CN211441970U - 一种多旋翼无人机的悬挂式充电平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种多旋翼无人机的悬挂式充电平台，包括支架、充电组件、磁力发生装置、平台控制模块以及平台通讯模块；所述支架上设有用于与支柱连接的连接组件；所述充电组件包括无线充电模块以及为无线充电模块提供电源的供电设备，所述无线充电模块包括无线充电发射模块以及无线充电接收模块；所述磁力发生装置设置在支架的底部，且磁力发生装置的吸附固定位置与无线充电发射模块的接收感应位置对应，待充电的无人机顶部设有与磁力发生装置匹配的磁性金属件。本实用新型通过将磁力吸附固定以及无线充电相结合，使得无人机在充电时仍然能挂载物体，设计巧妙，实用性强，有利于提高无人机的续航能力。

Description

一种多旋翼无人机的悬挂式充电平台

技术领域

本实用新型涉及一种无人机充电方法，具体涉及一种多旋翼无人机的悬挂式充电平台。

背景技术

随着无人机技术的不断发展，多旋翼无人机的应用越来越广泛，无人机的无人值守、电力线巡检以及无人机快递等行业发展极为迅速。多旋翼无人机一般采用的供电元件为锂电池，虽然锂电池能量密度比较大，但是多旋翼无人机的电量消耗也很大，导致多旋翼无人机运作时，无人机只能够运作30多分钟，续航能力弱，为此有许多厂商专门研制无人机的充电平台，以及时对无人机进行充电，确保作业能正常进行。

现有技术中一般采用设有接触式的充电接口的充电平台为无人机供电，当无人机需要充电续航时，先降落在充电平台的指定位置上，再进行充电，虽然能为无人机进行充电，但仍存在以下问题：

1、当无人机在挂载物品时，需要先将物品放下才能降落和充电，在完成充电后需要再次挂载物品才能进行正常的运输，无法直接降落在充电平台上进行充电，操作麻烦，延长充电时间，影响物品的运输效率。

2、设置在地面上的充电平台占据空间大，并且当无人机需要充电时，均需要往返充电平台，消耗了大量的电能，减弱了无人机的续航能力。

3、无人机降落在充电平台上后，充电平台上缺少对无人机的固定，容易在外界气候环境或其他人为因数等影响下与充电接口脱离，无法实现正常充电，甚至对无人机产生一定的损坏。

实用新型内容

本实用新型目的在于克服现有技术的不足，提供一种多旋翼无人机的悬挂式充电平台，该充电平台实现了无人机在挂载物体的同时进行充电，简化无人机的充电操作，并且能缩短无人机的充电往返航线，有利于提高无人机的续航能力，同时在无人机进行充电时能对无人机的位置进行固定，以防充电失败或被损坏。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种多旋翼无人机的悬挂式充电平台，其特征在于，包括支架、充电组件、磁力发生装置、平台控制模块以及平台通讯模块；其中，所述支架上设有用于与支柱连接的连接组件；所述充电组件包括无线充电模块以及为无线充电模块提供电源的供电设备，所述无线充电模块包括无线充电发射模块以及无线充电接收模块，所述无线充电发射模块与所述供电设备连接且设置在支架的底部，所述无线充电接收模块设置在无人机上且与无人机电池连接，充电时所述无线充电发射模块与无线充电接收模块进行电能的耦合传输；所述磁力发生装置设置在支架的底部，且磁力发生装置的吸附固定位置与无线充电发射模块的接收感应位置对应，待充电的无人机顶部设有与磁力发生装置匹配的磁性金属件；所述平台通讯模块与无人机上的机体通讯模块进行信号传输；所述平台控制模块与平台通讯模块、充电组件以及磁力发生装置连接。

上述多旋翼无人机的悬挂式太阳能充电平台的工作原理是：

将本实用新型的多旋翼无人机的悬挂式充电平台根据具体区域合理分布设置，使得在某区域内设有多个所述充电平台。当无人机电量不足，需要充电时，先寻找出附近空闲的充电平台，并在确定附近空闲的某一充电平台后所述机体通讯模块向所述平台通讯模块发出充电信号；所述平台通讯模块在接收到充电信号后，向无人机发出平台的位置信息，无人机根据该位置信息飞行至充电平台的支架的下方，并与支架底部的充电位置对准；随后，无人机向充电平台发出停靠信号，所述平台通讯模块接收到所述停靠信号后，所述平台控制模块控制磁力发生装置工作，使得支架底部的吸附固定位置产生磁力；无人机逐渐向上飞行，使得无人机项部的磁性金属件与支架底部的吸附固定位置接触，并在所述磁力发生装置的作用下被吸附固定在充电平台底部；与此同时，无人机停止运行，螺旋桨停止工作；紧接着，所述平台控制模块控制所述无线充电发射模块向无人机上的无线充电接收模块进行耦合传输电能，实现对无人机的充电；

