一种无人机电池快换装置及快换方法与流程

1.本发明涉及无人机技术领域，具体地说，涉及一种无人机电池快换装置及快换方法。


背景技术：

2.无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器，通常小型的无人机都以电池作为动力源，但是电池的续航能力有限，所以每次飞行都会携带多块电池进行备用，那么就会考虑到电池更换的问题，例如：中国专利公开号cn210337553u中就公开了一种无人机蓄电池快速更换装置，其包括机体，机体内设置有电池仓，机体一端顶部和底部均铰接有封盖，两个封盖之间通过固定机构固定连接，电池仓内壁顶部一侧和内壁底部一侧均固定安装有限位块，电池仓内底部固定安装有支撑块，支撑块上表面中部贯穿开设有滑槽，滑槽内放置有蓄电池，蓄电池一侧中部开设有电池插接槽，电池仓内壁一侧中部固定安装有电池接头，电池接头和电池插接槽之间相互适配，电池仓内顶部中部安装有紧固机构，且蓄电池通过紧固机构紧固设置在滑槽上。该无人机蓄电池快速更换装置能够方便地对蓄电池进行安装紧固和取出，从而能够达到快速更换的目的。
3.但上述方式的电池在安装和拆卸上步骤还是比较繁琐，而且还需要将电池抠出，抠出的时候对电池表皮以及指甲的损伤都比较大，面对该问题这个公开号cn211743249u公开了一种无人机锂电池的可快速更换结构，用以解决无人机的锂电池难以拆装的问题。具体地，该可快速更换结构包括电池盒，该电池盒包括呈l型的上板，上板的两侧分别设有侧板，上板的下方设有底板，上板的右侧设有盖板。底板的左端与上板的竖直端部枢接，上板的上端与上板的水平端部枢接。侧板外侧设有连杆，连杆的第一端固定在盖板的侧面。底板的侧面设有可沿底板的长度方向移动的滑动件，连杆的第二端与滑动件转动连接。盖板相对上板向外翻转时，同时带动底板相对上板向外转动。
4.上述专利（即：cn211743249u）在使用时翻开盖板，使得底板相对电池向外翻转一定角度，另底板向下倾斜，使得锂电池端部裸露在外，由此，可通过沿倾斜的底板将锂电池从电池盒内快速抽出，以便于锂电池的快速更换，可是电池是在重力作用下沿向下倾斜的底板滑出，如果将整个无人机倒置时，上述结构就无法实现电池的快速更换，如果不倒置的话就需要将无人机进行托举，使底板有足够的转动空间以及取出/更换电池所用空间。
5.鉴于此，亟需提出一种无人机电池快换装置及快换方法来解决倒置后无人机的电池如何裸露出来的问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种无人机电池快换装置及快换方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本发明目的之一在于，提供了一种无人机电池快换装置，安装在
无人机机体下方的电池舱内，无人机的电池本体通过电池快换装置安装在电池舱内，所述电池快换装置包括外移板和内顶板，所述内顶板位于电池舱内侧，所述内顶板的一端转动连接在电池舱内，所述外移板位于电池舱的外侧，所述外移板和内顶板之间构成容置电池本体的夹仓，其中：倒置所述无人机机体时，所述外移板脱离电池舱，使所述内顶板的活动范围得到延展，所述内顶板在延展的活动范围内向电池舱的外部翻转，所述电池本体在翻转的内顶板推动下向电池舱外侧裸露。
8.作为本技术方案的进一步改进，所述外移板的上方设置有滑柱，所述无人机机体上对应滑柱开设有将其贯穿的滑孔，所述滑柱滑动连接在滑孔内，所述滑柱上端穿过滑孔暴露在无人机机体的上方。
9.作为本技术方案的进一步改进，所述无人机机体上通过单一弹性组件和组合弹性组件分别向外移板和内顶板输出弹力作用，其中：所述外移板在单一弹性组件输出的弹力作用下具有封闭电池舱开口部分的能力；所述内顶板在组合弹性组件输出的弹力作用下具有向外翻转的能力；所述单一弹性组件输出的弹力作用大于组合弹性组件输出的弹力作用。
