CN107146966B - 无人机充电组件、无人机以及无人机自动充电方法 - Google Patents

无人机充电组件、无人机以及无人机自动充电方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无人机充电组件、无人机以及无人机自动充电方法。该无人机充电组件包括机载充电接头，所述机载充电接头包括第一插接部，所述第一插接部被配置为能连接于无人机机身上；基站充电结构，所述基站充电结构包括插座，所述第一插接部被配置为在被定位到位于所述插座的正上方后能插接于所述插座以对无人机充电，在充电完成后能与所述插座分离。本发明要解决的一个技术问题是无人机在长途飞行过程中无法实现自动充电续航。

Description

无人机充电组件、无人机以及无人机自动充电方法
技术领域
本发明涉及充电技术领域，具体地，本发明涉及一种无人机充电组件、无人机以及无人机自动充电方法。
背景技术
无人机作为近几年突然兴起的一个产业，其发展势头迅猛，各种各样的无人机不断涌现。例如用于航拍的消费机无人机、用于探矿或者农业市场的无人机等。
在具有中远飞行距离的无人机中，其飞行距离和飞行时间较长。例如用于近海勘察或者公路、铁路维护等用途的无人机，均具有较长的飞行距离。在此类无人机中，不像消费机无人机一样，始终通过人工遥控器操作。它们的起飞和降落通常是自动的。在飞行过程的各个地方，设有配合的地面基站为其起飞和导航提供引导。在此类无人机中，由于飞行距离较长，初始状态下的电量无法满足较长距离飞行的需求，在飞行过程中需要对其进行充电续航。但是在现有技术中，无法在没有人为干扰的干扰下实现自动充电续航，满足中长途飞行的需要。
因此，有必要对现有无人机及其相关充电部件、方法进行改进。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种无人机充电组件、无人机以及无人机自动充电方法的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种无人机充电组件。该无人机充电组件包括：机载充电接头，所述机载充电接头包括第一插接部，所述第一插接部被配置为能连接于无人机机身上；基站充电结构，所述基站充电结构包括插座，所述第一插接部被配置为在被定位到位于所述插座的正上方后能插接于所述插座以对无人机充电，在充电完成后能与所述插座分离。
可选地，所述第一插接部包括弹性伸缩件以及连接于所述弹性伸缩件一端的插头，所述弹性伸缩件另一端被配置为能连接于无人机机身上，所述基站充电结构还包括电磁铁，所述电磁铁被配置为在通电时磁力吸附所述插头向下移动至插接于所述插座且所述弹性伸缩件拉伸，在断电时磁力消失，所述弹性伸缩件收缩带动所述插头上移以与所述插座分离。
可选地，在所述第一插接部上设有定位标识，所述基站充电结构还包括能识别所述定位标识的定位摄像头，所述定位摄像头被配置为能通过识别所述定位标识来定位所述第一插接部的位置，所述第一插接部被配置为在被所述定位摄像头定位到位于所述插座的正上方后插接于所述插座。
可选地，所述基站充电结构设置于地面基站上，在所述基站充电结构位于朝向地面基站一侧的表面上设有滚轮或者导轨，以使所述基站充电结构在地面基站上移动。
根据本发明的第二方面，提供了一种无人机。该无人机包括：无人机主体，所述无人机主体包括机身和脚架；机载充电接头，所述机载充电接头包括第一插接部，所述第一插接部包括弹性伸缩件以及连接于所述弹性伸缩件一端的插头，所述弹性伸缩件另一端连接于所述无人机主体的机身上，所述插头被配置为能向远离所述弹性伸缩件方向移动以插接于外部插座，所述弹性伸缩件被配置在所述插头向远离所述弹性伸缩件方向移动时，能提供给所述插头朝向所述弹性伸缩件的弹性力。
可选地，所述弹性伸缩件的另一端可拆卸地连接于所述机身位于朝向地面方向一侧的表面上。
可选地，在所述机身上设置有充电接口，所述机载充电接头还包括与所述第一插接部电连接在一起的第二插接部，所述第二插接部被配置为能插接于所述充电接口。
