本發(fā)明涉及無人機(jī)的中繼站服務(wù)系統(tǒng)，特別是涉及一種無人機(jī)中繼裝置及中繼方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著無人機(jī)技術(shù)的成熟和發(fā)展，多旋翼無人機(jī)因其垂直起降、自由懸停、操控方便、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于電力巡線、管路巡檢、森林防火巡查、邊境巡檢、農(nóng)田信息獲取等領(lǐng)域。

在導(dǎo)航及定位技術(shù)方面，多旋翼無人機(jī)飛控系統(tǒng)具有無線通信、傳感器集成和空間定位等功能，其中，差分GPS定位技術(shù)(雙頻RTK)能夠達(dá)到厘米級(jí)的定位精度，磁羅盤的定向精度誤差在±5°以內(nèi)，氣壓高度計(jì)、聲納、紅外測(cè)距結(jié)合的高度探測(cè)模塊的測(cè)距精度在±1％～±5％以內(nèi)。此外，在專業(yè)航拍用視覺系統(tǒng)的輔助下，多旋翼無人機(jī)的降落精度能夠進(jìn)一步得到保證。

在電池技術(shù)方面，現(xiàn)有的多旋翼無人機(jī)主要采用鋰聚合物電池，電池的搭載方式多為水平掛載式，電池容量為10000mA·h～15000mA·h，由于受到現(xiàn)有電池技術(shù)下電池能量密度和充電效率的制約，無人機(jī)所需的充電及冷卻時(shí)間約為1.2小時(shí)，而充滿電再起飛的續(xù)航時(shí)間也僅為30分鐘左右，極大的降低了無人機(jī)的巡航效率。因此，探索為無人機(jī)提供續(xù)航中繼并同時(shí)避免充電帶來的低效率問題已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

目前，使用充電中繼站為無人機(jī)續(xù)航是一種可行方案，可以克服最大巡航半徑的限制。但是，無人機(jī)在充電中繼站需停放約1.2小時(shí)進(jìn)行充電，效率很低，仍未從真正意義上擺脫航程限制，無法實(shí)現(xiàn)高效地對(duì)大范圍區(qū)域進(jìn)行巡航。此外，充電中繼站適用機(jī)型比較單一，不具有通用性。

除使用充電中繼站外，也可以在有人中繼站通過人工手動(dòng)更換電池，這種技術(shù)方案成本高，效率也很低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明就是為了解決現(xiàn)有多旋翼無人機(jī)無法實(shí)現(xiàn)持續(xù)、高效地對(duì)大范圍區(qū)域進(jìn)行巡航，現(xiàn)有中繼技術(shù)適用機(jī)型單一，無人機(jī)必須進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的充電等待的技術(shù)問題，提供了一種能夠持續(xù)、高效地對(duì)大范圍區(qū)域進(jìn)行巡航，通用性強(qiáng)的無人機(jī)中繼裝置及中繼方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，提供一種無人機(jī)中繼裝置，包括停機(jī)坪、限位固定機(jī)構(gòu)、電池塢和電池更換機(jī)構(gòu)；

停機(jī)坪包括連接在一起的停機(jī)坪甲板和停機(jī)坪支撐框架；

限位固定機(jī)構(gòu)包括第一V型夾板、第二V型夾板和相對(duì)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置，第一V型夾板設(shè)有第一V型擠壓部，第二V型夾板設(shè)有第二V型擠壓部；第一V型夾板和第二V型夾板分別與相對(duì)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置連接，相對(duì)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置用于帶動(dòng)第一V型夾板和第二V型夾板相對(duì)運(yùn)動(dòng)；

第一V型夾板和第二V型夾板相對(duì)設(shè)置并位于停機(jī)坪甲板的上方；

電池更換機(jī)構(gòu)包括水平方向線性模組、垂直方向線性模組、懸臂和電磁鐵，水平方向線性模組設(shè)有水平方向滑塊，垂直方向線性模組設(shè)有垂直方向滑塊；垂直方向線性模組的末端與水平方向滑塊連接，懸臂與垂直方向滑塊連接，電磁鐵與懸臂連接；

電池塢設(shè)有電池槽，電池塢位于所述電池更換機(jī)構(gòu)和停機(jī)坪之間。

優(yōu)選地的技術(shù)方案是，停機(jī)坪甲板設(shè)有兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的引導(dǎo)孔道，是第一引導(dǎo)孔道和第二引導(dǎo)孔道；

