一种磁吸式无人机充电装置

技术领域

本发明涉及无人机的充电装置的技术领域，具体涉及一种磁吸式无人机充电装置。

背景技术

无人机在当前的发展背景下正迅速发展，并在各个领域得到广泛应用，其中在工地、矿场、生产园区等，会运用到无人机代替人工进行巡检，目前无人机大都采用的是电力驱动电机来达到飞行的目的，无人机的使用及工作时常的长短问题，主要受电池的容量的影响，所以充电在无人机工作中占用一大部分时间，大部分都是人工手动充电较为繁琐，无人机工作的效率也受到倒影响，其中磁吸充电技术受到了关注，磁吸充电技术利用磁场将充电器和设备吸附在一起，通过磁性连接传输电能的技术，磁吸充电可以通过大电流，且可容错，但是磁吸式充电会受到环境的影响，潮湿的环境或雨水容易还会引起短路，长期接触水导致充电组件的腐蚀损坏。

针对上述问题，现有技术提供了一种解决方案，例如专利申请号CN202110109408.2，提供了一种无人机磁吸式自动充电装置，该专利中提供了一种解决方案为充电平台底座有凹槽，凹槽里有磁吸充电口，遮雨部件包括遮雨棚和连杆，与底座相连，遮雨棚有顶板，顶板可以打开或关闭，关闭时，顶板遮住底座；打开时，顶板在连杆的带动下移动，通过顶板对充电平台的覆盖，以保证充电平台的保护，该方案只是对顶部雨水起到了遮挡作用，由于打开时雨水会进入充电底座内，且遮雨棚与充电底座存在缝隙，无法保证充电时充电仓内处于干燥状态，且无人机与充电平台的对接时，是靠对无人机的控制到达充电充电平台上方后在降落的，由于风雨的影响，过程中无人机会出现晃动等情况，无法保证无人机的安全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁吸式无人机充电装置，以解决磁吸式无人机充电装置设置在户外环境时，户外的潮湿环境和雨雪天气容易引起磁吸式充电头的短路及充电组件的腐蚀损坏的问题，同时解决现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种磁吸式无人机充电装置，包括箱体、磁吸底座和仓门，所述磁吸底座活动安装于箱体内，所述磁吸底座上设有与无人机配合的磁吸座。

具体的，所述箱体内设有推送组件、开闭组件和除湿组件，所述推送组件位于箱体内，所述推送组件用于驱动磁吸底座延伸至箱体外侧，所述仓门通过开闭组件连接于箱体内，所述磁吸底座延伸至箱体外侧时仓门通过开闭组件收回箱体上侧，且所述磁吸底座收回箱体内部时，仓门通过开闭组件与箱体前端面闭合，所述除湿组件位于箱体内侧壁上，所述除湿组件用于将进入箱体内的气体进行干燥，并将箱体内的气体抽出。

容易理解的，由于无人机与磁吸底座间存在磁吸力的作用，因此无风机的起降容易受到磁吸力的作用，通过设置推送组件，当无人机需要起降时，磁吸底座在推送组件的作用下延伸至箱体外侧，从而避免了无人机在箱体内降落容易发生碰撞的问题，从而保证了无人机的起降安全，由于仓门通过开闭组件连接于箱体内，当仓门处于关闭状态下时，箱体和仓门形成一个密闭环境，避免了箱内设备与雨雪的直接接触，从而保证了设备安全，当推送组件将无人机带回箱体内，仓门关闭时，由于除湿组件对进入箱体的气体进行干燥，并抽出箱内气体，避免了潮湿环境容易引起磁吸式充电头的短路及充电组件的腐蚀损坏的问题，保证了箱体内处于干燥的环境。

优选的，所述开闭组件包括滚轮，所述箱体的两侧内壁上均开设有开合导槽，所述开合导槽包括三号直线段和四号直线段，所述三号直线段水平设置于箱体内壁，且位于箱体内壁上侧，所述四号直线段与三号直线段垂直，且四号直线段上端与三号线前端连通，所述滚轮成对转动连接在仓门上，所述滚轮滚动连接在开合导槽内，所述箱体内设有线传动执行机构，且所述线传动执行机构的与仓门连接。

