CN110370980B - 一种无线充电无人机及充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线充电无人机及充电方法，无线充电无人机包括：无人机机架、飞行部以及充电部；无人机机架包括：中心框架和中心框架向外延伸且固定连接的四个机臂；飞行部包括：设置四个机臂处的螺旋叶片，以及传动连接螺旋叶片的驱动装置；充电部固定安装在中心框架内部，包括：固定安装在中心框架底部的蓄电装置，连接蓄电装置的无线充电装置，以及设在中心框架顶部的无线充电板；所述充电部的一侧设有太阳能板，所述蓄电装置电连无线充电装置。飞行部带动充电部的无线充电板与接收无人机对接实现空中无线充电，本发明无人机可对同一无线网区域内的多个无人机实现一对多的返航续电能力，保证无人机的安全返航能力。

Description

一种无线充电无人机及充电方法

技术领域

本发明属于无人机设备领域，尤其是一种无线充电无人机及充电方法。

背景技术

无人机航拍已经成为一种非常主流的拍摄手段，现有的无人机中都配备有在电池低电量时自动返航的功能，但在自主返航的过程中常常因为地形，风向以及其它因素干扰使得无人机内部的低电量无法保证无人机能够安全返航，常常造成无人机的坠落从而造成难以弥补的损失。

发明内容

发明目的：提供一种无线充电无人机及充电方法，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种无线充电无人机，包括：

无人机机架，该机架包括中心框架和中心框架向外延伸出的四个机臂；

飞行部，该飞行部包括设置四个机臂处的螺旋叶片，以及传动连接螺旋叶片的驱动装置；

充电部，该充电部固定安装在中心框架内部，包括固定安装在中心框架底部的蓄电装置，连接蓄电装置的无线充电装置，以及设在中心框架顶部的无线充电板；

所述充电部的一侧设有太阳能板，所述蓄电装置电连无线充电装置。

在进一步的实施例中，所述中心框架内设有二层隔板，包括固定安装固定连接无线充电板的顶部隔板，以及固定安装充电部底部隔板；所述顶部隔板和底部隔板之间设有连接柱。

在进一步的实施例中，所述无线充电装置固定安装在底部隔板上，包括用于无线充电装置升降的升降装置，安装在升降装置一侧的无线充电发射器；所述无线充电发射器中设有无线发射线圈。

在进一步的实施例中，所述升降装置包括固定连接在顶部隔板和底部隔板之间的滑杆组，穿插在滑杆组上的支撑板，铰接在支撑板和底部隔板之间的传动连杆组， 以及传动连接传动连杆组的丝杠组件及驱动电机。

在进一步的实施例中，所述传动连杆组为两组且对称安装在支撑板的两端，包括交叉铰接的第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和第二连杆的一端均设有滑轮组件，所述支撑板和底部隔板之间均设有与滑轮组件适配的滑槽；所述两组传动连杆组之间设有同步连杆，所述同步连杆的中点处固定连接丝杠组件，同步连杆在驱动电机和丝杠组件的带动下在滑轨上往复运动，进而带动两侧连接的传动连杆组实现同步运动完成支撑板的上下升降。

在进一步的实施例中，所述无线充电板上设有与无线发射线圈适配的电路板及金属触点，进而将蓄电装置中的电流从发射端导出至设备的接收端，所述无线充电板的边缘设有磁性部件，能够使飞行设备紧贴无线充电板。

在进一步的实施例中，所述中心框架上还设有湿度传感器、GPS定位装置及无线通信装置。

在进一步的实施例中，该无人机用于其它无人机进行空中充电，使其安全返航，包括如下步骤：

S1、处在同一网域内部的N个无人机蓄电装置内部均设有电能计量模块，每个电能计量模块分别电连与之对应的控制器，并通过控制器的处理单元和感知单元将蓄电装置内部的电量情况通过无线网发送至控制中心；

