CN112277682B - 一种带离式无人机充电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人机充电领域，具体提供一种带离式无人机充电系统，所述系统包括：装有电源的充电平台和一套以上安装在充电平台内的带离式充电装置，所述带离式充电装置包括：吸附插头，活动安装在充电平台上，用于外接无人机；第一控制器，安装在充电平台内，与电源相连；充电线缆，将吸附插头与第一控制器连通；收放装置，用于收卷充电线缆；所述吸附插头与无人机电连接后，无人机能拉动并带出收放装置上的充电线缆，脱离充电平台。一方面通过带离式无人机充电系统解决传统无人机需要预设大面积的停机位进行充电的问题，另一方面基于带离式无人机充电系统，无人机可以不再占用电平台位置，在飞行的过程中进行充电。

Description

一种带离式无人机充电系统

技术领域

本发明涉及无人机充电领域，更具体地，涉及一种带离式无人机充电系统。

背景技术

电力是关系国计民生的基础产业，电力供应的安全事关国家安全战略和经济社会的发展。随着电网在全国范围内的进一步扩张，所需跨越的区域越来越广，为了发展交通不便的边缘地区，通电是首要任务。要向边缘偏僻的地区供电离不开远距离电网布置。远距离电网需要跨越各种交通不便，环境落后的偏远地区，这对电网线路的维护和安全保障提出了巨大的挑战。线路巡查是电网线路维护的重要手段之一，传统的电网线路巡检是依赖巡检人员耗费大量时间，跨越恶劣环境，亲自进行现场巡检。由于电网线路长，跨越的范围大，建立地的地理环境复杂，人力巡查耗时长，效率低，巡检人员工作的环境恶劣。这给电网线路巡检带来了很多的困难。随着无人机技术的发展，以无人机进行电力巡查替代传统的人力巡查逐步弥补了这一缺陷。

大范围，远距离的无人机巡航网络是大规模无人机巡检的一种趋向，无论是电网，城区，巡航网络的构件相比相传的固定式监控更加灵活可控，而且便于目标跟踪。而在大范围，远距离的巡航网络中，无人机充电是保证无人机自动续航不可或缺的一环。无人机的电量具有一定的不稳定因素，无人机的充电规律，电池出厂参数的偏差，以及巡航任务的不同，环境的不同具有较大差异，很难保证电量一直在规律的预测范围内，所以在巡航网络中，充电平台的布置需要考虑众多的因素。现有无人机为了有更多的功能和更好的续航，体积越来越大，传统让无人机停留在充电平台上进行充电的充电由于体积的限制已经无法满足一个平台多无人机进行充电，通过扩充无人机充电平台的面积又会遭遇地理位置和成本的约束，这使得的无人机的续航无法随时得到补充。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种带离式无人机充电系统，通过带离式无人机充电系统解决传统无人机需要预设大面积的停机位进行充电的问题，无人机可以不再占用电平台位置，在飞行的过程中进行充电。

本发明采取的技术方案是，一种带离式无人机充电系统，包括装有电源的充电平台和一套以上安装在充电平台内的带离式充电装置，所述带离式充电装置包括，活动安装在充电平台上的吸附插头，安装在充电平台内且与电源相连的第一控制器，将吸附插头与第一控制器连通的充电线缆，用于收卷充电线缆的收放装置，所述吸附插头与无人机电连接后，无人机能拉动并带出收放装置上的充电线缆，脱离充电平台。

所述电源和带离式充电装置都设置在充电平台内，电源位于带离式充电装置内，且分别与充电平台内的每一个带离式充电装置内的第一控制器相连。第一控制器都能独立控制电源与各自所在的带离式充电装置进行连通。吸附插头活动安装在充电平台上，在无人机移动到指定位置时，吸附插头能与无人机建立连接，并将吸附插头初步固定在无人机上。充电线缆与第一控制器连通，通过第一控制器控制能使充电插头与电源导通，使电源对与吸附插头连接的无人机进行充电。充电线缆有足够的长度，使连接吸附插头的无人机能带动充电线缆飞离充电平台，在充电平台外进行充电，以释放充电平台的空间。其他的无人机能继续与空闲的带离式充电装置连接，并进行充电。为了使被充电线缆能被妥善整理，通过设置收放装置，将多余的充电线缆收卷在收放装置上，防止充电线缆交叉缠绕破坏充电系统。初始状态下，充电线缆始终被收放装置收卷，并缠绕在收放装置上，吸附插头在每次收放装置完全收卷后，都返回充电平台的同一位置，等待下一次充电。在第一控制器的控制下，无人机没有与吸附插头相连，吸附插头和充电线缆始终维持初始状态，当充电插头与无人机相连，收放装置解除对充电线缆进行锁紧，充电线缆能被拉动并带出收放装置，拉动过程中收放装置不断释放充电线缆，并记录充电线缆释放的长度，以便后续返回初始状态。