当无人机完成充电后，所述机体通讯模块向平台通讯模块发出离开信号，所述平台控制模块控制所述无线充电发射模块停止与所述无线充电接收模块传输电能，使得无人机停止继续充电；同时所述平台控制模块控制所述磁力发生装置停止工作，不再对无人机顶部的磁性金属件进行吸附；并且，所述无人机重新运行，螺旋桨继续重新工作，无人机继续进行飞行任务。

本实用新型的一个优选方案，所述供电设备由太阳能充电设备构成；其中，所述太阳能充电设备包括太阳能电池板、太阳能充电模块以及储蓄电池，所述太阳能电池板设置在支架的顶部，所述太阳能电池板与太阳能充电模块连接，所述太阳能充电模块与储蓄电池连接，所述太阳能电池板将获取的能量传输到太阳能充电模块中，所述太阳能充电模块将所述能量转化为电能并传输到所述储蓄电池中；所述无线充电发射模块与所述储蓄电池连接。结合悬挂式的充电平台，采用太阳能充电设备为供电设备，一方面能够充分利用充电平台悬挂的优点，在高处能充分获取太阳能清洁能源，为无线充电模块提供电力，有效降低成本；另一方面，无需使用有线供电设备，能够简化充电平台结构，并且便于安装，给充电平台的安装带来更好的灵活性。

本实用新型的一个优选方案，所述支架包括第一承载板、第二承载板、第三承载板以及连接架，所述第一承载板、第二承载板以及第三承载板从上往下依次设置在所述连接架上，所述太阳能电池板设置在第一承载板上，所述磁力发生装置以及无线充电模块均设置在所述第三承载板上；所述连接架的一侧设有向外延伸的衔接组件，该衔接组件与所述连接组件连接。通过设置这样的支架，便于零部件的安装，并且结构简单轻便，有利于固定安装在支柱上，从而实现悬挂。

优选地，所述连接架上设有用于安装所述太阳能电池板的多个调节杆组件；每个调节杆组件均包括固定杆以及设置在固定杆上的螺栓固定结构；所述第一承载板设上设有与多个调节杆组件的固定杆一一对应的安装孔；所述第一承载板通过所述螺栓固定结构固定在调节杆上。通过调节每个固定杆的螺栓固定结构的位置，从而改变第一承载板的倾斜方向和角度，进而实现对太阳能电池的位置调整，以更好地获取太阳能。

优选地，所述调节杆组件有四个，分别与所述第一承载板的四个角落对应。

优选地，所述第二承载板与第三承载板之间设有缓冲件，该缓冲件的顶部与所述第二承载板的底部连接，缓冲件的底部与第三承载板的顶部连接。通过缓冲件的设置，有利于提高吸附无人机时的稳定性和柔和性，从而对无人机和充电平台起到保护作用。

本实用新型的一个优选方案，所述连接组件包括两个相对设置的连接件以及将两个连接件固定在一起的螺栓连接结构；其中，每个连接件均包括弧形匹配部以及设置在弧形匹配部两侧的连接部，所述螺栓连接结构设置在所述连接部上；所述衔接组件与其中一个连接件连接。通过设置这样的连接组件，便于与户外的支柱或灯柱等圆柱形结构的柱体连接，拆装方便。

本实用新型的一个优选方案，还包括控制盒，所述平台控制模块设置在所述控制盒内；所述控制盒通过安装组件连接在支柱上，且所述安装组件与支架为分体式结构。通过另设控制盒来安装平台控制模块，使得平台控制模块的安装位置更加灵活，可将控制盒设置在相对较低的位置，便于工作人员进行维护和检查。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本实用新型的多旋翼无人机的悬挂式充电平台，将磁力吸附固定以及无线充电相结合，只需要与无人机顶部上的磁性金属件接触即可实现充电，并在充电时仍然能挂载物体，设计巧妙，实用性强；同时充分利用了悬挂式充电平台的优点，缩短了无人机充电的往返行程，有利于提高无人机的续航能力。

