一种基于无人机自动机库的无人机起飞方法与流程

本发明涉及无人机领域，具体地，涉及一种基于无人机自动机库的无人机起飞方法。

背景技术：

无人机在执行作业任务时需要首先运输到相应的部署地点，然后执行起飞流程，现有技术中的无人机起飞方法或流程均是基于简单的运输设备或机库来进行，到达部署地点后的起飞流程需要大量的人工参与，人工参与容易出错且效率较低。

技术实现要素：

本发明提供了一种基于无人机自动机库的无人机起飞方法，本方法基于无人机自动机库能够实现无人机的自动化和智能化起飞，避免了传统的人工大量参与起飞流程，提高了无人机起飞效率和降低了起飞故障的出现概率。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于无人机自动机库的无人机起飞方法，所述无人机自动机库中设有若干无人机存储区，每个无人机存储区均对应一个无人机存储单元，每个无人机存储区均设有一个用于对无人机存储单元进行固定的锁紧装置，所述方法包括：

步骤1：无人机自动机库收到无人机起飞指令，其中，无人机起飞指令中包括：起飞无人机编号m和对应的无人机存储单元编号n；检测无人机自动机库库门的状态，若无人机自动机库库门处于关闭状态，则打开无人机自动机库库门，并使得库门上的移栽顶升机构处于水平，移栽顶升机构升高至与编号为n的无人机存储单元对应的位置；

步骤2：无人机存储区中的锁紧装置解除对无人机存储单元的锁定；

步骤3：移栽顶升机构将编号为n的无人机存储单元从相应的无人机存储区中移出至移栽顶升机构正上方；

步骤4：移栽顶升机构携带编号为n的无人机存储单元升高至起飞点；

步骤5：编号为n的无人机存储单元解除对编号为m的无人机的锁定；

步骤6：编号为m的无人机起飞，编号为n的无人机存储单元检测无人机是否起飞成功；若起飞不成功则反馈起飞不成功信息至无人机自动机库管理系统，若起飞成功则移栽顶升机构携带编号为n的无人机存储单元下降至与编号为n的无人机存储单元对应的位置；

步骤7：移栽顶升机构将编号为n的无人机存储单元移动至相应的无人机存储区中；

步骤8：无人机存储区中的锁紧装置对无人机存储单元进行锁定。

其中，本发明的原理是基于无人机自动机库，通过无人机自动机库实现无人机的自动和智能化起飞，其中，无人机自动机库中设有若干无人机存储区，每个无人机存储区均对应一个无人机存储单元，每个无人机存储单元用于存储相应的无人机，每个无人机存储区均设有一个用于对无人机存储单元进行固定的锁紧装置，利用锁紧装置可以对无人机存储单元进行固定，避免出现碰撞和抖动。

其中，本方法中的自动化和智能化操作包括：无人机自动机库自动生成无人机起飞指令；以及无人机自动机库库门的自动打开和关闭；以及自动将移栽顶升机构升高与下降至相应的位置；以及锁紧装置自动解除和锁定无人机存储单元；以及无人机的自动起飞；以及移栽顶升机构将无人机存储单元自动从相应的无人机存储区中移出和移入相应的无人机存储区；通过上述自动化和智能化的操作实现了无人机的自动化和智能化起飞，避免了传统的人工大量参与起飞流程，提高了无人机起飞效率和降低了起飞故障的出现概率。

优选的，所述方法在步骤1之前还包括：

将无人机自动机库移动至无人机作业任务部署目的地；

对无人机自动机库外部环境进行监测，获得外部环境参数；

判断外部环境参数是否满足无人机起飞要求，若不满足则暂停无人机起飞流程；若满足起飞要求则开启无人机起飞流程；

无人机进行自检，若自检不通过则停止起飞流程，若自检通过则执行后续起飞流程。

其中，在无人机执行起飞任务时，首先需要无人机自动机库携带无人机移动至相应的任务部署地点，然后利用无人机自动机库外部环境进行监测，目的是获得外部环境参数，通过对外部环境的监测保障无人机起飞后能够正常飞行，避免出现飞行事故或故障。

优选的，所述方法在步骤1之前还包括：

无人机自动机库生成无人机起飞指令并开启相应的供电系统进行供电，本方法中在无人机起飞前检测该无人机是否正在充电，若正在充电，则断开该无人机的充电后执行无人机起飞流程。本步骤的目的是对需要执行起飞任务的无人机断开无线充电，保障起飞的安全性。

优选的，无人机自动机库设有若干个库门，每个库门上均设有一个或多个移栽顶升机构，当需要执行无人机起飞任务时，首先判断是否有移栽顶升机构处于空闲状态，若有则选择空闲的移栽顶升机构执行无人机起飞任务，若没有则将相应的无人机起飞任务加入任务队列，基于任务队列排序执行相应的无人机起飞任务。

其中，本步骤设计的目的是同时能够实现多架无人机的同时起飞，当需要同时起飞多架无人机时，首先遍历无人机自动机库中的所有移栽顶升机构，找到空闲的移栽顶升机构，判断空闲的移栽顶升机构数量是否大于目前所需要起飞的无人机数量，若大于则从空闲的移栽顶升机构中选择出相应数目的移栽顶升机构，并将相应的无人机移动出存储单元并升起至起飞点进行起飞，若空闲的移栽顶升机构数目小于目前所需要起飞的无人机数量，则将相应的无人机起飞任务加入任务队列，基于任务队列排序执行相应的无人机起飞任务，待出现新的空闲的移栽顶升机构时执行相应的起飞任务，通过上述方式能够实现多架无人机的同时起飞流程，提高了无人机起飞和作业的效率。

