一种无人机定位夹紧充电机构、控制方法及机库与流程

[0001]
本发明涉及无人机领域，尤其涉及一种无人机定位夹紧充电机构、控制方法及机库。


背景技术：

[0002]
无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“uav”，是利用无线电遥控设备和程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。无人机按应用领域，可分为军用与民用。军用方面，无人机分为侦察机和靶机。民用方面，无人机配合行业应用，是无人机真正的刚需；目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。
[0003]
无人机地勤方面，目前出现了无人机自动机库，在无人机降落到平台之后，平台需要下降将无人机收入机库内，由于无人机有降落偏差，而无人机的机翼面积非常大，如果平台直接降落，则机翼极易碰触到机库周边的结构，造成无人机或设备损坏。另外无人机降落后的位置和角度变化不定，而随后的充电或换电池作业都需要无人机定位在某个准确的位置，在无人机有降落偏差时，会导致无人机充电或换电池作业受阻，效率降低。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的在于提供一种无人机定位夹紧充电机构、控制方法及机库，以解决无人机有降落偏差的问题。
[0005]
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
[0006]
一种无人机定位夹紧充电机构，包括：
[0007]
导向定位块，安装于无人机的底部，所述导向定位块上设有电连接于所述无人机的受电接触片；
[0008]
导向定位部，开设有导向定位槽，所述导向定位块能与所述导向定位槽配合定位；
[0009]
夹紧机构，设置于所述导向定位部上，且所述夹紧机构上设置有充电针；当所述导向定位块与所述导向定位槽配合定位时，所述夹紧机构被配置为夹紧所述导向定位块，且所述充电针接触对应的所述受电接触片。
[0010]
作为优选，所述夹紧机构包括安装于所述导向定位部的驱动件，由所述驱动件驱动能相对移动且端部穿过所述导向定位部的两个夹爪组件，两个所述夹爪组件的端部均设有所述充电针。
[0011]
作为优选，所述夹爪组件包括中间部位转动连接于所述导向定位部的夹紧臂，连接于所述夹紧臂一端的连杆，固设于所述连杆上的夹紧块，所述充电针设于所述连杆上，所述驱动件能驱动两个所述夹紧臂相对转动，以带动两个所述夹紧块夹紧或松开。
[0012]
作为优选，所述夹紧机构还包括具有腰型槽的导向槽块，上述导向槽块连接于所述驱动件的输出端，所述夹紧臂的一端安装有滚轮，所述滚轮于所述腰型槽内滚动。
[0013]
作为优选，两个所述夹爪组件的夹紧臂未连接连杆的一端相铰接，且两个所述夹紧臂的铰接轴连接于所述驱动件的输出端。
[0014]
作为优选，所述夹紧臂成v形结构，所述v形结构的转折位置通过轴转动连接于所述导向定位部。
[0015]
作为优选，还包括升降机构，所述升降机构的输出端驱动连接于所述导向定位部。
[0016]
作为优选，所述导向定位部处设有图像标识，所述无人机能检测所述图像标识，并降落于所述图像标识处。
[0017]
本发明还提供一种上述无人机定位夹紧充电机构的控制方法，包括：
[0018]
通过无人机检测导向定位部处的图像标识，并根据所述图像标识控制所述无人机置于所述导向定位部正上方；
[0019]
控制所述无人机降落，使所述导向定位块与所述导向定位部的导向定位槽配合定位；
[0020]
在所述导向定位块与所述导向定位槽配合定位时，控制所述夹紧机构夹紧所述导向定位块，且所述充电针接触对应的所述受电接触片，进行充电。
[0021]
本发明提供一种机库，包括上述的无人机定位夹紧充电机构。
[0022]
