植保无人机换电系统及换电方法技术方案

本发明专利技术涉及无人机充换电技术领域，具体而言涉及植保无人机换电系统，包括：无人机，具有用于向内部电子元件供电的第一接口以及放置药箱的容纳空间；药箱，被可拆卸的连接到所述无人机的容纳空间；锁止机构，设置于无人机上，位于容纳空间的外围，具有解锁状态和锁止状态；电池，被固定的设置到所述药箱，并具有与无人机第一接口配合的第二接口。本发明专利技术将植保无人机的药箱和电池结合，设计成一体式更换，实现自动化的对无人机进行换电，提高植保无人机作业的连续性，且通过锁止机构简单，在换电过程中被触发切换锁止和解锁状态，在便于换电的同时，无人机腾空后药箱始终与无人机保持紧连接，提高稳定性和电连接的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
植保无人机换电系统及换电方法
本专利技术涉及无人机充换电
，具体而言涉及植保无人机换电系统。
技术介绍
多旋翼无人机具有作业高度低，飘移少，可空中悬停，无需专用起降机场的优点，旋翼产生的向下气流有助于增加雾流对作物的穿透性，防治效果高。而且，可以远距离遥控操作，可避免喷洒作业人员暴露于农药的危险。目前的植保无人机一般由无人机、安装于机身下方的药箱以及喷洒系统构成，无人机和药箱单独供电，无人机内部电源给飞控系统供电，药箱内的电源给喷洒系统供电，如此，会出现作为药箱载体的无人机和药箱本身能源消耗和更换不匹配的情况，药箱和无人机任意一个耗尽资源都需要返回换电。为了增加无人机作业的连续性，在目前电池容量一定的情况下，只能采用更换电池的方式，如专利文献1以及专利文献2所示的更换电池和药桶的方式，虽然操作简单，但是其仍采用人工拆卸，不利于自动化作业。现有技术文献：专利文献1：CN210882641U，公开一种便于更换药箱和电池的植保无人机，包括机体，机体上设有分别固定药箱、电池的第一插装槽、第二插装槽；第一插装槽、第二插装槽内分别设有导向固定件，导向固定件包括转动轮组件，药箱侧壁、电池侧壁上分别设有第一竖向导向槽、第二竖向导向槽，第一竖向导向槽、第二竖向导向槽的顶部分别设有与转动轮组件相匹配卡接的第一凹槽、第二凹槽。电池的壳体顶部的相对两侧延伸有竖向的卡接扣，卡接扣的底部向电池顶部方向延伸有勾状部。药箱和电池皆采用插装的方式固定在机身上，拆装方便且快捷，节省更换药箱和电池的时间。专利文献2：CN209274908U，公开一种快速更换电池的植保机固定药箱，包括植保机药箱和电池，植保机药箱的顶部固定有药箱固定板，药箱固定板的顶部固定有电池滑轨，电池通过反扣魔术贴扎带绑住固定于电池固定板的外壁上，电池固定板滑动连接于电池滑轨的内部，电池固定板的外壁位于电池的两侧均设有分度销，通过提前做好更换电池的准备，节约了更换时间，而且安装时，通过将电池推送，并通过分度销固定，便于将电池安装在药箱的中心位置，使植保更加平稳，提高植保作业效率，更换电池快速，提高了作业效率。上述现有技术的换电系统中，不论是通过卡扣方案或者魔术贴轧带的方案实现快速换电的方案中，提出了换电机构设计，但对电连接以及稳定性没有做对应设计，而且采用的是人工换电，在规模农业应用上不具有现实意义；而且无人机换电系统的设计与实现，不仅仅是人工换电的操作问题，还涉及到无人机的启停与定位，如果对启停不做干预，那么更多是需要操作人员现场进行换电，无法通过自动化系统进行快速换电，而且在规模农业应用场景下，通过人工换电是不理想，也不现实的，效率极其低下，无法在规定时间内完成植保作业需求。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供植保无人机换电系统，以无人机停放定位为基础，进行自动化换电，同时对电池和药箱更换，无需人员看守与人工换电，提高自动化作业程度。根据以上目的，本专利技术的第一方面提供一种植保无人机换电系统，包括：无人机，具有用于向内部电子元件供电的第一接口以及放置药箱的容纳空间；药箱，被可拆卸的连接到所述无人机的容纳空间；所述药箱上集成有用于向无人机供电的电池，所述电池固定到药箱上并被设置成与药箱同步被更换，所述电池具有与无人机第一接口配合的第二接口；锁止机构，设置于所述无人机上，所述锁止机构可被操作而在解锁状态和锁止状态切换；换电平台，提供用于无人机停放并被定位的负载面；以所述换电平台的负载面定义X-Y方向，所述药箱被设置成沿着Y方向被锁紧与释放，并且无人机的第一接口与药箱的第二接口被设置成沿着Y方向配合，实现电连接；其中，所述换电平台上设置有备用药箱，所述备用药箱被设置成在所述无人机在所述负载面停放并被定位后，替换无人机所负载的药箱；所述锁止机构具有保持锁止状态的趋势，以使得药箱与无人机锁紧连接；所述无人机在负载面上停放并被定位后，锁止机构被操作切换至解锁状态，无人机负载的药箱可沿着Y方向并脱离无人机而滑出，并通过换电机构将备用药箱滑入并与第一接口结合，完成换电并由锁止机构锁止。