10.作为本技术方案的进一步改进，所述电池舱内的一侧壁上设置有舱内接电板，所述电池本体的一侧具有接触端，接触端与舱内接电板上的接电端子充分接触后，所述电池本体向无人机的供电系统供电。
11.作为本技术方案的进一步改进，所述内顶板转动连接在电池舱内与舱内接电板对置的一侧。
12.作为本技术方案的进一步改进，所述外移板上开设有顶出口，所述内顶板向外翻转的过程中电池本体进入到顶出口内；所述电池舱内位于舱内接电板相对一侧的侧壁构成阻力面，所述电池本体被顶起的过程中，所述阻力面抵住电池本体使其沿内顶板向外侧滑动。
13.作为本技术方案的进一步改进，所述内顶板的两侧均设置有侧板。
14.作为本技术方案的进一步改进，所述外移板的位于电池舱内的一侧，且与舱内接电板对置的位置上设置有抵板。
15.作为本技术方案的进一步改进，所述外移板内设置有通风道，所述通风道在电池舱和顶出口之间建立，所述通风道内搭载有负压泵，所述负压泵用于向顶出口产生横置的气流。
16.本发明目的之二在于，提供了一种使用无人机电池快换装置进行快换的方法，其包括如下方法步骤：步骤一、无人机机体倒置使滑柱的上端与地面接触；步骤二、使外移板脱离电池舱，脱离后的外移板让内顶板的活动范围得到延展；步骤三、在活动范围延展的同时，电池舱向外部翻转使电池本体裸露在电池舱外；步骤四、在夹仓内取出电池本体，并在取出后将更换的电池本体放入夹仓。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果：1、该无人机电池快换装置及快换方法中，无人机机体在自身重力作用下或者下压力的作用下靠近地面，与此同时外移板脱离电池舱，这时候内顶板的活动范围得到延展，能
够向电池舱的外部翻转，即使倒置情况下，内顶板也能够在弹力作用下克服电池本体的重力，将电池本体向电池舱外推出，使电池本体裸露在电池舱外。
18.2、该无人机电池快换装置及快换方法中，在冲击力的作用下滑柱会在滑孔内滑动，使外移板与电池舱脱离，间接的使接触端脱离接电端子，造成供电系统的断电，以提供一个时间差，在这个时间差内供使用人员操控无人机躲避阻挡物。
19.3、该无人机电池快换装置及快换方法中，在负压泵产生气流的作用下，电池舱的热量能够快速散出，以起到降温的作用，而且在顶出口内以横置的方式吹出，能够形成气膜，避免水汽的进入，不仅如此，即使少量水珠的附着，也能够在气流的作用下快速蒸发。
附图说明
20.图1为本发明的整体结构示意图；图2为本发明的机体及电池快换装置结构示意图；图3为本发明的机体结构示意图；图4为本发明的电池快换装置结构拆分图；图5为本发明的电池本体取出以及放入原理示意图；图6为本发明倒置情况下的无人机侧面结构示意图；图7为本发明正置情况下的无人机侧面结构示意图；图8为本发明带有密封垫的外移板侧面结构示意图；图9为本发明带有滚轮的外移板侧面结构示意图；图10为本发明带有通风道的外移板侧面结构示意图。
21.图中各个标号意义为：100、无人机机体；110、机臂；111、机架；120、螺旋桨；130、功能模块；140、舱内接电板；100a、电池舱；100a、阻力面；100b、滑孔；200、电池本体；310、外移板；311、滑柱；3111、环板；3112、受力头；312、弹簧；313、抵板；314、密封垫；315、滚轮；316、负压泵；310a、顶出口；310b、通风道；320、内顶板；321、侧板；322、支板；323、弹性伸缩杆。
实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
24.此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
