一種無(wú)人機(jī)自動(dòng)充電更換電池系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無(wú)人機(jī)自動(dòng)充電更換電池系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：無(wú)人機(jī)和自動(dòng)充更換電池平臺(tái)，所述無(wú)人機(jī)上設(shè)有通信模塊、圖像采集模塊、圖像處理模塊、緩沖模塊；所述自動(dòng)充更換電池平臺(tái)上設(shè)有GPS定位模塊、輔助降落模塊、充電單元、電池更換單元；所述充電單元用于所述無(wú)人機(jī)在所述自動(dòng)充更換電池平臺(tái)上降落后自動(dòng)進(jìn)行充電處理；所述電池更換單元用于所述無(wú)人機(jī)在所述自動(dòng)充更換電池平臺(tái)上降落后自動(dòng)進(jìn)行電池更換處理，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)對(duì)無(wú)人機(jī)的電池進(jìn)行充電或更換電池，無(wú)人工人操作，使用方便，且效率較高的技術(shù)效果。
【專利說(shuō)明】
一種無(wú)人機(jī)自動(dòng)充電更換電池系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)研究領(lǐng)域，具體地，涉及一種無(wú)人機(jī)自動(dòng)充電更換電池系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的普及，飛行器逐漸走進(jìn)人們的生活，人們可以利用飛行器進(jìn)行飛行操作，也可以進(jìn)行航拍，也可以進(jìn)行自動(dòng)噴灑農(nóng)藥等，多旋翼無(wú)人機(jī)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但是多旋翼無(wú)人機(jī)電池和能源問(wèn)題一直備受困擾，無(wú)法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)任務(wù)，如物流、巡邏等等，因?yàn)橐话汶姵刂荒茱w行15-90分鐘不等，飛行后就需要進(jìn)行手動(dòng)充電或者更換電池，采用人工手動(dòng)使用麻煩，充電和電池更換效率較低。
[0003]綜上所述，本申請(qǐng)發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)實(shí)施例中發(fā)明技術(shù)方案的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)上述技術(shù)至少存在如下技術(shù)問(wèn)題:
在現(xiàn)有技術(shù)中，現(xiàn)有的無(wú)人機(jī)或飛行器存在充電或更換電池不便，需要手動(dòng)進(jìn)行，效率較低的技術(shù)問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明提供了一種無(wú)人機(jī)自動(dòng)充電更換電池系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有的無(wú)人機(jī)或飛行器存在充電或更換電池不便，需要手動(dòng)進(jìn)行，效率較低的技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)對(duì)無(wú)人機(jī)的電池進(jìn)行充電或更換電池，無(wú)人工人操作，使用方便，且效率較高的技術(shù)效果。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種無(wú)人機(jī)自動(dòng)充電更換電池系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:無(wú)人機(jī)和自動(dòng)充更換電池平臺(tái)，所述無(wú)人機(jī)上設(shè)有通信模塊、圖像采集模塊、圖像處理模塊、緩沖模塊;所述自動(dòng)充更換電池平臺(tái)上設(shè)有GPS定位模塊、輔助降落模塊、充電單元、電池更換單元;其中，所述通信模塊用于獲得所述GPS定位模塊的定位信息；所述圖像采集模塊用于采集無(wú)人機(jī)預(yù)設(shè)方向的圖像信息;所述圖像處理模塊用于對(duì)所述圖像采集模塊采集的圖像進(jìn)行特征提取，獲得特征信息，將獲得的特征信息與預(