相對(duì)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置包括直線導(dǎo)軌組件、連接塊、伸縮裝置、第一連桿、第二連桿、第一V型夾板連接件和第二V型夾板連接件；直線導(dǎo)軌組件設(shè)有第一滑塊和第二滑塊，第一V型夾板通過第一V型夾板連接件與第一滑塊連接，第二V型夾板通過第二V型夾板連接件與第二滑塊連接，連接塊通過第一連桿與第一滑塊連接，連接塊通過第二連桿與第二滑塊連接，伸縮裝置設(shè)有伸縮桿，伸縮桿與連接塊連接；第一V型夾板連接件穿過第一引導(dǎo)孔道，第二V型夾板連接件穿過第二引導(dǎo)孔道。

進(jìn)一步優(yōu)選地的技術(shù)方案是，第一V型擠壓部的兩端分別連接有擋邊，第二V型擠壓部的兩端分別連接有擋邊。

進(jìn)一步優(yōu)選地的技術(shù)方案是，第一V型擠壓部的中線和第二V型擠壓部的中線在同一直線上。

進(jìn)一步優(yōu)選地的技術(shù)方案是，電池塢包括電池放置筒體、電機(jī)、底座和連接軸；連接軸的一端與電池放置筒體連接，另一端通過軸承與底座連接；電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與連接軸連接，電池放置筒體從上到下設(shè)有至少一列電池槽組，電池槽組設(shè)有至少兩個(gè)電池槽；

電池槽包括殼體、后板、觸片和兩個(gè)彈簧碰珠，后板與殼體的后端連接，殼體的前端開口，兩個(gè)彈簧碰珠分別連接在殼體的兩側(cè)；觸片與后板的內(nèi)側(cè)連接，后板上設(shè)有走線孔。

進(jìn)一步優(yōu)選地的技術(shù)方案是，電池放置筒體從上到下設(shè)有三列電池槽組，相鄰兩列電池槽組之間的夾角是120°，每列電池槽組設(shè)有三個(gè)電池槽。

進(jìn)一步優(yōu)選地的技術(shù)方案是，還包括控制柜，控制柜包括中央處理器、電源模塊和無線通訊模塊，電源模塊與中央處理器連接，無線通訊模塊與中央處理器連接；中央處理器的電源輸出信號(hào)端與電磁鐵連接；中央處理器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)端分別與伸縮裝置、電機(jī)、水平方向線性模組和垂直方向線性模組連接。

本發(fā)明還提供一種無人機(jī)中繼方法，包括以下步驟：

(1)將電池塢中的電池槽數(shù)量設(shè)置為9個(gè)，分為3列電池槽組，每列電池槽組有3個(gè)電池槽；預(yù)先在第一列電池槽組的下面兩個(gè)電池槽中分別放入滿電電池組件，留出上面第一個(gè)電池槽；在另外兩列電池槽組的每個(gè)電池槽中放入滿電電池組件；

(2)當(dāng)無人機(jī)降落在停機(jī)坪甲板上，限位固定機(jī)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)第一V型夾板和第二V型夾板從停機(jī)坪甲板的兩側(cè)向中心位置靠攏，第一V型夾板的V型擠壓部的兩個(gè)斜邊頂住無人機(jī)一側(cè)的兩個(gè)相鄰的起落架，同時(shí)第二V型夾板的V型擠壓部的兩個(gè)斜邊頂住無人機(jī)另一側(cè)兩個(gè)相鄰的起落架，從而無人機(jī)就被夾緊固定在停機(jī)坪甲板的中心位置；

(3)電池更換機(jī)構(gòu)的水平方向線性模組上的水平方向滑塊帶動(dòng)垂直方向線性模組向無人機(jī)方向移動(dòng)，與此同時(shí)，垂直方向線性模組上的垂直方向滑塊帶動(dòng)懸臂自上向下移動(dòng)，這樣就使電磁鐵移動(dòng)至無人機(jī)的電池倉位置，靠近無電電池組件；

給電磁鐵通電，電磁鐵吸住無電電池組件，然后電磁鐵在水平方向線性模組和垂直方向線性模組的配合動(dòng)作下移動(dòng)到所述電池塢位置，并將無電電池組件放入電池塢中空的電池槽中；