所述吸附插头包括，设置在吸附插头表面的中间的充电触头，设置在吸附插头相对的两端的吸附配件；设置在吸附插头的边缘的扣锁位，配合无人机的进一步锁紧吸附插头；垂直外壳是吸附插头的保护外壳，能固定部分充电线缆。

所述吸附插头的充电触头能与无人机的充电接口匹配。充电触头与无人机接口相连后，充电线缆通电能直接对无人机进行充电。吸附配件至少有两个，设置在吸附插头相对的两端，位于充电触头的四周，吸附配件可以使磁铁，电磁铁，吸盘等组件，通过每个吸附配件的形状的不同，极性的不同，或者位置不同，使充电插头与无人机形成的配合具有唯一性，以确保充电触头与无人机充电插口连接时符合极性相对。吸附配件有利于无人机与吸附插头之间的配合更加容易，吸附配件带动吸附插头主动与无人机进行连接，降低了对无人机位置准确性的要求。扣锁位是为无人机进一步锁定吸附插头而设，无人机在吸附配件的帮助下与吸附插头相连，但该相连不够稳固，若拉扯力过大或者环境风力过大都容易造成连接中断，这样不利于系统的稳定性。通过进一步扣紧吸附插头的扣锁位，使吸附插头与无人机形成稳定连接，能避免环境因素或拉动充电线缆过程中可能造成的吸附插头和无人机的分离。进一步，在吸附插头上设置扣锁位，由无人机进行锁紧，有利于无人机随时可以主动选择解除扣锁，通过拉扯的方式脱离吸附插头，使得无人机具有足够的自主性，不需要被动地依赖充电系统控制吸附插头进行释放，使无人机操作更加方便。垂直外壳用于包裹吸附插头和与吸附插头连接的部分充电线缆，该设计的效果在于使吸附插头外的一段充电线缆始终向下，让线缆与无人机保持距离，避免无人机拉动并带出收放装置上的充电线缆的过程中由于飞行高度的调整发生充电线缆阻碍，并提供充电插头和与充电线缆的连接位一个硬质保护壳，防止在该相对薄弱的连接位被刮伤破坏。

所述扣锁位的表面设有触发开关，所述触发开关与第一控制器相连。所述无人机锁紧吸附插头后，无人机的锁紧件与扣锁位表面接触，触发开关被激活。触发开关被激活后，第一控制器会获得一个持续的电信号，该电信号使得第一控制将充电线缆与电源导通，电源对无人机进行充电。无人机解除扣锁，触发开关自动停止，第一控制器终端充电线缆与电源之间的导通从而停止充电。

所述充电线缆包括：用于充电触头与第一控制器之间的电连接的供电线缆；用于触发开关与第一控制器的控制连接的控制线缆；所述供电线缆和控制线缆绞合成充电线缆。

所述充电线缆为供电线缆和控制线缆的绞合，绞合为一条线缆有助于收放装置统一收卷。

所述充电线缆表面具有耐磨保护层。

充电线缆在被无人机拉动的过程中，难免会遇到边缘和异物的摩擦，为了防止充电线缆被破坏，应在充电线缆表面采用耐磨保护层对充电线缆进行保护。

所述收放装置包括用于收卷线缆的卷筒；安装在充电平台上，与卷筒相连，与第一控制器电控制相连的伺服电机。

采用卷筒对线缆进行收放简单而有效。同时卷筒的旋转通过伺服电机带动，伺服电机能通过简单的程序配合即可实现正反转，解锁和锁定，同时伺服电机还能记录拉动过程中释放充电线缆时卷筒的转圈数，以便确定回复初始状态所需的转动步骤。

