可用于自动更换电池的无人机自主起落平台论文和设计

全文摘要

可用于自动更换电池的无人机自主起落平台，包括实验平台，实验平台内设有专用的无人机电池，实验平台与地面控制站通讯连接，所述实验平台上部设有起落架固定板，起落架固定板包括固定板中心和固定板外围两个颜色分明的色块区域，起落架固定板中心设置有与无人机电池大小相配合的电池入口，起落架固定板上方左右两侧设有固定抓手，起落架固定板上方四周为由气缸控制的挡板，挡板围成的区域构成实验平台的上部区域，起落架固定板的下方设置有抓手电机，实验平台与抓手电机通讯连接，固定抓手与抓手电机传动连接，起落架固定板的下方设置电池存储盘；本实用新型具有高精度着陆，不间断供电等技术特点。

主设计要求

1.可用于自动更换电池的无人机自主起落平台，包括实验平台（6），实验平台（6）内设有专用的无人机电池，实验平台（6）与地面控制站通讯连接，其特征在于：所述实验平台（6）上部设有起落架固定板（2），起落架固定板（2）包括固定板中心和固定板外围两个颜色分明的色块区域，起落架固定板（2）中心设置有与无人机电池大小相配合的电池入口，起落架固定板（2）上方左右两侧设有固定抓手（1），起落架固定板（2）上方四周为由气缸控制的挡板（3），挡板（3）围成的区域构成实验平台（6）的上部区域，起落架固定板（2）的下方设置有抓手电机，实验平台（6）与抓手电机通讯连接，固定抓手（1）与抓手电机传动连接，起落架固定板（2）的下方设置电池存储盘（5）。

设计方案

2.根据权利要求1所述的可用于自动更换电池的无人机自主起落平台，其特征在于：所述实验平台（6）上方设有RTK基站（4），能使无人机高精度着落在起落架固定板（2）的固定板中心。

3.根据权利要求2所述的可用于自动更换电池的无人机自主起落平台，其特征在于：在所述地面控制站的电脑串口上安装有地面部分的无线发射或接收装置，通过地面控制站给实验平台（6）发送指令。

4.根据权利要求3所述的可用于自动更换电池的无人机自主起落平台，其特征在于：所述固定板中心和固定板外围两个颜色分明的色块区域分别为，固定板中心为红色区域，固定板外围为白色区域。

5.根据权利要求4所述的可用于自动更换电池的无人机自主起落平台，其特征在于：所述抓手电机的输出轴上固定连接有齿轮，齿轮连接有抓手杆子，抓手杆子连接固定抓手（1），抓手电机输出轴带动齿轮旋转从而驱动抓手杆子前进或者后退，抓手杆子带动固定抓手（1）运动。

6.根据权利要求5所述的可用于自动更换电池的无人机自主起落平台，其特征在于：所述电池存储盘（5）上均匀设置有六个存储电池的卡槽（7），电池是专用的无人机电池，卡槽（7）下方设有通孔，通孔内设有升降杆（8），升降杆（8）传动连接有升降杆电机（9），升降杆（8）可通过通孔升降电池，将电池推送给无人机。

7.根据权利要求6所述的可用于自动更换电池的无人机自主起落平台，其特征在于：所述固定抓手（1）带有极性，由实验平台（6）给其供电，抓手电机控制固定抓手（1）固定住无人机的起降架，并通过起降架对着落的无人机进行不间断供电。

8.根据权利要求1-7任一项所述的可用于自动更换电池的无人机自主起落平台，其特征在于：所述实验平台（6）的形状为长方体。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于无人机技术领域，特别涉及可用于自动更换电池的无人机自主起落平台。

背景技术

无人机是智能机器人的空中作业平台，完成从地面到天空的跨越。全新的可搭载多应用的飞行作业平台，让人获得更高自由度的体感延伸，为人们在更开放的空间进行生产作业带来创新力量。近年来，随着地震、火灾、核污染等大型自然灾害频发，小型多旋翼无人机的研究逐渐成为无人机研究的热点。小型多旋翼无人机具有体积小，机动性强，负载能力高，结构简单，易于控制，稳定性高，无人员伤亡风险及可以涉足到有人机无法到达的区域等优势。但是由于受到小型无人机电池本身电量的限制，导致无人机自身续航能力不足，空中作业时间短，为此需要专门人员频繁更换电池，这必然造成一定的人力资源浪费。针对这一问题，可用于自动更换电池的无人机自主起落平台的研究设计显得至关重要。

申请号为201210401648.0的中国专利公开了一种小型多旋翼无人机的电池自动更换系统，该专利公开了采用转盘式电池储备仓，实现了小型多旋翼无人机电池的自动装载和卸载，该专利虽然可以实现自动更换电池的功能但对于小型无人机不间断供电以及着落的精度自动化程度不高。

本申请基于上述背景，提出一种可用于自动更换电池的无人机自主起落平台，可以很好地克服上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是克服背景技术中指出的缺陷，提供一种可用于自动更换电池的无人机自主起落平台，具有高精度着陆，不间断供电等技术特点。

为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：可用于自动更换电池的无人机自主起落平台，包括实验平台，实验平台内设有专用的无人机电池，实验平台与地面控制站通讯连接，所述实验平台上部设有起落架固定板，起落架固定板包括固定板中心和固定板外围两个颜色分明的色块区域，起落架固定板中心设置有与无人机电池大小相配合的电池入口，起落架固定板上方左右两侧设有固定抓手，起落架固定板上方四周为由气缸控制的挡板，挡板围成的区域构成实验平台的上部区域，起落架固定板的下方设置有抓手电机，实验平台与抓手电机通讯连接，固定抓手与抓手电机传动连接，起落架固定板的下方设置电池存储盘。