給電磁鐵斷電，再驅(qū)動(dòng)電磁鐵移動(dòng)到容納滿電電池組件的電池槽處，再給電磁鐵通電從而吸住滿電電池組件，隨后在水平方向線性模組和垂直方向線性模組的配合動(dòng)作下，將滿電電池組件取出并插入無人機(jī)的電池倉中；

給電磁鐵斷電，使水平方向線性模組和垂直方向線性模組回到初始位置；

(4)限位固定機(jī)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)第一V型夾板和第二V型夾板張開，向停機(jī)坪甲板兩側(cè)移動(dòng)，回到初始狀態(tài)。

優(yōu)選地，完成一次更換電池組件動(dòng)作后，進(jìn)行下一次更換動(dòng)作時(shí)，拿取滿電電池組件的過程按照從第一列電池槽組的第二個(gè)電池槽、第三個(gè)電池槽，再到第二列電池槽組的第一個(gè)電池槽、第二個(gè)電池槽、第三個(gè)電池槽，最后到第三列電池槽組的第一個(gè)電池槽、第二個(gè)電池槽、第三個(gè)電池槽的順序進(jìn)行。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化更換電池作業(yè)，無人機(jī)在中繼裝置上停留時(shí)間不超過5分鐘，大大縮短了停留時(shí)間，而且因空駛帶來的電能損耗低，通過合理布放中繼點(diǎn)真正實(shí)現(xiàn)通過一架無人機(jī)對(duì)大范圍區(qū)域的高效巡航。

(2)更換電池的技術(shù)方案具有通用性，適用于所有設(shè)置起落架的無人機(jī)。

本發(fā)明進(jìn)一步的特征，將在以下具體實(shí)施方式的描述中，得以清楚地記載。

附圖說明

圖1是無人機(jī)中繼裝置的立體圖；

圖2是無人機(jī)中繼裝置的主視圖；

圖3是無人機(jī)中繼裝置的左視圖；

圖4是無人機(jī)中繼裝置的俯視圖；

圖5是停機(jī)坪的立體圖；

圖6是停機(jī)坪的主視圖；

圖7是停機(jī)坪的左視圖；

圖8是停機(jī)坪的俯視圖；

圖9是限位固定機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是限位固定機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11第一V型夾板連接件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12是第一V型夾板連接件、第二V型夾板連接件分別從第一引導(dǎo)孔道、第二引導(dǎo)孔道穿過的示意圖；

圖13是第一V型夾板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14是第一V型夾板安裝滾輪的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15是電池塢的立體圖；

