CN105896673B - 一种充电起落架、无人机、充电平台及无人机续航充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于无人机的充电起落架，其横杆上设置有多个充电接触件，内部还设有充电电路模块，可直接通过起落架完成无人机的充电接口的转接；本发明公开了一种基于上述起落架的无人机，该无人机可直接通过起落架进行充电时的电连接，当需要充电时，进行停靠在与起落架相匹配的充电平台上，即可通过充电平台进行无人机充电；本发明还公开了一种与所述起落架相匹配的充电平台，通过一种结构简单、成本低廉的设计，保证充电接触件能有良好的接触；本发明还提出了基于上述无人机和充电平台的无人机续航充电系统，可通过云管理服务器可为无人机寻找充电平台，并设定为无人机设定飞行航线。

Description

一种充电起落架、无人机、充电平台及无人机续航充电系统

技术领域

本发明涉及无人机充电领域，尤其是一种适用于无人机的充电起落架，一种基于该起落架的无人机，一种与所述起落架相匹配的充电平台，一种基于上述无人机和充电平台的无人机续航充电系统。

背景技术

随着无人机行业的快速发展，无人机正日益广泛地应用于人们的生产生活之中，目前旋翼无人机主要采用电力作为动力，而无人机续航充电的方式一般为以下几种：

①在无人机本体上设有充电接口，通过接入充电器完成无人机的充电工作，采用该方案的无人机，需将无人机收回，且需长时间处于罢工阶段，应用范围和应用方式受限；

②直接更换无人机的电池，以实现快速“充电”，而换下的电池通过专门的充电器进行充电，而该方式也必须将无人机收回，进行人工更换电池，虽相对于上一方案，效率有所提高，但其应用范围和应用方式仍有受限；

③采用无线充电技术，而该技术目前并没有完全成熟，其充电效率并不乐观，在户外的复杂环境下，很难保证无人机能正常有效的完成无线充电任务。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供了一种适用于无人机的充电起落架，其横杆上设置有多个充电接触件，内部还设有充电电路模块，可直接通过起落架完成无人机的充电接口的转接；本发明还提出了一种基于上述起落架的无人机，该无人机可直接通过起落架进行充电时的电连接，当需要充电时，进行停靠在与起落架相匹配的充电平台上，即可通过充电平台进行无人机充电；本发明还公开了上述充电平台的技术特征，通过一种结构简单、成本低廉的设计，保证充电接触件能有良好的接触；本发明还提出了基于上述无人机和充电平台的无人机续航充电系统，可通过云管理服务器可为无人机寻找充电平台，并设定为无人机设定飞行航线。

本发明采用的技术方案如下：本发明提出了一种适用于无人机的充电起落架，所述起落架包括至少一根横杆和至少一根立杆，所述立杆的第一端部固定在横杆上，其第二端部设有用于连接无人机的第一连接件。

所述横杆的外表面上绝缘间隔设置有至少一个第一正极接触件和至少一个第一负极接触件，所述立杆的外表面还设置有至少一个第一充电接口，所述横杆或立杆的管道内还安装有充电电路模块，所述充电电路模块的正极输入端分别与每个第一正极接触件电连接，其负极输入端分别与每个第一负极接触件电连接，所述充电电路模块的电流输出端与第一充电接口连接。

基于上述起落架实施例，进一步的，所述横杆上开设有多个第一凹槽，用于安装第一正极接触件和第一负极接触件，所述立杆上开设有第二凹槽，用于安装第一充电接口。

基于上述任一起落架实施例，进一步的，所述起落架还设有无线感应模块，用于感应为无人机充电的充电装置，并指示该充电装置开启充电模式，所述无线感应模块还与充电电路模块的感应信号输入端连接，当无线感应模块与所述充电装置建立无线通信时，无线感应模块向充电电路模块发送接入信号，使充电电路模块开启充电监控模式。

基于上述任一起落架实施例，进一步的，所述第一凹槽为上开口大于底部开口的引导槽。

基于上述任一起落架实施例，进一步的， 所述横杆和立杆通过第二连接件连接，组成可拆卸和/或可折叠的起落架。

本发明还提出了一种无人机，包括无人机主体、充电线缆和上述任一起落架实施例中所述充电起落架，所述无人机主体的底部设置有与所述第一连接件相匹配的第三连接件，无人机主体通过该第三连接件与立杆的第二端部连接，所述无人机主体的外表面设有第二充电接口，所述充电线缆的一端设有与第二充电接口相匹配的第三充电接口，其另一端设有与第一充电接口相匹配的第四充电接口。