根据本发明的第三面，提供了一种无人机自动充电方法。该无人机自动充电方法包括：提供至少一个基站充电结构、连接有第一插接部的无人机，所述基站充电结构包括插座；当所述无人机在飞行过程中被触发时，所述无人机寻找附近基站充电结构的位置并降落；在定位到所述第一插接部位于所述插座的正上方后，所述第一插接部插接于所述基站充电结构上的插座，所述基站充电结构对所述无人机进行充电；充电完成后，所述第一插接部与所述基站充电结构上的插座分离。
可选地，所述第一插接部包括弹性伸缩件以及连接于所述弹性伸缩件一端的插头，所述弹性伸缩件另一端连接于所述无人机机身上，所述基站充电结构还包括电磁铁，在所述第一插接部位于所述插座的正上方后，所述电磁铁通电以磁力吸引所述插头向下移动至插接于所述插座上，所述弹性伸缩件被拉伸；在充电完成后，所述电磁铁断电，磁力消失，所述弹性伸缩件收缩以将所述插头与所述插座分离。
可选地，在所述第一插接部上设有定位标识，所述基站充电结构还包括定位摄像头，所述定位摄像头被配置为通过识别所述定位标识来定位所述第一插接部的位置，在所述无人机降落后，所述定位摄像头定位所述第一插接部的位置，所述基站充电结构向所述第一插接部移动直至所述第一插接部位于所述插座的正上方。
本发明的发明人发现，在长途飞行的无人机中，初始状态下的电量无法满足较长距离飞行的需求，在飞行过程中需要对其进行充电续航。但现有技术无法在没有人为干扰的干扰下对此类无人机自动充电续航。
本发明提供的无人机充电组件、无人机以及无人机自动充电方法中，能够实现无人机的自动充电续航，满足长途飞行的需要。机载充电接头能够适用于不同型号的无人机、安装便捷。通过机载充电接头与基站充电结构的配合连接，充电方式简单，可靠性高。
因此，本发明所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本发明是一种新的技术方案。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明一种实施例中提供的机载充电接头的结构示意图；
图2是本发明一种实施例中提供的基站充电结构的结构示意图；
图3是本发明一种实施例中提供的无人机充电系统中充电状态示意图；
图4是本发明一种实施例中提供的无人机充电方法的示意图。
其中，10：第一插接部；100：插头；101：定位标识；102：弹性伸缩件；103：固定板；11：充电线；12：第二插接部；20：插座；21：电磁铁；22：定位摄像头；24：安装板；30：无人机主体；40:地面基站。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
本发明提供了一种无人机充电组件，参考图1至图3，所述无人机充电组件包括机载充电接头以及基站充电结构。其中，所述机载充电接头包括第一插接部10。无人机包括机身和脚架，脚架用于支撑机身。所述第一插接部10连接于无人机机身上。所述基站充电结构包括插座20。例如所述基站充电结构可以安装在地面基站40上。无人机在长途飞行一段时间后降临至地面基站40上，以实现充电续航。参考图3中无人机降落后的状态，定义无人机机身朝向基站充电结构的方向为下，反之为上。在定位到所述第一插接部10位于所述插座20的正上方后，所述第一插接部10插接于所述插座20。所述基站充电结构通过所述机载充电接头与无人机电连接，以实现对无人机的充电续航。在充电完成后，所述第一插接部10向上移动以与所述插座20分离，无人机再次起飞。
所述第一插接部10能与所述插座20插接和分离。图1示出了本发明一种实施例中的机载充电接头，所述第一插接部10包括弹性伸缩件102以及连接于所述弹性伸缩件102一端的插头100。所述弹性伸缩件102的另一端能连接在无人机机身上。所述插头100在外力作用下能向远离所述弹性伸缩件102的方向移动，直至插接于所述插座20。在所述插头100向远离所述弹性伸缩件102的方向移动时，所述弹性伸缩件102被拉长，以提供给所述插头100朝向所述弹性伸缩件102的弹性力。在外力作用消失时，所述弹性力拉动所述插头100复位至被拉伸前的位置。可以理解，所述第一插接部10位于所述插座20的正上方是指所述插头100位于所述插座20的正上方。