圖16是電池塢的主視圖；

圖17是電池塢的左視圖；

圖18是電池塢的電池槽結(jié)構(gòu)示意圖；

圖19是電池塢的剖視圖；

圖20是電池塢去掉頂蓋的內(nèi)部示意圖；

圖21是電池槽的立體圖；

圖22是電池槽的主視圖；

圖23是電池槽的左視圖；

圖24是電池槽的右視圖；

圖25是電池槽的爆炸圖；

圖26是電池組件的立體圖；

圖27是電池組件的主視圖；

圖28是電池組件左視圖；

圖29是電池組件右視圖；

圖30是電池組件的爆炸圖；

圖31是電池更換機(jī)構(gòu)的立體圖；

圖32是電池更換機(jī)構(gòu)的主視圖；

圖33是電池更換機(jī)構(gòu)的右視圖；

圖34是電池更換機(jī)構(gòu)的俯視圖；

圖35是控制柜的示意圖；

圖36是機(jī)柜的立體圖；

圖37是機(jī)柜打開狀態(tài)下的示意圖；

圖38是機(jī)柜打開狀態(tài)下的俯視圖；

圖39是多旋翼無人機(jī)降落在停機(jī)坪甲板上的狀態(tài)示意圖；

圖40是限位固定機(jī)構(gòu)對(duì)多旋翼無人機(jī)調(diào)中固定過程狀態(tài)的俯視圖；

圖41是限位固定機(jī)構(gòu)對(duì)多旋翼無人機(jī)調(diào)中固定過程狀態(tài)的立體圖；

圖42是限位固定機(jī)構(gòu)將多旋翼無人機(jī)調(diào)中固定好狀態(tài)下的俯視圖；

圖43是限位固定機(jī)構(gòu)將多旋翼無人機(jī)調(diào)中固定好狀態(tài)下的立體圖。

圖中符號(hào)說明：

100.停機(jī)坪；200.限位固定機(jī)構(gòu)；300.電池塢；400.電池組件；500.電池更換機(jī)構(gòu)；600.控制柜；700.機(jī)柜；800.多旋翼無人機(jī)；110.停機(jī)坪甲板；111.第一引導(dǎo)孔道；112.第二引導(dǎo)孔道；120.停機(jī)坪支撐框架；130.停機(jī)坪底板；210.第一V型夾板；220.第二V型夾板；211.第一V型擠壓部；212.第一擋邊；213.第二擋邊；230.直線導(dǎo)軌組件；231.第一滑塊；232.第二滑塊；240.連接塊；250.伸縮裝置固定板；260.伸縮裝置；270a.第一連桿；270b.第二連桿；280a.第一L型立板；280b.第二L型立板；290a.第一V型夾板連接件；290b.第二V型夾板連接件；310.電池放置筒體，320.步進(jìn)電機(jī)；330.同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；340.底座；350.連接軸；360.電池槽；361.上殼體；362.下殼體；363.后板；364.彈簧碰珠；365.觸片；410.上電池殼；420.下電池殼；430.磁鐵吸片；440.觸片；421.磁鐵吸片安裝槽；422.鎖止槽；510.水平方向線性模組；520.垂直方向線性模組；530.懸臂；540.抓取臂；550.電磁鐵；610.中央處理器；620.電源模塊；630.無線通訊模塊；640.蓄電池；650.充電模塊；660.無人機(jī)電池組件充電器；710.柜體；720.太陽能電池板外罩；810.起落架。

具體實(shí)施方式

以下參照附圖，以具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1-4所示，無人機(jī)中繼裝置包括停機(jī)坪100、限位固定機(jī)構(gòu)200、電池塢300、電池更換機(jī)構(gòu)500、控制柜600。

停機(jī)坪100用于停放無人機(jī)。限位固定機(jī)構(gòu)200用于對(duì)不同型號(hào)無人機(jī)的調(diào)中、對(duì)齊和固定，通過調(diào)中、對(duì)齊動(dòng)作將無人機(jī)移動(dòng)至停機(jī)坪100的中央并將電池頭部正對(duì)電池更換機(jī)構(gòu)500。電池塢300的功能是存放滿電電池和為取出的機(jī)上無電電池充電。控制柜600作為整個(gè)中繼裝置的控制部分，負(fù)責(zé)控制其他組成部分動(dòng)作。

如圖5-8所示，停機(jī)坪100包括停機(jī)坪甲板110、停機(jī)坪支撐框架120、停機(jī)坪底板130，停機(jī)坪甲板110與停機(jī)坪支撐框架120的頂部連接，停機(jī)坪底板130與停機(jī)坪支撐框架120的底部連接。停機(jī)坪甲板110設(shè)有兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的引導(dǎo)孔道，分別是第一引導(dǎo)孔道111和第二引導(dǎo)孔道112。優(yōu)選地，第一引導(dǎo)孔道111和第二引導(dǎo)孔道112在同一直線上。

如圖9所示，限位固定機(jī)構(gòu)200包括第一V型夾板210、第二V型夾板220、直線導(dǎo)軌組件230、連接塊240、伸縮裝置固定板250、伸縮裝置260、第一連桿270a、第二連桿270b、第一L型立板280a、第二L型立板280b、第一V型夾板連接件290a、第二V型夾板連接件290b。直線導(dǎo)軌組件230固定安裝在停機(jī)坪支撐框架120上，直線導(dǎo)軌組件230上連接有兩個(gè)滑塊，分別是第一滑塊231和第二滑塊232。第一L型立板280a與第一滑塊231連接，第二L型立板280b與第二滑塊232連接。第一V型夾板210通過第一V型夾板連接件290a與第一L型立板280a連接，第二V型夾板220通過第二V型夾板連接件290b與第二L型立板280b連接。如圖10-11所示，第一V型夾板連接件290a的上部與第一V型夾板210連接，下部與第一L型立板280a連接。第二V型夾板連接件290b與第一V型夾板連接件290a的結(jié)構(gòu)相同。如圖12所示，第一V型夾板連接件290a的下部從第一引導(dǎo)孔道111穿過，第二V型夾板連接件290b的下部從第二引導(dǎo)孔道112穿過(需要說明的是，第一V型夾板連接件290a的下部可以不穿過第一引導(dǎo)孔道111，而是從停機(jī)坪甲板110的側(cè)面繞過；同理，第二V型夾板連接件290b的下部可以不穿過第二引導(dǎo)孔道112，而是從停機(jī)坪甲板110的側(cè)面繞過。這種情況下，就不需要在停機(jī)坪甲板110上設(shè)置第一引導(dǎo)孔道111和第二引導(dǎo)孔道112)。第一V型夾板210和第二V型夾板220位于停機(jī)坪甲板110的正面向上的空間位置處，第一V型夾板210、第二V型夾板220在水平面上相對(duì)設(shè)置。連接塊240通過第一連桿270a與第一L型立板280a連接，連接塊240通過第二連桿270b與第二L型立板280b連接。伸縮裝置260的伸縮桿與連接塊240連接，伸縮裝置260固定安裝在伸縮裝置固定板250上。伸縮裝置固定板250固定連接在停機(jī)坪甲板110的背面，伸縮裝置固定板250用于固定安裝伸縮裝置260。伸縮裝置固定板250也可以固定在停機(jī)坪支撐框架120上。