所述线传动执行机构采用电机驱动，当收到要充电的信号时电机启动，电机通过钢索与仓门连接，线传动执行机构将电机的旋转运动转换线性运动带动仓门移动，期间所述滚轮由四号直线段滚动至三号直线段，使得仓门从闭合状态转为打开状态，磁吸底座延伸至箱体外，当磁吸底座上无人机停靠好后，磁吸底座回收至箱体内，此时线传动执行机构反传带动仓门移动，这时滚轮由三号直线段滚动至四号直线段，使得仓门从打开状态转为闭合状态，两状态转换过程中，仓门在竖直位置方向与水平位置方向转换，由于仓门通过开闭组件连接于箱体内，当仓门处于闭合状态下时，箱体和仓门形成一个密闭环境，避免了箱内无人机与雨雪的直接接触，从而保证了无人机安全。

优选的，所述仓门上端设有一号斜面，所述一号斜面向外侧倾斜，所述箱体顶部内壁前端设有凸台，所述仓门与箱体闭合状态下，所述一号斜面与凸台贴合。

由于在雨水天气下箱体顶部直接与雨水接触，雨水随着箱体顶部前端缝隙渗进箱体内，因此在箱体顶部内壁前端设有凸台，当仓门与箱体处于闭合状态时，所述一号斜面与凸台贴合，因此，雨水无法通过仓门与箱体之间的配合间隙进入箱体内，避免了箱体顶部雨水的渗入，保证了箱体内处于干燥的环境。

进一步的，在雨水天气下，仓门打开时仓门从竖直位置方向转为水平位置方向，在这个过程中，为防止雨水通过仓门上端面流入箱体内，为此仓门上端设有一号斜面，当雨水通过仓门上端面要流入箱体时，所述一号斜面对雨水起阻挡作用，避免了雨水进入箱体内，从而保证箱体内无人机的干燥。

优选的，所述仓门下端设有二号斜面，所述二号斜面向外侧倾斜，所述仓门与箱体闭合状态下，所述二号斜面下端与箱体下内壁贴合。

由于在闭合状态下，雨天天气雨水在重力作用沿着仓门流到箱体底部，容易导致雨水从箱体底部渗进箱体内，造成箱体内部潮湿，因此，为了防止雨水从箱体底部进入，为此在仓门下端设有二号斜面，雨水沿着仓门流下时，雨水在二号斜面的引导下流出箱体外，避免了雨水从箱体底部渗进箱体造成箱体内环境潮湿，从而保证箱体内无人机的干燥。

优选的，所述推送组件包括支架、一号连杆、二号连杆、滑轮和导轨板，所述支架滑动安装在箱体底壁上，所述箱体内设有直线执行机构，且所述直线执行机构的输出端与支架连接，所述一号连杆与二号连杆的后端均铰接在支架上侧，所述一号连杆与二号连杆的前端均铰接在磁吸底座上，所述二号连杆位于一号连杆上侧，所述滑轮转动连接在二号连杆外侧壁上，所述导轨板数量为2，两张导轨板分别安装于箱体两内侧壁上，两张所述导轨板上均开设有导轨槽，所述滑轮滚动连接在导轨槽内，所述导轨槽包括一号直线段、二号直线段和上升段，所述一号直线段和二号直线段均水平设置，所述二号直线段高于一号直线段，所述上升段两端分别与一号直线段和二号直线段连通，且所述上升段与一号直线段之间的夹角为钝角。

可选的，所述直线执行机构可以是油缸、气缸、电动推杆和直线马达中的任意一种，但油缸、气缸分别需要设置液压站和气泵装置，而直线马达的采购成本均高于前三者，因此采用油缸、气缸和直线马达均会造成磁吸式无人机充电装置的设备成本增加，从而本发明优选电动推杆作为支架的驱动元件。

当仓门处于闭合状态下，磁吸底座位于箱体内，当感应到仓门打开到指定位置的信号后，直线执行机构驱动支架向箱体前端运动，所述滑轮由一号直线段的后端滚动至一号直线段的前端，再由上升段的下端滚动至二号直线段的后端，最后由二号直线段的后端滚动至二号直线段的前端，由此支架运动至箱体的前端，过程中，所述一号连杆和二号连杆保持平行状态，且二号连杆绕着其与支架的铰接点向上转动，此时磁吸底座延伸至箱体外侧，由此，无人机可直接在箱体外降落至磁吸底座上，避免了无人机在箱体内降落容易发生碰撞的问题，从而保证了无人机的起降安全。