所述外力能实现自动产生、消失时，所述插头100能自动插接于或者分离于外部插座20。图2示出了本发明一种实施例中的基站充电结构，该基站充电结构还包括电磁铁21。当定位到所述第一插接部10位于所述插座20的正上方时，所述电磁铁21通电产生磁力，以吸引所述插头100朝向所述插座20移动直至插接于所述插座20。如此，所述插座20与无人机电连接，对无人机进行充电续航。在充电完成后，所述电磁铁21断电，磁力消失，所述插头100复位。如此，所述电磁铁21产生的磁力即所述外力，通过线圈的通电、断电能够控制所述外力的产生、消失。需要说明的是，所述基站充电结构内部用于充电的部件的具体结构为现有技术，在此不做赘述。可选地，所述基站充电结构还包括位于地面基站40上的安装板24，所述电磁铁21、所述插座20可以安装在所述安装板24位于远离所述地面基站40方向一侧的表面上。例如所述插座20可以围绕所述电磁铁21设置。
所述第一插接部10与无人机的连接方式有多种。可选地，所述弹性伸缩件102的另一端可拆卸地连接在无人机机身上。在一个例子中，参考图1，所述弹性伸缩件102的另一端连接于固定板103上，所述固定板103可以通过双面胶粘结在无人机机身上。在另一个例子中，所述弹性伸缩件102的另一端连接于磁铁上，所述磁铁吸附于无人机机身上。当然，所述弹性伸缩件102也可以与所述无人机机身一体设置，不可拆卸。
所述机载充电接头与无人机电连接，以实现对无人机的充电。所述机载充电接头与无人机电连接的方式可以有多种方式。在一个例子中，参考图1，所述机载充电接头还包括与所述第一插接部10电连接在一起的第二插接部12。例如所述第一插接部10可以通过充电线11与所述第二插接部12电连接。所述第二插接部12插接于无人机充电接口，以实现所述机载充电接头与无人机的电连接。当然，所述第二插接部12与无人机充电接口也可以一体设置，不可拆卸。
所述机载充电接头连接于无人机上。在所述第一插接部10上可以设置有定位标识101。具体地，参考图1，所述定位标识101可以设置在所述插头100位于远离所述弹性伸缩件102方向一侧的底面上。对应地，所述基站充电结构还可以包括用于识别所述定位识别101以实现定位功能的定位摄像头22。例如图2所示，所述定位摄像头22可以安装在所述安装板24远离所述地面基站40方向一侧的表面上，所述定位摄像头22可以位于所述电磁铁21和插座20的一侧。所述定位摄像头22通过识别所述定位标识101来定位所述第一插接部10的位置。在所述定位摄像头22定位到位于所述插座20的正上方后，所述第一插接部10插接于所述插座20。如此，能够保证所述第一插接部10与所述插座20位置的对应，避免在所述电磁铁21通电将所述第一插接部10吸下后，所述第一插接部10不能插接于所述插座20。
需要说明的是，所述定位摄像头22在所述安装板24上的具体位置并无限制。所述定位摄像头22的镜头朝向也无具体限定，其可根据所述定位摄像头22和所述插座20在所述安装板24上的具体位置进行设定。所述定位摄像头22与定位芯片有线或者无线连接，以实现定位功能。
无人机可能存在降落位置偏差，在无人机降落时不能保证所述第一插接部10一定位于所述插座20的正上方。可选地，在所述安装板24位于朝向地面基站40方向一侧的表面上设有滚轮或者导轨，以使所述基站充电结构在地面基站40上移动。在所述定位摄像头22的定位作用下，所述基站充电结构能够自动移动以使所述第一插接部10位于所述插座20的正上方。
本发明还提供了一种无人机，参照图1、图3，该无人机包括无人机主体30以及上述机载充电接头。所述无人机主体30包括机身和脚架，所述脚架用于支撑所述机身。所述弹性伸缩件102的一端连接于所述插头100上。所述弹性伸缩件102的另一端连接于所述无人机主体30的机身上。