所述充电平台还设有设置在充电平台内的第二控制器；位于充电平台内，用于容纳带离式充电装置的一个或以上的充电室；位于充电室一侧，安装在充电平台表面，与第二控制器相连的防水开合门；安装在充电室内，用于安装吸附插头，与第二控制器相连的升降支架。

第二控制器用于补充控制充电平台上的其他部件，充电平台通过设置一个以上的充电室用于容纳带离式充电装置并使每一个带离式充电装置独立区分，充电平台可以只设有带离式充电装置，又可在原来的基础上加设带离式充电装置。每个充电室的一个表面设有开口，开口与充电平台的一个表面相连，且与外界连通，每个充电室的开口上都设有用于防尘和防水的防水开合门，防水开合门闭合时能封闭充电室。防水开合门与第二控制器相连，受第二控制器控制开合。每个充电室都安装有一个升降支架，升降支架设置在开合门正对的位置，升降支架用于安装吸附插头，并能使吸附接头的充电触头，吸附配件在吸附插头完全与升降支架配合后始终朝外，升降支架在第二控制器的驱动下能使吸附插头伸出充电室，并伸出充电平台外，以便与无人机更好地完成配合。

所述充电平台表面还设有一个或以上对应每个充电室的用于无人机定位的定位器，所述定位器与第二控制器相连。

定位器能使到达指定位置的无人机触发第二控制器，第二控制器接收定位器的电信号后，控制定位器对应的防水开合门开启，伸出升降支架。

所述升降支架还设有第二传感器，所述充电插头活动安装在升降支架上，触发第二传感器，所述第二传感器分别与第一控制器和第二控制器相连。

所述升降支架上的第二传感器提供了一个电信号，第二控制器收到第二传感器信号，同时在定位器未触发的状态下能识别无人机充电中止，升降架下降，关闭防水开合门；第一控制器收到第二传感器信号，进一步给予收放装置一个反馈的保护信号，促使伺服电机停止转动，防止收放装置由于异常导致过渡收卷充电线缆。

一种基于带离式无人机充电系统的带离式充电方法：

第一控制器：

获得触发开关的信号，导通电源与充电插头，解除收放装置对充电线缆的锁定使充电线缆能被拉动；

失去触发开关的信号，中断段电源与充电插头的电连接，启动伺服电机程度收卷充电线缆至释放前状态，当收到第二传感器信号时停止；

第二控制器：

获得定位器的信号，打开防水开合门，伸出升降支架；

失去定位器的信号，获得第二传感器信号，收回升降支架后，关闭防水开合门；

无人机：

到达指定位置，触发定位器；

识别与吸附插头完成配合，对吸附插头扣锁位进行锁紧；

通过拖动的方式，携带充电线缆飞离充电平台，释放充电平台表面；

停止充电，解除对扣锁位的锁紧，直接飞离，吸附插头脱落。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：与传统的充电相比，带离式充电通过无人机携带充电线缆离开充电平台在飞行状态下进行充电，有助于极大地减少充电对充电平台的大小需求，解决了无人机充电对充电平台大小的依赖；同时无人机在充电过程中与充电平台的控制相互独立，互不干扰，且具有完全的自主性。不再需要依赖与充电平台的联动控制，只要无人机在指定位置完成充电线缆连接，即可自主选择位置，自主随时离开，不再需要充电平台的配合和协同操作，简化了充电过程。

附图说明

图1为本发明一种带离式无人机充电系统的示意图。

图2为本发明中带离式无人机充电装置的示意图。

图3为本发明中吸附插头上表面的示意图。

图4为本发明中吸附插头的示意图。

图5为本发明一种带离式无人机充电系统中无人机充电状态示意图。

附图标记说明：电源100，充电平台200，第二控制器210，充电室220，防水开合门230，升降支架240，定位器250，带离式充电装置300，吸附插头310，充电触头311，吸附配件312，扣锁位313，垂直外壳314，触发开关315，第一控制器320，充电线缆330，供电线缆331，控制线缆332，收放装置340，卷筒341，无人机400。