优选的，所述磁吸底座上端面导水槽，所述导水槽包括五号槽段和六号槽段，所述五号槽段为喇叭形，所述五号槽段与磁吸底座顶面成夹角，所述五号槽段前端结束于磁吸底座顶面前端，所述五号槽段后端与六号槽段连接，所述六号槽段为矩形，所述六号槽段位于磁吸底座后侧，后端与磁吸底座后壁重合。

由于无人机起降过程中磁吸底座位于箱体外侧，在雨天天气下，由于工作环境的原因和无人机工作过程中机身带有雨水，在磁吸底座收回箱体内时，磁吸底盘上会残存有雨水，为了保证充电装置的正常运行，避免短路及充电组件的腐蚀损坏的问题，为此在磁吸底座上端面开设有导水槽；当雨水落至磁吸底座上时，雨水在五号槽段的导流作用下流动至六号槽段，最后再由六号槽段导流至磁吸底座外，因此，避免了磁吸底座上残留过多的雨水，从而保证了磁吸式充电头的充电安全，降低充电元件的腐蚀损坏。

优选的，所述除湿组件包括挡板、除湿底座、轮盘、除湿过滤块和负压风机，所述挡板安装于箱体外侧壁上；所述除湿底座水平设置于箱体外侧壁与挡板之间，所述除湿底座于箱体相连接，且所述箱体和除湿底座上均开设有进气孔，所述进气孔内安装有单向阀，所述除湿底座远离进气孔的一端开设有安装孔，所述安装孔内转动安装有转轴，所述轮盘与转轴同轴连接，所述轮盘位于挡板与除湿底座之间，所述轮盘与除湿底座滑动连接，所述轮盘上环形均布有多个扇形槽，所述除湿过滤块安装于扇形槽内，且除湿过滤块数量与扇形槽数量相同，所述进气孔位于扇形槽的回转区域内，所述箱体后侧壁上开设有排气口，所述负压风机安装于排气口内。

当无人机在磁吸底座上停靠，磁吸底座从箱体外收回时，直至磁吸底座回到箱体内，仓门关闭，启动所述负压风机反传，所述负压风机向箱体前端输出风力，将磁吸底座与无人机上的雨水吹出箱体外，并防止雨水飘入箱体内，从而阻止雨水的进入，从而保证箱体干燥，降低磁吸式充电头的充电安全，降低充电元件的腐蚀损坏。

进一步，由于刚进入箱体内的无人机表面和磁吸底座上还残留有雨水，因此当仓门闭合后，启动所述负压风机正转，所述负压风机将箱体内气体抽离，从箱体后端排气口出，在箱体内形成了一个负压环境，使空气从外部环境进入，从而促进湿气的排出，外部气体径路经过除湿过滤块，气体中的水分被除湿过滤块吸附，经过除湿过滤块后的干燥气体从进气孔中进入箱体，负压环境下有助于加快湿物质的干燥速度，因为它提供了一个持续的气流，可以带走箱体中的水分，避免了雨水对无人机与磁吸底座上的侵蚀，保证了无人机在一个干燥的环境下进行充电。

优选的，所述除湿底座上开设有针槽，所述针槽一端与安装孔连通，所述针槽内滑动安装有顶针，所述顶针远离安装孔的一端连接有弹簧，所述弹簧两端分别与顶针和针槽相连接，所述转轴上开设有与顶针配合的转盘卡槽，所述转盘卡槽与扇形槽数量相同且一一对应，所述顶针插入转盘卡槽内时进气孔位于除湿过滤块的侧向投影内。