2、本实用新型的多旋翼无人机的悬挂式充电平台安装在支柱上，能有效地减少占地空间，并且能避免地面上的动物或人为损坏。

3、本实用新型的多旋翼无人机的悬挂式充电平台采用通讯和自动控制的方式实现无人机的自动停靠和充电，无需人工参与。

附图说明

图1-图3为本实用新型的多旋翼无人机的悬挂式充电平台的其中一种具体实施方式的结构示意图；其中，图1为立体图，图2为另一视角的立体图，图3 为爆炸图。

图4为与本实用新型的多旋翼无人机的悬挂式充电平台匹配的无人机的立体图。

图5为本实用新型的多旋翼无人机的悬挂式充电平台的系统原理图。

其中的附图标记如下：

1-连接组件，2-第二承载板，3-第一承载板，4-太阳能电池板，5-缓冲件，6- 第三承载板，7-无线充电模块，8-磁力发生装置，9-磁性金属件，10-控制盒，11- 固定杆，12-安装组件，13-物体，14-保护框，15-衔接组件。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步描述，但本实用新型的实施方式不仅限于此。

参见图1-图5，本实施例的多旋翼无人机的悬挂式充电平台，包括支架、充电组件、磁力发生装置8、平台控制模块以及平台通讯模块；其中，所述支架上设有用于与支柱连接的连接组件1，该连接组件1由可拆卸连接结构构成；所述充电组件包括无线充电模块7以及为无线充电模块7提供电源的供电设备，所述无线充电模块7包括无线充电发射模块以及无线充电接收模块，所述无线充电发射模块与所述供电设备连接且设置在支架的底部，所述无线充电接收模块设置在无人机上且与无人机电池连接，充电时所述无线充电发射模块与无线充电接收模块进行电能的耦合传输；所述磁力发生装置8设置在支架的底部，且磁力发生装置8的吸附固定位置与无线充电发射模块的接收感应位置对应，待充电的无人机顶部设有与磁力发生装置8匹配的磁性金属件9；所述平台通讯模块与无人机上的机体通讯模块进行信号传输；所述平台控制模块与平台通讯模块、充电组件以及磁力发生装置8连接；本实例中的平台控制模块包括主控芯片等零部件，可参见现有技术中的CPU处理器或其他控制主板。

参见图1-图3，所述供电设备由太阳能充电设备构成；其中，所述太阳能充电设备包括太阳能电池板4、太阳能充电模块以及储蓄电池，所述太阳能电池板 4设置在支架的顶部，所述太阳能电池板4与太阳能充电模块连接，所述太阳能充电模块与储蓄电池连接，所述太阳能电池板4将获取的能量传输到太阳能充电模块中，所述太阳能充电模块将所述能量转化为电能并传输到所述储蓄电池中；所述无线充电发射模块与所述储蓄电池连接。结合悬挂式的充电平台，采用太阳能充电设备为供电设备，一方面能够充分利用充电平台悬挂的优点，在高处能充分获取太阳能清洁能源，为无线充电模块7提供电力，有效降低成本；另一方面，无需使用有线供电设备，能够简化充电平台结构，并且便于安装，给充电平台的安装带来更好的灵活性。本实施例中的储蓄电池为锂电池。

参见图1-图3，所述支架包括第一承载板3、第二承载板2、第三承载板6 以及连接架，所述第一承载板3、第二承载板2以及第三承载板6从上往下依次设置在所述连接架上，所述太阳能电池板4设置在第一承载板3上，所述磁力发生装置8以及无线充电模块7均设置在所述第三承载板6上；所述连接架的一侧设有向外延伸的衔接组件15，该衔接组件15与所述连接组件1连接。通过设置这样的支架，便于零部件的安装，并且结构简单轻便，有利于固定安装在支柱上，从而实现悬挂。

参见图1-图3，所述连接架上设有用于安装所述太阳能电池板4的多个调节杆组件；每个调节杆组件均包括固定杆11以及设置在固定杆11上的螺栓固定结构；所述第一承载板3设上设有与多个调节杆组件的固定杆11一一对应的安装孔；所述第一承载板3通过所述螺栓固定结构固定在调节杆上。通过调节每个固定杆11的螺栓固定结构的位置，从而改变第一承载板3的倾斜方向和角度，进而实现对太阳能电池的位置调整，以更好地获取太阳能。