如圖13所示，第一V型夾板210包括第一V型擠壓部211，第一V型擠壓部211的兩端分別連接有第一擋邊212、第二擋邊213。第一V型擠壓部211的V型角度α為110°～150°。第一擋邊212、第二擋邊213的作用是避免多旋翼無人機(jī)脫離停機(jī)坪甲板110。

第二V型夾板220的結(jié)構(gòu)與第一V型夾板210相同，設(shè)有第二V型擠壓部，第二V型擠壓部的兩端分別連接有擋邊。

需要說明的是，第一V型夾板210和第二V型夾板220設(shè)置擋邊是最佳方案，可以只設(shè)置V型擠壓部不設(shè)置擋邊，也能完成相應(yīng)功能。

為了提高對(duì)無人機(jī)調(diào)中的準(zhǔn)確性，可以使第一V型擠壓部211的中線和第二V型夾板220的第二V型擠壓部的中線在同一直線上，如圖8中所示的兩條虛線代表兩條中線。

總之，設(shè)置直線導(dǎo)軌組件230、連接塊240、伸縮裝置260、第一連桿270a、第二連桿270b、第一L型立板280a、第二L型立板280b、第一V型夾板連接件290a、第二V型夾板連接件290b以及使第一V型夾板連接件290a、第二V型夾板連接件290b分別穿過第一引導(dǎo)孔道111、第二引導(dǎo)孔道112的結(jié)構(gòu)，其目的是帶動(dòng)第一V型夾板210、第二V型夾板220相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也就是使第一V型夾板210、第二V型夾板220進(jìn)行靠攏、張開的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。因此，只要能夠?qū)崿F(xiàn)該功能的相對(duì)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置都適用。

如圖14所示，為了使第一V型夾板210、第二V型夾板220更平穩(wěn)順暢的移動(dòng)，可以在其背面安裝兩個(gè)滾輪。滾輪支撐在停機(jī)坪甲板110上。

伸縮裝置260可以是電動(dòng)推桿組件、油缸組件或氣缸組件。

如圖15-20所示，電池塢300包括電池放置筒體310、步進(jìn)電機(jī)320、同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)330、底座340、連接軸350，連接軸350的一端與電池放置筒體310連接，另一端通過軸承與底座340連接，步進(jìn)電機(jī)320通過同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)330與連接軸350連接。電池放置筒體310由本體、頂蓋和底板連接而成。底座340安裝在停機(jī)坪100的停機(jī)坪底板130上，步進(jìn)電機(jī)320也通過支架安裝在停機(jī)坪底板130上。電池放置筒體31的底板上連接有三個(gè)立板，在每個(gè)立板從上到下安裝有一列電池槽組，一共有三列電池槽組(定義第一列電池槽組是A，第二列電池槽組是B，第三列電池槽組是C)，相鄰兩列電池槽組之間的夾角是120°，每列電池槽組由三個(gè)用于放置電池組件的電池槽360組成。

需要說明的是，電池槽組不限于三列，可以是一列、兩列或者更多列。每列不限于設(shè)置三個(gè)電池槽，可以是兩個(gè)或者更多個(gè)。電池槽的具體數(shù)量可以根據(jù)中繼裝置布放地點(diǎn)附近的無人機(jī)數(shù)量以及無人機(jī)更換電池的頻率來確定。

