具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下文将要描述的各种示例性实施例将要参考相应的附图，这些附图构成了示例性实施例的一部分，其中描述了实现本发明可能采用的各种示例性实施例，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。应明白，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明公开的一些方面相一致的装置和方法的例子，还可使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本发明的范围和实质。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定的“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。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。需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介简介相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

实施例一：

如图1-2所示，一种无人机停泊系统，用于存储无人机以及对所存储的无人机的无人机电池进行自动更换，包括定位装置1、换电装置2、牵引机器人 3、停机坪4以及存储箱5。具体地，定位装置1与换电装置2抵接或可拆卸连接，且换电装置2位于定位装置1的上方，定位装置1、换电装置2均封装在存储箱5内，存储箱6停放在停机坪4上，其内部停放有牵引机器人3。当无人机降落在停机坪4上时，牵引机器人3能够将其牵引至存储箱5内；在换电装置2更换无人机电池前，定位装置1用于对无人机的位置进行调整，将其固定在预设位置。停机坪4给无人机的降落提供了宽敞的空间，特别是在恶劣的天气下(如暴雨、暴风)依然能够使无人机在较大的空间范围内正常降落，停机坪4的材质根据无人的体积、重量及实际需求来选择。无人机降落后，牵引机器人3迅速将其牵引至存储箱5内，不至于使无人机较长时间暴露在太阳下，对无人机起到了较好的保护。当无人机的无人机电池电量不足或因其无人机电池损坏时，换电装置2能够实现对无人机的无人机电池实现自动、快速更换，减少人工参与，省时省力。

如图3-5所示，定位装置1包括定位结构10、对夹结构11及第一固定支架12。具体地，定位结构10、对夹结构11均与第一固定支架12固定连接，当无人机被牵引机器人3牵引至存储箱5内时，定位结构10对其进行位置调整，使其位于预设位置，当无人机处于预设位置时，对夹结构11通过夹持动作将其固定。预设位置为换电装置2能够准确关闭或开启无人机电源，并且能够精准打开或关闭无人机电池所在的存储舱舱门，并将无人机电池顺利存取，此时无人机所在的位置便是预设位置。定位装置1能够实现无人机精准定位和定位后的稳固两大功能，使得换电装置2能够高效率更换电池提，能够更为精准的开启或关闭无人机电源，更加便地捷实现对无人机的自动化操作。进一步地，定位结构10包括纵向定位结构100、横向定位结构101以及固定组件102。具体地，纵向定位结构100，即在无人机前进方向对其进行位置调整的结构，包括第一相机1000和第一标识1001，第一标识1001设置在无人机上，第一相机1000、横向定位结构101均与固定组件102固定连接，固定组件102与第一固定支架12固定连接；横向定位结构101，即在无人机前进方向的垂直方向对其进行位置调整的结构，设有2个相互平行的导向板，两板之间形成可供无人机穿越的直线通道，无人机穿越直线通道的过程中，导向板能够使其始终沿着直线通道运行。无人机穿越该直线通道的过程中，其机身可能偏离直线运行(因为通过牵引设备牵引)通道，出现机身横向偏移的情况，此时，机身会与导向板之间产生摩擦力，在摩擦力的作用下，无人机逐渐在通过导向板的过程中趋于水平，即无人机机身与导向板平行；与此同时，第一相机1000实时观测第一标识1001，当第一标识1001全部出现在第一相机1000的观测范围时，无人机处于预设位置。为保障无人不受损坏，导向板需具备弹性和一定的柔软性，而且导向板的宽度小于无人机的机身高度，使得无人机在穿越导向板的过程中，机身至少一部分露出在导向板形成的通道外。优选地，第一相机1000为视觉相机，第一标识1001可以是能作为视觉相机识别的图片、颜色以及标签等。进一步地，对夹结构11包括对夹件110、第一电机111，对夹件110与第一电机111活动连接，第一电机111 与固定组件102固定连接。

本实施例中，定位装置1还包括定位控制单元。定位控制单元与第一相机1000、第一电机111连接，连接方式为电性连接。当无人机进入直线通道时，定位控制单元启动第一相机1000实时观测第一标识1001，当第一标识 1001全部出现在第一相机1000的观测范围时，定位控制单元启动第一电机 111驱动对夹件110夹持无人机，将无人机固定在预设位置。定位控制单元内设有标识识别模块，此为现有技术，在此不再赘述。

