個電池支架安裝在其中一個遠離所述第三驅動件的所述導向件安裝支架上，并且相對間隔設置。
[0078]在其中一個實施例中，所述第三導向件為一個，所述第三導向件與所述第三絲桿相對設置，并且平行于所述第三絲桿。