结合图1所示，X方向与Y方向在负载面所限定的表面上成垂直分布，并且无人机被设置成沿着Y方向换电，并且在换电过程中保持X-Y方向对无人机的限位操作。优选地，所述换电机构包括可沿着Y方向移动的机械手，尤其是具有多自由度的机械手，可实现对无人机上的负载的药箱与备用药箱的夹持与替换操作。优选地，所述换电平台设有校正机构，用于将停放在负载面上的无人机调整到换电机构能够沿着Y方向进行取放药箱的位置状态。优选地，所述校正机构包括可转动的X向校正杆组和Y向校正杆组，所述X向校正杆组和Y向校正杆组被设置成按照预设的顺序前后进行相对移动以校正无人机的停放角度和/或方位，将无人机校正至预设的位置。由此，通过校正机构对停放到换电平台上的无人机进行位置校正，使无人机被从X向和Y向进行校正，校正过程中，通过一对校正杆的同步、相对的转动，使得无人机在对应的方向（X向或者Y向）得以被校正杆驱动而位移或者转动，以校正无人机的角度与方位，使其最终停放到预设的位置，利于使用换电机构从Y方向进行换电操作。应当理解，X向校正杆组和Y向校正杆组均具有预设的校正位置，即移动到位后的角度与位置，当X向校正杆组和Y向校正杆均到达预设的校正位置，无人机被校正并定位到预设的位置，即无人机的第一接口与药箱的第二接口沿着Y方向配合，使得换电机构（例如机械手）沿着Y方向的精确直线运动即可实现对药箱的滑入和滑出的操作，定位、对接的精度高，减少对接口的损坏风险，同时，利于锁止和解锁的操作。优选地，所述锁止机构被设置成在锁止状态时，对药箱具有朝向第一接口方向的预紧力，使得电池的第二接口保持朝向无人机第一接口运动的趋势。由此，在本专利技术的实施例中，通常沿着Y方向和/或药箱的底部可实现对药箱的固定，但无人机在飞行以及作业过程中，Y方向是电连接的物理受力方向，容易受到振动、倾斜或者飞行姿态的影响导致接口松动，因此通过本实施例的应用，在Y方向沿着药箱滑入方向设置预紧力，使得药箱保持朝向无人机运动的趋势，使得二者之间的电连接更加稳固。优选地，在无人机的两个起落架之间形成所述容纳空间，所述锁止机构被设置在无人机的起落架上。优选地，所述起落架的内侧设有伸入到容纳空间的空心滑杆，所述药箱上设有能包围在所述空心滑杆外的滑槽，使药箱能沿空心滑杆滑动。优选地，所述锁止机构包括安装于空心滑杆内部的弹性锁舌，所述药箱上设有卡槽，药箱在被装填至容纳空间内后，处于锁止状态的弹性锁舌能伸出空心滑杆并卡在所述卡槽中，以限制药箱滑动。优选地，所述空心滑杆内设有锁舌支架，所述锁舌支架与空心滑杆滑动连接，且所述锁舌支架与空心滑杆之间设有弹簧，使锁舌支架具有朝向无人机的第一接口方向的预紧力，并使得弹性锁舌保持压紧药箱的趋势。优选地，所述弹性锁舌与锁舌支架铰接，所述弹性锁舌具有与药箱卡槽接触的弧形接触面，所述空心滑杆内部设有止动块，所述弹性锁舌本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种植保无人机换电系统，其特征在于，包括：/n无人机，具有用于向内部电子元件供电的第一接口以及放置药箱的容纳空间；/n药箱，被可拆卸的连接到所述无人机的容纳空间；所述药箱上集成有用于向无人机供电的电池，所述电池固定到药箱上并被设置成与药箱同步被更换，所述电池具有与无人机第一接口配合的第二接口；/n锁止机构，设置于所述无人机上，所述锁止机构可被操作而在解锁状态和锁止状态切换；/n换电平台，提供用于无人机停放并被定位的负载面；以所述换电平台的负载面定义X-Y方向，所述药箱被设置成沿着Y方向被锁紧与释放，并且无人机的第一接口与药箱的第二接口被设置成沿着Y方向配合，实现电连接；/n其中，所述换电平台上设置有备用药箱，所述备用药箱被设置成在所述无人机在所述负载面停放并被定位后，替换无人机所负载的药箱；/n所述锁止机构具有保持锁止状态的趋势，以使得药箱与无人机锁紧连接；所述无人机在负载面上停放并被定位后，锁止机构被操作切换至解锁状态，无人机负载的药箱可沿着Y方向并脱离无人机而滑出，并通过换电机构将备用药箱滑入并与第一接口结合，完成换电并由锁止机构锁止。/n