实施例二：

如图6-7所示，换电装置2包括充电结构20、换电结构21、第二固定支架22。具体地，充电结构20、换电结构21均与第二固定支架22固定连接。换电结构21能够自动从无人机上取出无人机电池，将其停放于充电结构20 中，并从充电结构20中自动取出无人机电池，安装在无人机上，充电结构20 用于存储无人机电池，并能够对无人机电池在电量低于预设水平(如剩余电量低于20％)时进行电量补充。进一步地，第二固定支架22设置在第一固定支架12的上方，且与第一固定支架12抵接或可拆卸连接，可拆卸连接不限于螺栓连接、卡扣连接。

如图8所示，作为一种可实施的方案，无人机电池的数量为一个，充电结构20、换电结构21分别为第一充电结构200、第一换电结构210。具体地，第一充电结构200包括多个独立的充电舱2000、多个独立电源2001，充电舱 2000与独立电源2001一一对应，充电舱2000与独立电源2001、独立电源2001 与第二固定支架22均固定连接。充电舱2000的数量根据无人机的工作量和电量消耗情况具体确定，需设置一个空载的充电舱2000用于存放从无人机上卸载的无人机电池。进一步地，第一换电结构210包括第二电机2100、第一升降机构2101以及单电池换电机构2102，第二电机2100与第一升降机构2101 固定连接，第一升降机构2101与单电池换电机构2102通过滑轮、齿轮、皮带或链条活动连接，第一升降机构2101与第二固定支架22固定连接，第一充电结构200、第一换电结构210以及定位装置1之间留有可供单电池换电机构2102存取所无人机电池的活动空间。

如图9所示，作为另一种可实施的方案，无人机电池的数量为两个，充电结构20、换电结构21分别为第二充电结构201、第二换电结构211。具体地，第二充电结构201包括多个独立的容纳腔2010、一个供电中心2011以及多个电池导向条2012，容纳腔2010为双空间结构，每个空间内设置2个电池导向条2012，在第二换电结构211存取无人机电池的过程中，电池导向条2012 能保持无人机电池的移动方向，便于顺利取出无人机电池，而不至于因移动方向的偏差导致无人机电池从容纳腔2010中脱落。容纳腔2010与供电中心 2011、供电中心2011与第二固定支架22均固定连接，容纳腔2010的数量根据无人机的工作量和电量消耗情况具体确定，但需设置一个空载的容纳腔 2010用于存放从无人机上卸载的无人机电池。进一步地，第二换电结构211 包括第三电机2110、第二升降机构2111以及双电池换电机构2112，第三电机 2110与第二升降机构2111固定连接，第二升降机构2111与双电池换电机构2112通过滑轮、齿轮、皮带或链条活动连接，第二升降机构2111与第二固定支架22固定连接，第二充电结构201、第二换电结构211以及无人机换电定位装置之间留有可供双电池换电机构2112存取无人机电池的活动空间。本实施例的第一充电结构200、第一换电结构210、第二充电结构201、第二换电结构211均为自有技术，涉及更为详尽结构与技术特征，在此不再赘述。本实施例中，换电装置2还包括换电控制单元，换电控制单元与第一充电结构200、第二电机2100以及单电池换电机构2102连接，或换电控制单元与第二充电结构201、第三电机2110以及双电池换电机构2112连接。换电控制单元还与无人机通讯连接，与定位控制单元通讯连接。在无人机完成定位后，定位控制单元向换电控制单元发射定位结束信号，换电控制单元收到结束信号后启动第二电机2100、单电池换电机构2102对无人机进行电池更换，或启动第三电机2110、双电池换电机构2112对无人机进行电池更换。

