CN107276185A - 太阳能无人机基站 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能无人机基站，涉及无人机技术领域，包括主机壳、太阳能帆板、控制系统和泊接组件，所述主机壳顶部设有悬挂组件，所述太阳能帆板通过连接组件与主机壳相连，能够与无人机对接的泊接组件设置在主机壳底部，所述悬挂组件、连接组件、泊接组件和太阳能帆板均由控制系统控制。本发明通过悬挂组件可吊挂于树干、电线等位置，不需地面建站，布置简单，不易受到破坏，能够快速部署；太阳能帆板通过连接组件与主机壳相连，能够充分利用太阳能，通过下部泊接组件与无人机对接实现无人机的充电作业；利用控制系统控制悬挂组件、连接组件、泊接组件和太阳能帆板的动作提高了自动化程度。

Description

太阳能无人机基站
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，尤其涉及一种太阳能无人机基站。
背景技术
随着自动控制技术的发展，多旋翼飞行器以其结构简单、使用便捷、垂直起降等特点而得到广泛使用，被广泛用于电力巡检、快递送货、生态监测、航空测绘、应急减灾、消防侦查、消费娱乐等领域。但多旋翼飞行器存在续航能力弱，耗电量大的缺点，限制了其在工业领域的进一步发展。
部分研究机构基于此提出了无人机基站来增加无人机续航的方案，但大多数结构极其复杂，成本较高，停靠不便，且需要人工进行布置与操作，易受到人为或自然因素的破坏，反而增加了使用的不便，久久未能得到推广。鉴于此，本发明提供了一种吊挂式太阳能无人机基站。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种太阳能无人机基站，具有结构紧凑、使用便捷、太阳能利用效率高等特点。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种太阳能无人机基站，包括主机壳、太阳能帆板、控制系统和泊接组件，所述主机壳顶部设有悬挂组件，所述太阳能帆板通过连接组件与主机壳相连，能够与无人机对接的泊接组件设置在主机壳底部，所述悬挂组件、连接组件、泊接组件和太阳能帆板均与控制系统相连。
优选的，所述主机壳为中空板状，所述控制系统包括蓄电池、电量管理器、核心控制器、传感器模块和数据传输模块，所述蓄电池、电量管理器和核心控制器均设置在主机壳内，所述传感器模块设置在主机壳的前后侧，所述数据传输模块设置在主机壳的下部后侧，所述太阳能帆板与蓄电池相连。
优选的，所述太阳能帆板为两块、且对称设置在主机壳两侧，两块太阳能帆板为可折叠式、且均能够通过连接组件收缩并折叠在主机壳侧面。
优选的，所述连接组件包括驱动轴、旋转轴和摆动轴，所述旋转轴设置在太阳能帆板一侧、且能够平行于主机壳外表面摆动，所述驱动轴和摆动轴分别贯穿主机壳、且垂直设置在旋转轴两端，所述摆动轴设置在主机壳下部的弧形轨道内，所述驱动轴由主机壳内动力部件驱动，所述动力部件由控制系统控制。
优选的，所述泊接组件包括L型泊接杆、泊接与电源接口、泊接定位区，所述L型泊接杆的中间部通过销轴与主机壳下端的连接部转动连接，所述泊接与电源接口及泊接定位区均设置在L型泊接杆的两个端面上。
进一步的，所述泊接定位区为可供无人机摄像头识别的图像。
优选的，所述悬挂组件包括挂钩、由控制系统控制的开合机构和旋转机构，所述挂钩由开合机构驱动开合、且设置在旋转机构上方，所述旋转机构设置在主机壳顶部。
进一步的，所述开合机构包括固定部和活动部，所述活动部通过铰轴与固定部连接、且与挂钩固定相连，所述固定部底部与旋转机构相连，所述铰轴及旋转机构均由控制系统控制转动。
优选的，所述主机壳下部为圆弧状边缘，所述弧形轨道设置在圆弧状边缘里侧。
优选的，所述主机壳内部设有网格状加强筋板。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过悬挂组件可吊挂于树干、电线等位置，不需地面建站，布置简单，不易受到破坏，能够快速部署；太阳能帆板通过连接组件与主机壳相连，能够充分利用太阳能，通过下部泊接组件与无人机对接实现无人机的充电作业；利用控制系统控制悬挂组件、连接组件、泊接组件和太阳能帆板的动作提高了自动化程度。本发明具有结构紧凑、使用便捷，自动化程度高、调节灵活方便，有冗余接口，可同时泊接两架无人机，太阳能利用效率高等特点。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种太阳能无人机基站的结构示意图；