本发明还提出了一种适用于无人机的充电平台，该充电平台包括与上述任一实施例中的充电起落架相匹配的台面，还包括蓄电池、放电电路模块和至少一个定位标，所述至少一个定位标分布在台面上，用于为无人机提供定位数据以停靠在台面上的指定位置。

所述台面上设有至少一个第二正极接触件和至少一个第二负极接触件，所述第二正极接触件和第二负极接触件的设置数量、相对分布位置与所述第一正极接触件和第一负极接触件的设置数量、相对分布位置相同，所述第二正极接触件与第一正极接触件的结构相匹配，所述第二负极接触件与第一负极接触件的结构相匹配。

所述放电电路模块的电流输入端与蓄电池的放电端连接，其电流输入端正极分别与第二正极接触件电连接，其电流输入端负极与第二负极接触件电连接。

基于上述充电平台实施例，进一步的，所述充电平台还包括与所述起落架中无线感应模块相匹配的无线读取模块，当无线读取模块感应到无线感应模块后，开启充电模式，无线读取模块向放电电路模块发送接入信号，使放电电路模块开启放电监控模式。

基于上述任一充电平台实施例，进一步的，所述第二正极接触件和第二负极接触件的结构具有以下两种方式：

A、所述台面上固定设置有多个凸台，每个凸台上设置相应的第二正极接触件或第二负极接触件，使得所述第二正极接触件和第二负极接触件均固定凸出设置在台面上；

B、所述台面上开设有多个孔洞，每个孔洞中均设有一个升降台，所述第二正极接触件和第二负极接触件设置在升降台的上表面，当无线感应模块接收到接入信号后，升降台自动上升以使第二正极接触件与第一正极接触件紧密接触，第二负极接触件与第一负极接触件紧密接触，在完成充电任务后，升降台再自动回降至孔洞内。

本发明还提出了一种无人机续航充电系统，该系统包括云管理服务器、上述任一无人机实施例中的无人机和任一充电平台实施例中的充电平台，所述无人机通过云管理服务器获取充电平台的位置信息，并通过云管理服务器获取前往充电平台的路径导航数据。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明提出了一种适用于无人机的充电起落架，其横杆上设置有多个充电接触件，内部还设有充电电路模块，可直接通过起落架完成无人机的充电接口的转接；本发明还提出了一种基于上述起落架的无人机，该无人机可直接通过起落架进行充电时的电连接，当需要充电时，进行停靠在与起落架相匹配的充电平台上，即可通过充电平台进行无人机充电；本发明还公开了上述充电平台的技术特征，通过一种结构简单、成本低廉的设计，保证充电接触件能有良好的接触；本发明还提出了基于上述无人机和充电平台的无人机续航充电系统，可通过云管理服务器可为无人机寻找充电平台，并设定为无人机设定飞行航线。

本发明所提出的无人机和无人机续航充电系统，无需召回无人机，基于充电平台，可实现在无人机执行工作的路途中完成充电续航任务，且通过电连接方式，与无线充电方式相比，具有较高的充电效率和稳定可靠性，应用范围更广、应用方式也更灵活，可通过设计规划，在必要的位置安装充电平台，具有较高的实用性。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本发明中充电起落架的结构示意图；

图2为本发明中无人机的结构示意图；

图3为本发明中充电平台的侧面剖视图；

图4为本发明中充电平台的俯视图；

图5为本发明中无人机续航充电系统的系统框图。

图中，1-横杆，11-第一正极接触件，12-第一负极接触件，13-第一凹槽，14-无线感应模块，15-第三凹槽，16-充电电路模块，2-立杆，21-第一端部，22-第二端部，23-第一充电接口，24-第二凹槽，25-第一连接件，3-无人机本体，31-第三连接件，32-第二充电接口，4-充电线缆，41-第三充电接口，42-第四充电接口，5-第二连接件，6-台面，61-第二正极接触件，62-第二负极接触件，63-凸台，64-升降台，65-无线读取模块，7-定位标。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