S2、无人机控制器内部设有睡眠阀值，当无人机蓄电装置的电量处在正常值时，控制器中的感知单元处于工作状态，无人机中的无线通信装置处于关闭状态，减少能量损耗；

S3、当电能计量模块检测到蓄电装置中的电量低于睡眠阀值时，控制器中的感知单元进入睡眠状态，无线通信装置开启，向充电无人机发送等待充电信号；

S4、当充电无人机接收到无人机发送的信号后，根据发送信号无人机的位置通过优先充电算法对区域网络内部的所有待充电的无人机进行排序；

S5、充电无人机搜索到待充电的无人机后，飞行部带动无人机机架顶部的无线充电板与待充电的无人机对接，无线充电板上的磁性部件使待充电无人机与充电无人机紧密贴合，保证空中充电的稳定性，避免受到其它因素的干扰；充电中的无人机中的感知单元恢复工作状态，并将电能计量模块活跃值根据离控制中心或最近的充电桩的距离重设一个新的阀值，该阀值内的电量能够确保无人机能够安全返航；

S6、充电中无人机蓄电装置中的电量满足该活跃阀值后，充电无人机中的升降装置下降，无线充电装置中无线发射线圈与接收无人机中的接收线圈远离，达到自动断电；充电无人机与接收无人机进而分离，充电无人机进而根据算法排序寻找下一充电目标。

有益效果： 本发明无线充电无人机通过飞行部前往接收无人机的位置，使充电部中的无线充电板与接收无人机对接后，无线充电装置开始对低电量的接收无人机进行充电，避免因电量过低而造成的坠机从而造成无人机的永久性损坏，其次该无人机可对同一无线网范围内部的多个无人机实现一对多的返航续电能力，保证无人机能够安全返航。

附图说明

图1是本发明无线充电无人机的立体图。

图2是本发明无线充电无人机的正视图。

图3是本发明充电部的结构示意图。

图4是本发明充电部的侧视图。

附图标记为：无人机机架1、机臂10、中心框架11、顶部隔板110、底部隔板111、连接柱112、飞行部2、螺旋叶片20、驱动装置21、充电部3、无线充电装置30、无线充电板300、升降装置301、传动连杆组3010、滑杆组3011、支撑板3012、同步连杆3013、丝杠组件3014、驱动电机3015、滑轮组件3016、滑槽3017、无线充电发射器302、磁性部件303、金属触点304、太阳能板4。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

目前无人机除操作不当的原因外，导致无人机坠落最大原因则是无人机中的电量过低，无法支撑无人机返回指定位置。现有的无人机中虽然都配备有在电池低电量时自动返航的功能，但是在自动返航的过程中但在自主返航的过程中常常因为地形，风向以及其它因素干扰使得无人机对电量和路程计算失误，从而使无人机在自动返航的过程中自动迫降，如果迫降的地点为江湖海面或者地形险峻的山涧中，则会造成无人机的寻回的难度增加；另外在逆风条件下无人机损耗电量的速度更快，从而造成无人机的坠落。

如图1至图4所示的一种无线充电无人机，包括：无人机机架1、机臂10、中心框架11、顶部隔板110、底部隔板111、连接柱112、飞行部2、螺旋叶片20、驱动装置21、充电部3、无线充电装置30、无线充电板300、升降装置301、传动连杆组3010、滑杆组3011、支撑板3012、同步连杆3013、丝杠组件3014、驱动电机3015、滑轮组件3016、滑槽3017、无线充电发射器302、磁性部件303、金属触点304、太阳能板4。

其中，无人机机架1包括：中心框架11和中心框架11向外延伸且固定连接的四个机臂10；中心框架11和机臂10均采用铝合金材料制成。飞行部2包括：设置四个机臂10端的螺旋叶片20，以及传动连接螺旋叶片20的驱动装置21；驱动装置21电连蓄电装置和控制器，并在控制器的作用下带动螺旋叶片20转动从而带动，无线充电无人机在起飞降落以及在空中位置的移动。充电部3固定安装在中心框架11内部，包括：固定安装在中心框架11底部的蓄电装置，连接蓄电装置的无线充电装置30，以及设在中心框架11顶部的无线充电板300；所述充电部3的一侧设有太阳能板4，所述蓄电装置电连无线充电装置30；蓄电装置通过导线为飞行部2和充电部3进行供电实现飞行和充电功能，同时太阳能板4能为蓄电装置在充电过程中补充部分电能，延缓电量的损耗时间。