具体实施方式

本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

一种带离式无人机400充电系统，包括装有电源100的充电平台200和至少一套安装在充电平台200内的带离式充电装置300，如图1所示，图中的充电平台全部带离式充电装置，且设置了三套，具体实施过程中，实施者可以根据配套的需求，充电平台的实际大小等设置不同数量的带离式充电装置。充电平台200内还设有第二控制器210和电源100，第二控制器210和电源100可以设置在各个位置，图1中将第二控制器210与电源100设置在下方，有助于腾出上部用于设置充电室220。

带离式充电装置300的充电室220位于充电平台200内，充电室220安装在充电平台内部，图1采用了上表面与充电平台200的上表面相连，实际上根据需要，也可以选择与侧面相连或者其他位置。充电平台200内还可以根据需要设有散热排风机和设置在充电平台200底部的与外部连通的通风口，因为电源100和第二控制器210都具有一定的发热。

每个充电室220配备一个防水开合门230，防水开合门230位于充电平台200对应充电室220上表面一侧，与第二控制器210相连，由第二控制器210。每个充电室220还配备了用于安装吸附插头310的升降支架240，升降支架240与第二控制器210相连，受第二控制器210控制。三个充电室220使每一个带离式充电装置300独立区分。每个充电室220的上表面设有与充电平台200外连通开口，开口位于放水开合门下方。防水开合门230闭合时能封闭充电室220，打开时能使充电室220与充电平台200外部连通。升降支架240用于安装吸附插头310，并能使吸附接头的充电触头311、吸附配件312在吸附插头310完全与升降支架240配合后始终朝上，升降支架240在第二控制器210的驱动下能使吸附插头310伸出充电室220，并伸至充电平台200外，以便与无人机400更好地完成配合。充电平台200上表面还设有一个以上对应每个充电室220的用于无人机400定位的定位器250，定位器250与第二控制器210相连。定位器250能检测到达指定位置的无人机400，无人机400到达指定位置会触发第二控制器210，第二控制器210接收定位器250的电信号后，控制定位器250对应的防水开合门230开启，伸出升降支架240。升降支架240可以是一个在电动缸，其活动杆的顶部装有承托架，当然电动缸可以更换成气缸或者其他具有伸缩功能的机械装置。升降支架安装在充电室220的左侧壁上，位于防水开合门230的下方，防水开合门230为一左右平移的封闭门，位于充电室220开口的上方。

如图2所示，设置在充电室220内的一套带离式充电装置300包括活动安装在充电平台200的升降支架240上的吸附插头310，活动安装在充电室220内的承托架上，充电插头通过充电线缆330与第一控制器320相连，第一控制器320设置在充电室220的下部，充其一侧设有升降装置，升降装置包括卷筒341和伺服电机，充电线缆330规律地缠绕在卷筒341上。卷筒341为中空结构，且两端与中空连通。卷筒341表面一端设有入线孔，充电线缆330穿过入线孔，从一端穿出与第一控制器320相连，这样的设计好处在于卷筒341在旋转的过程中不会影响充电线缆330与第一控制器320的连接部分。同时卷筒341的旋转通过伺服电机带动，伺服电机能通过简单的程序配合即可实现正反转，解锁和锁定，同时伺服电机还能记录拉动过程中释放充电线缆330时卷筒341的转圈数，以便确定回复初始状态所需的转动步骤。