25.无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞行器，通常小型的无人机都以电池作为动力源，但是电池的续航能力有限，所以每次飞行都会携带多块电池进行备用，那么就会考虑到电池更换的问题，公开号cn211743249u公开了一种无人机锂电池的可快速更换结构，用以解决无人机的锂电池难以拆装的问题。具体地，该可快速更换结构包括电池盒，该电池盒包括呈l型的上板，上板的两侧分别设有侧板，上板的下方设有底板，上板的右侧设有盖板。底板的左端与上板的竖直端部枢接，上板的上端与上板的水平端部枢接。侧板外侧设有连杆，连杆的第一端固定在盖板的侧面。底板的侧面设有可沿底板的长度方向移动的滑动件，连杆的第二端与滑动件转动连接。盖板相对上板向外翻转时，同时带动底板相对上板向外转动。
26.上述专利（即：cn211743249u）在使用时翻开盖板，使得底板相对电池向外翻转一定角度，另底板向下倾斜，使得锂电池端部裸露在外，由此，可通过沿倾斜的底板将锂电池从电池盒内快速抽出，以便于锂电池的快速更换，可是电池是在重力作用下沿向下倾斜的底板滑出，如果将整个无人机倒置时，上述结构就无法实现电池的快速更换，如果不倒置的话就需要将无人机进行托举，使底板有足够的转动空间以及取出/更换电池所用空间。
27.第一实施例，本实施例提供了一种无人机电池快换装置，如图1和图3所示，该无人机包括无人机机体100以及安装在无人机机体100上的机臂110，通过机臂110搭载螺旋桨120，以实现无人机飞行的功能，在无人机机体100正置的情况下，机臂110下方固定的机架111与地面接触，以对无人机机体100进行支撑，而且为了对飞行状态下的无人机进行利用，本实施例在无人机机体100的下方设置有功能模块130，通过功能模块130搭载各种传感器或者监测设备，例如：摄像头、红外传感器等。
28.另外，在无人机机体100的下方具有电池舱100a，电池本体200就安装在电池舱100a内，具体参阅图2所示，电池本体200通过电池快换装置安装在电池舱100a内，电池快换装置包括外移板310和内顶板320，内顶板320位于电池舱100a内侧，且内顶板320的一端转动连接在电池舱100a内，外移板310位于电池舱100a的外侧，并且在外移板310和内顶板320之间构成的夹仓，电池本体200就容置在夹仓内，结合图4所示，外移板310的上方设置有滑柱311，无人机机体100上对应滑柱311开设有将其贯穿的滑孔100b，滑柱311滑动连接在滑孔100b内，并且滑柱311上端穿过滑孔100b暴露在无人机机体100的上方，在无人机机体100倒置时通过滑柱311的上端与地面接触，以对无人机机体100进行支撑。
29.不仅如此，无人机机体100上通过单一弹性组件和组合弹性组件分别向外移板310和内顶板320输出弹力作用，其中：外移板310在单一弹性组件输出的弹力作用下具有封闭电池舱100a开口部分的能力；内顶板320在组合弹性组件输出的弹力作用下具有向外翻转的能力，但是单一弹性组件输出的弹力作用大于组合弹性组件输出的弹力作用，所以正常情况下内顶板320活动范围受到外移板310的限制无法进行翻转，除非无人机机体100倒置后滑柱311的上端与地面接触，这时候无人机机体100在自身重力作用下或者下压力的作用下靠近地面，与此同时外移板310脱离电池舱100a，这时候内顶板320的活动范围得到延展，能够向电池舱100a的外部翻转，即使倒置情况下，内顶板320也能够在弹力作用下克服电池本体200的重力，将电池本体200向电池舱100a外推出，使电池本体200裸露在电池舱100a外，以便于在夹仓内
取出电池本体200，并在取出后将更换的电池本体200放入夹仓。
30.需要说明的是，电池舱100a内的一侧壁上设置有舱内接电板140，电池本体200的一侧具有接触端，接触端与舱内接电板140上的接电端子充分接触后，电池本体200即可向无人机的供电系统供电。