参见图1-图3，所述调节杆组件有四个，分别与所述第一承载板3的四个角落对应。

参见图1-图3，所述第二承载板2与第三承载板6之间设有缓冲件5，该缓冲件5的顶部与所述第二承载板2的底部连接，缓冲件5的底部与第三承载板6 的顶部连接。通过缓冲件5的设置，有利于提高吸附无人机时的稳定性和柔和性，从而对无人机和充电平台起到保护作用。

参见图1-图3，所述连接组件1包括两个相对设置的连接件以及将两个连接件固定在一起的螺栓连接结构；其中，每个连接件均包括弧形匹配部以及设置在弧形匹配部两侧的连接部，所述螺栓连接结构设置在所述连接部上；所述衔接组件15与其中一个连接件连接。通过设置这样的连接组件1，便于与户外的支柱或灯柱等圆柱形结构的柱体连接，拆装方便。

参见图1-图3，还包括控制盒10，所述平台控制模块设置在所述控制盒10 内；所述控制盒10通过安装组件12连接在支柱上，且所述安装组件12与支架为分体式结构。通过另设控制盒10来安装平台控制模块，使得平台控制模块的安装位置更加灵活，可将控制盒10设置在相对较低的位置，便于工作人员进行维护和检查。

参见图4，本实施例中，所述磁性金属件9设置在待充电的无人机的机体的顶部；所述无人机的机架上设有用于保护无人机螺旋桨的保护框14，该保护框 14将无人机的螺旋桨包围起来；无人机机体顶部的磁性金属件9比所述保护框 14高。通过保护框14的设置，能避免无人机停靠在充电平台的底部时发生碰撞，有效地对无人机的螺旋桨进行保护，同时不影响无人机与充电平台的固定。

参见图1-图5，本实施例的多旋翼无人机的悬挂式太阳能充电平台的工作原理是：

将本实用新型的多旋翼无人机的悬挂式充电平台根据具体区域合理分布设置，使得在某区域内设有多个所述充电平台。当无人机电量不足，需要充电时，先寻找出附近空闲的充电平台，并在确定附近空闲的某一充电平台后所述机体通讯模块向所述平台通讯模块发出充电信号；所述平台通讯模块在接收到充电信号后，向无人机发出平台的位置信息，无人机根据该位置信息飞行至充电平台的支架的下方，并与支架底部的充电位置对准；随后，无人机向充电平台发出停靠信号，所述平台通讯模块接收到所述停靠信号后，所述平台控制模块控制磁力发生装置8工作，使得支架底部的吸附固定位置产生磁力；无人机逐渐向上飞行，使得无人机顶部的磁性金属件9与支架底部的吸附固定位置接触，并在所述磁力发生装置8的作用下被吸附固定在充电平台底部；与此同时，无人机停止运行，螺旋桨停止工作；紧接着，所述平台控制模块控制所述无线充电发射模块向无人机上的无线充电接收模块进行耦合传输电能，实现对无人机的充电；此时无人机保持对物体13的挂载；

当无人机完成充电后，所述机体通讯模块向平台通讯模块发出离开信号，所述平台控制模块控制所述无线充电发射模块停止与所述无线充电接收模块传输电能，使得无人机停止继续充电；同时所述平台控制模块控制所述磁力发生装置8停止工作，不再对无人机顶部的磁性金属件9进行吸附；并且，所述无人机重新运行，螺旋桨继续重新工作，无人机继续挂载物体13进行飞行任务。

参见图1-图5，本实施例的多旋翼无人机的悬挂式充电方法，包括以下步骤：

(1)多个悬挂式充电平台分别设置在不同区域内的支柱上；当无人机电量不足需要充电时，通过无人机上的机体通讯模块与多个充电平台上的平台通讯模块进行通讯，寻找出附近空闲的充电平台；在确定附近空闲的某一充电平台后，机体通讯模块向该充电平台的平台通讯模块发出充电信号；

(2)充电平台的平台通讯模块在接收到无人机的充电信号后，向无人机发出平台的位置信息，无人机根据该位置信息飞行至充电平台的下方，并与充电平台底部的充电位置对准；

(3)无人机向充电平台发出停靠信号，充电平台的平台通讯模块接收到所述停靠信号后，充电平台上的平台控制模块控制磁力发生装置8工作，使得充电平台底部的吸附固定位置产生磁力；

