1.本实用新型涉及无人飞行器技术领域，尤其涉及一种无人飞行器的电池更换结构。


背景技术：

2.在无人值守的无人飞行器存储环境，或者全自动的无人飞行器使用系统中，为了保证无人飞行器的长时续航能力，需要对无人飞行器的电池进行充电，或者更换无人飞行器的电池，以应付各种无人飞行器的使用需求，或紧急起飞开始作业，或开机状态进行数据下载。基于无人飞行器是持续在空中作业，因旋翼的高速旋转，机身会有高频的抖动，为保证整机的性能可靠，作为整机的唯一动力来源，飞行器电池与无人飞行器的连接是一种带有扣锁的牢固连接，需一套可靠的电池更换结构取出/装载飞行器电池。


技术实现要素：

3.针对现有技术的上述缺陷，针对现有技术的上述缺陷，提供一种无人飞行器的电池更换结构。
4.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种无人飞行器的电池更换结构。所述电池更换结构包括支撑固定机构、设置在所述支撑固定机构上用于精准定位的推拉驱动机构、设置在所述推拉驱动机构上用于夹持及解锁无人飞行器的飞行器电池的夹持解锁机构。
5.优选地，所述支撑固定机构包括固定底板、与所述固定底板固定连接的移动固定件和电机固定件；所述电机固定件包括电机固定座和轴承固定座；
6.所述移动固定件与移动结构固定连接用于移动所述电池更换结构。
7.优选地，所述推拉驱动机构包括驱动组件、与所述驱动组件连接的滑动组件；
8.所述驱动组件包括第一电机、联轴器、丝杠、滚珠丝杠副以及连接座；所述第一电机通过所述联轴器与所述丝杠一端共轴固定连接；所述滚珠丝杠副套设在所述丝杠上，所述连接座固定设置在所述滚珠丝杠副上；所述第一电机固定设置在所述电机固定座上，所述丝杠前端架设在所述轴承固定座上；
9.所述滑动组件包括直线导轨和前后滑板；所述前后滑板可滑动设置在所述直线导轨上；所述连接座和所述前后滑板固定连接一起运动；
10.所述第一电机驱动所述丝杠旋转，所述丝杠与所述滚珠丝杠副螺纹配合进而带动所述连接座和前后滑板在所述直线导轨上前后移动。
11.优选地，所述夹持解锁机构包括主支撑板、第二电机、主动同步轮、被动同步轮、旋转凸轮、第一凸轮随动器、第二凸轮随动器、第一主夹板以及第二主夹板；
12.所述主支撑板固定设置在所述前后滑板一侧；所述第二电机固定设置在所述主支撑板内侧上端，所述主动同步轮和被动同步轮斜向设置在所述主支撑板外侧，所述旋转凸轮设置在所述主支撑板内侧中端；所述第一凸轮随动器和第二凸轮随动器紧挨所述旋转凸
轮上下两侧设置，所述第一凸轮随动器与所述第一主夹板固定连接，所述第二凸轮随动器与所述第二主夹板固定连接；
13.所述第二电机通过电机轴带动所述主动同步轮转动，所述主动同步轮通过同步带带动所述被动同步轮同步转动，所述旋转凸轮通过转轴与所述被动同步轮同步转动，所述旋转凸轮带动所述第一凸轮随动器和第二凸轮随动器同步转动，进而使得所述第一主夹板及第二主夹板合拢夹持所述飞行器电池，或者，使得所述第一主夹板及第二主夹板打开松开所述飞行器电池。
14.优选地，所述旋转凸轮为椭圆形的旋转凸轮。
15.优选地，所述夹持解锁机构还包括第一副夹板和第二副夹板，所述第一副夹板设置在所述第一主夹板前端，所述第二副夹板设置在所述第二主夹板前端，所述第一副夹板和第二副夹板配合用于解锁所述飞行器电池的电池锁扣及夹持所述飞行器电池。
16.优选地，所述夹持解锁机构还包括副支撑板、2个随动轮、2个随动板、 2个直线轴承、2个导杆、2个电池导向块和电池托板；
17.所述副支撑板固定设置在所述前后滑板另一侧，2个随动轮分别设置在所述主支撑板和所述副支撑板外侧下端；2个所述随动板位于所述主支撑板和副支撑板外侧；2个所述随动板分别通过2个所述直线轴承和2个导杆固定在所述固定底板上，2个所述随动板设置有供2个所述随动轮滑动的斜槽和横槽；
18.2个所述随动板前端分别与所述电池托板两端固定连接，2个所述电池导向块设置在所述电池托板两侧；
19.所述前后滑板前后移动进而带动2个所述随动轮在2个所述随动板的斜槽和横槽内滑动，并带动2个所述随动板上升或下降，进而所述电池托板同步上升或下降。
20.优选地，所述电池更换结构还包括开关机机构、光纤传感器和开关支架；
21.所述开关机机构和光纤传感器通过所述开关支架固定设置在所述主支撑板内侧中端；所述开关机机构用于开关所述飞行器电池，所述光纤传感器用于检测是否有所述飞行器电池。
