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专利号: 2018105356909
申请人: 西安工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 飞行器;航空;宇宙航行
更新日期:2024-04-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于无人机续航的地面移动中继站,其特征在于:包括行走车体(32),所述行走车体(32)上设置有车盖(31),所述车盖(31)的顶部水平设置有起落盘(56);

还包括无人机(35),所述无人机(35)的支撑脚(60)停歇于所述起落盘(56)上,且所述无人机(35)的底部安装有电池仓(37),所述电池仓(37)中可拆卸安装有电池盒(49),所述电池盒(49)中设置有动力电池;所述行走车体(32)上设置有电池更换装置,所述电池更换装置可更换无人机(35)上的电池盒(49);

所述车盖(31)的两侧镂空设置有矩形状太阳能板窗(33);所述车盖(31)内侧竖向固定设置有两矩形状太阳能板座(45),两所述太阳能板座(45)靠近所述太阳能板窗(33)的一侧分别设置有两折叠式太阳能板单元(44);所述折叠式太阳能板单元(44)可沿太阳能板窗(33)伸展出车盖(31)外侧或收缩至车盖(31)内侧;

所述电池更换装置包括电池储存器(34)、传送带座(43)、传送带(42)和升降支架(48);

所述起落盘(56)的中部沿行走车体(32)的前后方向设置有矩形状传送带窗(101),所述传送带窗(101)上设置有活动窗门(59);驱动装置可驱动所述活动窗门(59)打开和关闭;

所述传送带座(43)水平设置于所述车盖(31)内侧,两所述升降支架(48)安装于所述传送带座(43)上,所述传送带(42)支撑安装于所述升降支架(48)顶端;所述传送带(42)的传送方向沿所述行走车体(32)的前后方向平行;所述传送带(42)上设置有T形电池推板(46),所述电池推板(46)下端同步连接所述传送带(42)的带面;所述升降支架(48)可驱动所述传送带(42)上升至穿过所述传送带窗(101);

所述电池储存器(34)为箱体结构;所述电池储存器(34)固定安装于所述行走车体(32)的顶部前端;所述电池储存器(34)靠近所述传送带(42)的一侧设置有电池弹出口(40)和电池回收口(39),所述电池弹出口(40)位于所述电池回收口(39)正上方;所述传送带(42)的传送末端(42.1)可上升至分别与电池弹出口(40)和电池回收口(39)相对应;所述无人机(35)的支撑脚(60)停歇于所述起落盘(56)上状态下,所述电池仓(37)所在高度与所述电池弹出口(40)所在高度相同;

传送带(42)上的电池推板(46)可将无人机(35)电池仓(37)中的电池盒(49)推出至传送带(42)上,并带动电池盒(49)沿传送带(42)推进所述电池回收口(39)中;

所述电池弹出口(40)可将电池盒(49)弹出至传送带(42)上,且传送带(42)上的电池推板(46)可将弹出至传送带(42)上的电池盒(49)推入所述无人机(35)电池仓(37)中。

2.根据权利要求1所述的一种用于无人机续航的地面移动中继站,其特征在于:所述电池仓(37)顶部的若干连接柱(58)与所述无人机(35)固定连接,所述电池仓(37)的前端设置有电池滑入仓口(50),所述电池仓(37)内侧尾端设置有品字形通用电源接口(51),所述品字形通用电源接口(51)与电池盒(49)前端的输出接口相对应,所述电池仓(37)的尾端下侧设置有推板滑入仓口(53),所述电池仓(37)底面中部沿前后方向镂空设置有一条推板通过槽(114);

所述电池储存器(34)的电池弹出口(40)内侧设置有电池弹出仓(57),所述电池回收口(39)内侧设置有电池回收仓(57.1);所述电池弹出仓(57)中堆叠有待弹出的若干电池盒(49);每个所述电池盒(49)的尾部设置有永磁体块(54),所述电池弹出仓(57)远离所述电池弹出口(40)的一侧设置有电磁铁单元(47),所述电磁铁单元(47)的磁极(55)与电池弹出仓(57)中下层电池盒(49)的永磁体块(54)相对应,电磁铁单元(47)通电状态下,电磁铁单元(47)的磁极(55)与所对应电池盒(49)的永磁体块(54)相互排斥。

3.根据权利要求2所述的一种用于无人机续航的地面移动中继站,其特征在于:所述行走车体(32)的内部包括车架(8),所述车架(8)为金属框架结构;所述车架(8)的前侧下方还包括前轮车桥(7),所述前轮车桥(7)的两端分别通过第二铰接部件(63)铰接连接两前轮(1)的前轮架(62),所述车架(8)的下侧还左右对称设置有两前轮减震板簧(67),各所述前轮减震板簧(67)的两端通过第一铰接部件(68)与车架(8)下壁连接,各所述前轮减震板簧(67)的中部通过板簧紧固架(66)与所述前轮车桥(7)固定连接;

