CN112977862B - 一种无人机无线充电停机坪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无人机无线充电停机坪，属于无线充电技术领域，包括：起降平台，其用于供无人机起降；摄像机组件，其用于对准所述起降平台；移动组件，其可移动的与所述起降平台连接；转动组件，其与所述移动组件连接，并且所述移动组件可带动所述转动组件移动；发射线圈，其与所述转动组件连接，所述转动组件可带动所述发射线圈转动。本发明的有益效果为：该无线充电停机坪能对无人机进行充电，且发射线圈能够根据无人机降落后的姿态以及降落位置来自动调整位置以及角度，从而减小发射线圈与无人机接收线圈间的距离，保证无人机无线充电的系统高效性。

Description

一种无人机无线充电停机坪

技术领域

本发明属于无线充电技术领域，涉及一种能够自动调整发射线圈位置的无人机无线充电停机坪。

背景技术

如今多旋翼无人机广泛应用于公路巡检，森林防火等领域。其应用场地主要为野外无人区，对于无人机的自动化要求非常高。而对于野外多旋翼无人机的充电一般采用无线充电。

目前存在一种申请号为201500605866.X的中国专利，公开了一种涉及无人机充电设备及其充电方法，充电设备包括无人机，机上自动控制系统、机上电源、飞行系统、机上导航定位系统、摄像机、机上信息处理系统及无人机支撑设施，其特征在于:在无人机中设有智能随身Wi-Fi设备、监控单元、Wi-Fi智能插座、RFID标签、接受端模块和与此无人机连接的无线充电设施，无线充电设施中设有充电Wi-Fi设备、充电控制系统、射频识别阅读器、定位系统、视频收发系统、充电信息处理系统、充电电源及设有摄像头和发送端模块的伸缩装置。

上述充电设备能够供无人机停靠且进行充电，但是由于无人机本身的定位精度，以及受侧风影响，使得无人机在降落到停机平台时会出现一定的位置偏差。这就使得无人机的无线充电难度大大增加。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种无人机无线充电停机坪。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种无人机无线充电停机坪，包括：

起降平台，其用于供无人机起降；

摄像机组件，其用于对准所述起降平台；

移动组件，其可移动的与所述起降平台连接；

转动组件，其与所述移动组件连接，并且所述移动组件可带动所述转动组件移动；

发射线圈，其与所述转动组件连接，所述转动组件可带动所述发射线圈转动。

较佳的，所述起降平台包括平台支架以及平台板，所述平台支架为框形结构，所述平台板盖在所述平台支架上。

较佳的，所述移动组件包括固定导轨、活动导轨以及移动座，所述固定导轨的数量为两个，两个所述固定导轨呈平行设置并且均与所述平台支架连接，所述活动导轨的两端分别与两个所述固定导轨连接并且所述活动导轨可沿所述固定导轨移动，所述移动座可移动的与所述活动导轨连接。

较佳的，所述固定导轨设置有可移动的滑块，所述活动导轨与所述滑块固定连接。

较佳的，还包括驱动组件，所述驱动组件与所述活动导轨以及所述移动座联动连接并可分别驱动所述活动导轨或所述移动座移动。

较佳的，所述驱动组件包括传动带、第一移动电机以及第二移动电机，所述第一移动电机与所述第二移动电机均与所述平台支架固定连接，所述传动带与所述滑块以及所述移动座联动连接，所述第一移动电机与所述第二移动电机均与所述传动带联动连接，当所述第一移动电机与所述第二移动电机的转动方向相同时所述传动带驱动所述移动座沿所述活动导轨移动，当所述第一移动电机与所述第二移动电机的转动方向相反时所述传动带驱动所述活动导轨沿所述固定导轨移动。

较佳的，所述滑块设置有两个第一张紧块，所述平台支架设置有两个第二张紧块，所述传动带通过所述第一张紧块以及所述第二张紧块张紧，并且所述第一移动电机与所述第二移动电机可通过所述第一张紧块拉动所述滑块移动。

较佳的，所述第一移动电机与所述第二张紧块分别位于所述固定导轨的两端，所述第二移动电机与另一所述第二张紧块位于另一所述固定导轨的两端，并且所述传动带通过所述第一张紧块以及所述第二张紧块张紧后形成H形结构。