优选的，本方法中无人机存储单元通过无人机脚架锁紧机构对无人机脚架进行锁紧或解锁。当无人机不执行起飞流程时，利用无人机脚架锁紧机构可以将无人机脚架进行锁紧，通过锁紧能够保障无人机固定稳固，保障无人机的安全，当需要起飞时无人机脚架锁紧机构接触锁定后无人机起飞。

优选的，所述方法还包括步骤9：获得下一个无人机起飞任务执行时刻距离目前时刻的时间间隔t1，获得下一个无人机降落任务执行时刻距离目前时刻的时间间隔t2，若ti和t2均大于阈值，则生成库门关闭提醒消息，无人机自动机库基于提醒消息控制无人机自动机库库门开启或关闭。

其中，本步骤设计的目的是当执行无人机起飞任务时，无人机自动机库的库门是打开状态的，若下一辆无人机起飞的间隔时间较长，或本次无人机执行的任务所需时间较长，则将无人机自动机库的库门关闭，目的是长期将无人机自动机库的库门打开存在相应的安全隐患，这样设计能够对无人机自动机库中的无人机和设备进行保护，其中，生成提醒消息后是否关闭由无人机自动机库的控制系统或操作人员进行决定。。

优选的，所述方法在步骤1之前还包括：

无人机自动机库从无人机管理后台接收无人机作业任务，无人机自动机库对无人机作业任务进行解析获得无人机起飞指令，所述无人机起飞指令还包括无人机起飞时刻，当到达无人机起飞时刻时执行无人机起飞流程。

优选的，所述方法在步骤1之后和步骤2之前还包括步骤：对编号为m的无人机进行检测，判断编号为m的无人机是否满足飞行要求，若满足则执行步骤2，若不满足则将检测结果反馈至无人机自动机库的管理系统。

其中，本方法中在无人机执行起飞任务前首先需要对无人机进行检测，目的是判断无人机是否正常，若出现异常则换一辆无人机执行相应的起飞任务，目的是对无人机进行保护以及对无人机作业任务完成情况进行保障。

优选的，对编号为m的无人机进行检测的内容包括：无人机外部和内部是否存在异常、无人机剩余电量是否满足本次飞行任务要求。

优选的，所述方法还包括：若编号为m的无人机在起飞过程中出现异常导致无法起飞时，则停止编号为m的无人机在起飞流程，并向无人机自动机库的管理系统反馈起飞结果并报警，同时开启编号为k的无人机起飞流程执行编号为m的无人机作业任务。

其中，设计本步骤的目的是设置备用无人机，当某个无人机出现异常或故障时起飞备用的无人机，保障无人机作业任务的正常执行。

其中，本发明中的无人机脚架锁紧机构包括锁钩和锁钩驱动机构，所述锁钩驱动机构用于驱动锁钩切换至锁紧状态或解锁状态，在所述锁紧状态下，锁钩至少部分位于充电平台上方并固定无人机脚架，在所述解锁状态下，锁钩位于充电平台下方。

传统的用于无人机停放的存储单元具备对无人机充电、位置校正和基本夹持功能。无人机降落在存储单元上后，两块w夹板向心聚拢的自动定位效应引导、定位无人机，使得无人机以预设的角度移动至充电区域中预设的位置。在转运、部署阶段，无人机脚架受两块w夹板的夹持而固定在存储单元上。但是，无人机体积增大、运输环境复杂等因素使得传统的利用w夹板夹持的方式无法稳定地固定无人机在充电区域中的位置，无人机容易从夹板夹持中脱离，导致充电异常，严重时从充电平台上滑落损坏。

本技术方案在传统的无人机充电平台上设置脚架锁紧机构，确保无人机在运输过程中始终固定在充电区域。

优选的，本方法中的移栽顶升机构包括：顶升机构、移载机构和起落平台；无人机自动机库的门板内壁设置顶升机构，所述顶升机构远离门板的一端连接起落平台，所述起落平台上设置移载机构；所述起落平台用于承载无人机；所述顶升机构用于使起落平台靠近和远离门板；所述移载机构用于使无人机进入和移出起落平台。

针对现有技术中无人机机库库门功能局限的问题，本发明对移栽顶升机构进行了设计，在现有门板的基础上，本发明在门板内壁设置顶升机构，并通过顶升机构来连接起落平台。其中门板内壁，是指当库门处于关闭状态时，门板朝向机库内部方向的一侧表面。通过将顶升机构设置在门板内壁，能够使得当库门关闭时，顶升机构和起落平台都能够收纳于机库内部，起到节约空间、保护顶升机构和起落平台的效果。此外，顶升机构中的“顶升”，是指当门板处于开启状态下时，起落平台位于顶升机构的上方，顶升机构工作即可驱动起落平台升高或下降。此外，还在起落平台上设置移载机构，当有无人机需要起飞时，通过移载机构使该架无人机从机库内移出至起落平台上；当有无人机降落时，通过移载机构使该架无人机从起落平台移动至机库内。本发明中的库门具体使用时，直接将门板安装在侧面开口的机库上，使门板底边与机库侧面铰接、门板以下翻方式打开；当没有无人机需要起飞或降落时，库门保持关闭状态封闭机库侧面的敞口面，此时顶升机构尽量收缩，起落平台与门板之间距离最小，不会占用过多空间，有利于本申请库门的集成化设置与整体化收纳；当有无人机需要起飞时，打开门板，使起落平台翻转至水平状态，顶升机构将起落平台顶升至该无人机所在高度，移载机构将该无人机从机库内移出至起落平台上，顶升机构继续将起落平台顶升至起飞高度，无人机从起落平台上起飞，然后升降平台下降，重新关闭库门待命。当有无人机需要降落时，再次打开门板，顶升机构将起落平台顶升至降落高度，无人机降落至起落平台上，顶升机构再将起落平台下降至至该无人机在机库内的储存高度，移载机构将该无人机从起落平台移至机库内。综上，本发明中的库门用于安装在机库侧面，且集成有顶升机构、起落平台和移载机构，相较于常规的库门而言，利用库门作为了无人机起飞和降落的中转结构，避免了中转结构占用库体内部空间，为库门赋予了极大的功能性；并且在不工作时使起落平台收缩，有效实现了无人机起落中转结构的收纳，显著提高了空间利用率。此外，本申请的库门由于有顶升机构能够灵活调整高度、有移载机构实现对无人机的转运，因此可以使得装配本库门的库体内部的无人机进行多层布置，还解决了现有技术中无人机库体只能够单层布置无人机的缺陷，还实现了提高对应库体的空间利用率、提高对应机库的无人机容量的目的。