如图3所示，吸附插头310包括设置在吸附插头310表面的中间的充电触头311，充电触头311为方形金属，而实际上根据需要，采用圆形或者其他性形状的导体均可，充电触头有两个，一个为正极，一个为负极，两个触头分隔开防止短路，两个触头的位置与无人机400接口对应。在吸附插头310左右两端设有圆形的吸附配件312，吸附配件312可以为多种吸附件，例如磁铁，电磁铁，吸盘等等，图3所示为磁铁，根据实际需要实施者可以任意调整，图3中，其中较大的一个为N极，较小的一个一个为S极，这是采用位置和极性的方式进行区分，同样还能通过位置不同，形状配合不同等其他方式实现该功能；设置在吸附配件312两侧得还有扣锁位313，扣锁位313有两个，分别位于吸附配件312的外侧，配合无人机400的进一步锁紧吸附插头310；垂直外壳314是吸附插头310的保护外壳，能固定部分充电线缆330。通过两个个吸附配件312极性的不同，位置的不同，充电插头与无人机400形成的配合具有唯一性，以确保充电触头311与无人机400充电插口连接时，正极对着正极，负极对着负极，符合极性相对。吸附配件312有利于无人机400与吸附插头310之间的配合更加容易，吸附配件312带动吸附插头310主动与无人机400进行连接，降低了对无人机400位置准确性的要求。扣锁位313是为无人机400进一步锁定吸附插头310而设，无人机400在吸附配件312的帮助下与吸附插头310相连，但该相连不够稳固，若拉扯力过大或者环境风力过大都容易造成连接中断，这样不利于系统的稳定性。通过进一步扣紧吸附插头310的扣锁位313，使吸附插头310与无人机400形成稳定连接，能避免环境因素或拉动充电线缆330过程中可能造成的吸附插头310和无人机400的分离。吸附插头310上设置扣锁位313用于无人机400进行锁紧，有利于无人机400随时可以主动选择解除扣锁，通过拉扯的方式脱离吸附插头310。使得无人机400具有足够的自主性，不需要被动地依赖充电系统控制吸附插头310进行释放，使无人机400操作更加方便。垂直外壳314用于包裹吸附插头310和与吸附插头310连接的部分充电线缆330，该设计的效果在于使吸附插头310外的一段充电线缆330始终向下，让线缆与无人机400保持距离，避免无人机400拉动充电线缆330的过程中由于飞行高度的调整发生充电线缆330阻碍，并提供充电插头和与充电线缆330的连接位一个硬质保护壳，防止在该相对薄弱的连接位被刮伤破坏。

如图4所示，扣锁位313的下表面设有触发开关315，触发开关315与第一控制器320相连，无人机400锁紧吸附插头310后，无人机400的锁紧件与扣锁位313表面接触，触发开关315被激活，触发开关315被激活后，第一控制器320会获得一个持续的电信号，该电信号使得第一控制将充电线缆330与电源100导通，电源100对无人机400进行充电。无人机400解除扣锁，触发开关315自动停止，第一控制器320终端充电线缆330与电源100之间的导通从而停止充电。而充电线缆330包括用于充电触头311与第一控制器320之间的电连接的供电线缆331用于触发开关315与第一控制器320的控制连接的控制线缆332；供电线缆331和控制线缆332绞合成充电线缆330。充电线缆330为供和电线缆和控制线缆332的绞合，绞合为一条线缆有助于收放装置340统一收卷。充电线缆330表面具有耐磨保护层。充电线缆330在被无人机400拉动并带出收放装置340上的充电线缆330的过程中，难免会遇到边缘和异物的摩擦，为了防止充电线缆330被破坏，应在充电线缆330表面采用耐磨保护层对充电线缆330进行保护。

如图5所示，吸附插头310活动安装在充电平台200上，在无人机400移动到指定位置时，吸附插头310能与无人机400建立连接，并将吸附插头310初步固定在无人机400上。无人机400通过自身设计能进一步通过扣锁固定吸附插头310。充电线缆330与第一控制器320连通，通过第一控制器320控制能使充电插头与电源100导通，使电源100对与吸附插头310连接的无人机400进行充电。每条充电线缆330长六米，连接吸附插头310的无人机400能带动充电线缆330飞离充电平台200，在充电平台200外进行充电，以释放充电平台200的空间。其他的无人机400能继续与空闲的带离式充电装置300连接，并进行充电。为了使被充电线缆330能被妥善整理，通过设置收放装置340，将多余的充电线缆330收卷在收放装置340上，防止充电线缆330交叉缠绕破坏充电系统。初始状态下，充电线缆330始终被收放装置340收卷，并缠绕在收放装置340上，吸附插头310在每次收放装置340完全收卷后，都返回充电平台200的同一位置，等待下一次充电。在第一控制器320的控制下，无人机400没有与吸附插头310相连，吸附插头310和充电线缆330始终维持初始状态，当充电插头与无人机400相连，收放装置340解除对充电线缆330进行锁紧，充电线缆330能被拉动并带出收放装置340，拉动过程中收放装置340不断释放充电线缆330，并记录充电线缆330释放的长度，以便后续返回初始状态。升降支架240还设有第二传感器，充电插头活动安装在升降支架240上，触发第二传感器，第二传感器分别与第一控制器320和第二控制器210相连。升降支架240上的第二传感器提供了一个电信号，第二控制器210收到第二传感器信号，同时在定位器250未触发的状态下能识别无人机400充电中止，并控制升降架下降，关闭防水开合门230，并进一步给予收放装置340位置反馈作为保护信号，促使伺服电机停止转动，防止收放装置340由于异常导致过渡收卷充电线缆330。

