一种用于无人机电池更换结构及其使用方法与流程

[0001]
本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种用于无人机电池更换结构。


背景技术：

[0002]
近年来随着无人机技术的发展普及，无人机行业发展异常迅猛，但是，无人机主要采用电池作为主要动力，续航能力有限，续航时间一直是限制无人机技术发展的瓶颈，市面上常见的消费级无人机一般只有20分钟左右的续航，行业级无人机一般只有50分钟左右的续航；现有无人机充电，一般都是在无人机降落停稳后，取出电池，用专用充电器对电池充电。因此，现有的续航时间和和充电技术远远不能满足很多用户的长距离或者中长航时任务需求，续航能力成为了无人机应用发展的一个重大短板，很大程度上制约了无人机完成任务的能力，大大限制了无人机行业的整体发展潜力，在限制着无人机的应用与发展。
[0003]
公开号为cn106655411a的中国专利公开了一种无人机充电装置及充电方法，包括无人机端以及充电平台端，所述的无人机端包括无人机u，无人机u两端分别设有对应正负极的第一电池软线c、第二电池软线c；所述的第一电池软线c、第二电池软线c的末端分别设置有第一磁性物体cm、第二磁性物体cm；所述的第一磁性物体cm、第二磁性物体cm上分别设有第一电池极片ce、第二电池极片ce；所述的无人机u上还设置有无人机端电池极性判断模块uej；所述的充电平台端包括充电平台p，所述的充电平台p的正负极处分别设置有第一铁块pi、第二铁块pi；所述的第一铁块pi上设置有第一电池极片pe；所述的第二铁块pi上，且位于第一铁块pi以及第二铁块pi之间设置有第二电池极片pe；所述的充电平台p上还设置有充电平台端电池极性判断模块pej。
[0004]
但是，仍然存在下列问题：
[0005]
1.充电装置过于昂贵，并且需要设置很多，加大了充电成本，不利于无人机领域的发展；
[0006]
2.无人机充电时连接不稳定，会造成漏电现象，影响无人机的使用寿命；


技术实现要素：

[0007]
针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明提供了一种用于无人机电池更换结构，用以解决现有技术装配、维修时费时费力，效率低，且连接不稳定、结构强度低等问题，本发明还提供了一种用于无人机电池更换结构的使用方法，本发明的方法操作方便，简单易懂，操作人员经过简单的培训，即可熟练掌握；操作简单，各个步骤还能够独立工作，提高本发明的可操作性。
[0008]
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
[0009]
一种用于无人机电池更换结构，包括动力组件、防雨组件、电池组件和电池更换组件，所述动力组件与防雨组件固定连接，所述电池组件设于防雨组件下侧且与防雨组件下侧固定连接，所述电池更换组件设于电池组件下侧且与电池组件下侧固定连接；
[0010]
所述电池更换组件包括电池平置板、电池更换连接柱、压缩气缸、气缸固定座、伸
缩杆限位套、伸缩杆、伸缩杆保护套和备用电池，所述电池更换连接柱设有多根，多根所述电池更换连接柱设于电池平置板上，所述气缸固定座设于压缩气缸后侧面且与压缩气缸固定连接，所述伸缩杆限位套设于压缩气缸前侧面且与压缩气缸固定连接，所述气缸固定座和伸缩杆限位套位于压缩气缸的对立面，所述伸缩杆穿设于压缩气缸，所述伸缩杆保护套套设于伸缩杆上，所述伸缩杆保护套与备用电池可拆卸连接。气缸固定座用于固定压缩气缸，压缩气缸工作，带动伸缩杆运动，进而推动备用电池至电池升降块上，此设计使得放置于电池平置板的备用电池能够位移至电池升降块上，增加本结构的使用性。
[0011]
优选的，所述电池更换组件还包括电池升降块和升降冷却机构，所述电池升降块下侧还连接有升降杆，所述电池升降块设于升降杆上，所述升降杆穿过电池平置板与电池升降块固定连接，所述升降杆设于升降冷却机构内，所述升降冷却机构设于电池平置板下且与电池平置板固定连接。
[0012]