一种更换无人机电池的具体实施方案为：无人机电池为一个时，采用第一充电结构200、第一换电结构210为其进行无人机电池更换，并组装定位装置1；如果无人机电池为两个时，采用第二充电结构201、第二换电结构211 为其进行无人机电池更换，并组装定位装置1。当无人机完成位置调整，换电控制单元检测到无人机需要更换其电池时，会从第一充电结构200或第二充电结构201设置的电池检测器(图未列示)选择两个充电舱2000或容纳腔2010。一个为处于空载的充电舱2000或容纳腔2010；一个为负载有完好无损的无人机电池，且无人机电池处于充电完成状态的充电舱2000或容纳腔2010。换电控制单元启动并控制第二电机2100或第三电机2110驱动第一换电结构210 或第二换电结构211的移动。第一换电结构210或第二换电结构211移动至无人机所在位置(一般情况，初始时第一换电结构210或第二换电结构211 位于无人机定位后电池舱所在位置)，第一换电结构210或第二换电结构211 自动从无人机上取出无人机电池，并在换电控制单元的控制下移动至空载的充电舱2000所在位置，自动将无人机电池放置在空舱中。无人机电池一旦放入充电舱2000，便自动充电，如果放入的无人机电池损坏(如无法充放电)，电池检测器将向换电控制单元发送警告信号；无人机电池放好后，第一换电结构210或第二换电结构211在换电控制单元的控制下移动至充另一被选的充电舱2000或容纳腔2010，从中自动取出电量满负荷的无人机电池；第一换电结构210或第二换电结构211在换电控制单元的控制下移动至无人机电池舱所在位置，自动将无人机电池装载在无人机上，第一换电结构210或第二换电结构211自动关闭电源，停止工作，换电控制单元关闭第二电机4100或第三电机2110，无人机电池更换完成。第一换电结构210或第二换电结构211 设置有驻停装置能够实现在第一升降机构2101或第二升降机构2111上驻停，并通过驱动装置完成相应的存取动作。

实施例三：

如图10所示，牵引机器人3包括机器人本体30、托举平台31、多个探测器32、驱动机构33与从动机构34。具体地，探测器32固定连接在机器人本体30上，机器人本体30内部设有能够实现自动驾驶、智能绕障的自动驾驶模块，该模块为自有技术，在此不再赘述，驱动机构33、从动机构34均与机器人本体30活动连接，驱动机构33用于驱动牵引机器人3前进、绕障与上下坡，从动机构34能够使牵引机器人3在前进、绕障与上下坡的过程中保持平稳运行。进一步地，托举平台31包括托板310、多个固定杆311以及活动件312，固定杆311与托板310固定连接，活动件312与托板310、机器人本体30均固定连接。托板310用于托举无人机，固定杆311设有多个槽口3110，槽口3110卡接无人机的机臂，用于稳固无人机，当无人机稳固在托板310上时，活动件312升起，将无人机抬离地面，活动件312内部设置有微型升降器，并通过机器人本体30内部嵌入的自动驾驶模块控制其升降；探测器32 包括用于探测牵引机器人3与无人机相对距离的距离传感器320，用于接收无人机发射的停泊信号及接受存储箱5发射的进出存储箱5信号的第一接收器 321，以及用于向存储箱5发射的进出存储箱5信号的第一发射器322。优选地，第一发射器322、第一接收器321均为红外线、超声波、电池波中的一种，距离传感器320为激光雷达、红外传感器或超声波传感器。在本实施例中，定位装置1还包括第二相机13、第二标识14，第二相机13与第一固定支架 12固定连接(参阅图4)，第二标识14设置在机器人本体30上，在第二相机 13、第二标识14的配合下，牵引机器人3能够牵引无人机抵达预设位置。优选地，第二相机13为视觉相机。第二标识14可以是能作为视觉相机识别的图片、颜色以及标签等。第二相机13与定位控制单元电性连接，用于观测第二标识14，定位控制单元还与自动驾驶模块电性连接，当牵引机器人3牵引无人机进入存储箱5时，定位控制单元启动第一相机1000、第二相机13，并通过第一相机1000、第二相机13反馈的视觉信息判断无人机上的第一标识1001是否靠近或远离预设位置，并向自动驾驶模块发送前进或后退命令，进而引导牵引机器人3将无人机牵引至预设位置。