yù)設(shè)信息進(jìn)行匹配，獲得匹配結(jié)果;所述輔助降落模塊用于對(duì)所述無(wú)人機(jī)在所述自動(dòng)充更換電池平臺(tái)上的降落位置進(jìn)行輔助定位;所述緩沖模塊用于對(duì)所述無(wú)人機(jī)在所述自動(dòng)充更換電池平臺(tái)上降落時(shí)進(jìn)行緩沖處理;所述充電單元用于所述無(wú)人機(jī)在所述自動(dòng)充更換電池平臺(tái)上降落后自動(dòng)進(jìn)行充電處理;所述電池更換單元用于所述無(wú)人機(jī)在所述自動(dòng)充更換電池平臺(tái)上降落后自動(dòng)進(jìn)行電池更換處理。
[0006]其中，即當(dāng)無(wú)人機(jī)在飛行時(shí)，發(fā)現(xiàn)電量不足，則通過(guò)通信模塊獲得自動(dòng)充更換電池平臺(tái)的GPS定位信息，根據(jù)定位信息向自動(dòng)充更換電池平臺(tái)進(jìn)行飛行，當(dāng)飛到自動(dòng)充更換電池平臺(tái)的預(yù)設(shè)范圍后，利用圖像采集模塊采集自動(dòng)充更換電池平臺(tái)的圖像信息進(jìn)行特征匹配，匹配成功則進(jìn)行降落，在降落的過(guò)程中利用輔助降落模塊進(jìn)行精確降落位置輔助，利用緩沖模塊進(jìn)行緩沖平穩(wěn)降落，降落后利用無(wú)人機(jī)的機(jī)架與充電單元的金屬塊進(jìn)行接觸進(jìn)行自動(dòng)充電，也可以利用電池更換單元將剩余電量不足的電池?fù)Q下，更換新的電量充足的電池。
[0007]其中，所述緩沖模塊具體為超聲波模塊，其中，所述超聲波模塊通過(guò)公式V=p*S~0.5逐漸減速實(shí)現(xiàn)平緩降落，V為速度，P為根據(jù)無(wú)人機(jī)類型進(jìn)行預(yù)設(shè)的參數(shù)，S為距離。其中，*為乘號(hào)，a~b表示a的b次方，其中，超聲波模塊的工作原理為:該超聲波模塊通過(guò)發(fā)送超聲波和接受超聲波中間時(shí)間差，通過(guò)距離公式即可計(jì)算得出距離S=V(聲音速度)*t(發(fā)送和接受時(shí)間差)。
[0008]其中，所述自動(dòng)充更換電池平臺(tái)上設(shè)有固定腳架，所述固定腳架用于對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行固定，所述固定腳架上設(shè)有充電觸點(diǎn)，所述充電單元利用充電觸點(diǎn)與無(wú)人機(jī)金屬腳架的觸電接觸進(jìn)行充電。
[0009]其中，所述無(wú)人機(jī)上設(shè)有電池電量檢測(cè)單元，所述電池電量檢測(cè)單元用于檢測(cè)無(wú)人機(jī)電池的剩余電量，當(dāng)剩余電量小于閾值時(shí)，開啟通信模塊對(duì)自動(dòng)充更換電池平臺(tái)進(jìn)行定位。利用電池電量檢測(cè)單元用戶可以自行設(shè)定一個(gè)閾值，如1 %或者15 %，當(dāng)剩余電量小于閾值時(shí)，則無(wú)人機(jī)自動(dòng)進(jìn)行充電或更換電池。
[0010]其中，其中，所述圖像采集模塊具體為MT9V034攝像頭并集成紅外濾光片，所述圖像處理模塊通過(guò)FAST9圖像處理算法，對(duì)圖像進(jìn)行特征提取，與自動(dòng)充更換電池平臺(tái)預(yù)設(shè)特征對(duì)比，確認(rèn)自動(dòng)充更換電池平臺(tái)具體位置。具體為在平臺(tái)上建立標(biāo)志圖案，預(yù)先采集平臺(tái)圖案特征存于模塊內(nèi)，當(dāng)機(jī)載圖像處理模塊飛至充電臺(tái)上空時(shí)，圖像處理模塊通過(guò)FAST9算法不斷圖采集的圖像進(jìn)行特征提取一一角點(diǎn)，通過(guò)LK算法進(jìn)行角點(diǎn)追蹤，將飛機(jī)移動(dòng)至平臺(tái)上方，通過(guò)氣壓計(jì)進(jìn)行緩慢降落，當(dāng)距離平臺(tái)5米內(nèi)時(shí)自動(dòng)切換至超聲波模塊進(jìn)行距離測(cè)笪并ο
[0011]其中，所述輔助降落模塊具體為紅外發(fā)射二極管，其中，所述輔助降落模塊具體為紅外直射發(fā)光二極管，飛機(jī)載有兩個(gè)紅外接收二極管，降落時(shí)通過(guò)圖像模塊不斷進(jìn)行微調(diào)，當(dāng)機(jī)載紅外接收二極管收到平臺(tái)對(duì)應(yīng)發(fā)光二極管時(shí)即可進(jìn)行準(zhǔn)確定位，定位成功后不斷通過(guò)姿態(tài)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行微調(diào)自我穩(wěn)定。