优选的，所述升降冷却机构包括冷却机构保温壳、竖直升降气缸和冷却机构，所述竖直升降气缸设有四个，四个所述竖直升降气缸设于冷却机构保温壳四个竖直边，所述冷却机构保温壳与竖直升降气缸固定连接，所述冷却机构设于冷却机构保温壳内壁并且延伸出内壁，所述冷却机构与冷却机构保温壳固定连接。通过控制冷却泵控制器使得冷却泵工作，实现冷却片和冷却管工作，实现冷却功能，冷却机构对更换下来的电池降温，使得电池能够延长使用寿命，增加结构的实用性。
[0013]
优选的，所述冷却机构包括冷却泵、冷却罩、冷却泵控制器、冷却片、冷却管、冷却管限位器和冷却管固定器，所述冷却泵与冷却罩固定连接，所述冷却泵控制器设于冷却泵上侧且与冷却泵固定连接，所述冷却片和冷却管穿过冷却管限位器与冷却管固定器固定连接。
[0014]
优选的，所述电池组件包括电池组件支撑板、电池组件支撑柱、降频器、电池、电池通流器和步进电机，所述电池组件支撑柱设有多根，多根所述电池组件支撑柱设于电池组件支撑板四周且与电池组件支撑板固定连接，所述降频器、电池、电池通流器和步进电机均设于电池组件支撑板上，所述电池与电池通流器可拆卸连接。
[0015]
优选的，所述电池组件支撑板上设有两个可收缩的板，第一收缩板位于电池下侧，第二伸缩板位于电池右侧，并且电池上方设有抓手和滑轨，所述抓手套设于滑轨上。在电池与电池通流器断开连接时，抓手抓取电池的同时，压缩气缸工作，带动伸缩杆运动，进而推动备用电池至电池升降块上，电池与电池通流器再次连接后，第一收缩板闭合，实现无人机自动更换电池，而换下来的电池放置到电池平置板上。
[0016]
优选的，所述动力组件包括螺旋桨、转轴、动力电机、电机固定块、机翼固定座、机翼连接杆和防撞杆，所述螺旋桨与转轴固定连接，所述转轴穿设于动力电机上且与于动力电机固定连接，所述动力电机与电机固定块固定连接，所述电机固定块与机翼固定座固定连接，所述机翼固定座与机翼连接杆固定连接，所述防撞杆设于机翼固定座内侧且与机翼固定座活动连接。动力电机通过电池供电工作，动力电机工作使得转轴转动，最后使得螺旋桨，防撞杆可以以一端为圆心旋转，在无人机升空时，防撞杆旋转至机翼连接杆上，在无人机工作结束降落时防撞杆旋转至与机翼连接杆垂直，保护电池组件和电池更换组件不直接接触地幔造成结构损坏，增加结构的安全性。
[0017]
优选的，所述螺旋桨、转轴、动力电机、电机固定块、机翼固定座、机翼连接杆和防
撞杆均设有四个，所述单个螺旋桨、转轴、动力电机、电机固定块、机翼固定座、机翼连接杆和防撞杆为一组。
[0018]
优选的，所述防雨组件包括防雨挡板、防雨机构、防雨挡板支撑柱和防雨底板，所述防雨挡板和防雨底板通过防雨挡板支撑柱固定连接，所述防雨机构设于防雨挡板和防雨底板之间，所述防雨挡板上设有第三伸缩板。防雨机内部设有折叠式防雨板，在下雨时，第三伸缩板打开，折叠式防雨板从防雨机内弹射而出，通过第三伸缩板的孔升到无人机上方5cm处，挡住雨水，避免雨水渗透进无人机，使得无人机损坏。
[0019]
上述的一种用于无人机电池更换结构的使用方法，包括以下步骤：
[0020]
s1，在无人机作业电量不足的情况下，电池与电池通流器断开连接，抓手抓取电池，通过滑轨滑动到第二伸缩板上方，此时第二伸缩板打开，抓手把电池放置到电池平置板上；
[0021]
s2，在电池与电池通流器断开连接，抓手抓取电池的同时，压缩气缸工作，带动伸缩杆运动，进而推动备用电池至电池升降块上；
[0022]
s3，伸缩杆推动备用电池至电池升降块上后，竖直升降气缸工作，带动升降杆升降，使得电池升降块上升，此时第一收缩板打开，电池升到第一收缩板上侧，电池与电池通流器再次连接；
[0023]
s4，电池与电池通流器再次连接后，第一收缩板闭合，实现无人机自动更换电池，而换下来的电池放置到电池平置板上；
[0024]
s5,此时，冷却机构工作，对换下来的电池进行冷却处理；
[0025]
s6,在下雨的情况下，防雨机构上的第三伸缩板打开，防雨机构弹出防雨布，包裹机体，防止雨水渗透至无人机。
[0026]
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0027]
本发明的一种用于无人机电池更换结构，连接稳定，结构强度高，便于拆装和检修，操作方便，稳定可靠，使用寿命长，电池更换组件实现无人机空中超长续航，在电池没电时，电池更换组件工作，实现空中更换电池，使得无人机不至于返回更换电池后再进行作业的情况，增加了装置的适用性。
附图说明
[0028]