由于在工作工程中，除湿过滤块处于一个不断对进入气体中的水分吸附的过程，这个过程中，当除湿过滤块所吸附达到一定量时，除湿过滤块的吸附能力减弱，无法达到吸附干燥空气的功能，不能保持箱内环境的干燥，因此当空气通过除湿过滤块的难度增大，空气进入箱体内需要箱体内提供更强的一个负压环境，当负压达到一定预值时，将负压风机功率减小，使箱体内负压环境减小，此时进气口处的除湿过滤块吸附了足够的水分，重量变重，在重力作用下向下移动，带动轮盘转动，同时顶针从转盘卡槽内被挤压退回到针槽内，当到达下一个转盘卡槽，顶针在弹簧的作用下与下一个转盘卡槽啮合，阻止轮盘旋转，此时轮盘上干燥的除湿过滤块代替了原先除湿过滤块的位置，此时空气的通过效率提高，箱内负压减小，此时将负压风机的功率提高，如此循环，从而避免了除湿过滤块的吸附能力减弱，无法达到吸附干燥空气的功能，保证了箱内保持一个干燥的环境。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明通过设置除湿组件，无人机在箱体内进行充电时，除湿组件对进入箱体的气体进行干燥，并抽出箱内的潮湿气体，避免了潮湿气体引起磁吸式充电头的短路及充电组件的腐蚀损坏的问题，保证了箱体内处于干燥的环境。

2、本发明通过设置仓门、推送组件和磁吸底座配合使用，当接收到无人机需要充电指令时，仓门打开，推送组件运行，磁吸底座延伸出箱体外，无人机完成停靠后，再通过推送组件回收至箱体内，仓门闭合，因此避免了雨水对无人及的直接接触造成损坏通，保证无人机的安全。

3、本发明通过在磁吸底座上设置导水槽和负压风机的配合使用，当磁吸底座进入箱体内，仓门关闭，在残留在机身和磁吸底座上的雨水在导水槽的引导下从六号槽段流出，同时负压风机正转，将箱体内潮湿的气体抽离从箱体后端排气口排除出，可以带走箱体中的水分，避免短路及充电组件的腐蚀损坏的问题，保证了箱体内处于干燥的环境。

附图说明

图1为本发明磁吸式无人机充电装置的整体结构示意图；

图2为本发明磁吸底座伸出箱体外侧时的状态示意图；

图3为本发明磁吸底座完全收回箱体内部时的状态示意图；

图4为本发明磁吸式无人机充电装置的开合组件结构示意图；

图5为本发明磁吸式无人机充电装置的推送组件结构示意图；

图6为本发明图4中E-E剖视图；

图7为本发明图6中A处的局部放大图；

图8为本发明图7中C-C剖视图；

图9为本发明图7中B-B剖视图；

图10本发明图9中D处的局部放大图。

图中：1、箱体；2、推送组件；3、除湿组件；4、仓门；201、磁吸底座；202、一号连杆；203、二号连杆；204、滑轮；205、导轨板；206、支架；2011、导水槽；2051、导轨槽；2012、五号槽段；2013、六号槽段；301、轮盘；302、除湿过滤块；303、挡板；304、单向阀；305、除湿底座；306、顶针；307、负压风机；3011、转盘卡槽；3021、扇形槽；3051、进气孔；3052、安装孔；3061、针槽；3062、弹簧；3071、排气口；401、开合导槽；402、滚轮；4001、一号斜面；4002、凸台；4003、二号斜面。

具体实施方式

请参阅图1至图10，本发明提供一种磁吸式无人机充电装置，技术方案如下：

一种磁吸式无人机充电装置，包括箱体1、磁吸底座201和仓门4，磁吸底座201活动安装于箱体1内，磁吸底座201上设有与无人机配合的磁吸座。

具体的，箱体1内设有推送组件2、开闭组件和除湿组件3，推送组件2位于箱体1内，推送组件2用于驱动磁吸底座201延伸至箱体1外侧，仓门4通过开闭组件连接于箱体1内，磁吸底座201延伸至箱体1外侧时仓门4通过开闭组件收回箱体1上侧，且磁吸底座201收回箱体1内部时仓门4通过开闭组件与箱体1前端面闭合，除湿组件3位于箱体1内侧壁上，除湿组件3用于将进入箱体1内的气体进行干燥，并将箱体1内的气体抽出。