优选的，所述实验平台上方设有RTK基站，能使无人机高精度着落在起落架固定板的固定板中心。

优选的，在所述地面控制站的电脑串口上安装有地面部分的无线发射或接收装置，通过地面控制站给实验平台发送指令。

优选的，所述固定板中心和固定板外围两个颜色分明的色块区域分别为，固定板中心为红色区域，固定板外围为白色区域。

优选的，所述抓手电机的输出轴上固定连接有齿轮，齿轮连接有抓手杆子，抓手杆子连接固定抓手，抓手电机输出轴带动齿轮旋转从而驱动抓手杆子前进或者后退，抓手杆子带动固定抓手运动。

优选的，所述电池存储盘上均匀设置有六个存储电池的卡槽，电池是专用的无人机电池，卡槽下方设有通孔，通孔内设有升降杆，升降杆传动连接有升降杆电机，升降杆可通过通孔升降电池，将电池推送给无人机。

优选的，所述固定抓手带有极性，由实验平台给其供电，抓手电机控制固定抓手固定住无人机的起降架，并通过起降架对着落的无人机进行不间断供电。

优选的，所述实验平台的形状为长方体。

本实用新型的有益效果：本实用新型克服了背景技术中指出的缺陷，可用于自主更换电池，能使无人机高精度着陆，并为其进行不间断供电；本实用新型也具有结构简单，原理易懂，操作方便等优点。

附图说明

图1为自动更换电池的无人机自主起落平台结构图；

图2为自动更换电池的无人机自主起落平台俯视图；

图3为自动更换电池的无人机自主起落平台侧视图。

1、固定抓手；2、起落架固定板；3、挡板；4、RTK基站；5、电池存储装置；6、实验平台；7、卡槽；8、升降杆；9、升降杆电机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

为解决背景技术中存在的技术问题，提供一种可用于自动更换电池的无人机自主起落平台，下面具体叙述。

可用于自动更换电池的无人机自主起落平台，包括实验平台6，所述实验平台6的形状优选为长方体，实验平台6内设有专用的无人机电池，实验平台6与地面控制站（具有对无人机飞行平台和任务载荷进行监控和操纵的能力）通讯连接，所述实验平台6上部设有起落架固定板2，起落架固定板2包括固定板中心和固定板外围两个颜色分明的色块区域，分别为固定板中心为红色区域，固定板外围为白色区域。起落架固定板2中心设置有与无人机电池大小相配合的电池入口，起落架固定板2上方左右两侧设有固定抓手1，起落架固定板2上方四周为由气缸控制的挡板3，挡板3围成的区域构成实验平台6的上部区域，挡板3可根据实验平台发送的指令，小范围修正无人机，便于无人机精准降落在固定板的中心；起落架固定板2的下方设置有抓手电机，在所述地面控制站的电脑串口上安装有地面部分的无线发射或接收装置，通过地面控制站给实验平台6发送指令，如果有小型多旋翼无人机在平台上，地面控制站则通过控制发送指令发送给实验平台6，实验平台6再发送指令给抓手电机，固定抓手1与抓手电机传动连接，具体传动方式为：所述抓手电机的输出轴上固定连接有齿轮，齿轮连接有抓手杆子，抓手杆子连接固定抓手1，抓手电机输出轴带动齿轮旋转从而驱动抓手杆子前进或者后退，最终抓手杆子带动固定抓手1运动。

起落架固定板2的下方设置电池存储盘5，所述电池存储盘5上均匀设置有六个存储电池的卡槽7，电池是专用的无人机电池，卡槽7下方设有通孔，通孔内设有升降杆8，升降杆8传动连接有升降杆电机9，升降杆8可通过通孔升降电池，将电池推送给无人机。

所述实验平台6上方设有RTK基站4（建立在已知或未知点上，为移动站提供参考基准，在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给移动站），RTK基站4有助于无人机高精度着落在实验平台固定板的中心。

所述固定抓手1带有极性，由实验平台6给其供电，抓手电机控制固定抓手1固定住无人机的起降架，并通过起降架对着落的无人机进行不间断供电。

工作原理：小型多旋翼无人机上可以配置摄像头和RTK接收机等传感器，RTK接收机与本实用新型的RTK基站相互配合，以达到高精度无偏差着落的要求。RTK定位技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度；另无人机上配载的摄像头能够识别的已知大小的标志色板，实验平台固定板中心是红色区域，外围是白色区域，颜色对比鲜明，通过图像识别的方法可使得无人机无偏差的着落在固定板红色区域的中心。起落架固定板2两侧是自动固定多旋翼无人机的起降架的固定抓手1，固定抓手1带有极性，由实验平台给其供电，当飞机上搭载的IMU传感器检测到无人机精准降落在平台后，通过控制发送指令给电机，电机控制固定抓手固定住无人机的起降架，并通过起降架对着落的无人机进行不间断供电。实验平台6上也可观测到飞机上搭载的传感器数据，如果飞机上搭载的IMU等传感器检测到的状态信息反应无人机着落后的状态有倾斜，未精准平稳着陆，实验平台6四周的挡板3开始工作，通过不停的小范围修正无人机，直至无人机准确的落于固定板红色区域的中心，挡板3停止工作。当无人机准确落在起落架固定板2红色区域的中心后，起落架固定板2自动打开，便可以全自主的对无人机进行自动更换电池的操作，电池更换完毕后，起落架固定板2自动关闭。若平台观测数据显示无人机搭载的所有传感器状态正常，数据无误，这时候固定抓手1便会释放无人机。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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主设计要求

设计方案

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