所述中心框架11内设有二层隔板，起到支撑作用，包括固定安装固定连接无线充电板300的顶部隔板110，以及固定安装充电部3底部隔板111；所述顶部隔板110和底部隔板111之间设有连接柱112，连接和固定二层隔板。

所述无线充电装置30固定安装在底部隔板111上，包括用于无线充电装置30升降的升降装置301，安装在升降装置301一侧的无线充电发射器302；所述无线充电发射器302中设有无线发射线圈。无线充电发射器302电连蓄电装置，从蓄电装置中导出电流通过无线发射线圈作用至无线充电板300电路中，进而进入接收无人机的接收装置中。

所述升降装置301包括固定连接在顶部隔板110和底部隔板111之间的滑杆组3011，穿插在滑杆组3011上的支撑板3012，铰接在支撑板3012和底部隔板111之间的传动连杆组3010，以及传动连接传动连杆组3010的丝杠组件3014及驱动电机3015。升降装置301上升带动无线充电装置30上升，从而使无线充电发射器302靠近无线充电板300，将无线发射线圈中的电流导进无线充电板300电路中，进而使无线充电板300电路中的电流进入到接收无人机接收装置中。升降装置301下降则带动无线充电装置30远离无线充电板300进而实现无线充电的切断。

所述传动连杆组3010为两组对称安装在支撑板3012的两端，包括交叉铰接的第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和第二连杆的一端均设设有滑轮组件3016，所述支撑板3012和底部隔板111之间均设有与滑轮组件3016适配的滑槽3017；所述两组传动连杆组3010之间设有同步连杆3013，所述同步连杆3013的中点处固定连接丝杠组件3014，同步连杆3013在驱动电机3015和丝杠组件3014的带动下在滑轨上往复运动，进而带动两侧连接的传动连杆组3010实现同步运动完成支撑板3012的上下升降。

所述无线充电板300上设有与无线发射线圈适配的电路板及金属触点304，进而将蓄电装置中的电流从发射端导出至设备的接收端，所述无线充电板300的边缘设有磁性部件303，能够使飞行设备紧贴无线充电板300。

所述中心框架11上还设有湿度传感器、GPS定位装置及无线通信装置；湿度传感器可检测空气中的水汽含量，避免湿度过高充电导致无人机内部电路短路或漏电造成充电无人机的损坏，GPS定位装置可对自身位置和其它无人机的位置进行精确定位，方便快速完成充电对接。

该无人机用为其它无人机进行空中续电，使其安全返航，工作原理：处在同一网域内部的N个无人机蓄电装置内部均设有电能计量模块，每个电能计量模块分别电连与之对应的控制器，并通过控制器的处理单元和感知单元将蓄电装置内部的电量情况通过无线网发送至控制中心；无人机控制器内部设有睡眠阀值，当无人机蓄电装置的电量处在正常至时，控制器中的感知单元处于工作状态，无人机中的无线通信装置处于关闭状态，减少能量损耗；当电能计量模块检测到蓄电装置中的电量低于该值时，控制器中的感知单元进入睡眠状态，无线通信装置开启，向充电无人机发送等待充电信号；当充电无人机接收到无人机发送的信号后，根据发送信号无人机的位置通过优先充电算法对区域网络内部的所有待充电的无人机进行排序；充电无人机搜索到待充电的无人机后，飞行部2带动无人机机架1顶部的无线充电板300与待充电的无人机对接，无线充电板300上的磁性部件303使带充电无人机与充电无人机紧密贴合，保证空中充电的稳定性，避免受到其它因素的干扰；充电中的无人机中的感知单元恢复工作状态，并将电能计量模块活跃值根据离控制中心或最近的充电桩的距离重设一个新的阀值，该阀值内的电量能够确保无人机能够安全返航；充电中无人机蓄电装置中的电量满足该活跃阀值后，充电无人机中的升降装置301下降，无线充电装置30中无线发射线圈与接收无人机中的接收电圈远离，达到自动断电；充电无人机与接收无人机进而分离，充电无人机进而根据算法排序寻找下一充电目标。