本发明的有益效果：
[0023]
本发明能够实现无人机的精准降落，避免其降落后产生的偏差，进而能够防止无人机或设备损坏。而且通过夹紧机构夹紧导向定位块的同时，充电针电连接受电接触片，充电位置对位精准，能够快速实现无人机充电或换电池作业受阻，提高效率。
附图说明
[0024]
图1是本发明无人机定位夹紧充电机构的立体结构示意图；
[0025]
图2是本发明无人机定位夹紧充电机构的导向定位部的结构示意图；
[0026]
图3是本发明无人机定位夹紧充电机构的夹紧机构的结构示意图
[0027]
图4是本发明机库设有一个无人机定位夹紧充电机构的结构示意图；
[0028]
图5是本发明机库设有多个无人机定位夹紧充电机构的结构示意图。
[0029]
图中：
[0030]
1、导向定位块；2、受电接触片；3、导向定位部；31、导向定位槽；32、本体；321、通孔；4、夹紧机构；41、驱动件；42、夹紧臂；421、轴；43、连杆；44、夹紧块；45、导向槽块；451、腰型槽；46、滚轮；5、充电针；6、升降机构；7、无人机；10、无人机定位夹紧充电机构；20、移动式舱门。
具体实施方式
[0031]
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
[0032]
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0033]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0034]
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
[0035]
本发明提供一种无人机定位夹紧充电机构10，如图1所示，该无人机定位夹紧充电机构10包括导向定位块1、受电接触片2、导向定位部3、夹紧机构4、充电针5以及升降机构6，其中：
[0036]
上述导向定位块1安装于无人机7的底部，其随无人机7共同降落。在该导向定位块1的两个相对的侧壁上设有受电接触片2，该受电接触片2电连接于无人机7的充电系统，用于接电以对无人机7充电。
[0037]
本实施例中，上述该导向定位块1采用航空铝材质制成，通过航空铝材质，使得导向定位块1更加轻量化，不会对无人机7造成太大的影响(如称重或续航方面)。
[0038]
于本实施例中，上述导向定位块1成倒置的锥台状结构，也可以是倒置的具有圆弧侧壁的结构。
[0039]
本实施例中，可以在导向定位块1内设置导线槽(图中未示出)，连接于受电接触片2的导线置于该导线槽内，该导线的另一端连接于无人机7的充电系统。进一步地，可以在导向定位块1上设置连接于上述导线的插接头(图中未示出)，该插接头能够插接于无人机7的充电口。
[0040]
可参照图2，上述导向定位部3包括本体32以及开设于本体32上的导向定位槽31，上述导向定位槽31的形状以及结构与上述导向定位块1的形状和结构相匹配，即上述导向定位槽31为倒置的锥形结构或者具有圆弧侧壁的槽状结构。
[0041]
上述导向定位槽31用于与导向定位块1配合定位，可选地，导向定位槽31具有导向斜面(当导向定位槽31为倒置的锥形结构)或者导向弧面(当导向定位槽31为具有圆弧侧壁的槽状结构)，上述导向定位块1能通过导向斜面或导向弧面导向进入导向定位槽31。通过上述导向定位槽31以及导向定位块1，能够使得无人机7降落时，由导向定位块1进入导向定位槽31，并且通过导向斜面或导向弧面导向的导向作用，使得导向定位块1精准的进入导向定位槽31，也就使得无人机7准确降落，本实施例中，准确降落指的是，在无人机7降落后，导向定位块1上的受电接触片2的位置始终处于预设位置，该预设位置为受电接触片2与充电桩或者充电器电连接的位置。
[0042]
本实施例中，进一步地，在导向定位槽31内设有传感器(图中未示出)，该传感器用于检测导向定位块1是否完全置于导向定位槽31内，可选地，上述传感器可以是压力传感