22.优选地，所述夹持解锁机构还包括设置在所述主支撑板外侧的感应传感器，所述感应传感器用于感应检测所述被动同步轮的旋转原点位置。
23.优选地，所述夹持解锁机构还包括设置在所述主支撑板内侧上部和下部的第一支撑件和第二支撑件，所述第一支撑件用于限定所述第一主夹板向上转动的预设限位，所述第二支撑件用于限定所述第二主夹板向下转动的预设限位。
24.实施本实用新型无人飞行器的电池更换结构的技术方案，具有如下优点或有益效果：本实用新型无人飞行器的电池更换结构，能够自动化对无人飞行器进行解锁/锁定飞行器电池、更换飞行器电池等全自动操作。整体结构简单，占据空间小，从而使无人飞行器的巡航范围更大、作业时间更久、机动性更好、操作更加简化，从而降低成本，节省能源。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得
其他的附图，附图中：
26.图1是本实用新型无人飞行器的电池更换结构实施例的整体结构示意图；
27.图2是本实用新型无人飞行器的电池更换结构实施例的飞行器电池结构示意图；
28.图3是本实用新型无人飞行器的电池更换结构实施例的分解结构示意图；
29.图4是本实用新型无人飞行器的电池更换结构实施例的一侧面结构示意图；
30.图5是本实用新型无人飞行器的电池更换结构实施例的夹持解锁机构结构示意图；
31.图6是本实用新型无人飞行器的电池更换结构实施例的另一侧面结构示意图；
32.图7是本实用新型无人飞行器的电池更换结构实施例的夹持解锁机构局部结构示意图。
具体实施方式
33.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下文将要描述的各种示例性实施例将要参考相应的附图，这些附图构成了示例性实施例的一部分，其中描述了实现本实用新型可能采用的各种示例性实施例，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。应明白，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型公开的一些方面相一致的装置和方法的例子，还可使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本实用新型的范围和实质。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。
34.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“厚度”、“上下前后左右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的元件必须具有的特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定的“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介简介相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
35.由于无人飞行器60是持续在空中作业的，因旋翼的高速旋转，机身会有高频的抖动，为保证整机的性能可靠，作为整机的唯一动力来源，无人飞行器60的飞行器电池70与无人飞行器60的连接是一种带有电池锁扣71的牢固连接，对无人飞行器60的飞行器电池70进行更换，需要对无人飞行器60 进行定位固定，需对无人飞行器60的飞行器电池70的电池锁扣71进行解锁 (如图2所示)，需一套可靠的结构取出/装载无人飞行器60的飞行器电池70。
36.为了说明本实用新型无人飞行器的电池更换结构的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
37.如图1
‑
7示出了本实用新型无人飞行器的电池更换结构实施例提供的示意图，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。
38.本实用新型无人飞行器的电池更换结构，包括支撑固定机构10、设置在所述支撑固定机构10上用于精准定位的推拉驱动机构20、设置在所述推拉驱动机构20上用于夹持及解锁无人飞行器60的飞行器电池70的夹持解锁机构 30。具体的，所述推拉驱动机构20用于对装取飞行器电池70的位置进行移动精准定位。
39.如图3
‑