[0012]其中，所述電池更換單元具體包括:電池存放箱、取下臂、推送臂、所述取下臂和所述推送臂分別位于所述電池存放箱的左右兩側(cè)，所述取下臂一端與電磁吸盤連接，所述取下臂和所述推送臂表面均為齒形，第一電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)第一齒輪與所述取下臂連接，第二電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)第二齒輪與所述推送臂連接，轉(zhuǎn)動(dòng)軸一端穿過(guò)所述電池存放箱中部后與第三電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸連接。第三電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)電池存放箱轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電池的循環(huán)更換，將電池存放箱中的多個(gè)電池倉(cāng)位置進(jìn)行更換，便于更換電池。
[0013]其中，當(dāng)無(wú)人機(jī)需要進(jìn)行電池更換時(shí)，當(dāng)無(wú)人機(jī)在自動(dòng)充更換電池平臺(tái)降落后，第一電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)第一齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使得與第一齒輪連接的取下臂朝著無(wú)人機(jī)的電池移動(dòng)，使得取下臂上的電磁吸盤與無(wú)人機(jī)的電池吸附，然后第一電機(jī)反轉(zhuǎn)，將電池抽離，將電量不足的電池取下，然后第二電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)第二齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使得與第二齒輪連接的推送臂朝著電池存放箱移動(dòng)，將電池存放箱中的電池推出，新的電池被推朝著無(wú)人機(jī)的電池安裝槽移動(dòng)，嵌入無(wú)人機(jī)的電池安裝槽中，完成電池的更換。自動(dòng)完成電池的更換，無(wú)需人工操作，方便效率較高。
[0014]其中，所述電池存放箱內(nèi)設(shè)有N個(gè)電池倉(cāng)，所述電池倉(cāng)內(nèi)存放有電池，所述N為大于等于I的正整數(shù)，所述電池倉(cāng)與所述充電單元連接，所述電池存放箱為圓筒狀，所述電池存放箱兩端均為開口狀。第三電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得電池存放箱轉(zhuǎn)動(dòng)，將電池已經(jīng)推送的電池倉(cāng)超下移動(dòng)，新的裝有電池的電池倉(cāng)移動(dòng)到推送臂的側(cè)面等待被推送。
[0015]其中，所述電池更換單元還包括傳輸帶，所述傳輸帶一端位于所述取下臂的下方，所述傳輸帶另一端與所述電池存放箱內(nèi)的電池倉(cāng)接觸。利用傳輸帶將無(wú)人機(jī)取下的剩余電量不足的電池傳輸?shù)诫姵卮娣畔涮?，并傳輸?shù)诫姵乇煌扑统黾纯盏碾姵貍}(cāng)內(nèi)進(jìn)行充電，然后循環(huán)利用。
[0016]其中，所述電池更換單元還包括控制模塊，所述控制模塊與所述第一電機(jī)、所述第二電機(jī)、所述第三電機(jī)均連接。利用控制模塊如單片機(jī)發(fā)送相應(yīng)的控制指令，控制第一電機(jī)、第二電機(jī)、第三電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，滿足轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間距離的控制。
[0017]本申請(qǐng)實(shí)施例中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn):