待充电无人机400检测到充电平台200位置，根据定位器250的提示或防水开合门230的状态该位置，到达充电平台200上的指定位置，该位置上的定位器250被激活，充电平台200的第二控制器210检测到待充电无人机400以及无人机400的位置后，开启指定防水开合门230，指定防水开合门230完全开启后，开合门对应的充电室220内的升降支架240带动吸附插头310伸出，与无人机400配合；充电触头311与无人机400充电接口连接。无人机400检测到建立连接后，通过扣锁件将吸附插头310锁定；扣锁位313被锁紧激活触发点，第一控制器320检测触发点被激活，控制电源100对无人机400进行充电，并使收放装置340的伺服电机解除锁定状态，使得卷筒341能转动，卷筒341上的线缆能被拉动；触发点激活，充电线缆330能被无人机400带动；无人机400在飞行状态下，带动充电线缆330离开充电平台200进行持续充电，释放充电平台200位置；触发点激活解除，第一控制器320停止电源100对充电插头供电，控制收放装置340收卷线缆；吸附插头310返回升降支架240上，触发第二传感器；第二传感器激活且定位器250未激活，第二控制器210控制升降支架240下降，防水开合门230闭合。

实施例2

一种带离式无人机400充电系统，安装在先有带电源100的充电平台200上，通过增加在充电平台200上加装带离式充电装置300。充电平台200内还需增设第二控制器210和一个容纳带离式充电装置300的充电室220，充电室220的其中一个表面与充电平台200的一个侧表面相连。充电室220配备一个防水开合门230，防水开合门230位于充电平台200与应充电室220表面接触的一面，防水开合门230与第二控制器210相连，由第二控制器210。充电室220还配备了用于安装吸附插头310的升降支架240，升降支架240与第二控制器210相连，受第二控制器210控制。充电室220使带离式充电装置300独立区分。充电室220与充电平台200相连的侧面设有与充电平台200外连通开口，开口位于放水开合门内。防水开合门230闭合时能封闭充电室220，打开时能使充电室220与充电平台200外部连通。升降支架240用于安装吸附插头310，并能使吸附接头的充电触头311、吸附配件312在吸附插头310完全与升降支架240配合后始终朝上，升降支架240在第二控制器210的驱动下能使吸附插头310伸出充电室220，并伸至充电平台200外，以便与无人机400更好地完成配合。充电平台200上表面还设有对应每个充电室220的用于无人机400定位的定位器250，定位器250与第二控制器210相连。定位器250能检测到达指定位置的无人机400，无人机400到达指定位置会触发第二控制器210，第二控制器210接收定位器250的电信号后，控制定位器250对应的防水开合门230开启，伸出升降支架240。升降支架240为一个在电动缸，其活动杆的顶部装有承托架。电动缸安装在充电室220的左侧壁上，位于防水开合门230的下方，防水开合门230为一左右平移的封闭门，位于充电室220开口的上方。设置在充电室220内的一套带离式充电装置300包括活动安装在充电平台200的升降支架240上的吸附插头310，活动安装在充电室220内的承托架上，充电插头通过充电线缆330与第一控制器320相连，第一控制器320设置在充电室220的下部，充其一侧设有升降装置，升降装置包括卷筒341和伺服电机，充电线缆330规律地缠绕在卷筒341上。卷筒341为中空结构，且两端与中空连通。卷筒341表面一端设有入线孔，充电线缆330穿过入线孔，从一端穿出与第一控制器320相连，这样的设计好处在于卷筒341在旋转的过程中不会影响充电线缆330与第一控制器320的连接部分。同时卷筒341的旋转通过伺服电机带动，伺服电机能通过简单的程序配合即可实现正反转，解锁和锁定，同时伺服电机还能记录拉动过程中释放充电线缆330时卷筒341的转圈数，以便确定回复初始状态所需的转动步骤。