图2是本发明在太阳能帆板展开状态下的主视图；
图3是图3的左视图；
图4是本发明在太阳能帆板折叠状态下的示意图；
图5是图4的A向视图；
图6是图5的左视图；
图7是本发明中主机壳的内部示意图；
图8是本发明的使用状态图。
图中：1-悬挂组件，2-主机壳，3-蓄电池，4-核心控制器，5-电量管理器，6-传感器模块，7-数据传输模块，8-太阳能帆板，9-泊接组件，10-泊接与电源接口，11-泊接定位区，12-无人机，13-驱动轴，14-旋转轴，15-摆动轴，16-加强筋板，17-弧形轨道，18-L型泊接杆，19-销轴，20-连接部；101-挂钩，102-旋转机构，103-固定部。
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，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参考图1和图8，本发明提供的一种太阳能无人机基站，包括主机壳2、太阳能帆板8、控制系统和泊接组件9，所述主机壳2顶部设有悬挂组件1，所述太阳能帆板8通过连接组件与主机壳2相连，能够与无人机12对接的泊接组件9设置在主机壳2底部，所述悬挂组件1、连接组件、泊接组件9和太阳能帆板8均与控制系统相连，各组件与控制系统相连，由控制系统控制悬挂组件使主机壳可吊挂于树干、电线等位置，无需在地面建站，布置简单且不易受到破坏，能够快速部署；通过连接组件实现太阳能帆板与主机壳的连接并利用太阳能帆板进行发电，通过泊接组件实现无人机与主机壳的泊接，实现对无人机的充电。
参见图7，所述主机壳2为中空板状，所述控制系统包括蓄电池3、电量管理器5、核心控制器4、传感器模块6和数据传输模块7，所述蓄电池3、电量管理器5和核心控制器4均设置在主机壳2内，所述传感器模块6设置在主机壳2的前后侧，所述数据传输模块7设置在主机壳2的下部后侧，所述太阳能帆板8与蓄电池3相连。中空板状的主机壳为扁长方体，能够在减轻整体重量的同时也减小单侧的迎风面积，减小风力因素对基站的破坏；利用传感器模块对外部环境如风向、光照方向与温度进行感知，使太阳能帆板最大限度地接受太阳光照射，利用太阳能帆板发电，并将电量储存在蓄电池内，利用电量管理器对蓄电池的电量进行监控管理；通过数据传输模块实现无人机或其他基站间的通信。
参见图2-6，所述太阳能帆板8为两块、且对称设置在主机壳2两侧，两块太阳能帆板8为可折叠式、且均能够通过连接组件收缩并折叠在主机壳2侧面。可折叠式的太阳能帆板能够增大接受太阳光的能量，保持太阳能发电达到最大效率，太阳能帆板8的驱动方式与卫星的太阳能帆板驱动方式相同。
作为进一步优选的方案，所述连接组件包括驱动轴13、旋转轴14和摆动轴15，所述旋转轴14设置在太阳能帆板8一侧、且能够平行于主机壳2外表面摆动，所述驱动轴13和摆动轴15分别贯穿主机壳2、且垂直设置在旋转轴14两端，所述摆动轴15设置在主机壳2下部的弧形轨道17内，所述驱动轴13由主机壳2内动力部件驱动，所述动力部件由核心控制器4控制。太阳能帆板以旋转轴为中心轴转动，实现与主机壳间的开合；在动力部件驱动下太阳能帆板绕驱动轴转动，太阳能帆板另一端的摆动轴在弧形轨道内，在核心控制器的控制下驱动太阳能帆板的展开与旋转，实现太阳能帆板的角度调节。
进一步的优选方案，所述泊接组件9包括L型泊接杆18、泊接与电源接口10、泊接定位区11，所述L型泊接杆18的中间部通过销轴19与主机壳2下端的连接部20转动连接，所述泊接与电源接口10及泊接定位区11均设置在L型泊接杆18的两个端面上。其中，所述泊接定位区11为可供无人机摄像头识别的图像。无人机停靠时，通过摄像头对泊接定位区11进行定位，对准泊接定位区11后上升高度，将自身的电极插入L型泊接杆18端面上的泊接与电源接口10中，进行充电作业。另外，在主机壳内设置动力部件来驱动销轴，通过核心控制器控制销轴的旋转，实现L型泊接杆绕销轴旋转，借助L型泊接杆18的两个端面可同时泊接两架无人机，提高任务灵活程度，增加紧急情况下的反应能力。