（1）充电起落架

如图1 所示，本发明提出了一种适用于无人机的充电起落架，所述起落架包括至少一根横杆1和至少一根立杆2，所述立杆2的第一端部21固定在横杆1上，其第二端部22设有用于连接无人机的第一连接件25。

所述横杆1的外表面上绝缘间隔设置有至少一个第一正极接触件11和至少一个第一负极接触件12，第一正极接触件11的数量与第一负极接触件12的数量可相同也可不相同，可设计成多条并联的充电回路。其中第一正极接触件11和第一负极接触件12在横杆1上的具体设置位置，可选在相对于立杆2的对立面，便于充电时，起落架与充电平台的对接，且这种设计方式，结构简单，成本低廉，也便于加工制造。

第一正极接触件11和第一负极接触件12可交替间隔设置，也可分正负极集中设置。

所述立杆2的外表面还设置有第一充电接口23，所述横杆1或立杆2的管道内还安装有充电电路模块16，一般优选于安装在横杆1中，横杆1一般较立杆2粗，更利于安装电路板。

所述充电电路模块16的正极输入端分别与每个第一正极接触件11电连接，其负极输入端分别与每个第一负极接触件12电连接，所述充电电路模块16的电流输出端与为无人机提供充电电流的第一充电接口23连接。当然，第一充电接口23也可是为搭载物提供充电电流的接口，也可在立杆2上设置多个第一充电接口23分别满足对无人机电源和搭载物电源进行充电。

基于上述起落架实施例，进一步的，所述横杆1上开设有多个第一凹槽13，用于安装第一正极接触件11和第一负极接触件12，所述立杆2上开设有第二凹槽24，用于安装第一充电接口23。

基于上述任一起落架实施例，进一步的，所述起落架还设有无线感应模块14，用于感应为无人机充电的充电装置，并指示该充电装置开启充电模式，所述无线感应模块14还与充电电路模块16的感应信号输入端连接，当无线感应模块与所述充电装置建立无线通信时，无线感应模块向充电电路模块16发送接入信号，使充电电路模块16开启充电监控模式。

所述无线感应模块14包括NFC感应模块，该NFC感应模块设置在横杆1上，与第一正极接触件11处于同一面，便于近场感应。还可在横杆（1）上开设有第三凹槽15，第三凹槽15中设置NFC天线，如采用内置NFC天线并设有电接口的NFC标签，将NFC标签贴于第三凹槽15中，其电接口与充电电路模块电连接。

本发明中，所述第一充电接口23、第一凹槽13、第二凹槽24和第三凹槽15均设置有防水防尘结构。

基于上述任一起落架实施例，进一步的，所述第一凹槽13为上开口大于底部开口的引导槽，便于与充电平台的配合连接。

基于上述任一起落架实施例，进一步的， 所述横杆1和立杆2通过第二连接件5连接，组成可拆卸和/或可折叠的起落架，所述第二连接件5包括卡口连接件、螺纹连接件和卡扣连接件中的一种。

（2）无人机

如图2所示，本发明还提出了一种无人机，包括无人机主体3、充电线缆4和上述任一起落架实施例中所述充电起落架，所述无人机主体3的底部设置有与所述第一连接件25相匹配的第三连接件31，无人机主体3通过该第三连接件与立杆2的第二端部22连接，所述无人机主体3的外表面设有第二充电接口32，所述充电线缆4的一端设有与第二充电接口32相匹配的第三充电接口41，其另一端设有与第一充电接口23相匹配的第四充电接口42。

在具体使用时，通过第一连接件25和第三连接件31完成起落架与无人机的组装，当然，也可将起落架与无人机设计为一体结构。通过充电线缆4将无人机的第二充电接口32与起落架的第一充电接口23连接，即完成整机组装。当然充电线缆4的走线可以设计成通过立杆2的内部，从第一连接件25中进入无人机，实现隐藏式连接。

（3）充电平台

如图3和图4所示，本发明还提出了一种适用于无人机的充电平台，该充电平台包括与上述任一实施例中的充电起落架相匹配的台面6，还包括蓄电池、放电电路模块和至少一个定位标7，所述至少一个定位标7分布在台面6上，用于为无人机提供定位数据以停靠在台面6上的指定位置。