较佳的，所述转动组件包括转动电机，所述转动电机与所述移动座连接，所述发射线圈与所述转动电机连接，且所述平台板与所述发射线圈呈上下对应设置。

较佳的，还包括控制器，所述摄像机组件包括至少一个深度摄像机，所述深度摄像机固定于所述起降平台，所述深度摄像机、所述第一移动电机、所述第二移动电机以及所述转动电机均与所述控制器电连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、该无线充电停机坪能对无人机进行充电，且发射线圈能够根据无人机降落后的姿态以及降落位置来自动调整位置以及角度，从而减小发射线圈与无人机接收线圈间的距离，保证无人机无线充电的系统高效性。

2、平台支架为金属制成，其具有结构强度高的特点，而平台板由塑料蜂窝板材制成，具有质地轻盈的特点。

3、摄像机组件探测到无人机的具体位置，然后发出信号，而移动组件根据摄像机组件提供的信号来带动移动座运动，使得移动座运动至无人机接收线圈的正下方位置，此时就能够提高充电时的效率。

4、驱动组件配合摄像机组件后，能够使驱动组件根据无人机接收线圈的实际位置来调整发射线圈的位置，使得整个调整过程更加的智能化与自动化。

5、能够巧妙的通过第一移动电机与第二移动电机的正反转来控制移动座或活动导轨移动，且在控制时不会造成两者干涉。

附图说明

图1为本发明的无线充电停机坪的正面结构示意图。

图2为本发明的无线充电停机坪的底面结构示意图。

图3为本发明的起降平台与摄像机组件的结构示意图。

图4为本发明的移动组件与驱动组件的结构示意图。

图5为图4的A部放大示意图。

图6为本发明的转动组件与发射线圈的结构示意图。

图中，100、起降平台；110、平台支架；120、第二张紧块；130、平台板；200、发射线圈；310、固定导轨；320、滑块；330、第一张紧块；340、活动导轨；350、移动座；410、传动带；420、第一移动电机；430、第二移动电机；500、转动电机；600、深度摄像机。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，一种无人机无线充电停机坪，包括：起降平台100、摄像机组件、移动组件、转动组件以及发射线圈200，无人机能够降落在起降平台100上，并且无人机上安装有接收线圈，由于无人机在降落时姿态以及位置与无线充电发射线圈200的位置存在一定的偏差，导致发射线圈200与无人机接收线圈间的距离较大，所以为了保证无人机无线充电的系统高效性，特地通过移动组件以及转动组件来调整发射线圈200的位置以及角度，从而减小发射线圈200与无人机接收线圈的距离。

起降平台100，其用于供无人机起降；并且需要说明的是，还可以在起降平台100上安装用于起降的标志灯。

摄像机组件，其用于对准所述起降平台100；摄像机组件能够探测无人机降落稳定后的姿态，具体来说，摄像机组件能够探测到无人机相对平台的偏移以及无人机机头的朝向，便后续调整发射线圈200的位置。

移动组件，其可移动的与所述起降平台100连接；移动组件就是带动发射线圈200移动的部件，其能够带动发射线圈200相对于起降平台100移动，从而使起降平台100对准无人机的接收线圈。

转动组件，其与所述移动组件连接，并且所述移动组件可带动所述转动组件移动；优选的，转动组件能够带动发射线圈200转动或者旋转，从而调整发射线圈200的角度。

发射线圈200，其与所述转动组件连接，所述转动组件可带动所述发射线圈200转动，优选的，发射线圈200可以产生磁场耦合给无人机上的接收线圈传递能量，发射线圈200由于设置在转动组件上，所以移动组件带动转动组件移动时，能够使发射线圈200移动，并且转动组件能带动发射线圈200转动。

如图1、图2、图3所示，在上述实施方式的基础上，所述起降平台100包括平台支架110以及平台板130，所述平台支架110为框形结构，所述平台板130盖在所述平台支架110上。