参阅图2、图3和图5，推送组件2包括支架206、一号连杆202、二号连杆203、滑轮204和导轨板205，支架206滑动安装在箱体1底壁上，箱体1内设有直线执行机构，且直线执行机构的输出端与支架206连接，一号连杆202与二号连杆203的后端均铰接在支架206上侧，一号连杆202与二号连杆203的前端均铰接在磁吸底座201上，二号连杆203位于一号连杆202上侧，滑轮204转动连接在二号连杆203外侧壁上，导轨板205数量为2，两张导轨板205分别安装于箱体1两内侧壁上，两张导轨板205上均开设有导轨槽2051，滑轮204滚动连接在导轨槽2051内，导轨槽2051包括一号直线段、二号直线段和上升段，一号直线段和二号直线段均水平设置，二号直线段高于一号直线段，上升段两端分别与一号直线段和二号直线段连通，且上升段与一号直线段之间的夹角为钝角。

进一步的，磁吸底座201上端面导水槽2011，导水槽2011包括五号槽段2012和六号槽段2013，五号槽段2012为喇叭形，五号槽段2012与磁吸底座201顶面成夹角，五号槽段2012前端结束于磁吸底座201顶面前端，五号槽段2012后端与六号槽段2013连接，六号槽段2013为矩形，六号槽段2013位于磁吸底座201后侧，后端与磁吸底座201后壁重合。

参阅图2、图3和图4，开闭组件包括滚轮402，箱体1的两侧内壁上均开设有开合导槽401，开合导槽401包括三号直线段和四号直线段，三号直线段水平设置于箱体1内壁，且位于箱体1内壁上侧，四号直线段与三号直线段垂直，且四号直线段上端与三号线前端连通，滚轮402成对转动连接在仓门4上，滚轮402滚动连接在开合导槽401内，箱体1内设有线传动执行机构，线传动执行机构由电机驱动，电机通过钢索与仓门4连接；仓门4上端设有一号斜面4001，一号斜面4001向外侧倾斜，箱体1顶部内壁前端设有凸台4002，仓门4与箱体1闭合状态下，一号斜面4001与凸台4002贴合；仓门4下端设有二号斜面4003，二号斜面4003向外侧倾斜，仓门4与箱体1闭合状态下，二号斜面4003下端与箱体1下内壁贴合。

参阅图6、图7、图8、图9和图10；除湿组件3包括挡板303、除湿底座305、轮盘301、除湿过滤块302和负压风机307，挡板303安装于箱体1外侧壁上；除湿底座305水平设置于箱体1外侧壁与挡板303之间，除湿底座305于箱体1相连接，且箱体1和除湿底座305上均开设有进气孔3051，进气孔3051内安装有单向阀304，除湿底座305远离进气孔3051的一端开设有安装孔3052，安装孔3052内转动安装有转轴，轮盘301与转轴同轴连接，轮盘301位于挡板303与除湿底座305之间，轮盘301与除湿底座305滑动连接，轮盘301上环形均布有多个扇形槽3021，除湿过滤块302安装于扇形槽3021内，且除湿过滤块302数量与扇形槽3021数量相同，进气孔3051位于扇形槽3021的回转区域内，箱体1后侧壁上开设有排气口3071，负压风机307安装于排气口3071内；除湿底座305上开设有针槽3061，针槽3061一端与安装孔3052连通，针槽3061内滑动安装有顶针306，顶针306远离安装孔3052的一端连接有弹簧3062，弹簧3062两端分别与顶针306和针槽3061相连接，转轴上开设有与顶针306配合的转盘卡槽3011，转盘卡槽3011与扇形槽3021数量相同且一一对应，顶针306插入转盘卡槽3011内时进气孔3051位于除湿过滤块302的侧向投影内。

工作原理：参阅图1至图10，当无人机充电完毕准备工作时，接到要起飞命令时，线传动执行机构电机启动，电机带动钢索运动，钢索带动仓门4移动，仓门4通过滚轮402在箱体1内壁上开合导槽401内滚动，滚轮402从四号直线段滚动到三号直线段，仓门4从闭合状态下转为打开状态，当到达设定位置后，直线执行机构驱动支架206向箱体1前端运动，在导轨板205上滑轮204由导轨槽2051的一号直线段的后端滚动至一号直线段的前端，再由上升段的下端滚动至二号直线段的后端，最后由二号直线段的后端滚动至二号直线段的前端，由此支架206运动至箱体1的前端；过程中，一号连杆202和二号连杆203保持平行状态，且二号连杆203绕着其与支架206的铰接点向上转动，此时磁吸底座201和无人机延伸至箱体1外侧，无人机启动飞离磁吸底座201，此时直线执行机构驱动推送组件2和磁吸底座201回到箱体1内，此时线传动执行机构电机启动，电机带动钢索运动，钢索带动仓门4移动，仓门4通过滚轮402在箱体1内壁上开合导槽401内滚动，滚轮402从三号直线段滚动到四号直线段，一号斜面4001与凸台4002贴合，二号斜面4003下端与箱体1下内壁贴合，仓门4从打开状态下转为闭合状态。