具体应用中，定位标7可分布在台面6的四周、中心等位置，便于无人机的精准停靠。所述定位标7可以是一种图标，由无人机通过图像识别、距离判断、方位判断来导航。定位标7也可以是一种红外发射器、超声波定位器等电子器件，通过与无人机的交互通信，来进行定位。

所述充电平台中内置有卫星定位模块，为无人机提供基础定位数据。

所述台面6上设有至少一个第二正极接触件61和至少一个第二负极接触件62，所述第二正极接触件61和第二负极接触件62的设置数量、相对分布位置与所述第一正极接触件11和第一负极接触件12的设置数量、相对分布位置相同，所述第二正极接触件61与第一正极接触件11的结构相匹配，所述第二负极接触件62与第一负极接触件12的结构相匹配。

所述放电电路模块的电流输入端与蓄电池的放电端连接，其电流输入端正极分别与第二正极接触件61电连接，其电流输入端负极与第二负极接触件62电连接。

基于上述充电平台实施例，进一步的，所述充电平台还包括与所述起落架中无线感应模块相匹配的无线读取模块65，如NFC读卡器，当无线读取模块感应65到无线感应模块14后，开启充电模式，无线读取模块向放电电路模块发送接入信号，使放电电路模块开启放电监控模式。

无线读取模块的设置位置，也需与无线感应模块的位置相匹配对应。

基于上述任一充电平台实施例，进一步的，所述第二正极接触件61和第二负极接触件62的结构具有以下两种方式：

A、所述台面6上固定设置有多个凸台63，每个凸台63上设置相应的第二正极接触件61或第二负极接触件62，使得所述第二正极接触件61和第二负极接触件62均固定凸出设置在台面6上；

B、所述台面6上开设有多个孔洞，每个孔洞中均设有一个升降台64，所述第二正极接触件61和第二负极接触件62设置在升降台64的上表面，当无线感应模块接收到接入信号后，升降台64自动上升以使第二正极接触件61与第一正极接触件11紧密接触，第二负极接触件62与第一负极接触件12紧密接触，在完成充电任务后，升降台64再自动回降至孔洞内。

进一步的，所述台面6上还分布设置有太阳能电池板，将太阳能转换为电能并存储至蓄电池中，当然，该充电平台可采用太阳能和市电供能两种结合的方式，在市电充电开关和太阳能充电开关之间设置一控制模块，根据太阳能电池板的输出电流大小，控制市电充电开关和太阳能充电开关之间的切换。

（4）无人机续航充电系统

如图5所示，本发明还提出了一种无人机续航充电系统，该系统包括云管理服务器、上述任一无人机实施例中的无人机和任一充电平台实施例中的充电平台，所述无人机通过云管理服务器获取充电平台的位置信息，并通过云管理服务器获取前往充电平台的路径导航数据。

当无人机需要充电平台进行充电以续航时，向云管理服务器发送包含无人机当前位置信息的充电请求，云管理服务器根据无人机的位置信息，寻找最近的充电平台，并根据两者的位置，生成路径导航数据反馈给无人机，无人机根据路径导航数据前往充电平台，到达充电平台处时，无人机根据充电平台上的定位标进行停靠，使得台面上的充电接触件与起落架上的充电接触件匹配对接，当充电平台的无线读取模块读取到起落架上的无线感应模块时，这里，可以在充电平台中增设身份识别模块，对无人机的身份进行认证识别，仅有在通过认证识别后，才会发出放电命令，对无人机进行充电。

另外，充电平台上还可增设接触件检测模块，用于识别接触件是否良好对接，若接触不良，或未检测到对接，则发出重新停靠命令，命令无人机起飞重新停靠。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种适用于无人机的充电起落架，所述起落架包括至少一根横杆（1）和至少一根立杆（2），所述立杆（2）的第一端部（21）固定在横杆（1）上，其第二端部（22）设有用于连接无人机的第一连接件（25），其特征在于：

