CN106972597A - 一种轨道式无人机自动充电装置 - Google Patents

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Abstract

一种轨道式无人机自动充电装置，属于无人机技术领域，尤其涉及一种无人机自动充电装置，包括轨道、导向槽、充电端、滚轮、滚轮连接臂、充电设备悬挂臂、电源箱、无人机悬挂臂、对位孔、充电台、充电插头和无人机。无人机包括无人机机身、充电插口、红外线接收器、对位圆锥、云台和监控摄像机。轨道中有导向槽、充电端和滚轮，滚轮沿着导向槽在轨道中滚动。充电设备悬挂臂悬挂起充电设备，无人机通过红外线对准仪和对位孔的定位对准方式让充电插头跟充电插口连接充电。本发明装置结构简单，操作方便，通过将无人机自动充电装置与轨道的结合，改变无人机的充电方式和工作方式，从而提高无人机的工作效率。

Description

一种轨道式无人机自动充电装置
技术领域
一种轨道式无人机自动充电装置，属于无人机技术领域，尤其涉及一种无人机自动充电装置。
背景技术
监控摄像机作为一种现代化的视频监控设备，广泛运用到公共安全设施上。现有的摄像机大多固定在一个地方上，或者固定在一个地方上，通过云台的方式实现多方向拍摄。但是这种摄像机的安装位置是固定的，其监视范围区域和监视目标是固定的有限的。
近年来，无人机发展迅速，很多技术日益成熟，其在民用、警用、军用等领域的应用得到了迅猛发展。目前，采用电池供电的小型无人机在市场上占据主导地位，原因是电池属于清洁能源，没有排放污染，易于循环使用。但是无人机电池技术发展缓慢，电池容量低，而且电池本身的重量较大，电池的续航能力一直是无人机应用的一个重要制约瓶颈，通常无人机在空中飞行30分钟后就需要返回地面充电或者更换电池，如此才能继续执行飞行任务，这种情况就大大降低了交通监控无人机的实用性。
发明内容
本发明的目的是克服上述问题，发明一种轨道式无人机自动充电装置。
一种轨道式无人机自动充电装置，包括轨道、导向槽、充电端、滚轮、滚轮连接臂、充电设备悬挂臂、电源箱、无人机悬挂臂、对位孔、充电台、充电插头、无人机。
轨道有一定的承重能力，能承载充电设备和无人机。轨道分上下部分，轨道上部分左边和右边的上下部分各有一条导向槽，导向槽方向跟轨道相同。轨道下部分里面装有充电端，充电端沿着轨道的方向均匀地分布在轨道里面。充电端通过接触或感应充电的方式为无人机充电。
滚轮置于同一边的上下导向槽之间，大小跟导向槽相搭配，且每边分布两个。滚轮连接臂通过连接滚轮中间的轴承来将同一边的两个滚轮连接起来，因为轴承的存在，滚轮滚动时滚轮与滚轮连接臂之间的摩擦力很小，滚轮能在沿着导向槽轻松滚动。滚轮为电动滚轮，通过控制供电大小来改变滚轮滚动的速度大小和方向。
充电设备悬挂臂为半包围结构，其顶端连接在两边的滚轮连接臂上，连接点为连接臂的中间点。悬挂臂的下面有电源箱，电源箱装有感应式充电器、可充电电池、GPS定位系统、无线通讯系统和滚轮控制模块。可充电电池用以为巡检机器人提供工作电源，感应式充电器的输出端与可充电电池的充电端相连。由于无人机采用可充电电池供电，且通过感应式充电器与充电端以电磁场耦合的方式进行能量传输，实现对可充电电池的充电，这种方式没有输入电源负载，线路之间没有电气连接和物理接触，具有可靠性高、安全性高、防水性好、气密性好和维护性高等特点。GPS定位系统起到对充电装置定位的作用。无线通讯系统作为充电装置跟无人机或者管理人员之间的无线通讯作用。滚轮控制模块控制滚轮滚动的速度和方向。
无人机悬挂臂呈L字形，分水平和竖直两个部分。竖直部分的顶端连接在电源箱箱底的中心位置；水平部分靠近末端的地方有定位孔，定位孔用以无人机充电时对准和稳固作用，水平部分末端连接充电台。无人机悬挂臂、充电设备悬挂臂和滚轮连接臂都为内含中空管道的机械支撑件，起支撑无人机的重量和保证无人机在充电时稳定对接的作用，空心的内部用于走线和结构集成。无人机悬挂臂与电源箱相接的地方还有滚轮连接臂与充电设备悬挂臂连接的地方也是相通的，方便走线通过。
充电台安装在无人机悬挂臂水平部分末端的上平面上，与无人机悬挂臂之间有机械和电气的连接。充电台结构稳固，里面装有红外线对准仪，红外线对准仪具有准确对准能力，用以无人机充电时充电插头跟充电口准确对准相接。充电台的上平面透明，方便让从红外线对准仪中射出的红外线穿过。充电台上方中间突出充电插头，充电插头用于为无人机充电，其具有良好的导电特性，并且材质坚固，不易变形。
无人机包括无人机机身、云台、摄像机、充电插口、红外线接收器和对位圆锥。无人机机身中装有飞行控制器，其作为无人机的飞行和外围设备工作的控制中心。飞行控制器集成传感器、电子调速器、GPS定位系统和存储器等模块，用以控制无人机的飞行、监控、通讯等方面的工作。
无人机的机身下方有充电插口、红外线接收器和对位圆锥。充电插口开口稍大于内部，方便跟充电插头连接。红外线接收器集成与充电插口的周围，用以接收到从红外线对准仪发出的红外线信号。对位圆锥与充电插口之间的相对位置跟对位孔与充电插头之间的相对位置相配对。对位圆锥用以在充电插头跟充电插口对接时穿进对位孔，其与红外线对准仪之间的配合，起到准确对准作用，方便充电插头跟充电插口准确连接。对位圆锥不能完全插进对位孔中，其卡在对位孔中，并且露出一段，露出的一段高度刚好能让无人机在充电时保持水平状态，这样能很好的保护充电插头和充电插口，并且在充电插头跟充电插口对接后起到固定无人机机身的作用。
附图说明
图1是本发明一种轨道式无人机自动充电装置的侧视示意图。图中，1-轨道，11-导向槽，2-滚轮，21-滚轮连接臂，3-充电设备悬挂臂，4-电源箱，5-无人机悬挂臂，51-对位孔，6-充电台，61-充电插头，7-无人机，71-无人机机身，8-充电插口，81-红外线接收器，9-对位圆锥，10-云台和101-监控摄像机。
具体实施方式
现结合附图1对本发明加以具体说明：一种轨道式无人机自动充电装置，包括轨道1、导向槽11、充电端12、滚轮2、滚轮连接臂21、充电设备悬挂臂3、电源箱4、无人机悬挂臂5、对位孔51、充电台6、充电插头61、无人机7。
轨道1中的滚轮2是电动的，滚轮2的滚动的速度和方向可通过电源箱4中的滚轮控制模块来控制。滚轮2的运作模式分自动和遥控两种，自动模式下，滚轮将按照预先设定好速度和方向滚动；遥控模式下，滚轮2将在工作人员遥控滚动。通过轨道1和云台10的结合，大大提高监控摄像机101自由度，从而扩大监控范围和监控目标。电源箱4中有感应充电器，充电端12均匀分布在轨道1的下面，感应充电器通过感应充电的方式为可充电电池充电。
无人机7通过定位圆锥9跟定位孔51的连接和充电插头61跟充电插口8的连接得以稳固悬挂在无人机悬挂臂5上。悬挂在无人机悬挂臂5上的无人机通过自动或遥控控制滚轮2沿着轨道1移动监控，这样无人机7就能监控到轨道1路线的区域。
当无人机7要执行任务的区域不在轨道1沿线时，转动旋翼产生向上的牵引力将对位圆锥9和充电插口8分别从对位孔51和充电插头中拔出，然后飞到需要执行任务的区域执行任务。
当正在执行任务的无人机7电量过低时，通过无人机7和电源箱4中的GPS定位系统的定位，返回到充电装置的地点。无人机7返回到充电装置的地点后，进入到红外线对准仪可接收的范围内，通过安装在无人机机身71上的红外线接收器81接收安装在充电台6中红外线对准仪发射的红外线信号，并在对位圆锥9辅助下，准确将充电插口8跟充电插头61连接。当充电插口8跟充电插头61连接后，电源箱4中的可充电电池就为无人机7充电。
本发明一种轨道式无人机自动充电装置结构简单，操作简单、方便。通过将无人机自动充电装置与轨道1的结合，改变无人机7的充电方式和工作方式，从而提高无人机的工作效率。