由于采用了在無(wú)人機(jī)電量不足時(shí)，利用通信和定位技術(shù)，使得無(wú)人機(jī)朝自動(dòng)充更換電池平臺(tái)飛行，然后利用圖像采集模塊采集自動(dòng)充更換電池平臺(tái)的圖像信息進(jìn)行特征匹配，匹配成功則進(jìn)行降落，在降落的過(guò)程中利用輔助降落模塊進(jìn)行精確降落位置輔助，利用緩沖模塊進(jìn)行緩沖平穩(wěn)降落，降落后利用無(wú)人機(jī)的機(jī)架與充電單元的金屬塊進(jìn)行接觸進(jìn)行自動(dòng)充電，也可以利用電池更換單元將剩余電量不足的電池?fù)Q下，更換新的電量充足的電池，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)對(duì)無(wú)人機(jī)的電池進(jìn)行充電或更換電池，無(wú)人工人操作，使用方便，且效率較高的技術(shù)效果。
【附圖說(shuō)明】
[0018]此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定，在附圖中:
圖1是本申請(qǐng)實(shí)施例一中無(wú)人機(jī)的組成示意圖；
圖2是本申請(qǐng)實(shí)施例一中無(wú)人機(jī)自動(dòng)充電更換電池系統(tǒng)的組成示意圖；
其中，1-無(wú)人機(jī)，2-通信模塊，3-圖像采集模塊，4-圖像處理模塊，5-緩沖模塊，6-無(wú)人機(jī)金屬腳架，7-電池，8-GPS定位模塊，9-輔助降落模塊，10-充電單元，11-固定腳架，12-電池存放箱，13-取下臂，14-推送臂，15-電磁吸盤，16-第一電機(jī)，17-第一齒輪，18-第二電機(jī)，19-第二齒輪，20-第三電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明提供了一種無(wú)人機(jī)自動(dòng)充電更換電池系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有的無(wú)人機(jī)或飛行器存在充電或更換電池不便，需要手動(dòng)進(jìn)行，效率較低的技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)對(duì)無(wú)人機(jī)的電池進(jìn)行充電或更換電池，無(wú)人工人操作，使用方便，且效率較高的技術(shù)效果。
[0020]為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說(shuō)明書附圖以及具體的實(shí)施方式對(duì)上述技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0021]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說(shuō)明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0022]實(shí)施例一:
在實(shí)施例一中，提供了一種無(wú)人機(jī)自動(dòng)充電更換電池系統(tǒng)，請(qǐng)參考圖1-圖2，所述系統(tǒng)包括:無(wú)人機(jī)I和自動(dòng)充更換電池平臺(tái)21，所述無(wú)人機(jī)上設(shè)有通信模塊2、圖像采集模塊3、圖像處理模塊4、緩沖模塊5;所述無(wú)人機(jī)上上裝有電池7，所述自動(dòng)充更換電池平臺(tái)上設(shè)有GPS定位模塊8、輔助降落模塊9、充電單元10、電池更換單元;其中，所述通信模塊用于獲得所述GPS定位模塊的定位信息;所述圖像采集模塊用于采集無(wú)人機(jī)預(yù)設(shè)方向的圖像信息;所述圖像處理模塊用于對(duì)所述圖像采集模塊采集的圖像進(jìn)行特征提取，獲得特征信息，將獲得的特征信息與預(yù)設(shè)信息進(jìn)行匹配，獲得匹配結(jié)果;所述輔助降落模塊用于對(duì)所述無(wú)人機(jī)在所述自動(dòng)充更換電池平臺(tái)上的降落位置進(jìn)行輔助定位;所述緩沖模塊用于對(duì)所述無(wú)人機(jī)在所述自動(dòng)充更換電池平臺(tái)上降落時(shí)進(jìn)行緩沖處理;所述充電單元用于所述無(wú)人機(jī)在所述自動(dòng)充更換電池平臺(tái)上降落后自動(dòng)進(jìn)行充電處理;所述電池更換單元用于所述無(wú)人機(jī)在所述自動(dòng)充更換電池平臺(tái)上降落后自動(dòng)進(jìn)行電池更換處理。其中，在實(shí)際應(yīng)用中，緩沖模塊具體包括氣壓計(jì)模塊和飛行姿態(tài)模塊，氣壓計(jì)模塊用于測(cè)量氣壓，飛行姿態(tài)模塊用于基于測(cè)量氣壓對(duì)無(wú)人機(jī)的飛行姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整。