进一步的，所述门板的底边用于与机库侧面铰接；所述门板内壁还铰接伸缩装置，所述伸缩装置远离门板的一端用于与机库侧面铰接。伸缩装置用于在柜门打开时拉住门板同时缓慢伸长，使得门板缓慢稳定的以下翻方式展开；同时在门板需要关闭时逐渐收缩将门板拉起。伸缩装置可使用任意现有技术，如气缸、液压缸或是电动推杆等能够实现伸缩功能的设备。

进一步的，所述起落平台的上表面平行于门板内侧壁；起落平台与顶升机构共同组成剪式升降台。

进一步的，所述移载机构包括能够往复运动的传送带，所述传送带上固定连接拨片；还包括用于驱动所述传送带的第一驱动装置。本方案中的传送带可以为皮带、链条等任意现有传送带均可。传送带作为移载机构的组成部分在起落平台上进行往复运动，带动其上固定的拨片同步进行动作，拨片抵靠无人机底部后，即可推动无人机进行移载。具体的：当需要将无人机从机库内移出至起落平台上时，使得传送带带动拨片从靠近机库的一端移动至远离机库的一端，即可推动无人机逐渐进入起落平台上的指定位置；当需要将无人机从起落平台上移回至机库内时，使得传送带带动拨片从远离机库的一端移动至靠近机库的一端，即可推动无人机从起落平台上逐渐进入机库内。本方案通过传送带来带动拨片在起落平台上做往复运动，通过拨片的运动来推动无人机进行移动，从而实现了无人机在本申请的库门与无人机的机库之间的移载交换。所述传送带优选为回转式的传送带，通过控制其正反转来实现所需的往复功能。本方案充分实现了通过库门来实现无人机往复移载的效果，移载机构的集成效果极好，能够进一步的优化安装空间与结构。其中，传送带由第一驱动装置驱动进行动作。

进一步的，所述第一驱动装置为电机，所述传送带为链条或皮带；传送带绕主动轮、从动轮转动，第一驱动装置驱动主动轮转动。链条或皮带绕主动轮和从动轮，电机的输出端驱动主动轮转动，从而带动链条或皮带进行转动；本方案通过控制链条或皮带的正反转，即可实现无人机的双向移动，因此极大的简化了移载所需的结构成本与控制成本，充分实现了通过库门完成无人机的进出的作用。

进一步的，还包括固定在起落平台上的滑轨，所述滑轨的一端伸出至起落平台外；还包括滑动连接在所述滑轨上的安装件，所述第一驱动装置与安装件相对固定，所述从动轮转动连接在安装件上；还包括用于驱动安装件沿滑轨移动的第二驱动装置。发明人在进一步的研究过程中发现，为了不影响本申请库门的正常关闭密封，放置在机库内的无人机必然会位于机库内稍微向内的位置。为此，若传送带完全位于门板的投影区域内，无论传送带怎么转动，都难以使得其上的拨片够到位于机库内的无人机，只能够实现将无人机从门板上推进至机库内的效果。为了克服这一问题，本方案在起落平台上固定滑轨，且使得滑轨的一端伸出至起落平台外，当库门打开时，滑轨伸出至起落平台外的一端朝向机库内部方向。滑轨上滑动连接安装件，第一驱动装置与安装件相对固定，安装件的滑动带动第一驱动装置同步滑动，从而带动主动轮也进行滑动；同时，从动轮也转动连接在安装件上，因此从动轮也随着安装件进行滑动，最终使得整个传送带都能够朝向库体内部方向移动一段距离，使得拨片能够转动至库体内部，从而从库体内部将无人机向外推出。本方案中，第一驱动装置与安装件的相对固定方式通过任意现有技术实现即可。

进一步的，所述拨片远离传送带的一端转动连接导轮。对无人机的推动是通过拨片实现的，在其外端即远离传送带的一端转动连接导论，通过导轮避免拨片与无人机之间硬性接触强行挤压，将本来较为强烈的对撞作用转换为导轮的滚动摩擦消耗掉，提高了本申请移载机构工作过程中对无人机的保护效果。

进一步的，一个起落平台上设置两个移载机构，两个移载机构分别分布在起落平台上的相对两侧边。每架无人机的起飞与降落都通过两侧的移载机构同时动作实现，确保无人机稳定的进行移动，显著提高本申请的使用稳定性。

本发明的移栽顶升机构且集成有顶升机构、起落平台和移载机构，相较于常规的库门而言，利用库门作为了无人机起飞和降落的中转结构，避免了中转结构占用库体内部空间，为库门赋予了极大的功能性；并且在不工作时使起落平台收缩，有效实现了无人机起落中转结构的收纳，显著提高了空间利用率。