所述横杆（1）的外表面上绝缘间隔设置有至少一个第一正极接触件（11）和至少一个第一负极接触件（12），所述立杆（2）的外表面还设置有至少一个第一充电接口（23），所述横杆（1）或立杆（2）的管道内还安装有充电电路模块（16），所述充电电路模块（16）的正极输入端分别与每个第一正极接触件（11）电连接，其负极输入端分别与每个第一负极接触件（12）电连接，所述充电电路模块（16）的电流输出端与第一充电接口（23）连接；

所述起落架还设有无线感应模块（14），用于感应为无人机充电的充电装置，并指示该充电装置开启充电模式，所述无线感应模块（14）还与充电电路模块（16）的感应信号输入端连接，当无线感应模块与所述充电装置建立无线通信时，无线感应模块向充电电路模块（16）发送接入信号，使充电电路模块（16）开启充电监控模式；所述横杆（1）上开设有多个第一凹槽（13），用于安装第一正极接触件（11）和第一负极接触件（12），所述立杆（2）上开设有第二凹槽（24），用于安装第一充电接口（23）。

2.根据权利要求1所述的一种适用于无人机的充电起落架，其特征在于： 所述第一凹槽（13）为上开口大于底部开口的引导槽。

3.根据权利要求1所述的一种适用于无人机的充电起落架，其特征在于： 所述横杆（1）和立杆（2）通过第二连接件（5）连接，组成可拆卸和/或可折叠的起落架。

4.一种无人机，其特征在于：包括无人机主体（3）、充电线缆（4）和如权利要求1-3任一项所述充电起落架，所述无人机主体（3）的底部设置有与所述第一连接件（25）相匹配的第三连接件（31），无人机主体（3）通过该第三连接件与立杆（2）的第二端部（22）连接，所述无人机主体（3）的外表面设有第二充电接口（32），所述充电线缆（4）的一端设有与第二充电接口（32）相匹配的第三充电接口（41），其另一端设有与第一充电接口（23）相匹配的第四充电接口（42）。

5.一种适用于无人机的充电平台，其特征在于：包括与权利要求1-3任一项所述充电起落架相匹配的台面（6），还包括蓄电池、放电电路模块和至少一个定位标（7），所述至少一个定位标（7）分布在台面（6）上，用于为无人机提供定位数据以停靠在台面（6）上的指定位置；

所述台面（6）上设有至少一个第二正极接触件（61）和至少一个第二负极接触件（62），所述第二正极接触件（61）和第二负极接触件（62）的设置数量、相对分布位置与所述第一正极接触件（11）和第一负极接触件（12）的设置数量、相对分布位置相同，所述第二正极接触件（61）与第一正极接触件（11）的结构相匹配，所述第二负极接触件（62）与第一负极接触件（12）的结构相匹配；

所述放电电路模块的电流输入端与蓄电池的放电端连接，其电流输入端正极分别与第二正极接触件（61）电连接，其电流输入端负极与第二负极接触件（62）电连接。

6.根据权利要求5所述的充电平台，其特征在于：所述充电平台还包括与所述起落架中无线感应模块（14）相匹配的无线读取模块（65），当无线读取模块感应（65）到无线感应模块（14）后，开启充电模式，无线读取模块向放电电路模块发送接入信号，使放电电路模块开启放电监控模式。

7.根据权利要求6所述的充电平台，其特征在于，所述第二正极接触件（61）和第二负极接触件（62）的结构具有以下两种方式：

A、所述台面（6）上固定设置有多个凸台（63），每个凸台（63）上设置相应的第二正极接触件（61）或第二负极接触件（62），使得所述第二正极接触件（61）和第二负极接触件（62）均固定凸出设置在台面（6）上；

B、所述台面（6）上开设有多个孔洞，每个孔洞中均设有一个升降台（64），所述第二正极接触件（61）和第二负极接触件（62）设置在升降台（64）的上表面，当无线感应模块接收到接入信号后，升降台（64）自动上升以使第二正极接触件（61）与第一正极接触件（11）紧密接触，第二负极接触件（62）与第一负极接触件（12）紧密接触，在完成充电任务后，升降台（64）再自动回降至孔洞内。

8.一种无人机续航充电系统，其特征在于：包括云管理服务器、如权利要求4所述的无人机和如权利要求5-7任一项所述的充电平台，所述无人机通过云管理服务器获取充电平台的位置信息，并通过云管理服务器获取前往充电平台的路径导航数据。