[0023]其中，在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述緩沖模塊具體為超聲波模塊，其中，所述超聲波模塊通過(guò)公式v=P*S~0.5逐漸減速實(shí)現(xiàn)平緩降落，V為速度，P為根據(jù)無(wú)人機(jī)類型進(jìn)行預(yù)設(shè)的參數(shù)，S為距離。根據(jù)飛機(jī)體積和重量不同P值可能會(huì)不同，當(dāng)在距離平臺(tái)5m內(nèi)高度時(shí)，通過(guò)超聲波不斷進(jìn)行高度距離捕獲，即為S。若高度為4米，P值為0.1，則下降速度為0.2米/秒，高度為I米時(shí)，速度為0.1米/秒，高度為0.4米時(shí)，速度為0.06米/秒。
[0024]其中，在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述自動(dòng)充更換電池平臺(tái)上設(shè)有固定腳架11，所述固定腳架用于對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行固定，所述固定腳架上設(shè)有充電觸點(diǎn)，所述充電單元利用充電觸點(diǎn)與無(wú)人機(jī)金屬腳架6的觸電接觸進(jìn)行充電。
[0025]其中，在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述圖像采集模塊具體為MT9V034攝像頭并集成紅外濾光片，所述無(wú)人機(jī)上設(shè)有電池電量檢測(cè)單元，所述電池電量檢測(cè)單元用于檢測(cè)無(wú)人機(jī)電池的剩余電量，當(dāng)剩余電量小于閾值時(shí)，開啟通信模塊對(duì)自動(dòng)充更換電池平臺(tái)進(jìn)行定位。
[0026]其中，在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述圖像處理模塊通過(guò)FAST9圖像處理算法，對(duì)圖像進(jìn)行特征提取，與自動(dòng)充更換電池平臺(tái)預(yù)設(shè)特征對(duì)比，確認(rèn)自動(dòng)充更換電池平臺(tái)具體位置。
[0027]其中，在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述輔助降落模塊具體為紅外發(fā)射二極管。
[0028]其中，在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述電池更換單元具體包括:電池存放箱12、取下臂13、推送臂14、所述取下臂和所述推送臂分別位于所述電池存放箱的左右兩側(cè)，所述取下臂一端與電磁吸盤15連接，所述取下臂和所述推送臂表面均為齒形，第一電機(jī)16的旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)第一齒輪17與所述取下臂連接，第二電機(jī)18的旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)第二齒輪19與所述推送臂連接，轉(zhuǎn)動(dòng)軸一端穿過(guò)所述電池存放箱中部后與第三電機(jī)20的旋轉(zhuǎn)軸連接。
[0029]其中，在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述電池存放箱內(nèi)設(shè)有N個(gè)電池倉(cāng)，所述電池倉(cāng)內(nèi)存放有電池，所述N為大于等于I的正整數(shù)，所述電池倉(cāng)與所述充電單元連接，所述電池存放箱為圓筒狀，所述電池存放箱兩端均為開口狀。設(shè)計(jì)為有多個(gè)電池倉(cāng)便于快速更換電池，設(shè)計(jì)為圓筒狀便于旋轉(zhuǎn)，N個(gè)電池倉(cāng)均勾分布在圓筒內(nèi)。
[0030]其中，在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述電池更換單元還包括傳輸帶，所述傳輸帶一端位于所述取下臂的下方，所述傳輸帶另一端與所述電池存放箱內(nèi)的電池倉(cāng)接觸。
[0031]其中，在本申請(qǐng)實(shí)施例中，所述電池更換單元還包括控制模塊，所述控制模塊與所述第一電機(jī)、所述第二電機(jī)、所述第三電機(jī)均連接。