本发明移栽顶升机构由于有顶升机构能够灵活调整高度、有移载机构实现对无人机的转运，因此可以使得装配本库门的库体内部的无人机进行多层布置，还解决了现有技术中无人机库体只能够单层布置无人机的缺陷，还实现了提高对应库体的空间利用率、提高对应机库的无人机容量的目的。

本发明移栽顶升机构通过传送带来带动拨片在起落平台上做往复运动，通过拨片的运动来推动无人机进行移动，从而实现了无人机在本申请的库门与无人机的机库之间的移载交换，使得移载机构的集成效果极好，能够进一步的优化安装空间与结构。

本发明移栽顶升机构从动轮随着安装件进行滑动，最终使得整个传送带都能够朝向库体内部方向移动一段距离，使得拨片能够转动至库体内部，从而从库体内部将无人机向外推出，实现了仅仅通过库门即可将无人机从库体内移出的效果。

其中，本发明中的移载机构包括位于储存区的储存单元、用于与所述储存单元对接的中转单元；还包括位于储存区内和/或中转单元上的搬运组件，所述搬运组件用于将储存单元在储存区和中转单元之间进行搬运。

针对现有技术中无人机机库的储存单元的现场搬运难题，本发明对移载机构进行了设计，在无人机的机库内都设置有储存区，储存区内设置若干储存单元，每个储存单元用于放置一架无人机。本发明的改进在于还设置了中转单元来与储存单元对接，并且在储存区内和/或中转单元上设置搬运组件，通过搬运组件实现储存单元在储存区和中转单元之间的移动。本发明无需使用人力或借助外部吊车等器械即可完成无人机进出机库储存区的目的，解决了现有技术中储存单元难以在现场高效进出无人机机库的问题。此外，本发明通过将无人机从储存单元搬运至中转单元上、以及从中转单元搬回至储存单元上，从而实现无人机可以在中转单元上直接或间接的完成起飞与降落，而中转单元可以在任意所需位置与高度承接无人机的起飞与降落，所以还克服了现有技术中大型无人机的起降方式单一、只能够在机库内直接进行起降导致的起降方式单一的缺陷，使得无人机的起飞与降落能够在储存区外进行，避免了对其余无人机的影响干扰、甚至磕碰到其余无人机的状况发生，为大型无人机机库创造了更多元的起降方式。本申请具体使用时，可以通过任意现有方式控制中转单元至任意所需位置来实现无人机的起降作业。

进一步的，所述搬运组件包括设置在中转单元上的第二搬运机构、位于储存单元各边角的凹槽；所述第二搬运机构包括设置在中转单元相对两侧的第二直线驱动装置，两个第二直线驱动装置之间为储存单元在中转单元上的存放区域；所述第二直线驱动装置上固定连接两个第二推动件；所述第二推动件能够进入所述凹槽内。

在中转单元的相对两侧设置第二直线驱动装置，储存单元进入中转区后位于两个第二直线驱动装置之间，两侧的第二直线驱动装置分别带动两侧的第二推动件动作，当两个第二推动件自中转单元向靠近储存区的方向移动时，即可将储存单元整体向储存区内部推动，直至将储存单元推动至储存区内；同理当需要将储存单元从储存区移出时，两侧的第二推动件转动至储存单元外端，随着两个第二推动件分别进入两个相对的凹槽，即可实现将储存单元从储存区内携带出来，使之进入中转单元上的目的。其中，在第二直线驱动装置上固定连接两个第二推动件，是为了能够使得两个第二推动件进行接力，共同完成对储存单元的移动，具体的，对于储存单元而言，其一侧边的相对两个角落都设置有凹槽，这两个凹槽分别与两个第二推动件进行对应。当第一个第二推动件进入第一个凹槽内时，开始移动储存单元；随着第二推动件走到单向行程的末端需要进行转向，此过程中该第二推动件会逐渐脱离与之配合的凹槽，但是同时，另一个第二推动件即进入同侧的另一个凹槽内，从而实现继续对储存单元的推动，实现两个第二推动件的接力运输。

进一步的，所述第二直线驱动装置为由第二动力源驱动进行转动的环形的第二同步带，所述第二推动件为挂耳，所述挂耳向第二同步带的外侧延伸。第二动力源直接或间接的驱动第二同步带进行回转运动，带动位于第二同步带外侧的第二推动件同步进行运动。本方案使用第二同步带作为第二直线驱动装置，在不需要推动储存单元时能够将第二推动件转动至背离另一个第二同步带所在方向的一侧，避免第二推动件向中转单元内部延伸而影响无人机的正常起降作业。当需要移动储存单元时，启动第二同步带，即可从两侧同时对承载有无人机的储存单元进行推动。任意一个第二推动件的理论推动距离即为第二同步带的单侧长度。本方案与使用液压缸、气缸等直接从后方推动的技术相比，不仅能够保证更加稳定的搬运过程，还避免了占用中转单元的宽度空间，通过在中转单元两侧设置占地极小的第二同步带即可实现上述搬运过程，显著提高了空间利用率。此外，本方案使用两个第二同步带共带动四个第二推动件做回转运动，还使得第二推动件的复位是自第二同步带的外侧回转实现的，此过程不会对已经被推入储存区的储存单元造成任何干扰；并且两个第二推动件对储存单元的作用力是与储存单元所需的移动方向完全一致的，不会产生任何的挤压夹持，因此对于保护储存单元、降低其磨损、延长其寿命等也有显著的效果。