优选的，平台支架110为金属制成，其具有结构强度高的特点，在实际的结构中，平台支架110就是由金属板材折弯焊接而成，其用于安装平台板130；而平台板130由塑料蜂窝板材制成，具有质地轻盈的特点，而平台板130中间可以设置半镂空的槽，用于安装起降标志灯。

此处值得说明的是，平台板130之所以采用塑料结构，是因为无线充电是通过磁场来传递能量，如果用金属材料会隔绝磁场。

此外，还可以在平台支架110设置固定支架，固定支架焊接在平台支架110的四个角落上，这样能将无人机机坪固定在野外的铁架子上面。

如图1、图2、图4、图5、图6所示，在上述实施方式的基础上，所述移动组件包括固定导轨310、活动导轨340以及移动座350，优选的，活动导轨340能够沿着Y轴移动，而移动座350能够沿着X轴移动，所以在实际的结构中，移动座350能够移动至平面内任意位置。

所述固定导轨310的数量为两个，两个所述固定导轨310呈平行设置并且均与所述平台支架110连接；优选的，固定导轨310的数量可以为一个，只需要使活动导轨340沿着固定导轨310滑动即可，但是为了使活动导轨340移动的平稳流畅，以及便于后续驱动活动导轨340以及移动座350运动，特地将固定导轨310的数量设置成两个。

所述活动导轨340的两端分别与两个所述固定导轨310连接并且所述活动导轨340可沿所述固定导轨310移动，优选的，活动导轨340位于两个固定导轨310之间，且活动导轨340垂直于两个固定导轨310，使得活动导轨340能够沿着固定导轨310移动。

所述移动座350可移动的与所述活动导轨340连接。优选的，活动导轨340的数量可以为一条，也可以为两条，在实际的结构中，特地采用两条平行的活动导轨340，移动座350可移动的设置在两条活动导轨340上，所以移动座350能够左右移动以及前后移动，且转动组件位于该移动座350上，即移动座350能够带动发射线圈200移动至任意位置。

此处值得说明的是，无人机在降落时，虽然能够停在平台板130的中间，但是一般会与发射线圈200的位置存在一定的偏差，所以需要发射线圈200主动的调整自身的位置从而贴近无人机的接收线圈，在调整发射线圈200的过程中，摄像机组件探测到无人机的具体位置，然后发出信号，而移动组件根据摄像机组件提供的信号来带动移动座350运动，使得移动座350运动至无人机接收线圈的正下方位置，此时就能够提高充电时的效率。

如图1、图2、图4、图5、图6所示，在上述实施方式的基础上，所述固定导轨310设置有可移动的滑块320，所述活动导轨340与所述滑块320固定连接。优选的，两个固定导轨310均设置有滑块320，所以活动导轨340的两端能够与两个滑块320固定连接，使得活动导轨340能够通过滑块320在固定导轨310上滑动。

此处需要补充的是，在实际的结构中，活动导轨340上也设置有滑动块，移动座350可以设置在该滑动块上从而在活动导轨340上滑动。

如图1、图2、图4、图5、图6所示，在上述实施方式的基础上，还包括驱动组件，所述驱动组件与所述活动导轨340以及所述移动座350联动连接并可分别驱动所述活动导轨340或所述移动座350移动。

优选的，驱动组件的作用就是带动活动导轨340或移动座350移动，使得发射线圈200能够自动调节位置，且驱动组件配合摄像机组件后，能够使驱动组件根据无人机接收线圈的实际位置来调整发射线圈200的位置，使得整个调整过程更加的智能化与自动化。

如图1、图2、图4、图5、图6所示，在上述实施方式的基础上，所述驱动组件包括传动带410、第一移动电机420以及第二移动电机430，传动带410可以设置为环形的传动皮带，第一移动电机420与第二移动电机430可以设置为步进电机。

所述第一移动电机420与所述第二移动电机430均与所述平台支架110固定连接，所述传动带410与所述滑块320以及所述移动座350联动连接，所述第一移动电机420与所述第二移动电机430均与所述传动带410联动连接，当所述第一移动电机420与所述第二移动电机430的转动方向相同时所述传动带410驱动所述移动座350沿所述活动导轨340移动，当所述第一移动电机420与所述第二移动电机430的转动方向相反时所述传动带410驱动所述活动导轨340沿所述固定导轨310移动。