如圖21-25所示，電池槽360包括上殼體361、下殼體362、后板363、兩個(gè)彈簧碰珠364以及六個(gè)觸片365，上殼體361和下殼體362連接在一起組成殼體，后板363與該殼體的后端連接，該殼體的前端開口。兩個(gè)彈簧碰珠364分別連接在下殼體362的兩側(cè)。后板363的內(nèi)側(cè)設(shè)有六個(gè)觸片安裝槽，六個(gè)觸片365連接在觸片安裝槽中，六個(gè)觸片365用于給電池組件400充電。后板363上設(shè)有六個(gè)走線孔。后板363的外側(cè)與電池放置筒體31的底板上的立板連接。六根充電線纜一頭穿過后板363上的六個(gè)走線孔與六個(gè)觸片365連接，另一頭穿過連接軸350的中心通孔連接到控制柜600中的無人機(jī)電池組件充電器660。

步進(jìn)電機(jī)320動(dòng)作，在同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)330的作用下帶動(dòng)連接軸350轉(zhuǎn)動(dòng)，連接軸350轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)電池放置筒體310轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)整三列電池槽組的方位。

需要說明的是，電池塢300不限于安裝在停機(jī)坪100的停機(jī)坪底板130上，也可以安裝在停機(jī)坪100的外側(cè)，靠近電池更換機(jī)構(gòu)500處。

如圖26-30所示，多旋翼無人機(jī)中的電池組件400包括上電池殼410、下電池殼420、磁鐵吸片430、觸片440，上電池殼410和下電池殼420連接在一起組成電池殼體，下電池殼420的前端設(shè)有磁鐵吸片安裝槽421，下電池殼420的兩側(cè)分別設(shè)有鎖止槽422。觸片440安裝在下電池殼420的后端，磁鐵吸片430安裝在磁鐵吸片安裝槽421內(nèi)。電池殼體內(nèi)設(shè)有電池芯體，觸片440與電池芯體連接。觸片440的數(shù)量可以設(shè)置為六個(gè)，其中兩個(gè)用于放電時(shí)使用，充電時(shí)用六個(gè)。

將電池組件400插入到電池塢300的電池槽360中時(shí)，電池槽360的兩個(gè)彈簧碰珠364與鎖止槽422匹配，以固定住電池組件400。觸片440與電池槽360的觸片365接觸，這樣就形成了充電回路，控制柜600中的無人機(jī)電池組件充電器660就可以給電池組件400充電了。

多旋翼無人機(jī)上容納電池組件400的電池倉，可以用現(xiàn)有常規(guī)技術(shù)手段對(duì)電池組件進(jìn)行固定，也可以使用如圖25中上殼體361、下殼體362和兩個(gè)彈簧碰珠364組成的結(jié)構(gòu)。多旋翼無人機(jī)上用于和電池組件的觸片接觸的結(jié)構(gòu)，采用現(xiàn)有常規(guī)技術(shù)即可。

如圖31-34所示，電池更換機(jī)構(gòu)500包括水平方向線性模組510、垂直方向線性模組520、懸臂530、抓取臂540、電磁鐵550，水平方向線性模組510設(shè)有水平方向滑塊，垂直方向線性模組520的末端與水平方向滑塊連接，垂直方向線性模組520設(shè)有垂直方向滑塊，懸臂530與垂直方向滑塊連接，抓取臂540與懸臂530連接，電磁鐵550與抓取臂540連接。需要說明的是，電磁鐵550也可以直接和懸臂530連接。

水平方向線性模組510和垂直方向線性模組520構(gòu)成X軸方向、Z軸方向移動(dòng)機(jī)構(gòu)，懸臂530設(shè)置在Y軸方向。

水平方向線性模組510可以是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的絲桿副，該電機(jī)可以是步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)。垂直方向線性模組520可以是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的絲桿副，該電機(jī)可以是步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)。

如圖35所示，控制柜600包括中央處理器610、電源模塊620、無線通訊模塊630、蓄電池640、充電模塊650、無人機(jī)電池組件充電器660，電源模塊620與中央處理器610連接，無線通訊模塊630與中央處理器610連接。蓄電池640與中央處理器610連接，充電模塊650與蓄電池640連接。無人機(jī)電池組件充電器660與電源模塊620連接。