进一步的，所述搬运组件还包括设置在储存区内的第一搬运机构；所述第一搬运机构包括设置在储存区相对两侧的第一直线驱动装置，两个第一直线驱动装置之间为储存单元在储存区内的存放区域；所述第一直线驱动装置上固定连接第一推动件，所述第一推动件能够进入所述凹槽内。在储存区内的相对两侧设置第一直线驱动装置，储存单元位于两个第一直线驱动装置之间，两侧的第一直线驱动装置分别带动两侧的第一推动件动作，当两个第一推动件自储存区内部向外部移动时，即可将储存单元整体向储存区外推动，由于无人机是放置在储存单元上的，因此即实现了将无人机搬运至中转单元上的效果。并且，本方案中的第一搬运机构能够在储存单元进、出储存区时，与第二搬运机构进行接力，即第一搬运机构搬运一段距离，第二搬运机构又搬运另一段距离，以此降低单个搬运机构的作业压力，实现更稳定的搬运效果。

进一步的，所述第一直线驱动装置为由第一动力源驱动进行转动的环形的第一同步带，所述第一推动件向第一同步带的外侧延伸。

第一动力源直接或间接的驱动第一同步带进行回转运动，带动位于第一同步带外侧的第一推动件同步进行运动。本方案使用第一同步带作为第一直线驱动装置，在不需要推动储存单元时能够将第一推动件转动至背离另一个第一同步带所在方向的一侧，从而不会对处于正常待机状态下的储存单元以及其上的无人机造成任何干扰。当需要搬运储存单元时，启动第一同步带，使第一推动件转动至靠近另一个第一同步带所在方向(即储存单元中心位置所在方向)，即可从两侧同时对储存单元进行推动，实现搬运移动单元的效果。第一推动件的理论推动距离即为第一同步带的单侧长度。本方案与使用液压缸、气缸等直接从后方推动的技术相比，不仅能够保证更加稳定的搬运过程，还避免了占用储存区的深度空间，通过在储存区两侧设置占地极小的第一同步带即可实现上述搬运过程，显著提高了空间利用率。此外，本方案使用两侧第一同步带分别带动两个第一推动件做回转运动，还使得第一推动件的回收复位是自第一同步带的外侧回转实现的，此过程不会对已经被推出的储存单元造成任何干扰；并且两个第一推动件对储存单元的作用力是与储存单元所需的移动方向完全一致的，不会产生任何的挤压夹持，因此对于保护储存单元、降低其磨损、延长其寿命等也有显著的效果。

进一步的，所述储存单元呈方形，所述凹槽位于储存单元相对两侧边的两端。

本方案中在储存单元四个边角位置开设的凹槽，是为了给第一推动件或/和第二推动件提供位置空间。储存单元以朝向储存区内部方形为内侧，以朝向中转单元方向为外侧，当有无人机需要起飞时，两个推动件分别进入储存单元内侧的两个凹槽内，此时移动两个推动件即可带动整个储存单元进行移动；同理，当有无人机降落后，两个推动件分别进入储存单元外侧的两个凹槽内，此时移动两个推动件即可带动整个储存单元进行移动。本方案通过上述四个凹槽的设置，能够使得储存单元无论在储存区内还是在中转单元上，均可到达其位置的极限，即向内最深或向外最远的位置，如向内可以使储存单元抵拢储存区深度方向的底部，向外可以使储存单元抵达中转单元宽度方向的最大位置，显著降低了对储存单元的定位难度，同时为储存单元提供了最大程度的移动空间与范围，使得当无人机起飞时储存单元能够尽量远离储存区，当无人机降落回收时，储存单元能够尽量远离中转单元。

进一步的，所述储存区的相对两侧设置第一滑轨，所述中转单元的相对两侧设置第二滑轨；所述第一滑轨与第二滑轨等高，且两根第一滑轨与两根第二滑轨一一对应；所述储存单元能够在第一滑轨与第二滑轨上移动。储存区的两根第一滑轨，分别用于与中转单元上的两根第二滑轨对接。当有无人机需要起飞时，第一推动件将储存单元沿第一滑轨向外推动，储存单元逐渐自第一滑轨过渡至第二滑轨上，继续沿第二滑轨进行移动，直至储存单元完全位于第二滑轨上；当有无人机降落后，第二推动件将储存单元沿第二滑轨向内推动，储存单元逐渐自第二滑轨过渡至第一滑轨上，继续沿第一滑轨进行移动，直至储存单元完全位于第一滑轨上。

进一步的，所述储存单元底部设置滑动件或滚动件，所述滑动件或滚动件能够与第一滑轨、第二滑轨滑动配合或滚动配合。当储存单元底部设置滑动件时，该滑动件与第一滑轨和第二滑轨均能够滑动配合；当储存单元底部设置滚动件时，该滚动件与第一滑轨和第二滑轨均能够滚动配合。

进一步的，还包括第三直线驱动装置，所述第三直线驱动装置用于驱动所述储存区整体靠近和远离中转单元。发明人在进一步研究的过程中发现，对于无人机机库而言，在实际设计时，储存区和中转单元之间可能无法做到无缝衔接，其间容易存到较大缝隙，严重时甚至可能会影响储存单元在储存区和中转单元之间的正常交换。为此，本方案为储存区设置了第三直线驱动装置，当需要搬运储存单元时(即当有无人机需要起飞或有无人机降落后需要回收时)，通过第三直线驱动装置驱动储存区整体靠近中转单元即可；当完全对无人机的起飞或降落作业后，储存区处于待命状态，此时通过第三直线驱动装置驱动储存区整体远离中转单元即可。本方案特别适用于仅通过第二搬运机构来实现储存单元的进出搬运过程。

进一步的，还包括设置在储存区和/或中转单元上的锁定机构，所述锁定机构用于锁定所述储存单元。储存单元在储存区内存放时需要保持自身稳定，以维持其上承载的无人机的稳定；同理，储存单元在中转单元上时也需要保持自身稳定，以确保无人机能够在一个稳定的平台环境下进行起飞和着陆。为此本方案特别在储存区和/或中转单元上设置对应的锁定机构，用于在需要时锁定储存单元，为无人机的停机待命、起飞、着陆均创造出稳定的平台条件。