器，也可以是其它诸如红外传感器等。通过传感器来确定导向定位块1是否全部置于导向定位槽31，进而能够确定无人机7的降落位置以及角度是否准确。
[0043]
可参照图1以及图3，上述夹紧机构4包括驱动件41和夹爪组件，上述驱动件41安装于导向定位部3的一侧，该驱动件41可以是气缸，也可以是其它能够实现直线运动的机构(如直线电机等)，上述驱动件41能够驱动两个夹爪组件相对移动以实现对上述导向定位块1的夹紧或松开，并且在两个夹爪组件上设有充电针5，两个充电针5分别连接于充电桩或者充电器的正负极。在两个夹爪组件夹紧导向定位块1时，两个充电针5分别接触与其处于同侧的受电接触片2，此时充电桩或者充电器即可通过充电针5以及受电接触片2，对无人机7进行充电。
[0044]
本实施例中，作为一种优选方案，如图3所示，上述夹爪组件包括中间部位转动连接于导向定位部3的夹紧臂42，连接于夹紧臂42一端的连杆43，固设于连杆43上的夹紧块44，上述驱动件41能够驱动两个夹紧臂42相对转动，进而使得连杆43以及其上的夹紧块44转动，以实现两个夹紧块44的夹紧或松开。当驱动件41驱动两个夹紧臂42互相靠近时，两个夹紧块44也互相靠近并最终夹紧导向定位块1。本实施例中，可以在导向定位块1的本体32两侧开设有通孔321，上述夹紧块44能够穿过通孔321，将导向定位块1夹紧。
[0045]
本实施例中，上述充电针5设于连杆43上，当驱动件41驱动两个夹紧块44夹紧导向定位块1时，两个充电针5也被带动并最终和受电接触片2接触。也就是说，本申请通过夹紧机构4，一方面实现了对导向定位块1的夹紧，也就是对无人机7的定位；另一方面在夹紧导向定位块1的同时，同步实现了对无人机7的充电，而且两个夹紧块44夹紧导向定位块1的同时，两个充电针5精确的接触受电接触片2，无需如现有技术一般调整无人机7的充电口位置，使得充电效率得到了提高。
[0046]
本实施例中，进一步地，上述夹紧臂42呈v形结构，该v形结构的转折位置通过轴421转动连接于导向定位部3。相应的，夹紧机构4还包括具有腰型槽451的导向槽块45，上述夹紧臂42未连接连杆43的一端安装有滚轮46，且该滚轮46能够在腰型槽451内滚动，上述驱动件41驱动连接于导向槽块45，能够带动导向槽块45上下移动，当驱动件41带动导向槽块45向下移动时，通过滚轮46在腰型槽451内的滚动以及夹紧臂42绕轴421的转动，使得两个夹紧块44相互靠近，将导向定位块1夹紧；当驱动件41带动导向槽块45向上移动时，通过滚轮46在腰型槽451内的滚动以及夹紧臂42绕轴421的转动，使得两个夹紧块44相互远离，松开对导向定位块1的夹紧。
[0047]
作为本实施例的另一种优选方案，本实施例还可以不设置导向槽块45以及滚轮46，而是直接将两个夹爪组件的夹紧臂42未连接连杆43的一端相铰接，且两个夹紧臂42的铰接轴连接于驱动件41的输出端。通过驱动件41驱动铰接轴向下移动，使得两个夹紧块44相互靠近，将导向定位块1夹紧；通过驱动件41驱动铰接轴向上移动，使得两个夹紧块44相互靠近，将导向定位块1松开。
[0048]
本实施例中，上述充电针5上套设有弹簧，该弹簧能够确保充电针5与受电接触片2的柔性接触，避免充电针5或受电接触片2受损。具体的，在连杆43上开设有孔，上述充电针5穿设于该孔内，且充电针5的非充电端(也就是不与受电接触片2接触的一端)的端部设有环形凸起(图中未示出)，该环形凸起的直径大于上述孔的直径，以使得充电针5不会脱离连杆43。在充电针5未设置环形凸起的一端处设有台阶，上述弹簧一端抵接于充电针5的台阶，另
一端抵接于连杆43。当充电针5与受电接触片2接触时，弹簧能够实现对充电针5的缓冲，进而避免充电针5或受电接触片2受损。
[0049]