4所示，所述支撑固定机构10包括固定底板11、与所述固定底板 11固定连接的移动固定件12和电机固定件13；所述电机固定件13包括电机固定座131和轴承固定座132；具体的，所述移动固定件12与移动结构(图未示出)固定连接用于移动所述电池更换结构，所述移动结构非本实用新型电池更换结构的部件，其用于上下、左右等方位移动所述电池更换结构，移动结构的具体结构不在此做限制。
40.如图3
‑
5所示，所述推拉驱动机构20包括驱动组件21、与所述驱动组件 21连接的滑动组件22；具体的，所述驱动组件21包括第一电机211、联轴器 212、丝杠213、滚珠丝杠副214以及连接座215；所述第一电机211通过所述联轴器212与所述丝杠213一端共轴固定连接；所述滚珠丝杠副214套设在所述丝杠213上，所述连接座215固定设置在所述滚珠丝杠副214上；所述第一电机211固定设置在所述电机固定座131上，所述丝杠213上设置有轴承，所述丝杠213前端架设在所述轴承固定座132上。优选的，第一电机 211为旋转电机。
41.如图3
‑
4所示，所述滑动组件22包括直线导轨221和前后滑板222；所述前后滑板222可滑动设置在所述直线导轨221上；所述连接座215和所述前后滑板222固定连接一起运动；即连接座215和主支撑板301固定架设在前后滑板222上进行固定进而同步运动；具体的，所述直线导轨221包括直线滑轨2211和滑块2212，前后滑板222与直线导轨221的滑块2212固定连接。所述第一电机211驱动所述丝杠213旋转，所述丝杠213与所述滚珠丝杠副214螺纹配合进而带动所述连接座215和前后滑板222在所述直线导轨 221(即直线滑轨2211)上前后移动。所述连接座215和主支撑板301通过架设在直线导轨的滑块2212上，进而其运动更加方便顺畅。
42.如图3
‑
7所示，所述夹持解锁机构30包括主支撑板301、第二电机302、主动同步轮303、被动同步轮304、旋转凸轮305、第一凸轮随动器306、第二凸轮随动器307、第一主夹板308以及第二主夹板309；具体的，所述主支撑板301固定设置在所述前后滑板222一侧；所述第二电机302固定设置在所述主支撑板301内侧上端，所述主动同步轮303和被动同步轮304斜向设置在所述主支撑板301外侧，所述旋转凸轮305设置在所述主支撑板301内侧中端；所述第一凸轮随动器306和第二凸轮随动器307紧挨所述旋转凸轮 305上下两侧设置，所述第一凸轮随动器306与第一主夹板308固定连接，所述第一凸轮随动器306与所述第一主夹板308之间还设有第一固定件3081来进行固定，所述第二凸轮随动器307与所述第二主夹板309固定连接，所述第二凸轮随动器307与所述第二主夹板309之间还设有第二固定件3091来进行固定。具体的，所述旋转凸轮305为椭圆形的旋转凸轮，进而旋转凸轮305 在旋转时可以同时带动第一凸轮随动器306和第二凸轮随动器307同步转动。
43.如图5、7所示，所述夹持解锁机构30还包括第一副夹板318和第二副夹板319，所述
第一副夹板318设置在所述第一主夹板308前端，所述第二副夹板319设置在所述第二主夹板309前端，所述第一副夹板318和第二副夹板319配合用于解锁所述飞行器电池70的电池锁扣71及夹持所述飞行器电池70。
44.具体的，所述第二电机302通过电机轴带动所述主动同步轮303转动，所述主动同步轮303通过同步带310带动所述被动同步轮304同步转动，所述旋转凸轮305通过转轴与所述被动同步轮304同步转动，所述旋转凸轮305 带动所述第一凸轮随动器306和第二凸轮随动器307同步转动，进而使得所述第一主夹板308(即第一副夹板318)及第二主夹板309(即第二副夹板319) 合拢夹持所述飞行器电池70，或者，使得所述第一主夹板308及第二主夹板 309打开松开所述飞行器电池70。更为具体的，所述第二电机302向一个方向旋转，所述第一副夹板318和第二副夹板319合拢夹持所述飞行器电池70；所述第二电机302向另一个方向旋转，所述第一副夹板318和第二副夹板319 打开松开所述飞行器电池70。
45.如图3所示，所述主支撑板301具体包括电机固定位3011、主动轮孔3012、被动轮孔3013、第一支撑孔3014、第二支撑孔3015，具体的，所述电机固定位3011用于固定放置所述第二电机302，所述主动轮孔3012用于固定放置所述主动同步轮303，进而第二电机302的电机轴穿过该主动轮孔3012与主动同步轮303固定连接，所述被动轮孔3013用于固定放置所述被动同步轮304，被动同步轮304的转轴穿过该被动轮孔3013与旋转凸轮305同步旋转，所述第一支撑孔3014和第二支撑孔3015分别用于固定设置所述第一支撑件320 和第二支撑件321。