中央處理器610的驅(qū)動(dòng)信號(hào)端與步進(jìn)電機(jī)320、伸縮裝置260連接，中央處理器610電源輸出信號(hào)端與電磁鐵550連接。中央處理器610的驅(qū)動(dòng)信號(hào)端與用于驅(qū)動(dòng)水平方向線性模組510、垂直方向線性模組520的電機(jī)連接。

無線通訊模塊630的作用是，接收多旋翼無人機(jī)發(fā)送的降落到達(dá)信號(hào)，并將該信號(hào)傳送給中央處理器610，然后中央處理器610控制限位固定機(jī)構(gòu)200的伸縮裝置260動(dòng)作。

如圖36-38所示，機(jī)柜700包括柜體710和兩塊太陽能電池板外罩720，兩塊太陽能電池板外罩720與柜體710的頂部連接。在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用下，兩塊太陽能電池板外罩720合在一起時(shí)可以將柜體710遮蓋住，兩塊太陽能電池板外罩720分開時(shí)可以留出讓無人機(jī)進(jìn)入柜體710內(nèi)部的入口。

太陽能電池板外罩720的電流輸出端與充電模塊650連接，最終給蓄電池640充電。

兩塊太陽能電池板外罩720不僅能夠提供部分電能，同時(shí)可充當(dāng)擋雨板。

使用機(jī)柜700時(shí)，將無人機(jī)中繼裝置安裝在機(jī)柜700內(nèi)即可。

下面描述無人機(jī)中繼裝置的工作過程：

初始狀態(tài)下，如圖9所示，限位固定機(jī)構(gòu)200的第一V型夾板210和第二V型夾板220位于停機(jī)坪甲板110相對(duì)的兩個(gè)側(cè)邊位置。如圖1所示，電池更換機(jī)構(gòu)500的垂直方向線性模組520位于最左側(cè)，遠(yuǎn)離停機(jī)坪100；懸臂530位于最上端。結(jié)合圖1和18所示，電池塢300的第一列電池槽組A的下面兩個(gè)A2、A3電池槽放置好滿電電池組件(被電池塢300充滿電)，最上面的A1電池槽空著，不放滿電電池組件，兩個(gè)滿電電池組件面向懸臂530的方向。另外兩列電池槽組B、C中的電池槽均放置好滿電電池組件。第二列電池槽組B從上到下依次是B1電池槽、B2電池槽、B3電池槽，第三列電池槽組C從上到下依次是C1電池槽、C2電池槽、C3電池槽。

第一步：如圖39所示，將多旋翼無人機(jī)800降落在停機(jī)坪甲板110上，使無電電池組件面向電池更換機(jī)構(gòu)500。通常情況下，多旋翼無人機(jī)800不會(huì)正好降落在停機(jī)坪甲板110的中心位置，多旋翼無人機(jī)800位于第一V型夾板210和第二V型夾板220之間，此時(shí)多旋翼無人機(jī)800的起落架與第一V型夾板210和第二V型夾板220不接觸。

多旋翼無人機(jī)800向控制柜600的無線通訊模塊630發(fā)送到達(dá)信號(hào)，該信號(hào)被傳送給中央處理器610。

第二步：中央處理器610接收多旋翼無人機(jī)800發(fā)送的信號(hào)后，首先控制限位固定機(jī)構(gòu)200對(duì)多旋翼無人機(jī)800進(jìn)行調(diào)中、固定。

具體過程是，中央處理器610控制伸縮裝置260動(dòng)作，伸縮裝置260的伸縮桿伸出推動(dòng)連接塊240向左移動(dòng)(圖9中的方向)，連接塊240通過第一連桿270a帶動(dòng)第一L型立板280a和第一滑塊231向直線導(dǎo)軌組件230的中心移動(dòng)，同時(shí)連接塊240通過第二連桿270b帶動(dòng)第二L型立板280b和第二滑塊232向直線導(dǎo)軌組件230的中心移動(dòng)。第一L型立板280a帶動(dòng)第一V型夾板連接件290a和第一V型夾板210向直線導(dǎo)軌組件230的中心移動(dòng)(第一V型夾板連接件290a沿著第一引導(dǎo)孔道111移動(dòng))，同時(shí)第二L型立板280b帶動(dòng)第二V型夾板連接件290b和第二V型夾板220向直線導(dǎo)軌組件230的中心移動(dòng)(第二V型夾板連接件290b沿著第二引導(dǎo)孔道112移動(dòng))，也就是說，第一V型夾板210和第二V型夾板220同時(shí)向停機(jī)坪甲板110的中心位置靠攏。