吸附插头310包括设置在吸附插头310表面的中间的充电触头311，充电触头311为方形金属，有两个，一个为正极，一个为负极，两个触头分隔开防止短路，两个触头的位置与无人机400接口对应。在吸附插头310左右两端设有圆形的吸附配件312，吸附配件312为磁铁，其中较大的一个为N极，较小的一个一个为S极；设置在吸附配件312两侧得还有扣锁位313，扣锁位313有两个，分别位于吸附配件312的外侧，配合无人机400的进一步锁紧吸附插头310；垂直外壳314是吸附插头310的保护外壳，能固定部分充电线缆330。通过两个个吸附配件312极性的不同，位置的不同，充电插头与无人机400形成的配合具有唯一性，以确保充电触头311与无人机400充电插口连接时，正极对着正极，负极对着负极，符合极性相对。吸附配件312有利于无人机400与吸附插头310之间的配合更加容易，吸附配件312带动吸附插头310主动与无人机400进行连接，降低了对无人机400位置准确性的要求。扣锁位313是为无人机400进一步锁定吸附插头310而设，无人机400在吸附配件312的帮助下与吸附插头310相连，但该相连不够稳固，若拉扯力过大或者环境风力过大都容易造成连接中断，这样不利于系统的稳定性。通过进一步扣紧吸附插头310的扣锁位313，使吸附插头310与无人机400形成稳定连接，能避免环境因素或拉动充电线缆330过程中可能造成的吸附插头310和无人机400的分离。吸附插头310上设置扣锁位313用于无人机400进行锁紧，有利于无人机400随时可以主动选择解除扣锁，通过拉扯的方式脱离吸附插头310。使得无人机400具有足够的自主性，不需要被动地依赖充电系统控制吸附插头310进行释放，使无人机400操作更加方便。垂直外壳314用于包裹吸附插头310和与吸附插头310连接的部分充电线缆330，该设计的效果在于使吸附插头310外的一段充电线缆330始终向下，让线缆与无人机400保持距离，避免无人机400拉动线缆的过程中由于飞行高度的调整发生充电线缆330阻碍，并提供充电插头和与充电线缆330的连接位一个硬质保护壳，防止在该相对薄弱的连接位被刮伤破坏。

扣锁位313的下表面设有触发开关315，触发开关315与第一控制器320相连，无人机400锁紧吸附插头310后，无人机400的锁紧件与扣锁位313表面接触，触发开关315被激活，触发开关315被激活后，第一控制器320会获得一个持续的电信号，该电信号使得第一控制将充电线缆330与电源100导通，电源100对无人机400进行充电。无人机400解除扣锁，触发开关315自动停止，第一控制器320终端充电线缆330与电源100之间的导通从而停止充电。而充电线缆330包括用于充电触头311与第一控制器320之间的电连接的供电线缆331用于触发开关315与第一控制器320的控制连接的控制线缆332；供电线缆331和控制线缆332绞合成充电线缆330。充电线缆330为供和电线缆和控制线缆332的绞合，绞合为一条线缆有助于收放装置340统一收卷。充电线缆330表面具有耐磨保护层。充电线缆330在被无人机400拉动并带出收放装置340上的充电线缆330的过程中，难免会遇到边缘和异物的摩擦，为了防止充电线缆330被破坏，应在充电线缆330表面采用耐磨保护层对充电线缆330进行保护。