Claims (5)

1.一种轨道式无人机自动充电装置，其特征在于：包括轨道（1）、导向槽（11）、滚轮（2）、滚轮连接臂（21）、充电设备悬挂臂（3）、电源箱（4）、无人机悬挂臂（5）、对位孔（51）、充电台（6）、充电插头（61）、无人机（7）；通过接触或感应充电的方式为无人机（7）充电。
2.根据权利要求1所述的一种轨道式无人机自动充电装置，其特征在于：轨道（1）分上下部分，其左边和右边的上下部分各有一条导向槽（11），导向槽（11）方向跟轨道（1）相同；轨道（1）中左右两边分别有两个滚轮（2），并通过滚轮连接臂（21）连接起来；充电装置悬挂臂（3）上端与滚轮连接臂（21）连接，下端挂有电源箱（4）；无人机悬挂臂（5）上端连接在电源箱（4）底部中间位置，下端有对位孔（51）和充电台（6）；充电台（6）上表面透明并且安装有充电插头（61），里面安装有红外线对准仪；无人机机身（71）下方安装有充电插口（8）、红外线接收器（81）、对位圆锥（9）、云台（10）和监控摄像机（101）；对位孔（51）与充电插头（61）之间的相对位置跟对位圆锥（9）与充电插口（8）之间的相对位置相配对，对位孔（51）与充电插头（61）分别跟对位圆锥（9）与充电插口（8）连接后能稳固无人机（7）悬挂在无人机悬挂臂（5）上，充电插头（61）跟充电插口（8）连接后能为无人机（7）充电。
3.根据权利要求1或2所述的一种轨道式无人机自动充电装置，其特征在于：滚轮连接臂（21）、充电装置悬挂臂（3）和无人机悬挂臂（5）内含中空管道的机械支撑件，滚轮连接臂（21）与充电装置悬挂臂（3）连接的地方导通，电源箱（4）与无人机悬挂臂（5）连接的地方导通，滚轮连接臂（21）材质绝缘；轨道（1）下部均匀分布充电端（21），电源箱（4）中装有感应充电器、可充电电池和滚轮控制模块。
4.根据权利要求1或2所述的一种轨道式无人机自动充电装置，其特征在于：无人机（7）通过红外线接收器（81）接收红外线对准仪发射的红外线信号，并结合对位孔（51）跟对位圆锥（9）之间的连接来实现充电插口（8）跟充电插头（61）连接。
5.根据权利要求1或2所述的一种轨道式无人机自动充电装置，其特征在于：电源箱（4）中有滚轮控制模块，能让滚轮（2）自动或者遥控控制滚动速度和方向。
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