31.进一步的，内顶板320转动连接在电池舱100a内与舱内接电板140对置的一侧。
32.请参阅图4所示，滑柱311的上端设置有环板3111，滑柱311外围设置有弹簧312，弹簧312的两端分别与环板3111和无人机机体100固定连接，单一弹性组件由环板3111和弹簧312组成。
33.请参阅图6所示，组合弹性组件包括支板322和弹性伸缩杆323，支板322的一端与电池舱100a内壁转动连接，另一端与内顶板320滑动连接，弹性伸缩杆323的一端与支板322转动连接，弹性伸缩杆323的另一端与电池舱100a内壁转动连接。
34.工作原理：不论是飞行，还是飞行的过程中，无人机机体100都是处于正置状态的，这时候电池舱100a的开口都是朝向下方的，而且电池舱100a的开口侧的边缘部分具有一个台阶，外移板310在弹簧312的带动下紧贴电池舱100a外侧的台阶，也就是说此时开口处于一个封闭状态，从而对夹仓内的电池本体200进行保护，并使电池本体200的接触端充分接触接电端子，以保证无人机的供电系统正常运行。
35.需要解释的是，弹性伸缩杆323产生弹力的作用方向与弹簧312产生弹力的作用方向是相对的，这样外移板310和内顶板320能够紧紧的将电池本体200夹住，而且弹簧312产生的弹力作用相对于弹性伸缩杆323产生的弹力作用更大，所以外移板310能够紧贴电池舱100a外侧的台阶，这样夹仓中的电池本体200在外移板310的作用下稳定停留在电池舱100a内，保证电池本体200的接触端充分接触接电端子。
36.更换电池时，将无人机机体100倒置，此时滑柱311的上端与地面接触，然后在无人机机体100自身重力作用下或者外在压力的作用下，无人机机体100向地面靠近，这时候外移板310就会脱离台阶，让电池舱100a的开口完全暴露出来，与此同时弹性伸缩杆323的伸缩端在弹力作用下将支板322顶出，顶出的支板322推动内顶板320向外翻转，电池本体200是放置在内顶板320上的，所以向外翻转的内顶板320使电池本体200的一端裸露在电池舱100a外，而此时的夹仓对电池本体200不具备约束力，这样就能够通过电池本体200裸露的部分将其取出，取出后即可将待更换的电池本体200放入夹仓内，这时候抬起无人机机体100，在弹簧312的作用下，外移板310继续贴合台阶，并且在外移板310的挤压下电池本体200继续容置在电池舱100a内，而此时的夹仓又对电池本体200产生了约束力，使其稳定的停留在电池舱100a内。
37.另外，还有一种特殊情况，当无人机在飞行过程中上方撞到阻挡物时，首先滑柱311的上端会先与阻挡物接触，这样能够防止无人机机体100直接撞击阻挡物而损坏，不仅如此，当滑柱311的上端与阻挡物接触后，在冲击力的作用下（也即无人机机体100的惯性作用）滑柱311会在滑孔100b内滑动，使外移板310与电池舱100a脱离，这样内顶板320又会推动电池本体200，使接触端脱离接电端子，造成供电系统的断电，这时候无人机就会降低高度，一旦高度降低外移板310和内顶板320又会复位，接触端又与接电端子充分接触，即使无人机还有可能继续撞击阻挡物，但在滑柱311的保护下，无人机机体100不会受损，而且再次
撞击会存在一个时间差，在这个时间差内足以操控无人机躲避阻挡物了。
38.需要说明的是，在电池舱100a的内侧具有一个凹槽，在内顶板320被压在电池舱100a后，支板322和弹性伸缩杆323处于一个折叠的状态，通过该凹槽就可以容置折叠后的支板322和弹性伸缩杆323了。
39.考虑到撞击过程中会对滑柱311造成损伤，所以本实施例在滑柱311的上端设置有受力头3112，以在撞击时对作用力进行缓冲，达到保护滑柱311的目的。