本发明移载机构通过增设中转单元，以及搬运组件的配合，无需使用人力或借助外部吊车等器械即可完成无人机进出机库储存区的目的，解决了现有技术中储存单元难以在现场高效进出无人机机库的问题。

本发明移载机构还克服了现有技术中大型无人机的起降方式单一、只能够在机库内直接进行起降导致的起降方式单一的缺陷，使得无人机的起飞与降落能够在储存区外进行，避免了对其余无人机的影响干扰、甚至磕碰到其余无人机的状况发生，为大型无人机机库创造了更多元的起降方式，为优化无人机起降提供了先决条件。

本发明移载机构使用两侧的同步带作为储存单元的直线驱动装置，在不需要推动储存单元时能够将对应推动件转动至背离另一个对应同步带所在方向的一侧，从而不会对处于正常待机状态下的储存单元、中转单元以及其上的无人机造成任何干扰，不仅能够保证更加稳定的搬运过程，还避免了占用深度或宽度空间，显著提高了空间利用率。并且本发明的推动方式不会对储存单元造成任何干扰，两个对应推动件对储存单元的作用力是与储存单元所需的移动方向完全一致的，不会产生任何的挤压夹持，因此对于保护储存单元、降低其磨损、延长其寿命等也有显著的效果。

本发明移载机构通过储存单元四个边角缺口的设置，能够使得储存单元无论在储存区内还是在中转单元上，均可到达其位置的极限，即向内最深或向外最远的位置，显著降低了对储存单元的定位难度，同时为储存单元提供了最大程度的移动空间与范围，使得当无人机起飞时储存单元能够尽量远离储存区，当无人机降落回收时，储存单元能够尽量远离中转单元。

本发明移载机构通过第三直线驱动装置解决了储存区和中转单元之间可能无法做到无缝衔接，其间容易存到较大缝隙，严重时甚至可能会影响储存单元在储存区和中转单元之间的正常交换的问题。

本发明移载机构在储存区和/或中转单元上设置对应的锁定机构，用于在需要时锁定储存单元，为无人机的停机待命、起飞、着陆均创造出稳定的平台条件。

本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本方法基于无人机自动机库能够实现无人机的自动化和智能化起飞，避免了传统的人工大量参与起飞流程，提高了无人机起飞效率和降低了起飞故障的出现概率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1是本发明中无人机自动机库的无人机起飞流程示意图；

图2为本发明具体实施例的结构示意图；

图3为本发明具体实施例的结构示意图；

图4为本发明具体实施例中移载机构的局部示意图；

图5为本发明具体实施例移载机构中传送带正转时的示意图；

图6为本发明具体实施例移载机构中传送带反转时的示意图；

图7为本发明具体实施例安装在库体上时的示意图；

图8为本发明移载机构具体实施例的一种结构示意图；

图9为图8中a处的局部放大图；

图10为本发明具体实施例的结构示意图；

图11为图10中b处的局部放大图；

图12为本发明具体实施例中储存区的结构示意图；

图13为本发明具体实施例中锁定机构的剖视图；

图14为本发明具体实施例中锁定机构在工作状态下的示意图。

图15为本发明移载机构具体实施例的另一种结构示意图；

22-门板，23-顶升机构，24-起落平台，25-伸缩装置，26-传送带，27-拨片，28-第一驱动装置，29-主动轮，30-从动轮，31-第三滑轨，32-安装件，33-导轮，34-储存单元，35-中转单元，36-第一直线驱动装置，37-第一推动件，38-第二直线驱动装置，39-第二推动件，40-第一动力源，41-第二动力源，42-第一滑轨，43-第二滑轨，44-缺口，45a-凹槽，45b-插孔，46-外筒，47-内筒，48-弹簧，49-电动伸缩杆，50-感应装置。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“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是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

实施例一

请参考图1，本发明实施例一提供了一种基于无人机自动机库的无人机起飞方法，所述无人机自动机库中设有若干无人机存储区，每个无人机存储区均对应一个无人机存储单元，每个无人机存储区均设有一个用于对无人机存储单元进行固定的锁紧装置，所述方法包括：

步骤1：无人机自动机库生成无人机起飞指令并开启相应的供电系统进行供电，如库门的供电，移栽顶升机构的供电，锁紧装置的供电等，其中，无人机起飞指令中包括：起飞无人机编号m和对应的无人机存储单元编号n，以及无人机起飞时间等；

步骤2：打开无人机自动机库库门，并使得库门上的移栽顶升机构处于水平；

步骤3：移栽顶升机构升高至与编号为n的无人机存储单元对应的位置；

步骤4：无人机存储区中的锁紧装置解除对无人机存储单元的锁定；

步骤5：移栽顶升机构将编号为n的无人机存储单元从相应的无人机存储区中移出至移栽顶升机构正上方；

步骤6：移栽顶升机构携带编号为n的无人机存储单元升高至起飞点；

步骤7：编号为n的无人机存储单元解除对编号为m的无人机的锁定；

步骤8：编号为m的无人机起飞，编号为n的无人机存储单元检测无人机是否起飞成功；若起飞不成功则反馈起飞不成功信息至无人机自动机库管理系统，若起飞成功则移栽顶升机构携带编号为n的无人机存储单元下降至与编号为n的无人机存储单元对应的位置；