本实施例中，如图1所示，上述升降机构6的输出端驱动连接于导向定位部3的底部，其能够驱动导向定位部3升降，以实现无人机7进出机库的目的。该升降机构6可以是气缸，也可以是其它能够实现直线运动的机构(如直线电机等)。
[0050]
于本实施例中，可以在导向定位部3处设有图像标识(图中未示出)，无人机7能检测到该图像标识，并降落于图像标识处。具体的，无人机7根据导向定位部3的gps位置信息获取导向定位部3的实时位置，gps位置精度1～5m，到达导向定位部3的上空后，无人机7采用下视摄像头检测图像标识(如可以是h形信标)，通过不断拍摄照片来实时确定导向定位部3的位置，从所述位置定位标记为“h”形，结合图像识别结果，控制无人机7水平移动，直至“h”标志位于图像正中心，控制无人机7水平旋转，通过不断调整从而使无人机7能够精准下降至导向定位部3的导向定位槽31中。图像识别采用yolo或fastr-cnn等目标识别深度学习算法，但不限于以上两种方法，获取图像标识的位置，并计算图像标识中心的像素位置。
[0051]
通过找到图像标识中心点在图像中的像素位置，然后求出图像标识中心点像素位置距离图像中心像素位置的x和y方向的像素距离，再将像素距离从图像坐标系转换到无人机7坐标系，并结合实际高度将像素距离转换为实际水平距离，传递给无人机7，实时控制无人机7水平对准图像标识中心位置降落，确保将无人机7上的导向定位块1精准落入导向定位槽31内。
[0052]
本发明的上述无人机定位夹紧充电机构10，其能够实现无人机7的精准降落，避免其降落后产生的偏差，进而能够防止无人机7或设备损坏。而且通过夹紧机构4夹紧导向定位块1的同时，充电针5电连接受电接触片2，充电位置对位精准，能够快速实现无人机7充电或换电池作业受阻，提高效率。
[0053]
本发明还提一种上述无人机定位夹紧充电机构的控制方法，包括以下步骤：
[0054]
s10、通过无人机7检测导向定位部3处的图像标识，并根据该图像标识控制无人机7置于导向定位部3的正上方。
[0055]
具体该步骤对于图像标识的检测可参照前述内容，在无人机7确定了图像标识的坐标后，控制器会控制无人机7移动，并最终移动至导向定位部3的正上方。
[0056]
s20、控制无人机7降落，使导向定位块1与导向定位部3的导向定位槽31配合定位。
[0057]
即控制无人机7下降，直至导向定位块1下降至导向定位槽31内，并且由导向定位槽31内的传感器感应到导向定位块1后，停止无人机7。
[0058]
s30、在导向定位块1与导向定位槽31配合定位时，控制夹紧机构4夹紧导向定位块1，且充电针5接触对应的受电接触片2，进行充电。
[0059]
该步骤中，即通过夹紧机构4的夹紧块44夹紧导向定位块1，并同时使得充电针5接触受电接触片2，即可对无人机7进行充电。
[0060]
本发明提供一种机库，包括移动式舱门20以及上述的无人机定位夹紧充电机构10，该无人机定位夹紧充电机构10置于机库的空间内，当无人机7待降落时，移动式舱门20打开，此时无人机定位夹紧充电机构10的升降机构6带动导向定位部3以及夹紧机构4上升，随后无人机7通过导向定位块1进入导向定位槽31内，完成降落。在无人机7降落后，升降机构6下降进入机库内部，移动式舱门20关闭。
[0061]
本实施例中，上述机库可以是单机版结构(图4所示)，即该机库仅安装有一个无人机定位夹紧充电机构10，此时该机库便于运输。上述机库还可以是多机版结构(图5所示)，即该机库安装有多个无人机定位夹紧充电机构10，其可以实施不间断作业，或者对多个目标任务并行处理，也可以在某台无人机7或无人机定位夹紧充电机构10出事故时，启用其他的无人机7或无人机定位夹紧充电机构10进行作业。
[0062]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

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