如圖40和41所示，在第一V型夾板210和第二V型夾板220移動(dòng)的過程中，第一V型夾板210逐漸與鄰近的多旋翼無人機(jī)800的起落架810接觸，第二V型夾板220也逐漸與鄰近的起落架接觸。如圖42和43所示，第一V型夾板210和第二V型夾板220移動(dòng)一定距離后，第一V型夾板210的V型擠壓部211的兩個(gè)斜邊與兩個(gè)相鄰的起落架接觸，同時(shí)第二V型夾板220的V型擠壓部的兩個(gè)斜邊與另一側(cè)兩個(gè)相鄰的起落架接觸，這樣，多旋翼無人機(jī)800就被調(diào)整到停機(jī)坪甲板110的中心位置，并且被夾緊固定住。

第三步：多旋翼無人機(jī)800被調(diào)中固定好后，由中央處理器610控制電池更換機(jī)構(gòu)500動(dòng)作，將多旋翼無人機(jī)800上的無電電池組件取出并放入電池塢300，再從電池塢300取出滿電的電池組件插入多旋翼無人機(jī)800中。

具體過程是，結(jié)合圖1、4和31所示，水平方向線性模組510上的水平方向滑塊帶動(dòng)垂直方向線性模組520從初始狀態(tài)下向多旋翼無人機(jī)800方向移動(dòng)，與此同時(shí)，垂直方向線性模組520上的垂直方向滑塊帶動(dòng)懸臂530從初始狀態(tài)自上向下移動(dòng)，這樣就使懸臂530上連接的電磁鐵550在X軸方向向多旋翼無人機(jī)800的電池倉位置移動(dòng)，在Z軸方向向多旋翼無人機(jī)800的電池倉位置移動(dòng)。在Y軸方向，懸臂530的長(zhǎng)度以及電磁鐵550的安裝位置是預(yù)先根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)置好的。總之，在水平方向線性模組510和垂直方向線性模組520的配合動(dòng)作下，電磁鐵550移動(dòng)至多旋翼無人機(jī)800的電池倉位置，靠近無電電池組件。

當(dāng)電磁鐵550靠近電池組件時(shí)，在中央處理器610的控制下給電磁鐵550通電，電磁鐵550吸住無電電池組件上的磁鐵吸片，然后電磁鐵550在水平方向線性模組510和垂直方向線性模組520的配合動(dòng)作下移動(dòng)到電池塢300位置，將無電電池組件放入電池塢300中空的A1電池槽中(無電電池組件的觸片與電池槽上的觸片接觸，開始充電)，緊接著給電磁鐵550斷電，再驅(qū)動(dòng)電磁鐵550移動(dòng)到滿電電池組件處(空的A1電池槽下方A2電池槽處)，再給電磁鐵550通電從而吸住滿電電池組件上的電磁吸片，隨后在水平方向線性模組510和垂直方向線性模組520的配合動(dòng)作下，將滿電電池組件取出并插入多旋翼無人機(jī)800的電池倉中。最后，給電磁鐵550斷電，使水平方向線性模組510和垂直方向線性模組520回到初始位置。

第四步，限位固定機(jī)構(gòu)200的伸縮裝置260的伸縮桿縮回，使第一V型夾板210和第二V型夾板220張開，向停機(jī)坪甲板110的兩個(gè)側(cè)邊移動(dòng)，回到初始狀態(tài)。

進(jìn)行下一次更換電池組件動(dòng)作時(shí)，將多旋翼無人機(jī)無電的電池組件放入空置的A2電池槽內(nèi)充電，取出A3電池槽內(nèi)滿電電池組件放入多旋翼無人機(jī)中。

再下一次更換電池組件時(shí)，取出多旋翼無人機(jī)無電電池組件放入空置的A3電池槽內(nèi)充電，之后由步進(jìn)電機(jī)320驅(qū)動(dòng)電池放置筒體310旋轉(zhuǎn)120°，將第二列電池槽組B面向電磁鐵550，取出B1電池槽中的滿電電池組件放入多旋翼無人機(jī)中。之后以此類推。

當(dāng)?shù)谌须姵夭劢MC的C3電池槽中的滿電電池組件被取走3小時(shí)(電池組件滿充電需要的最大時(shí)間)后，無人機(jī)電池組件充電器660將自動(dòng)斷電，節(jié)約能源。

以上所述僅對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。