在本发明的一个具体实施例中，所述悬挂组件1包括挂钩101、由核心控制器4控制的开合机构和旋转机构102，所述挂钩101由开合机构驱动开合、且设置在旋转机构102上方，所述旋转机构102设置在主机壳2顶部。其中，所述开合机构包括固定部103和活动部，所述活动部通过铰轴与固定部103连接、且与挂钩固定相连，所述固定部103底部与旋转机构102相连，所述铰轴及旋转机构均由核心控制器4控制转动。所述旋转机构包括安装座和转轴，所述安装座固定在主机壳顶部，所述转轴垂直设置在安装座上，转轴上端与固定部相连并驱动固定部旋转，进而带动下方主机壳绕垂直方向的转轴转动；将活动部固定在铰轴上，通过铰轴的转动带动活动部上的挂钩转动，实现挂钩的开合，可将带有太阳能帆板的主机壳悬挂在高空的树干、电线等物体上，布置灵活方便，无需占用地面面积。
为了减小主机壳的整体重量，所述主机壳2下部为圆弧状边缘，所述弧形轨道17设置在圆弧状边缘里侧。
在本发明一种具体实施例中，所述主机壳2内部设有网格状加强筋板16，用来提高主机壳的整体强度。
综上所述，本发明具有以下特点：
（1）主机壳采用吊挂方式，可吊挂于树干、电线等高空位置，不需地面建站，布置简单，不易受到破坏，快速部署。
（2）主机壳可绕垂直转轴旋转，太阳能帆板可以绕水平驱动轴及旋转轴转动，类似于卫星的太阳能帆板，可以保持太阳能发电最大效率。
（3）主机壳总体外形为扁长方体，最大限度增加太阳能帆板的感光面积，并减小单侧的迎风面积，减小风力因素对基站的破坏。
（4）采用L型泊接杆，在其两端面上可同时泊接两架无人机，提高任务灵活程度，增加紧急情况下的反应能力。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种太阳能无人机基站，其特征在于：包括主机壳、太阳能帆板、控制系统和泊接组件，所述主机壳顶部设有悬挂组件，所述太阳能帆板通过连接组件与主机壳相连，能够与无人机对接的泊接组件设置在主机壳底部，所述悬挂组件、连接组件、泊接组件和太阳能帆板均与控制系统相连。
2.根据权利要求1所述的太阳能无人机基站，其特征在于：所述主机壳为中空板状，所述控制系统包括蓄电池、电量管理器、核心控制器、传感器模块和数据传输模块，所述蓄电池、电量管理器和核心控制器均设置在主机壳内，所述传感器模块设置在主机壳的前后侧，所述数据传输模块设置在主机壳的下部后侧，所述太阳能帆板与蓄电池相连。
3.根据权利要求1所述的太阳能无人机基站，其特征在于：所述太阳能帆板为两块、且对称设置在主机壳两侧，两块太阳能帆板为可折叠式、且均能够通过连接组件收缩并折叠在主机壳侧面。
4.根据权利要求3所述的太阳能无人机基站，其特征在于：所述连接组件包括驱动轴、旋转轴和摆动轴，所述旋转轴设置在太阳能帆板一侧、且能够平行于主机壳外表面摆动，所述驱动轴和摆动轴分别贯穿主机壳、且垂直设置在旋转轴两端，所述摆动轴设置在主机壳下部的弧形轨道内，所述驱动轴由主机壳内动力部件驱动，所述动力部件由控制器系统控制。
5.根据权利要求1所述的太阳能无人机基站，其特征在于：所述泊接组件包括L型泊接杆、泊接与电源接口、泊接定位区，所述L型泊接杆的中间部通过销轴与主机壳下端的连接部转动连接，所述泊接与电源接口及泊接定位区均设置在L型泊接杆的两个端面上。
6.根据权利要求5所述的太阳能无人机基站，其特征在于：所述泊接定位区为可供无人机摄像头识别的图像。
7.根据权利要求1-6任一项所述的太阳能无人机基站，其特征在于：所述悬挂组件包括挂钩及由控制系统控制的开合机构和旋转机构，所述挂钩由开合机构驱动开合、且设置在旋转机构上方，所述旋转机构设置在主机壳顶部。
8.根据权利要求7所述的太阳能无人机基站，其特征在于：所述开合机构包括固定部和活动部，所述活动部通过铰轴与固定部连接、且与挂钩固定相连，所述固定部底部与旋转机构相连，所述铰轴及旋转机构均由控制系统控制转动。
9.根据权利要求4所述的太阳能无人机基站，其特征在于：所述主机壳下部为圆弧状边缘，所述弧形轨道设置在圆弧状边缘里侧。
10.根据权利要求2所述的太阳能无人机基站，其特征在于：所述主机壳内部设有网格状加强筋板。
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