本发明无线充电无人机通过飞行部2前往接收无人机的位置，使充电部3中的无线充电板300与接收无人机对接后，无线充电装置30开始对低电量的接收无人机进行充电，避免因电量过低而造成的坠机从而造成无人机的永久性损坏，其次该无人机可对同一无线网范围内部的多个无人机实现一对多的返航续电能力，保证减少避免多个无人机共同工作状态的下的监控成本。以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种无线充电无人机，其特征在于，包括：

无人机机架，该机架包括中心框架和中心框架向外延伸出的四个机臂；

飞行部，该飞行部包括设置四个机臂处的螺旋叶片，以及传动连接螺旋叶片的驱动装置；

充电部，该充电部固定安装在中心框架内部，包括固定安装在中心框架底部的蓄电装置，连接蓄电装置的无线充电装置，以及设在中心框架顶部的无线充电板；

所述充电部的一侧设有太阳能板，所述蓄电装置电连无线充电装置；

所述中心框架内设有二层隔板，包括固定连接无线充电板的顶部隔板，以及固定安装在充电部一端的底部隔板；所述顶部隔板和底部隔板之间设有连接柱；

所述无线充电装置固定安装在底部隔板上，包括用于无线充电装置升降的升降装置，安装在升降装置一侧的无线充电发射器；所述无线充电发射器中设有无线发射线圈；

所述升降装置包括固定连接在顶部隔板和底部隔板之间的滑杆组，穿插在滑杆组上的支撑板，铰接在支撑板和底部隔板之间的传动连杆组， 以及传动连接传动连杆组的丝杠组件及驱动电机；

所述传动连杆组为两组且对称安装在支撑板的两端，包括交叉铰接的第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和第二连杆的一端均设有滑轮组件，所述支撑板和底部隔板之间均设有与滑轮组件适配的滑槽；所述两组传动连杆组之间设有同步连杆，所述同步连杆的中点处固定连接丝杠组件，同步连杆在驱动电机和丝杠组件的带动下在滑轨上往复运动，进而带动两侧连接的传动连杆组实现同步运动完成支撑板的上下升降；

所述无线充电板上设有与无线发射线圈适配的电路板及金属触点，进而将蓄电装置中的电流从发射端导出至设备的接收端，所述无线充电板的边缘设有磁性部件，能够使飞行设备紧贴无线充电板；

所述中心框架上还设有湿度传感器、GPS定位装置及无线通信装置。

2.基于权利要求1所述的一种无线充电无人机的充电方法，其特征在于，该无人机用于其它无人机进行空中充电，使其安全返航，包括如下步骤：

S1、处在同一网域内部的N个无人机蓄电装置内部均设有电能计量模块，每个电能计量模块分别电连与之对应的控制器，并通过控制器的处理单元和感知单元将蓄电装置内部的电量情况通过无线网发送至控制中心；

S2、无人机控制器内部设有睡眠阀值，当无人机蓄电装置的电量处在正常值时，控制器中的感知单元处于工作状态，无人机中的无线通信装置处于关闭状态，减少能量损耗；

S3、当电能计量模块检测到蓄电装置中的电量低于睡眠阀值时，控制器中的感知单元进入睡眠状态，无线通信装置开启，向充电无人机发送等待充电信号；

S4、当充电无人机接收到无人机发送的信号后，根据发送信号无人机的位置通过优先充电算法对区域网络内部的所有待充电的无人机进行排序；

S5、充电无人机搜索到待充电的无人机后，飞行部带动无人机机架顶部的无线充电板与待充电的无人机对接，无线充电板上的磁性部件使待充电无人机与充电无人机紧密贴合，保证空中充电的稳定性，避免受到其它因素的干扰；充电中的无人机中的感知单元恢复工作状态，并将电能计量模块活跃值根据离控制中心或最近的充电桩的距离重设一个新的阀值，该阀值内的电量能够确保无人机能够安全返航；

S6、充电中无人机蓄电装置中的电量满足该活跃阀值后，充电无人机中的升降装置下降，无线充电装置中无线发射线圈与接收无人机中的接收线圈远离，达到自动断电；充电无人机与接收无人机进而分离，充电无人机进而根据算法排序寻找下一充电目标。

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