可选地，所述弹性伸缩件102的另一端可拆卸地连接于所述无人机主体30机身位于朝向地面一侧的表面上。或者，所述弹性伸缩件102也可以与所述无人机主体30机身一体设置，不可拆卸。
在所述无人机主体30的机身上可以设置有充电接口。正如上述，当所述机载充电接头还包括与所述第一插接部10电连接在一起的第二插接部12时，所述第二插接部12可以插接于所述充电接口。如此，外部充电结构通过所述机载充电接头对所述无人机主体30进行充电。
本发明还提供了一种无人机充电系统，参考图1至图4，该人机充电系统包括无人机、上述机载充电接头以及至少一个上述基站充电结构。当所述无人机在飞行中被触发时能寻找附近的基站充电结构位置并降落。例如所述无人机可以通过GPS或者图像识别等功能寻找到附近基站充电结构的位置。在定位到所述第一插接部10位于所述插座20的正上方后，所述第一插接部10插接于所述插座20，以对所述无人机充电。在充电完成后，所述第一插接部10与所述插座20分离。
本发明还提供了一种无人机充电方法，参考图1至图4，该无人机自动充电方法包括：
首先，提供连接有第一插接部10的无人机、至少一个基站充电结构，所述基站充电结构包括插座20。例如所述基站充电结构可以安装在地面基站40上。
在无人机起飞后的飞行过程中，当所述无人机被触发时，所述无人机寻找附近的基站充电结构位置并降落。降落时，所述无人机的脚架可以支撑于地面基站上。所述无人机可以在多种条件下被触发，例如所述无人机的剩余电量少于特定值。所述无人机可以通过GPS或者图像识别等功能寻找到附近基站充电结构的位置。
所述无人机降落后，在定位到所述第一插接部10位于所述插座20的正上方后，所述第一插接部10插接于所述基站充电结构上的插座20。所述基站充电结构对所述无人机进行充电。
充电完成后，所述第一插接部10与所述基站充电结构上的插座20分离。所述无人机可以重新起飞。
在所述无人机降落后，需要定位所述第一插接部10的位置。在一个例子中，在所述第一插接部10上设有定位标识101。所述基站充电结构还包括定位摄像头22。所述定位摄像头22通过识别所述定位标识101来定位所述第一插接部10的位置。在所述无人机降落后，所述定位摄像头22定位所述第一插接部10的位置，所述基站充电结构向所述第一插接部10方向移动直至所述第一插接部10位于所述插座20的正上方。
在定位到所述第一插接部10位于所述插座20的正上方后，所述第一插接部10需要插接于所述基站充电结构上的插座20。具体地，所述第一插接部10可以包括弹性伸缩件102以及连接于所述弹性伸缩件102一端的插头100。所述弹性伸缩件102另一端连接于所述无人机机身上。所述基站充电结构还包括电磁铁21。在定位到所述第一插接部10位于所述插座20的正上方后，所述电磁铁21通电以磁力吸引所述插头100向下移动至插接于所述插座20上，所述弹性伸缩件102被拉伸。在充电完成后，所述电磁铁21断电，磁力消失。所述弹性伸缩件102收缩以将所述插头100与所述插座20分离。如此，所述无人机完成充电续航，可以重新起飞。
需要说明的是，充电开始至充电完成所需的时间可以为预先设定的特定时间；也可以通过所述基站充电结构与无人机的信息交互，感知无人机的充电情况，在无人机充电量达到特定值后，控制所述电磁铁21断电。
在本说明书中提到的上与下等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种无人机充电组件，其特征在于，包括：
机载充电接头，所述机载充电接头包括第一插接部(10)，所述第一插接部(10)包括弹性伸缩件(102)以及连接于所述弹性伸缩件(102)一端的插头(100)，所述弹性伸缩件(102)另一端被配置为能连接于无人机机身上；
基站充电结构，所述基站充电结构包括插座(20)，所述插头(100)被配置为在被定位到位于所述插座(20)的正上方后能向远离所述弹性伸缩件(102)方向移动直至插接于所述插座(20)以对无人机充电，所述弹性伸缩件(102)被配置为在充电完成后能提供给所述插头(100)朝向所述弹性伸缩件(102)的弹性力以与所述插座(20)分离。