如图11-12所示，存储箱5包括上箱体50、下箱体51。具体地，上箱体 50一端开口，其内部能够容纳牵引机器人3、无人机、定位装置1以及换电装置2，下箱体51为平板结构，上箱体50与下箱体51可拆卸连接，方便维修，可拆卸连接方式不限于螺栓连接、卡扣连接等。第一固定支架12、第二固定支架22均与上箱体50固定连接，或第一固定支架12还与下箱体51固定连接。进一步地，下箱体51的底面设有用于驻停存储箱5的调节脚510以及用于移动存储箱5的滚脚511，以此可便捷调整存储箱5在停机坪4上的位置；上箱体50设置有窗口门500，窗口门500为旋转窗口门，窗口门旋转开启后，牵引机器人3直接通过窗口门500及其门体进入停机坪4；或窗口门 500为升降窗口门，上箱体50还设置有斜坡通道501，斜坡通道501为楔形台体结构，并抵接于下箱体51与窗口门500的交接处，当窗口门500开启时，牵引机器人3能够分别通过窗口门500、斜坡通道501进入停机坪4。窗口门 500设置有用于接收第一发射器322发射的开门或关门信号的第二接收器 5000，以及用于向第一接收器321发射开门或关门信号的第二发射器5001。优选地，第二发射器5001、第二接收器5000均为红外线、超声波、电池波中的一种。此外，存储箱5还设置有工业空调(图未列示)、工作指示灯(图未列示)、报警装置(图未列示)以及用于牵引机器人3自动充电的充电装置(图未列示)，工业空调能够调节存储箱5内的温度和湿度，报警装置能够对于存储箱5中因漏电引起的火灾或高温等进行警报，保证了本装置的安全。。

一种牵引机器人3牵引无人机的具体实施方案为：当无人机降落在停机坪4时(停机坪4设置有起停点40，使得牵引机器人3更方便的牵引无人机)，会向牵引机器人3发射牵引信号。第一接收器321接收到牵引信号后，自动驾驶模块将牵引机器人3从休眠模式唤醒，进而切换到工作模式，同时，第一接收器321接收到牵引信号后会触发第一发射器322向第二接收器5000发射开门信号。第二接收器5000接收到开门信号后，将通过脉冲信号触发窗口门500开关开启窗口门500，窗口门500的开启信号将通过第二发射器5001 发射至第一接收器321。第一接收器321接收到窗口门500的开启信号后，自动驾驶模块启动牵引机器人3驶向无人机降落的起停点40。在牵引机器人3 驶向无人机的过程中，距离传感器320实时探测牵引机器人3与无人机之间的距离，当牵引机器人3接近无人机时(如：牵引机器人3正前方正对无人机的电池的相距小于1cm)，牵引机器人3停止运行，此时，托板310位于无人机机身底部(托板310表面与机身最底部的垂直距离小于0.5cm)，固定杆 311的槽口3110弧与无人机的机臂卡接(需说明的是，特殊情况下，当无人机未降落在标准降落点或牵引机器人3因绕障产生运行轨道偏差，此时，牵引机器人3将调整位置，使其正前方正对无人机的电池的相距小于1cm)，自动驾驶模块检测到牵引机器人3位置无需调整或位置已完成调整，则启活动件312升起至预设高度(预设高度具体根据无人机的体积大小设置)，并控制牵引机器人3驶向存储箱5。当牵引机器人3牵引无人机进入存储箱5内，自动驾驶模块确认无人机的位置无需调整后，第一发射器322向第二接收器5000 发射关门信号，第二接收器5000接收到关门信号后，通过脉冲信号触发窗口门500开关关闭窗口门500，窗口门500的关闭信号将通过第二发射器5001 发射至第一接收器321，自动驾驶模块将牵引机器人3的工作模式切换到休眠充电状态。同时，自动驾驶模块会通过无线或蓝牙向换电控制单元发射运行数据(如：降落时间、牵引开始时间、牵引结束时间等)；无人机降落时，会通过无线或蓝牙向换电控制单元发射电池的电量数据(如：电池剩余电量、预计使用里程等)。

以上各实施例涉及的固定连接可以是螺栓连接但不限于螺栓连接。

综上所述，本发明设置了换电定位装置，在横向和纵向两个维度调整无人机的在更换电池前的精准位置，能够精准打开和关闭无人机的电池开关以及无人机电池舱开关，提升了换电效率，有效保护了无人机；本换电装置结构简单、充电流程快捷方便、自动化程度高、维护成本低、稳定性与可靠性高；而且，整体质量轻便，现场部署简单，有效减少事故的发生，能够适应不同电池数量的无人机，应用范围广；本发明还设置专用停机坪，无人机飞行降落不受限制，在恶劣环境或意外情况下依然能够正常降落；设置了无人机存储箱，避免了无人机暴露在空气中因日晒、雨淋带来的损坏，无需增加额外的保护设施，有效降低了成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。