46.如图4、6所示，所述夹持解锁机构30还包括副支撑板311、2个随动轮 312、2个随动板313、2个直线轴承314、2个导杆315、2个电池导向块316 和电池托板317；其中，所述副支撑板311固定设置在所述前后滑板222另一侧，2个随动轮312分别设置在所述主支撑板301和所述副支撑板311外侧下端；2个所述随动板313位于所述主支撑板301和副支撑板311外侧；2个所述随动板313分别通过2个所述直线轴承313和2个导杆315固定在所述固定底板11上，2个随动板313设置有供2个所述随动轮312滑动的斜槽3131 和横槽3132。
47.如图4、6所示，2个所述随动板313前端分别与所述电池托板317两端固定连接，2个所述电池导向块316设置在所述电池托板317两侧；所述前后滑板222前后移动进而带动2个所述随动轮312在2个所述随动板313的斜槽3131和横槽3132内滑动，并带动2个所述随动板313上升或下降，进而电池托板317同步上升或下降。
48.如图4所示，所述电池更换结构还包括开关机机构51、光纤传感器52和开关支架53；具体的，所述开关机机构51和光纤传感器52通过所述开关支架53固定设置在所述主支撑板301内侧中端；所述开关机机构51用于开关飞行器电池70，所述光纤传感器52用于检测是否有所述飞行器电池70。
49.具体的，所述开关机机构51为电磁铁，该电磁铁可以为贯通式电磁铁，可以为24v贯通推拉式电磁铁，通过电流来产生磁性，利用不同的磁圈，加上电源来控制磁性的大小，形成一个可以推、拉的动作，使其在一个整体中运行，就像是活塞一样运动，推拉式的电磁铁因为体型较小，容易安装到一些小的场所。
50.如图4、6所示，所述夹持解锁机构30还包括设置在所述主支撑板301 外侧的感应传感器40，所述感应传感器33用于感应检测所述被动同步轮304 的旋转原点位置；每次旋转后返回旋转原点位置，进而便于下次夹取飞行器电池，优选的，感应传感器40为光电感应
器。
51.如图5所示，所述夹持解锁机构30还包括均设置在所述主支撑板301内侧上部和下部的第一支撑件320和第二支撑件321，所述第一支撑件320用于限定所述第一主夹板308向上转动的预设限位，所述第二支撑件321用于限定所述第二主夹板309向下转动的预设限位，进而保护夹持解锁机构。
52.本实用新型电池更换结构一般处于原始位置，移动机构及推拉驱动机构将电池更换结构移动至飞行器电池装取位置，具体的，(1)若无人飞行器装载飞行器电池：夹持解锁机构将飞行器电池装载进入无人飞行器的电池仓，第一副夹板和第二副夹板打开松开飞行器电池，继而电池锁扣自动上锁将飞行器电池固定在无人飞行器的电池仓内；(2)若无人飞行器抓取飞行器电池：第一副夹板和第二副夹板合拢夹持飞行器电池，同时，按压电池锁扣，将飞行器电池从无人飞行器的电池仓内取出；在各自完成上述步骤后，电池更换结构返回至原始位置。
53.本实用新型电池更换结构的动作流程为：(1)初始状态，前后移动，处于初始位置(后方)，电池托板随动处于初始位置(上方)，夹持解锁机构处于初始位置(打开)；(2)第一电机通过联轴器驱动滚珠杠副，滑板前进，电池托板随动下降；(3)第二电机通过同步轮同步带组件，驱动旋转凸轮旋转，在凸轮随动器的作用力下上下两块主夹板合拢，安装在主夹板上的副夹板夹持飞行器电池同时解锁电池弹簧卡扣；(4)滑板后退，带动飞行器电池脱离无人机，电池托板随动上升，托住飞行器电池；(5)滑板前进，装载飞行器电池到无人飞行器，飞行器电池托板随动下降；(6)夹持解锁机构动作，夹板打开，松开飞行器电池，飞行器电池的电池锁扣(自动弹簧卡扣)卡住；(7) 滑板后退，所有结构复位，初始位置。
54.本实用新型无人飞行器的电池更换结构，能够自动化对无人飞行器进行解锁/锁定飞行器电池、更换飞行器电池等全自动操作。整体结构简单，占据空间小，从而使无人飞行器的巡航范围更大、作业时间更久、机动性更好、操作更加简化，从而降低成本，节省能源。
55.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型的保护范围。