[0032]其中，自動(dòng)充更換電池平臺(tái)包含GPS定位模塊，無(wú)人機(jī)可通過(guò)與地面站通信獲取充電臺(tái)具體GPS位置，飛行至該區(qū)域內(nèi)，通過(guò)FAST9圖像處理算法，對(duì)圖像進(jìn)行特征提取，與充電臺(tái)預(yù)設(shè)特征對(duì)比，確認(rèn)充電臺(tái)具體位置，通過(guò)紅外發(fā)射二極管進(jìn)行輔助位置精確，通過(guò)超聲波模塊在降落時(shí)實(shí)現(xiàn)平緩落地，目前常見超聲波模塊可以處理5M以內(nèi)距離數(shù)據(jù)，通過(guò)公式V(速度)=P(參數(shù))*S(距離)~0.5(開方)逐漸減速實(shí)現(xiàn)平緩降落，參數(shù)根據(jù)不同機(jī)體需要進(jìn)行手動(dòng)設(shè)置和調(diào)試這里不在闡述。當(dāng)飛機(jī)精確降落后，充電臺(tái)通過(guò)固定腳架進(jìn)行機(jī)體固定，并通過(guò)飛機(jī)腳架上端的金屬觸點(diǎn)進(jìn)行充電，充電臺(tái)中間為電池箱，與飛機(jī)電池艙對(duì)應(yīng)，通過(guò)電動(dòng)裝置可將電池取出并進(jìn)行更換，實(shí)現(xiàn)無(wú)人機(jī)快速更換電池繼續(xù)進(jìn)行任務(wù)，更換下來(lái)的電池放置充電倉(cāng)進(jìn)行充電，實(shí)現(xiàn)電池循環(huán)使用。
[0033]上述本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案，至少具有如下的技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn):
由于采用了在無(wú)人機(jī)電量不足時(shí)，利用通信和定位技術(shù)，使得無(wú)人機(jī)朝自動(dòng)充更換電池平臺(tái)飛行，然后利用圖像采集模塊采集自動(dòng)充更換電池平臺(tái)的圖像信息進(jìn)行特征匹配，匹配成功則進(jìn)行降落，在降落的過(guò)程中利用輔助降落模塊進(jìn)行精確降落位置輔助，利用緩沖模塊進(jìn)行緩沖平穩(wěn)降落，降落后利用無(wú)人機(jī)的機(jī)架與充電單元的金屬塊進(jìn)行接觸進(jìn)行自動(dòng)充電，也可以利用電池更換單元將剩余電量不足的電池?fù)Q下，更換新的電量充足的電池，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)對(duì)無(wú)人機(jī)的電池進(jìn)行充電或更換電池，無(wú)人工人操作，使用方便，且效率較高的技術(shù)效果。
[0034]盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。
[0035]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無(wú)人機(jī)自動(dòng)充電更換電池系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括:無(wú)人機(jī)和自動(dòng)充更換電池平臺(tái)，所述無(wú)人機(jī)上設(shè)有通信模塊、圖像采集模塊、圖像處理模塊、緩沖模塊;所述自動(dòng)充更換電池平臺(tái)上設(shè)有GPS定位模塊、輔助降落模塊、充電單元、電池更換單元;其中，所述通信模塊用于獲得所述GPS定位模塊的定位信息;所述圖像采集模塊用于采集無(wú)人機(jī)預(yù)設(shè)方向的圖像信息；所述圖像處理模塊用于對(duì)所述圖像采集模塊采集的圖像進(jìn)行特征提取，獲得特征信息，將獲得的特征信息與預(yù)設(shè)信息進(jìn)行匹配，獲得匹配結(jié)果;所述輔助降落模塊用于對(duì)所述無(wú)人機(jī)在所述自動(dòng)充更換電池平臺(tái)上的降落位置進(jìn)行輔助定位;所述緩沖模塊用于對(duì)所述無(wú)人機(jī)在所述自動(dòng)充更換電池平臺(tái)上降落時(shí)進(jìn)行緩沖處理;所述充電單元用于所述無(wú)人機(jī)在所述自動(dòng)充更換電池平臺(tái)上降落后自動(dòng)進(jìn)行充電處理;所述電池更換單元用于所述無(wú)人機(jī)在所述自動(dòng)充更換電池平臺(tái)上降落后自動(dòng)進(jìn)行電池更換處理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人機(jī)自動(dòng)充電更換電池系統(tǒng)，其特征在于，所述緩沖模塊具體為超聲波模塊，其中，所述超聲波模塊通過(guò)公式v=p*S~0.5逐漸減速實(shí)現(xiàn)平緩降落，V為速度，P為根據(jù)無(wú)人機(jī)類型進(jìn)行預(yù)設(shè)的參數(shù)，S為距離。