【技术特征摘要】
1.一种植保无人机换电系统，其特征在于，包括：
无人机，具有用于向内部电子元件供电的第一接口以及放置药箱的容纳空间；
药箱，被可拆卸的连接到所述无人机的容纳空间；所述药箱上集成有用于向无人机供电的电池，所述电池固定到药箱上并被设置成与药箱同步被更换，所述电池具有与无人机第一接口配合的第二接口；
锁止机构，设置于所述无人机上，所述锁止机构可被操作而在解锁状态和锁止状态切换；
换电平台，提供用于无人机停放并被定位的负载面；以所述换电平台的负载面定义X-Y方向，所述药箱被设置成沿着Y方向被锁紧与释放，并且无人机的第一接口与药箱的第二接口被设置成沿着Y方向配合，实现电连接；
其中，所述换电平台上设置有备用药箱，所述备用药箱被设置成在所述无人机在所述负载面停放并被定位后，替换无人机所负载的药箱；
所述锁止机构具有保持锁止状态的趋势，以使得药箱与无人机锁紧连接；所述无人机在负载面上停放并被定位后，锁止机构被操作切换至解锁状态，无人机负载的药箱可沿着Y方向并脱离无人机而滑出，并通过换电机构将备用药箱滑入并与第一接口结合，完成换电并由锁止机构锁止。


2.根据权利要求1所述的植保无人机换电系统，其特征在于，所述换电平台设有校正机构，用于将停放在负载面上的无人机调整到换电机构能够沿着Y方向进行取放药箱的位置状态。


3.根据权利要求2所述的植保无人机换电系统，其特征在于，所述校正机构包括可转动的X向校正杆组和Y向校正杆组，所述X向校正杆组和Y向校正杆组被设置成按照预设的顺序进行相对移动以校正无人机的停放角度和/或方位，将无人机校正至预设的位置。


4.根据权利要求1-3中任意一项所述的植保无人机换电系统，其特征在于，所述锁止机构被设置成在锁止状态时，对药箱具有朝向第一接口方向的预紧力，使得电池的第二接口保持朝向无人机第一接口运动的趋势。


5.根据权利要求1-3任意一项所述的植保无人机换电系统，其特征在于，在无人机的两个起落架之间形成所述容纳空间，所述锁止机构被设置在无人机的起落架上。


6.根据权利要求5所述的植保无人机换电系统，其特征在于，所述起落架的内侧设有伸入到容纳空间的空心滑杆，所述药箱上设有能包围在所述空心滑杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘承光，颜爱忠，宋成法，
申请(专利权)人：中苏科技股份有限公司，江苏中苏智能制造有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32