40.上述原理中，虽然倒置后的无人机机体100使电池舱100a的开口朝向上方，不受地面限制，更容易将电池本体200取出和更换，但是在外移板310的阻挡下，裸露出来的电池本体200还是存在取出和更换困难的问题，为了对此问题进行解决，特公开第二实施例，请参阅图4所示，在外移板310上开设有顶出口310a，结合图5和图6所示，在内顶板320向外翻转的过程中电池本体200逐渐进入到顶出口310a内，不仅如此，在电池舱100a内位于舱内接电板140相对一侧的侧壁构成阻力面100a，然后在电池本体200被顶起的过程中，其端部与阻力面100a接触，并且在阻力面100a抵住后，电池本体200能够沿内顶板320向外侧滑动，这样电池本体200的另一端就能够裸露在顶出口310a外，不受外移板310的限制，更容易取出电池本体200，也更容易更换电池本体200。
41.优选的，如图4所示，在内顶板320的两侧均设置有侧板321，在侧板321的限制下夹仓的包裹性更强，而且导向性也得到提高，放入后的电池本体200在侧板321的限制下能够精准的使接触端与接电端子接触。
42.进一步的，请参阅图7所示，在外移板310的位于电池舱100a内的一侧，且与舱内接电板140对置的位置上设置有抵板313，在外移板310封闭电池舱100a时抵板313能够挤压电池本体200，使其更加紧固的容置在夹仓内，而且柔性的抵板313能够对电池本体200起到一定的防护作用。
43.此外，请参阅图8所示，外移板310的内侧位于顶出口310a的外围设置有密封垫314，以通过密封垫314对顶出口310a内侧边缘处的缝隙进行密封，避免有水渗入。
44.再进一步的，请参阅图9所示，为了保证电池本体200能够平稳的滑出，在顶出口310a内位于电池本体200滑出时的下表面所在侧转动连接有滚轮315，通过滚轮315的作用使电池本体200滑出的更加平稳，而且也降低了顶出口310a对电池本体200外表皮造成的磨损。
45.另外，如图10所示，在外移板310内设置有通风道310b，通风道310b在电池舱100a和顶出口310a之间建立，并且在通风道310b内搭载有负压泵316，在负压泵316产生气流的作用下，电池舱100a的热量能够快速散出，以起到降温的作用，而且在顶出口310a内以横置的方式吹出，能够形成气膜，避免水汽的进入，不仅如此，即使少量水珠的附着，也能够在气流的作用下快速蒸发。
46.本发明还提供了一种使用无人机电池快换装置进行快换的方法，其包括如下方法步骤：步骤一、无人机机体100倒置使滑柱311的上端与地面接触；步骤二、使外移板310脱离电池舱100a，脱离后的外移板310让内顶板320的活动范围得到延展；步骤三、在活动范围延展的同时，电池舱100a向外部翻转使电池本体200裸露在电
池舱100a外；步骤四、在夹仓内取出电池本体200，并在取出后将更换的电池本体200放入夹仓。
47.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.一种无人机电池快换装置，安装在无人机机体（100）下方的电池舱（100a）内，无人机的电池本体（200）通过电池快换装置安装在电池舱（100a）内，其特征在于：所述电池快换装置包括外移板（310）和内顶板（320），所述内顶板（320）位于电池舱（100a）内侧，所述内顶板（320）的一端转动连接在电池舱（100a）内，所述外移板（310）位于电池舱（100a）的外侧，所述外移板（310）和内顶板（320）之间构成容置电池本体（200）的夹仓，其中：倒置所述无人机机体（100）时，所述外移板（310）脱离电池舱（100a），使所述内顶板（320）的活动范围得到延展，所述内顶板（320）在延展的活动范围内向电池舱（100a）的外部翻转，所述电池本体（200）在翻转的内顶板（320）推动下向电池舱（100a）外侧裸露。