吸附插头310活动安装在充电平台200上，在无人机400移动到指定位置时，吸附插头310能与无人机400建立连接，并将吸附插头310初步固定在无人机400上。无人机400通过自身设计能进一步通过扣锁固定吸附插头310。充电线缆330与第一控制器320连通，通过第一控制器320控制能使充电插头与电源100导通，使电源100对与吸附插头310连接的无人机400进行充电。每条充电线缆330长六米，连接吸附插头310的无人机400能带动充电线缆330飞离充电平台200，在充电平台200外进行充电，以释放充电平台200的空间。其他的无人机400能继续与空闲的带离式充电装置300连接，并进行充电。为了使被充电线缆330能被妥善整理，通过设置收放装置340，将多余的充电线缆330收卷在收放装置340上，防止充电线缆330交叉缠绕破坏充电系统。初始状态下，充电线缆330始终被收放装置340收卷，并缠绕在收放装置340上，吸附插头310在每次收放装置340完全收卷后，都返回充电平台200的同一位置，等待下一次充电。在第一控制器320的控制下，无人机400没有与吸附插头310相连，吸附插头310和充电线缆330始终维持初始状态，当充电插头与无人机400相连，收放装置340解除对充电线缆330进行锁紧，充电线缆330能被拉动并带出收放装置340，拉动过程中收放装置340不断释放充电线缆330，并记录充电线缆330释放的长度，以便后续返回初始状态。升降支架240还设有第二传感器，充电插头活动安装在升降支架240上，触发第二传感器，第二传感器分别与第一控制器320和第二控制器210相连。升降支架240上的第二传感器提供了一个电信号，第二控制器210收到第二传感器信号，同时在定位器250未触发的状态下能识别无人机400充电中止，并控制升降架下降，关闭防水开合门230，并进一步给予收放装置340位置反馈的保护信号，促使伺服电机停止转动，防止收放装置340由于异常导致过渡收卷充电线缆330。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带离式无人机充电系统，其特征在于，包括：装有电源的充电平台和多套安装在充电平台内的带离式充电装置，所述带离式充电装置包括：

吸附插头，活动安装在充电平台上，用于与指定位置上的无人机配合；

第一控制器，安装在充电平台内，与吸附插头、电源相连；

充电线缆，用于连接吸附插头与第一控制器；

收放装置，用于收卷充电线缆，使连接无人机的吸附插头与无人机分离；

所述无人机与吸附插头配合，通过吸附插头控制所述第一控制器，使第一控制器控制充电线缆与电源的导通，切换充电状态；

在保持充电状态下拉出收放装置上的充电线缆，飞离充电平台。

2.根据权利要求1所述的一种带离式无人机充电系统，其特征在于，所述吸附插头包括：

垂直外壳，充电线缆穿过垂直外壳底部进入垂直外壳内；

充电触头，设置在垂直外壳上表面，与充电线缆相连；

吸附配件，设置在垂直外壳上表面并位于充电触头的两侧；

扣锁位，设置在垂直外壳的边缘，用于配合无人机的锁紧吸附插头。

3.根据权利要求2所述的一种带离式无人机充电系统，其特征在于，所述扣锁位的表面设有触发开关，所述触发开关与第一控制器相连。

4.根据权利要求3所述的一种带离式无人机充电系统，其特征在于，所述充电线缆包括：

供电线缆，充电触头通过供电线缆与第一控制器电连接；

控制线缆，触发开关通过控制线缆与第一控制器控制连接；

所述供电线缆和控制线缆绞合成充电线缆。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种带离式无人机充电系统，其特征在于，所述充电线缆表面具有耐磨保护层。

6.根据权利要求1所述的一种带离式无人机充电系统，其特征在于，所述收放装置包括：

卷筒，所述充电线缆收卷在卷筒上；

伺服电机，安装在充电平台上，与卷筒相连并与第一控制器控制连接。

7.根据权利要求1所述的一种带离式无人机充电系统，其特征在于，所述充电平台还设有：

第二控制器，设置在充电平台上；

一个以上充电室，位于充电平台上，所述带离式充电装置安装在充电室内，充电室设置有防水开合门，所述防水开合门与第二控制器控制连接；

升降支架，安装在充电室内，与第二控制器相连，吸附插头活动安装在升降支架上，升降支架能通过防水开合门伸出至充电室外。

8.根据权利要求7所述的一种带离式无人机充电系统，其特征在于，所述充电平台表面还设有一个以上对应每个充电室的用于定位无人机的定位器，所述定位器与第二控制器电连接。

9.根据权利要求7所述的一种带离式无人机充电系统，其特征在于，所述升降支架还设有第二传感器，所述吸附插头活动安装在升降支架后触发第二传感器，所述第二传感器分别与第一传感器和第二控制器控制连接。

Images