步骤9：移栽顶升机构将编号为n的无人机存储单元移动至相应的无人机存储区中；

步骤10：无人机存储区中的锁紧装置对无人机存储单元进行锁定。

其中，在实施例一中，所述方法在步骤1之前还包括：

将无人机自动机库移动至无人机作业任务部署目的地；无人机自动机库中包括可移动载体，利用可移动载体可以携带机库移动至相应的无人机作业任务部署目的地；

对无人机自动机库外部环境进行监测，获得外部环境参数，如温度参数、湿度参数、风力大小参数、天气参数等等；

判断外部环境参数是否满足无人机起飞要求，若不满足则暂停无人机起飞流程；若满足起飞要求则开启无人机起飞流程；

无人机进行自检，若自检不通过则停止起飞流程，若自检通过则执行后续起飞流程。

其中，在本实施例一中，本方法中在无人机起飞前检测该无人机是否正在充电，若正在充电，则断开该无人机的充电后执行无人机起飞流程。本实施例中无人机自动机库中无人机存储单元的供电方式为接触式供电，通过与触点的接触和分开来实现无人机存储单元的供电与断电。

其中，在本实施例一中，无人机自动机库设有若干个库门，如4个库门，左右2侧各2个库门，在具体的实施方式中对库门的数目不进行具体的限定，每个库门上均设有一个移栽顶升机构，当需要执行无人机起飞任务时，首先判断是否有移栽顶升机构处于空闲状态，判断是方式为检测移栽顶升机构是否处于初始位置，若处于初始位置则处于空闲状态，否则处于正在使用状态，若有则选择空闲的移栽顶升机构执行无人机起飞任务，若没有则将相应的无人机起飞任务加入任务队列，基于任务队列排序执行相应的无人机起飞任务。

其中，在本实施例一中，本方法中无人机存储单元通过无人机脚架锁紧机构对无人机脚架进行锁紧或解锁。

其中，在本实施例一中，所述方法还包括步骤11：获得下一个无人机起飞任务执行时刻距离目前时刻的时间间隔t1，获得下一个无人机降落任务执行时刻距离目前时刻的时间间隔t2，若ti和t2均大于阈值，则生成库门关闭提醒消息，无人机自动机库基于提醒消息控制无人机自动机库库门开启或关闭。如阈值设为10分钟或20分钟或30分钟等等，本发明对具体的阈值不进行限定，当ti和t2均大于阈值，则关闭无人机自动机库库门。

其中，在本实施例一中，所述方法在步骤1之后和步骤2之前还包括步骤：对编号为m的无人机进行检测，判断编号为m的无人机是否满足飞行要求，若满足则执行步骤2，若不满足则将检测结果反馈至无人机自动机库的管理系统。

其中，在本实施例一中，对编号为m的无人机进行检测的内容包括：无人机外部和内部是否存在异常、无人机剩余电量是否满足本次飞行任务要求。具体检测内容可以包括：检测无人机的桨翼是否牢靠与传感器状态，检测无人机内部设备或系统是否正常运行，检测无人机的电池电压与温度，检测控制与图传信号状态、gps连接数、视觉定位系统是否正常运行等。

其中，在本实施例一中，所述方法还包括：若编号为m的无人机在起飞过程中出现异常导致无法起飞时，则停止编号为m的无人机在起飞流程，并向无人机自动机库的管理系统反馈起飞结果并报警，同时开启编号为k的无人机起飞流程执行编号为m的无人机作业任务。

实施例二

如图2与图3所示的移栽顶升机构，门板22内壁设置顶升机构23，顶升机构23远离门板22的一端连接起落平台24，起落平台24上设置移载机构；起落平台24用于承载无人机；顶升机构23用于使起落平台24靠近和远离门板22；移载机构用于使无人机进入和移出起落平台24。门板22的底边用于与机库侧面铰接；门板22内壁还铰接伸缩装置25，伸缩装置25远离门板22的一端用于与机库侧面铰接。起落平台3-24的上表面平行于门板22内侧壁；起落平台24与顶升机构23共同组成剪式升降台。其中门板22与顶升机构23之间可以是一一对应的关系，也可以是一个门板22上设置多个顶升机构23。

本实施例中的顶升机构23可通过任意现有技术实现即可，如通过常见的升降台、液压缸、顶推杆、千斤顶等各种现有顶升方式均可。

本实施例中的移载机构通过任意现有技术实现即可，如从前侧拉动、后侧推动或是通过皮带、链条等传输结构从一侧或两侧进行往复传输均可实现，甚至可以设置拨叉、叉车等结构进行移载；还可以是设置挂钩从门板下部推送。

实施例三：

如图2至图7所示的移栽顶升机构，在实施例二的基础上，本实施例对移载机构进行优化设计，具体的：移载机构包括能够往复运动的传送带26，传送带26上固定连接拨片27；还包括用于驱动传送带26的第一驱动装置28。第一驱动装置28为电机，传送带26为链条或皮带；传送带26绕主动轮29、从动轮30转动，第一驱动装置28驱动主动轮29转动。还包括固定在起落平台24上的第三滑轨31，第三滑轨31的一端伸出至起落平台24外，且当库门打开时该端部朝向库体内部方向延伸。还包括滑动连接在第三滑轨31上的安装件32，第一驱动装置28与安装件32相对固定，从动轮30转动连接在安装件32上；还包括用于驱动安装件32沿第三滑轨31移动的第二驱动装置。拨片27远离传送带26的一端转动连接导轮33。一个起落平台24上设置两个移载机构，两个移载机构分别分布在起落平台24上的相对两侧边。其中第二驱动装置未在附图中示出，现有技术中任意的滑轨滑块驱动方式均可作为第二驱动装置使用。其中第一驱动装置28与安装件32的相对固定，如通过穿过安装件的连杆进行固定连接，且在安装板上开设与连杆相匹配的腰型孔即可。其中图5、图6中的箭头方向，表示该侧传送带26的移动方向。