2.根据权利要求1所述的无人机充电组件，其特征在于，所述基站充电结构还包括电磁铁(21)，所述电磁铁(21)被配置为在通电时磁力吸附所述插头(100)向下移动至插接于所述插座(20)且所述弹性伸缩件(102)拉伸，在断电时磁力消失，所述弹性伸缩件(102)收缩带动所述插头(100)上移以与所述插座(20)分离。
3.根据权利要求1所述的无人机充电组件，其特征在于，在所述第一插接部(10)上设有定位标识(101)，所述基站充电结构还包括能识别所述定位标识(101)的定位摄像头(22)，所述定位摄像头(22)被配置为能通过识别所述定位标识(101)来定位所述第一插接部(10)的位置，所述第一插接部(10)被配置为在被所述定位摄像头(22)定位到位于所述插座(20)的正上方后插接于所述插座(20)。
4.根据权利要求1或3所述的无人机充电组件，其特征在于，所述基站充电结构设置于地面基站上，在所述基站充电结构位于朝向地面基站一侧的表面上设有滚轮或者导轨，以使所述基站充电结构在地面基站上移动。
5.一种无人机，其特征在于，包括：
无人机主体(30)，所述无人机主体(30)包括机身和脚架；
机载充电接头，所述机载充电接头包括第一插接部(10)，所述第一插接部(10)包括弹性伸缩件(102)以及连接于所述弹性伸缩件(102)一端的插头(100)，所述弹性伸缩件(102)另一端连接于所述无人机主体(30)的机身上，所述插头(100)被配置为能向远离所述弹性伸缩件(102)方向移动以插接于外部插座，所述弹性伸缩件(102)被配置在所述插头(100)向远离所述弹性伸缩件(102)方向移动时，能提供给所述插头(100)朝向所述弹性伸缩件(102)的弹性力。
6.根据权利要求5所述的无人机，其特征在于，所述弹性伸缩件(102)的另一端可拆卸地连接于所述机身位于朝向地面方向一侧的表面上。
7.根据权利要求5或6所述的无人机，其特征在于，在所述机身上设置有充电接口，所述机载充电接头还包括与所述第一插接部(10)电连接在一起的第二插接部(12)，所述第二插接部(12)被配置为能插接于所述充电接口。
8.一种无人机自动充电方法，其特征在于，包括：
提供至少一个基站充电结构、连接有第一插接部(10)的无人机，所述第一插接部(10)包括弹性伸缩件(102)以及连接于所述弹性伸缩件(102)一端的插头(100)，所述弹性伸缩件(102)另一端连接于无人机机身上，所述基站充电结构包括插座(20)；
当所述无人机在飞行过程中被触发时，所述无人机寻找附近基站充电结构的位置并降落；
在定位到所述第一插接部(10)位于所述插座(20)的正上方后，所述插头(100)向远离所述弹性伸缩件(102)方向移动直至插接于所述基站充电结构上的插座(20)，所述基站充电结构对所述无人机进行充电；
充电完成后，所述弹性伸缩件(102)提供给所述插头(100)朝向所述弹性伸缩件(102)的弹性力以与所述基站充电结构上的插座(20)分离。
9.根据权利要求8所述的无人机自动充电方法，其特征在于，所述基站充电结构还包括电磁铁(21)，在定位到所述第一插接部(10)位于所述插座(20)的正上方后，所述电磁铁(21)通电以磁力吸引所述插头(100)向下移动至插接于所述插座(20)上，所述弹性伸缩件(102)被拉伸；在充电完成后，所述电磁铁(21)断电，磁力消失，所述弹性伸缩件(102)收缩以将所述插头(100)与所述插座(20)分离。
10.根据权利要求8或9所述的无人机自动充电方法，其特征在于，在所述第一插接部(10)上设有定位标识(101)，所述基站充电结构还包括定位摄像头(22)，所述定位摄像头(22)被配置为通过识别所述定位标识(101)来定位所述第一插接部(10)的位置，在所述无人机降落后，所述定位摄像头(22)定位所述第一插接部(10)的位置，所述基站充电结构向所述第一插接部(10)移动直至所述第一插接部(10)位于所述插座(20)的正上方。
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