图1为本发明一种用于无人机电池更换结构实施例的立体结构示意图；(状态一)
[0029]
图2为本发明一种用于无人机电池更换结构实施例的立体结构示意图；(状态二)
[0030]
图3为本发明一种用于无人机电池更换结构实施例的立体结构示意图；(状态三)
[0031]
图4为图3b处的放大结构示意图；
[0032]
图5为本发明一种用于无人机电池更换结构实施例的正视结构示意图；
[0033]
图6为图5中a-a的剖视图；
[0034]
图7为本发明一种用于无人机电池更换结构实施例中冷却机构的立体结构示意图；
[0035]
附图中涉及到的附图标记有：动力组件1、螺旋桨101、转轴102、动力电机103、电机固定块104、机翼固定座105、机翼连接杆106、防撞杆107、防雨组件2、防雨挡板201、防雨机构202、防雨挡板支撑柱203、防雨底板204、电池组件3、电池组件支撑板301、电池组件支撑
柱302、降频器303、电池304、电池通流器305、步进电机306、电池更换组件4、电池平置板401、电池更换连接柱402、压缩气缸403、气缸固定座404、伸缩杆限位套405、伸缩杆406、伸缩杆保护套407、备用电池408、电池升降块409、升降冷却机构410、冷却机构保温壳411、竖直升降气缸412、冷却机构413、冷却泵414、冷却罩415、冷却泵控制器416、冷却片417、冷却管418、冷却管限位器419、冷却管固定器420。
具体实施方式
[0036]
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
[0037]
实施例一
[0038]
如图1-7所示，一种用于无人机电池更换结构，包括动力组件1、防雨组件2、电池组件3和电池更换组件4，动力组件1与防雨组件2固定连接，电池组件3设于防雨组件2下侧且与防雨组件2下侧固定连接，电池更换组件4设于电池组件3下侧且与电池组件3下侧固定连接；
[0039]
电池更换组件4包括电池平置板401、电池更换连接柱402、压缩气缸403、气缸固定座404、伸缩杆限位套405、伸缩杆406、伸缩杆保护套407和备用电池408，电池更换连接柱402设有多根，多根电池更换连接柱402设于电池平置板401上，气缸固定座404设于压缩气缸403后侧面且与压缩气缸403固定连接，伸缩杆限位套405设于压缩气缸403前侧面且与压缩气缸403固定连接，气缸固定座404和伸缩杆限位套405位于压缩气缸403的对立面，伸缩杆406穿设于压缩气缸403，伸缩杆保护套407套设于伸缩杆406上，伸缩杆保护套407与备用电池408可拆卸连接。进一步说明，气缸固定座404用于固定压缩气缸403，压缩气缸403工作，带动伸缩杆406运动，进而推动备用电池408至电池升降块409上，此设计使得放置于电池平置板401的备用电池408能够位移至电池升降块409上，增加本结构的使用性。
[0040]
作为优选方案，电池更换组件4还包括电池升降块409和升降冷却机构410，电池升降块409下侧还连接有升降杆，电池升降块409设于升降杆上，升降杆穿过电池平置板401与电池升降块409固定连接，升降杆设于升降冷却机构410内，升降冷却机构410设于电池平置板401下且与电池平置板401固定连接。进一步说明，电池升降块409能够上下升降，使得备用电池408能够上升，实现备用电池408的更换前奏，使得备用电池408能够位移到第一收缩板上，此设计增加结构的实用性。
[0041]
作为优选方案，升降冷却机构410包括冷却机构保温壳411、竖直升降气缸412和冷却机构413，竖直升降气缸412设有四个，四个竖直升降气缸412设于冷却机构保温壳411四个竖直边，冷却机构保温壳411与竖直升降气缸412固定连接，冷却机构413设于冷却机构保温壳411内壁并且延伸出内壁，冷却机构413与冷却机构保温壳411固定连接。进一步说明，竖直升降气缸412工作，带动电池升降块409升降，冷却机构保温壳411用于保护置于冷却机构保温壳411内的结构，增加结构的适用性。
[0042]