第一移动电机420与第二移动电机430与传动带410联动连接，所以当第一移动电机420与第二移动电机430同时顺时针或逆时针转动时，能够带动整个传动带410顺时针转动或者逆时针转动，由于传动带410与移动座350联动连接，此时移动座350能够沿着活动导轨340移动。

当第一移动电机420与第二移动电机430中的一个以顺时针转动且另一个以逆时针转动时，由于传动带410还与活动导轨340联动连接，此时电机能够通过传动带410拉动活动导轨340沿着固定导轨310移动，并且传动带410本身不转动，所以不会带动移动座350移动。

通过上述的结构，能够巧妙的通过第一移动电机420与第二移动电机430的正反转来控制移动座350或活动导轨340移动，且在控制时不会造成两者干涉。

如图1、图2、图4、图5、图6所示，在上述实施方式的基础上，所述滑块320设置有两个第一张紧块330，所述平台支架110设置有两个第二张紧块120，所述传动带410通过所述第一张紧块330以及所述第二张紧块120张紧，并且所述第一移动电机420与所述第二移动电机430可通过所述第一张紧块330拉动所述滑块320移动。

优选的，每个滑块320都设置有两个第一张紧块330，所以一共具有四个第一张紧块330，且第一张紧块330与第二张紧块120均为皮带轮结构，使得传动带410能够相对于第一张紧块330以及第二张紧块120运动。

传动带410套在第一移动电机420的转轴、第二移动电机430的转轴以及两个第二张紧块120上，且传动带410还绕过各个第一张紧块330，所以当第一移动电机420与第二移动电机430同向转动时，能够带动传动带410自身运动，更具体的说，传动带410其中一部分位于两个滑块320的第一张紧块330之间，所以当传动带410自身运动时，能够拉动移动座350在两个滑块320之间沿着活动导轨340移动。

优选的，传动带410绕过两个滑块320上的第一张紧块330，传动带410中有一部分于第一张紧块330与第二张紧块120之间，并且传动带410中还有一部分位于第一张紧块330与第一移动电机420之间以及第一张紧块330位于第二移动电机430之间，所以当第一移动电机420与第二移动电机430两者转动方向相反时，能够通过传动带410拉动滑块320沿着固定导轨310移动。

如图1、图2、图4、图5、图6所示，在上述实施方式的基础上，所述第一移动电机420与所述第二张紧块120分别位于所述固定导轨310的两端，所述第二移动电机430与另一所述第二张紧块120位于另一所述固定导轨310的两端，并且所述传动带410通过所述第一张紧块330以及所述第二张紧块120张紧后形成H形结构。

优选的，活动导轨340与固定导轨310形成H形结构，所以为了使传动带410能够分别驱动移动座350以及活动导轨340，特地将传动带410张紧并形成H形结构。

在实际的结构中，第一移动电机420、第二移动电机430以及两个第二张紧块120分别位于平台支架110的四个角落上，而且第一移动电机420与一个第二张紧块120位于固定导轨310的两端，第二移动电机430与另一个第二张紧块120位于另一个固定导轨310的两端，这样能够使传动带410套在第一移动电机420、第二移动电机430以及两个第二张紧块120上，然后使传动带410绕在各个第一张紧块330上，此时传动带410就形成了围绕固定导轨310以及活动导轨340的H形带状结构，从而使第一移动电机420以及第二移动电机430能够分别带动活动导轨340以及移动座350移动。

如图1、图2、图4、图5、图6所示，在上述实施方式的基础上，所述转动组件包括转动电机500，所述转动电机500与所述移动座350连接，所述发射线圈200与所述转动电机500连接，且所述平台板130与所述发射线圈200呈上下对应设置。

转动电机500为步进电机，其固定在移动座350上，而发射线圈200则连接在转动电机500的转轴上，发射线圈200位于平台板130的下方，旋转电机的作用是让发射线圈200发生一定的偏转，以便使发射线圈200更好的配合接收线圈进行能量传递。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，在上述实施方式的基础上，还包括控制器(图中未画出)，所述摄像机组件包括至少一个深度摄像机600，所述深度摄像机600固定于所述起降平台100，所述深度摄像机600与所述控制器电连接，所述控制器与所述第一移动电机420、所述第二移动电机430以及转动电机500电连接。