当无人机需要进行充电时，接收到命令线传动执行机构电机启动，电机带动钢索运动，钢索带动仓门4移动，仓门4通过滚轮402在箱体1内壁上开合导槽401内滚动，滚轮402从四号直线段滚动到三号直线段，仓门4从闭合状态下转为打开状态，当到达设定位置后，直线执行机构驱动支架206向箱体1前端运动，在导轨板205上滑轮204由导轨槽2051的一号直线段的后端滚动至一号直线段的前端，再由上升段的下端滚动至二号直线段的后端，最后由二号直线段的后端滚动至二号直线段的前端，由此支架206运动至箱体1的前端；过程中，一号连杆202和二号连杆203保持平行状态，且二号连杆203绕着其与支架206的铰接点向上转动，此时磁吸底座201延伸至箱体1外侧，无人机飞至磁吸底座201上方，后停靠于磁吸底座201上此时，线执行机构驱动推送组件2和磁吸底座201回到箱体1内，在这个过程中启动负压风机307反传，负压风机307向箱体1前端输出风力，将磁吸底座201与无人机上的雨水吹出箱体1外，并防止雨水飘入箱体1内，从而阻止雨水的进入，当无人机回到箱体1内设定位置，此时线传动执行机构电机启动，电机带动钢索运动，钢索带动仓门4移动，仓门4通过滚轮402在箱体1内壁上开合导槽401内滚动，滚轮402从三号直线段滚动到四号直线段，仓门4从打开状态下转为闭合状态。

当无人机充电过程中，当仓门4闭合后，在磁吸底座201上端面开设有导水槽2011；当无人机上带有的雨水落至磁吸底座201上时，雨水在五号槽段2012的导流作用下流动至六号槽段2013，最后再由六号槽段2013导流至磁吸底座201外，同时启动负压风机307正转，负压风机307将箱体1内气体抽离，从箱体1后端排气口3071排除出，在箱体1内形成了一个负压环境，使空气从外部环境进入，从而促进湿气的排出，外部气体经过除湿过滤块302，气体中的水分被除湿过滤块302吸附，经过除湿过滤块302后的干燥气体从进气孔3051中进入箱体1，负压环境下有助于加快湿物质的干燥速度，因为它提供了一个持续的气流，可以带走箱体1中的水分，同时除湿过滤块302处于一个不断对进入气体中的水分吸附的过程，同时当除湿过滤块302所吸附达到一定量时，除湿过滤块302的吸附能力减弱，无法达到吸附干燥空气的功能，不能保持箱内环境的干燥，因此当空气通过除湿过滤块302的难度增大，空气进入箱体1内需要箱体1内提供更强的一个负压环境，当负压达到一定预值时，将负压风机307功率减小，使箱体1内负压环境减小，此时进气口处的除湿过滤块302吸附了足够的水分，重量变重，在重力作用下向下移动，带动轮盘301转动，同时除湿底座305上针槽3061内，顶针306从转盘卡槽3011内被挤压退回到针槽3061内，当到达下一个转盘卡槽3011，顶针306在弹簧3062的作用下与下一个转盘卡槽3011啮合，阻止轮盘301旋转，此时轮盘301上干燥的除湿过滤块302代替了原先除湿过滤块302的位置，此时空气的通过效率提高，箱内负压减小，此时将负压风机307的功率提高，气体中的水分重新被除湿过滤块302吸附，如此循环。

以上结合附图对本发明的一种磁吸式无人机充电装置具体实施方式作了详细说明，但本发明不限于以上所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和思路的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型的，应仍落入本发明的保护范围内。