(4)无人机逐渐向上飞行，使得无人机顶部的磁性金属件9与充电平台底部的吸附固定位置接触，并在所述磁力发生装置8的作用下被吸附固定在充电平台底部；与此同时，无人机停止运行，螺旋桨停止工作；

(5)所述平台控制模块控制充电平台上的无线充电发射模块向无人机上的无线充电接收模块进行耦合传输电能，实现对无人机的充电；

(6)当无人机完成充电后，向充电平台发出离开信号，所述平台控制模块控制所述无线充电发射模块停止与所述无线充电接收模块传输电能，使得无人机停止充电；同时所述平台控制模块控制所述磁力发生装置8停止工作，不再对无人机顶部的磁性金属件9进行吸附，所述无人机重新运行，螺旋桨继续重新工作，无人机继续进行飞行任务。

上述为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多旋翼无人机的悬挂式充电平台，其特征在于，包括支架、充电组件、磁力发生装置、平台控制模块以及平台通讯模块；其中，所述支架上设有用于与支柱连接的连接组件；所述充电组件包括无线充电模块以及为无线充电模块提供电源的供电设备，所述无线充电模块包括无线充电发射模块以及无线充电接收模块，所述无线充电发射模块与所述供电设备连接且设置在支架的底部，所述无线充电接收模块设置在无人机上且与无人机电池连接，充电时所述无线充电发射模块与无线充电接收模块进行电能的耦合传输；所述磁力发生装置设置在支架的底部，且磁力发生装置的吸附固定位置与无线充电发射模块的接收感应位置对应，待充电的无人机顶部设有与磁力发生装置匹配的磁性金属件；所述平台通讯模块与无人机上的机体通讯模块进行信号传输；所述平台控制模块与平台通讯模块、充电组件以及磁力发生装置连接。

2.根据权利要求1所述的多旋翼无人机的悬挂式充电平台，其特征在于，所述供电设备由太阳能充电设备构成；其中，所述太阳能充电设备包括太阳能电池板、太阳能充电模块以及储蓄电池，所述太阳能电池板设置在支架的顶部，所述太阳能电池板与太阳能充电模块连接，所述太阳能充电模块与储蓄电池连接，所述太阳能电池板将获取的能量传输到太阳能充电模块中，所述太阳能充电模块将所述能量转化为电能并传输到所述储蓄电池中；所述无线充电发射模块与所述储蓄电池连接。

3.根据权利要求2所述的多旋翼无人机的悬挂式充电平台，其特征在于，所述支架包括第一承载板、第二承载板、第三承载板以及连接架，所述第一承载板、第二承载板以及第三承载板从上往下依次设置在所述连接架上，所述太阳能电池板设置在第一承载板上，所述磁力发生装置以及无线充电模块均设置在所述第三承载板上；所述连接架的一侧设有向外延伸的衔接组件，该衔接组件与所述连接组件连接。

4.根据权利要求3所述的多旋翼无人机的悬挂式充电平台，其特征在于，所述连接架上设有用于安装所述太阳能电池板的多个调节杆组件；每个调节杆组件均包括固定杆以及设置在固定杆上的螺栓固定结构；所述第一承载板设上设有与多个调节杆组件的固定杆一一对应的安装孔；所述第一承载板通过所述螺栓固定结构固定在调节杆上。

5.根据权利要求4所述的多旋翼无人机的悬挂式充电平台，其特征在于，所述调节杆组件有四个，分别与所述第一承载板的四个角落对应。

6.根据权利要求3-4任一项所述的多旋翼无人机的悬挂式充电平台，其特征在于，所述第二承载板与第三承载板之间设有缓冲件，该缓冲件的顶部与所述第二承载板的底部连接，缓冲件的底部与第三承载板的顶部连接。

7.根据权利要求3所述的多旋翼无人机的悬挂式充电平台，其特征在于，所述连接组件包括两个相对设置的连接件以及将两个连接件固定在一起的螺栓连接结构；其中，每个连接件均包括弧形匹配部以及设置在弧形匹配部两侧的连接部，所述螺栓连接结构设置在所述连接部上；所述衔接组件与其中一个连接件连接。

8.根据权利要求1所述的多旋翼无人机的悬挂式充电平台，其特征在于，还包括控制盒，所述平台控制模块设置在所述控制盒内；所述控制盒通过安装组件连接在支柱上，且所述安装组件与支架为分体式结构。

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