作为优选方案，冷却机构413包括冷却泵414、冷却罩415、冷却泵控制器416、冷却片417、冷却管418、冷却管限位器419和冷却管固定器420，冷却泵414与冷却罩415固定连接，冷却泵控制器416设于冷却泵414上侧且与冷却泵414固定连接，冷却片417和冷却管418穿过冷却管限位器419与冷却管固定器420固定连接。进一步说明，通过控制冷却泵控制器
416使得冷却泵414工作，实现冷却片417和冷却管418工作，实现冷却功能，冷却机构413对更换下来的电池304降温，使得电池304能够延长使用寿命，增加结构的实用性。
[0043]
实施例二
[0044]
本实施例作为上一实施例的进一步改进，如图1-7所示，一种用于无人机电池更换结构，包括动力组件1、防雨组件2、电池组件3和电池更换组件4，动力组件1与防雨组件2固定连接，电池组件3设于防雨组件2下侧且与防雨组件2下侧固定连接，电池更换组件4设于电池组件3下侧且与电池组件3下侧固定连接；
[0045]
电池更换组件4包括电池平置板401、电池更换连接柱402、压缩气缸403、气缸固定座404、伸缩杆限位套405、伸缩杆406、伸缩杆保护套407和备用电池408，电池更换连接柱402设有多根，多根电池更换连接柱402设于电池平置板401上，气缸固定座404设于压缩气缸403后侧面且与压缩气缸403固定连接，伸缩杆限位套405设于压缩气缸403前侧面且与压缩气缸403固定连接，气缸固定座404和伸缩杆限位套405位于压缩气缸403的对立面，伸缩杆406穿设于压缩气缸403，伸缩杆保护套407套设于伸缩杆406上，伸缩杆保护套407与备用电池408可拆卸连接。进一步说明，气缸固定座404用于固定压缩气缸403，压缩气缸403工作，带动伸缩杆406运动，进而推动备用电池408至电池升降块409上，此设计使得放置于电池平置板401的备用电池408能够位移至电池升降块409上，增加本结构的使用性。
[0046]
作为优选方案，电池更换组件4还包括电池升降块409和升降冷却机构410，电池升降块409下侧还连接有升降杆，电池升降块409设于升降杆上，升降杆穿过电池平置板401与电池升降块409固定连接，升降杆设于升降冷却机构410内，升降冷却机构410设于电池平置板401下且与电池平置板401固定连接。进一步说明，电池升降块409能够上下升降，使得备用电池408能够上升，实现备用电池408的更换前奏，使得备用电池408能够位移到第一收缩板上，此设计增加结构的实用性。
[0047]
作为优选方案，升降冷却机构410包括冷却机构保温壳411、竖直升降气缸412和冷却机构413，竖直升降气缸412设有四个，四个竖直升降气缸412设于冷却机构保温壳411四个竖直边，冷却机构保温壳411与竖直升降气缸412固定连接，冷却机构413设于冷却机构保温壳411内壁并且延伸出内壁，冷却机构413与冷却机构保温壳411固定连接。进一步说明，竖直升降气缸412工作，带动电池升降块409升降，冷却机构保温壳411用于保护置于冷却机构保温壳411内的结构，增加结构的适用性。
[0048]
作为优选方案，冷却机构413包括冷却泵414、冷却罩415、冷却泵控制器416、冷却片417、冷却管418、冷却管限位器419和冷却管固定器420，冷却泵414与冷却罩415固定连接，冷却泵控制器416设于冷却泵414上侧且与冷却泵414固定连接，冷却片417和冷却管418穿过冷却管限位器419与冷却管固定器420固定连接。进一步说明，通过控制冷却泵控制器416使得冷却泵414工作，实现冷却片417和冷却管418工作，实现冷却功能，冷却机构413对更换下来的电池304降温，使得电池304能够延长使用寿命，增加结构的实用性。
[0049]
作为优选方案，电池组件3包括电池组件支撑板301、电池组件支撑柱302、降频器303、电池304、电池通流器305和步进电机306，电池组件支撑柱302设有多根，多根电池组件支撑柱302设于电池组件支撑板301四周且与电池组件支撑板301固定连接，降频器303、电池304、电池通流器305和步进电机306均设于电池组件支撑板301上，电池304与电池通流器305可拆卸连接。进一步说明，电池304与电池通流器305可拆卸连接，在电池304没电的时
候，在电池304与电池通流器305断开连接，备用电池408上升后，电池304与电池通流器305再次连接；实现电池更换。
[0050]