优选的，如图4所示，第三滑轨31呈开口向上的凹槽状，安装件32底部设置两块相互平行的定位板，两块定位板正好安放在第三滑轨31上的凹槽内，不会发生左右晃动，并且在两块定位板之间设置若干滚轮，滚轮与凹槽状的第三滑轨31滚动配合，确保安装件32能够稳定快速的沿第三滑轨31移动。

本实施例中第一驱动装置28优选为伺服电机，伺服电机的输出端还连接减速器与换向机构，所述换向机构优选为蜗轮蜗杆结构，能够实现自锁功能。

实施例四

本实施例对移载机构进行优化设计，如图8至图12所示，移载机构包括位于储存区的储存单元34、用于与所述储存单元34对接的中转单元35；还包括位于储存区内和中转单元35上的搬运组件，所述搬运组件用于将储存单元34在储存区和中转单元35之间进行搬运。所述搬运组件包括设置在中转单元35上的第二搬运机构、位于储存单元34各边角的缺口44；所述第二搬运机构包括设置在中转单元35相对两侧的第二直线驱动装置38，两个第二直线驱动装置38之间为储存单元34在中转单元35上的存放区域；所述第二直线驱动装置38上固定连接两个第二推动件39；所述第二推动件39能够进入所述缺口44内。所述第二直线驱动装置38为由第二动力源41驱动进行转动的环形的第二同步带，所述第二推动件39为挂耳，所述挂耳向第二同步带的外侧延伸。所述搬运组件还包括设置在储存区内的第一搬运机构；所述第一搬运机构包括设置在储存区相对两侧的第一直线驱动装置36，两个第一直线驱动装置36之间为储存单元34在储存区内的存放区域；所述第一直线驱动装置36上固定连接第一推动件37，所述第一推动件37能够进入所述缺口44内。所述第一直线驱动装置36为由第一动力源40驱动进行转动的环形的第一同步带，所述第一推动件37向第一同步带的外侧延伸。所述储存单元34呈方形，所述缺口44位于储存单元34相对两侧边的两端。

本实施例中，缺口44也可使用如图15所示的凹槽45a进行替换。

本实施例中储存单元34与中转单元35均为平板，且储存单元34的底面与中转单元35的顶面齐平，这样便于储存单元34能够稳定的在储存区与中转单元35之间进行移动搬运。

优选的，本实施例中第一同步带、第二同步带均使用刚性较强的链条；第一动力源40、第二动力源41均为伺服电机，通过减速器和换向机构分别为第一同步带、第二同步带提供动力。

本实施例还包括第三直线驱动装置，所述第三直线驱动装置用于驱动所述储存区整体靠近和远离中转单元35。所述储存区的相对两侧设置第一滑轨42，所述中转单元35的相对两侧设置第二滑轨43；所述第一滑轨42与第二滑轨10-43等高，且两根第一滑轨42与两根第二滑轨43一一对应；所述储存单元34能够在第一滑轨42与第二滑轨43上移动。所述储存单元34底部设置滚轮，所述滚轮能够与第一滑轨42、第二滑轨43滚动配合。

优选的，第一推动件37、第二推动件39上均转动连接导轮。

实施例五：

一种移载机构，如图15所示，与实施例四的区别在于，本实施例仅仅在中转单元35上设置了第二搬运机构，不再设置储存区内的第一搬运机构，储存单元进出储存区都通过第二搬运机构来得以实现。具体的，每个第二同步带上设置两个第二推动件39，当第一个第二推动件39进入第一个凹槽45a内时，开始移动储存单元；随着第二推动件39走到单向行程的末端需要进行转向，此过程中该第二推动件39会逐渐脱离与之配合的凹槽45a，但是同时，另一个第二推动件39即进入同侧的另一个凹槽45a内，从而实现继续对储存单元的推动，实现两个第二推动件39的接力运输。

本实施例中的第二推动件39为挂耳。

实施例六：

在上述实施例四或五的基础上，本实施例的移载机构还在储存区和中转单元35上设置锁定机构，所述锁定机构用于锁定所述储存单元34。

图13与图14所示为中转单元35上的锁定机构，储存区内的锁定机构结构与之一致。具体的，图13与图14所示的锁定机构包括在储存单元34底部开始的插孔45b，在第二滑轨43内设置滑动配合的外筒46与内筒47，其中外筒46底部固定在第二滑轨43内，内筒47从外筒46顶部伸出；由弹簧48自外部将内筒47与第二滑轨43内部连接，当无外力作用时，即弹簧48处于自然状态时，内筒47是会从第二滑轨43上方伸出的。并且还包括位于内筒47和外筒46内部的电动伸缩杆49，电动伸缩杆49的底端与第二滑轨43固定，电动伸缩杆49的顶端与内筒47顶部连接。在外筒46旁边设置感应装置50，用于感应储存单元34。

当感应装置无法感应到储存单元34时，锁定机构呈如图13所示的状态，即电动伸缩杆49启动并保持收缩状态，将内筒47向下拉动，使其高度低于第二滑轨43的顶面高度，此状态下弹簧48处于压缩态。

当感应装置感应到储存单元34后，电动伸缩杆49断电并解除锁定，在弹簧48的弹性复位力作用下内筒47向上弹起，抵拢在储存单元34底部；当储存单元移动至设定位置时，插孔45b正好移动至内筒47上方，在弹簧48作用下内筒47直接进入插孔45b，如图14所示，完成对储存单元34的定位并锁住定位单元即可。当需要再次移动储存单元34时，只需控制电动伸缩杆49重新通电，并使其将内筒47向下拉动，使内筒47脱离与插孔45b的配合即可。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除