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人機(jī)自動(dòng)充電更換電池系統(tǒng)，其特征在于，所述自動(dòng)充更換電池平臺(tái)上設(shè)有固定腳架，所述固定腳架用于對(duì)無(wú)人機(jī)進(jìn)行固定，所述固定腳架上設(shè)有充電觸點(diǎn)，所述充電單元利用充電觸點(diǎn)與無(wú)人機(jī)金屬腳架的觸電接觸進(jìn)行充電。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人機(jī)自動(dòng)充電更換電池系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像采集模塊具體為MT9V034攝像頭并集成紅外濾光片，所述無(wú)人機(jī)上設(shè)有電池電量檢測(cè)單元，所述電池電量檢測(cè)單元用于檢測(cè)無(wú)人機(jī)電池的剩余電量，當(dāng)剩余電量小于閾值時(shí)，開啟通信模塊對(duì)自動(dòng)充更換電池平臺(tái)進(jìn)行定位。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人機(jī)自動(dòng)充電更換電池系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像處理模塊通過(guò)FAST9圖像處理算法，對(duì)圖像進(jìn)行特征提取，與自動(dòng)充更換電池平臺(tái)預(yù)設(shè)特征對(duì)比，確認(rèn)自動(dòng)充更換電池平臺(tái)具體位置。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人機(jī)自動(dòng)充電更換電池系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助降落模塊具體為紅外發(fā)射二極管。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)人機(jī)自動(dòng)充電更換電池系統(tǒng)，其特征在于，所述電池更換單元具體包括:電池存放箱、取下臂、推送臂、所述取下臂和所述推送臂分別位于所述電池存放箱的左右兩側(cè)，所述取下臂一端與電磁吸盤連接，所述取下臂和所述推送臂表面均為齒形，第一電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)第一齒輪與所述取下臂連接，第二電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸通過(guò)第二齒輪與所述推送臂連接，轉(zhuǎn)動(dòng)軸一端穿過(guò)所述電池存放箱中部后與第三電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無(wú)人機(jī)自動(dòng)充電更換電池系統(tǒng)，其特征在于，所述電池存放箱內(nèi)設(shè)有N個(gè)電池倉(cāng)，所述電池倉(cāng)內(nèi)存放有電池，所述N為大于等于I的正整數(shù)，所述電池倉(cāng)與所述充電單元連接，所述電池存放箱為圓筒狀，所述電池存放箱兩端均為開口狀。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無(wú)人機(jī)自動(dòng)充電更換電池系統(tǒng)，其特征在于，所述電池更換單元還包括傳輸帶，所述傳輸帶一端位于所述取下臂的下方，所述傳輸帶另一端與所述電池存放箱內(nèi)的電池倉(cāng)接觸。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無(wú)人機(jī)自動(dòng)充電更換電池系統(tǒng)，其特征在于，所述電池更換單元還包括控制模塊，所述控制模塊與所述第一電機(jī)、所述第二電機(jī)、所述第三電機(jī)均連接。
【文檔編號(hào)】B60L11/18GK105836149SQ201610225873
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年4月13日
【發(fā)明人】陳虹宇, 汪進(jìn)強(qiáng)
【申請(qǐng)人】四川智慧鷹航空科技有限公司