作为优选方案，电池组件支撑板301上设有两个可收缩的板，第一收缩板位于电池304下侧，第二伸缩板位于电池304右侧，并且电池上方设有抓手和滑轨，抓手套设于滑轨上。进一步说明，在电池304与电池通流器305断开连接时，抓手抓取电池304的同时，压缩气缸403工作，带动伸缩杆406运动，进而推动备用电池408至电池升降块409上，电池304与电池通流器305再次连接后，第一收缩板闭合，实现无人机自动更换电池，而换下来的电池304放置到电池平置板401上。
[0051]
作为优选方案，动力组件1包括螺旋桨101、转轴102、动力电机103、电机固定块104、机翼固定座105、机翼连接杆106和防撞杆107，螺旋桨101与转轴102固定连接，转轴102穿设于动力电机103上且与于动力电机103固定连接，动力电机103与电机固定块104固定连接，电机固定块104与机翼固定座105固定连接，机翼固定座105与机翼连接杆106固定连接，防撞杆107设于机翼固定座105内侧且与机翼固定座105活动连接。进一步说明，动力电机103通过电池408供电工作，动力电机103工作使得转轴102转动，最后使得螺旋桨101，防撞杆107可以以一端为圆心旋转，在无人机升空时，防撞杆107旋转至机翼连接杆106上，在无人机工作结束降落时防撞杆107旋转至与机翼连接杆106垂直，保护电池组件3和电池更换组件4不直接接触地幔造成结构损坏，增加结构的安全性。
[0052]
作为优选方案，螺旋桨101、转轴102、动力电机103、电机固定块104、机翼固定座105、机翼连接杆106和防撞杆107均设有四个，单个螺旋桨101、转轴102、动力电机103、电机固定块104、机翼固定座105、机翼连接杆106和防撞杆107为一组。进一步说明，四组组件联动工作，实现无人机的升空、降落和转向功能，增加无人机的实用性。
[0053]
作为优选方案，防雨组件2包括防雨挡板201、防雨机构202、防雨挡板支撑柱203和防雨底板204，防雨挡板201和防雨底板204通过防雨挡板支撑柱203固定连接，防雨机构202设于防雨挡板201和防雨底板204之间，防雨挡板201上设有第三伸缩板。进一步说明，防雨机构202内部设有折叠式防雨板，在下雨时，第三伸缩板打开，折叠式防雨板从防雨机构202内弹射而出，通过第三伸缩板的孔升到无人机上方5cm处，挡住雨水，避免雨水渗透进无人机，使得无人机损坏。
[0054]
实施例二相对于实施例一的优点在于：一种用于无人机电池更换结构，连接稳定，结构强度高，便于拆装和检修，操作方便，稳定可靠，使用寿命长，电池更换组件实现无人机空中超长续航，在电池没电时，电池更换组件工作，实现空中更换电池，使得无人机不至于返回更换电池后再进行作业的情况，增加了装置的适用性。
[0055]
采用上述的一种用于无人机电池更换结构的使用方法，包括以下步骤：
[0056]
s1，在无人机作业电量不足的情况下，电池304与电池通流器305断开连接，抓手抓取电池304，通过滑轨滑动到第二伸缩板上方，此时第二伸缩板打开，抓手把电池304放置到电池平置板401上；
[0057]
s2，在电池304与电池通流器305断开连接，抓手抓取电池304的同时，压缩气缸403工作，带动伸缩杆406运动，进而推动备用电池408至电池升降块409上；
[0058]
s3，伸缩杆406推动备用电池408至电池升降块409上后，竖直升降气缸412工作，带动升降杆升降，使得电池升降块409上升，此时第一收缩板打开，电池升到第一收缩板上侧，
电池304与电池通流器305再次连接；
[0059]
s4，电池304与电池通流器305再次连接后，第一收缩板闭合，实现无人机自动更换电池，而换下来的电池304放置到电池平置板401上；
[0060]
s5,此时，冷却机构413工作，对换下来的电池304进行冷却处理；
[0061]
s6,在下雨的情况下，防雨机构202上的第三伸缩板打开，防雨机构弹出防雨布，包裹机体，防止雨水渗透至无人机。
[0062]
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

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