优选的，在实际的结构中，控制器可以为控制芯片或者电路板等电子元件，摄像机组件为四个深度摄像机600，且四个深度摄像机600固定于起降平台100的四个角落上，其中，深度摄像机600是一种现有的摄像机，又被称为双目摄像机或者双目相机，其能够通过双目定位的原理检测物体的位置以及距离，简单来说，用两部相机来定位。对物体上一个特征点，用两部固定于不同位置的相机摄得物体的像，分别获得该点在两部相机像平面上的坐标。只要知道两部相机精确的相对位置，就可用几何的方法得到该特征点在固定一部相机的坐标系中的坐标，即确定了特征点的位置。

优选的，四个深度摄像机600将检测到的位置转换成数字信号或者电信号发送给控制器，控制器能够控制第一移动电机420以及第二移动电机430动作，使得发射线圈200移动到接收线圈的正下方，并控制转动电机500调整发射线圈200的角度，这样就能够实现自主调整发射线圈200位置以及角度的功能。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种无人机无线充电停机坪，其特征在于，包括：

起降平台，其用于供无人机起降；

摄像机组件，其用于对准所述起降平台；

移动组件，其可移动的与所述起降平台连接；

转动组件，其与所述移动组件连接，并且所述移动组件可带动所述转动组件移动；

发射线圈，其与所述转动组件连接，所述转动组件可带动所述发射线圈转动；

所述起降平台包括平台支架以及平台板，所述平台支架为框形结构，所述平台板盖在所述平台支架上；

所述移动组件包括固定导轨、活动导轨以及移动座，所述固定导轨的数量为两个，两个所述固定导轨呈平行设置并且均与所述平台支架连接，所述活动导轨的两端分别与两个所述固定导轨连接并且所述活动导轨可沿所述固定导轨移动，所述移动座可移动的与所述活动导轨连接；

所述固定导轨设置有可移动的滑块，所述活动导轨与所述滑块固定连接；

还包括驱动组件，所述驱动组件与所述活动导轨以及所述移动座联动连接并可分别驱动所述活动导轨或所述移动座移动；

所述驱动组件包括传动带、第一移动电机以及第二移动电机，所述第一移动电机与所述第二移动电机均与所述平台支架固定连接，所述传动带与所述滑块以及所述移动座联动连接，所述第一移动电机与所述第二移动电机均与所述传动带联动连接，当所述第一移动电机与所述第二移动电机的转动方向相同时所述传动带驱动所述移动座沿所述活动导轨移动，当所述第一移动电机与所述第二移动电机的转动方向相反时所述传动带驱动所述活动导轨沿所述固定导轨移动。

2.如权利要求1所述的一种无人机无线充电停机坪，其特征在于：所述滑块设置有两个第一张紧块，所述平台支架设置有两个第二张紧块，所述传动带通过所述第一张紧块以及所述第二张紧块张紧，并且所述第一移动电机与所述第二移动电机可通过所述第一张紧块拉动所述滑块移动。

3.如权利要求2所述的一种无人机无线充电停机坪，其特征在于：所述第一移动电机与所述第二张紧块分别位于所述固定导轨的两端，所述第二移动电机与另一所述第二张紧块位于另一所述固定导轨的两端，并且所述传动带通过所述第一张紧块以及所述第二张紧块张紧后形成H形结构。

4.如权利要求1所述的一种无人机无线充电停机坪，其特征在于：所述转动组件包括转动电机，所述转动电机与所述移动座连接，所述发射线圈与所述转动电机连接，且所述平台板与所述发射线圈呈上下对应设置。

5.如权利要求4所述的一种无人机无线充电停机坪，其特征在于：还包括控制器，所述摄像机组件包括至少一个深度摄像机，所述深度摄像机固定于所述起降平台，所述深度摄像机、所述第一移动电机、所述第二移动电机以及所述转动电机均与所述控制器电连接。

Images