所述车架(8)的后侧下方还左右对称固定设置有后轮支架(9),还包括两个后轮架(12),两后轮(11)分别安装于两所述后轮架(12)上;各所述后轮架(12)的上下侧分别通过两弹簧架(69)与所述后轮支架(9)的上下连接臂(9.1)弹性支撑连接;各所述后轮架(12)远离后轮(11)的一端支撑连接有后轮驱动电机(14),且各所述后轮驱动电机(14)分别与各后轮(11)驱动连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于无人机续航的地面移动中继站,其特征在于:所述车架(8)上还固定安装有前转向电机架(22),所述前转向电机架(22)上水平安装有前转向电机(23);

所述车架(8)上侧还横向活动设置有前转向桥(3),所述前转向桥(3)位横向设置的杆体结构,所述前转向桥(3)两端分别通过第三铰接部件(64)铰接连接两所述前轮架(62)上的转向臂(65);所述前转向桥(3)的中部固定设置有滑槽座(26),所述滑槽座(26)上设置有滑槽(27),所述滑槽(27)的长度方向与所述前转向桥(3)长度方向垂直;还包括转向摇臂(27),所述转向摇臂(27)下端活动设置于所述滑槽(27)中,所述转向摇臂(27)上端通过第一万向节(25)与转轴(29)的一端传动连接;所述转轴(29)的另一端通过第二万向节(24)与所述前转向电机(23)的电机输出轴(28)传动连接;所述车架(8)上还横向固定设置有转轴限位架(5),所述转轴限位架(5)的中部设置有转轴限位孔(30),所述转轴(29)可转动穿过所述转轴限位孔(30)。

5.根据权利要求4所述的一种用于无人机续航的地面移动中继站,其特征在于:所述车架(8)上还固定安装有后转向电机架(20),所述后转向电机架(20)上水平安装有后轮转向电机(16),所述后轮转向电机(16)的输出轴传动连接齿轮变位器(70),所述齿轮变位器(70)的变位器输出轴(17)沿所述行走车体(32)前后方向平行,且所述变位器输出轴(17)的末端同步连接有传动齿轮(13);

还包括横向齿条(10),水平设置的所述横向齿条(10)与所述传动齿轮(13)啮合连接,旋转传动齿轮(13)可驱动所述横向齿条(10)左右位移;两所述后轮支架(9)上还分别可转动安装有后轮转向曲轴(15);所述横向齿条(10)两端分别铰接连接两所述后轮转向曲轴(15)的上端;所述后轮转向曲轴(15)的下端可转动同轴心穿过所述弹簧架(69)并固定连接后轮架(12)。

6.根据权利要求5所述的一种用于无人机续航的地面移动中继站的工作方法,其特征在于:

无人机(35)在空中盘旋过程中电池电量即将耗尽时,控制无人机(35)降落并精确停歇于所述起落盘(56)的指定位置;此时驱动装置驱动起落盘(56)上的活动窗门(59)打开,进而升降支架(48)驱动所述传送带(42)上升至穿过所述传送带窗(101),并让传送带(42)的传送面所在高度接触无人机(35)的电池仓(37)底面,此时启动传送带(42)运转,使传送带(42)上的电池推板(46)做逐渐靠近电池储存器(34)的运动,此时传送带(42)与电池仓(37)底面之间的滑动摩擦力不足以带动无人机(35)运动,然后电池推板(46)从推板滑入仓口(53)进入到电池仓(37)中,并且电池推板(46)将电池仓(37)中的电池盒(49)从电池滑入仓口(50)推出至传送带(42)上,此时暂停传送带(42)运转,并控制升降支架(48)带动传送带(42)以及传送带(42)上的电池盒(49)一同逐渐下降,直至电池盒(49)下降至与电池回收口(39)所在高度相平时暂停传送带(42)的下降运动,此时重新启动传送带(42),使传送带(42)上的电池推板(46)推动电池盒(49)朝电池回收口(39)快速位移,直至将电池盒(49)推进电池回收口(39)处,此时在电池盒(49)自身惯性作用下进入电池回收仓(57.1)中,此时完成电池盒(49)的回收工序;

此时暂停传送带(42)运转,并控制升降支架(48)带动传送带(42)逐渐上升,直至传送带(42)的传送面所在高度接触无人机(35)的电池仓(37)底面时暂停传送带(42)的上升运动,此时控制电磁铁单元(47)迅速通电,此时电磁铁单元(47)的磁极(55)与所对应电池盒(49)的永磁体块(54)相互排斥,进而使电池弹出仓(57)中最下层的电池盒(49)从电池弹出口(40)弹出至传送带(42)上,此时启动传送带(42)反向运行,使传送带(42)上的电池盒(49)和电池推板(46)同时做逐渐靠近无人机(35)电池仓(37)的运动,最终电池推板(46)将从电池弹出仓(57)弹出的电池盒(49)推入电池仓(37)的电池滑入仓口(50)中,进而实现了电池盒(49)更换;

控制无人机(35)重新起飞,并控制升降支架(48)驱动所述传送带(42)下降至车盖(31)内部,进而驱动装置驱动起落盘(56)上的活动窗门(59)关闭。