2.根据权利要求1所述的无人机电池快换装置，其特征在于：所述外移板（310）的上方设置有滑柱（311），所述无人机机体（100）上对应滑柱（311）开设有将其贯穿的滑孔（100b），所述滑柱（311）滑动连接在滑孔（100b）内，所述滑柱（311）上端穿过滑孔（100b）暴露在无人机机体（100）的上方。3.根据权利要求1所述的无人机电池快换装置，其特征在于：所述无人机机体（100）上通过单一弹性组件和组合弹性组件分别向外移板（310）和内顶板（320）输出弹力作用，其中：所述外移板（310）在单一弹性组件输出的弹力作用下具有封闭电池舱（100a）开口部分的能力；所述内顶板（320）在组合弹性组件输出的弹力作用下具有向外翻转的能力；所述单一弹性组件输出的弹力作用大于组合弹性组件输出的弹力作用。4.根据权利要求1所述的无人机电池快换装置，其特征在于：所述电池舱（100a）内的一侧壁上设置有舱内接电板（140），所述电池本体（200）的一侧具有接触端，接触端与舱内接电板（140）上的接电端子充分接触后，所述电池本体（200）向无人机的供电系统供电。5.根据权利要求4所述的无人机电池快换装置，其特征在于：所述内顶板（320）转动连接在电池舱（100a）内与舱内接电板（140）对置的一侧。6.根据权利要求1所述的无人机电池快换装置，其特征在于：所述外移板（310）上开设有顶出口（310a），所述内顶板（320）向外翻转的过程中电池本体（200）进入到顶出口（310a）内；所述电池舱（100a）内位于舱内接电板（140）相对一侧的侧壁构成阻力面（100a），所述电池本体（200）被顶起的过程中，所述阻力面（100a）抵住电池本体（200）使其沿内顶板（320）向外侧滑动。7.根据权利要求1所述的无人机电池快换装置，其特征在于：所述内顶板（320）的两侧均设置有侧板（321）。8.根据权利要求1所述的无人机电池快换装置，其特征在于：所述外移板（310）的位于电池舱（100a）内的一侧，且与舱内接电板（140）对置的位置上设置有抵板（313）。9.根据权利要求6所述的无人机电池快换装置，其特征在于：所述外移板（310）内设置有通风道（310b），所述通风道（310b）在电池舱（100a）和顶出口（310a）之间建立，所述通风道（310b）内搭载有负压泵（316），所述负压泵（316）用于向顶出口（310a）产生横置的气流。10.一种使用如权利要求1-9中任意一项所述的无人机电池快换装置进行快换的方法，其特征在于，包括如下方法步骤：
步骤一、无人机机体（100）倒置使滑柱（311）的上端与地面接触；步骤二、使外移板（310）脱离电池舱（100a），脱离后的外移板（310）让内顶板（320）的活动范围得到延展；步骤三、在活动范围延展的同时，电池舱（100a）向外部翻转使电池本体（200）裸露在电池舱（100a）外；步骤四、在夹仓内取出电池本体（200），并在取出后将更换的电池本体（200）放入夹仓。

技术总结
本发明涉及无人机技术领域，具体地说，涉及一种无人机电池快换装置及快换方法。其中：电池快换装置包括外移板和内顶板，所述内顶板位于电池舱内侧，所述内顶板的一端转动连接在电池舱内，所述外移板位于电池舱的外侧，所述外移板和内顶板之间构成容置电池本体的夹仓。本发明中无人机机体在自身重力作用下或者下压力的作用下靠近地面，与此同时外移板脱离电池舱，这时候内顶板的活动范围得到延展，能够向电池舱的外部翻转，即使倒置情况下，内顶板也能够在弹力作用下克服电池本体的重力，将电池本体向电池舱外推出，使电池本体裸露在电池舱外。舱外。舱外。


技术研发人员：胡晓宝 汤梦婕
受保护的技术使用者：胡晓宝
技术研发日：2023.02.23
技术公布日：2023/6/26