DE102013004881A1 - Lande- und (Akku-)Aufladestation - mit Kontakt oder kontaktlos - für einzelne oder mehrere im Verbund ferngesteuerte oder autonom fliegende Drohnen mit Drehflügeln (UAVs/Flugroboter/Multikopter) - Google Patents

Lande- und (Akku-)Aufladestation - mit Kontakt oder kontaktlos - für einzelne oder mehrere im Verbund ferngesteuerte oder autonom fliegende Drohnen mit Drehflügeln (UAVs/Flugroboter/Multikopter) Download PDF

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Abstract

Das Hauptziel dieser Erfindung ist es die durch die Akkus begrenzte Flugdauer von Drohnen mit Drehflügeln durch automatisiertes Landen und Nachladen entgegen zu wirken und so die effektive Flugzeit einer einzelnen Drohne zu erhöhen. Durch den Einsatz der Erfindung reduziert sich der zu investierende Arbeitsaufwand beim Einsatz von Drohnen mit Drehflügeln auf ein Minimum, da nur noch zu Wartungszwecken und im Störfall eingegriffen werden müsste. Dadurch wird es möglich einzelne oder mehrere im Verbund arbeitende Drohnen langfristige Aufgaben zu übertragen und in neuen Bereichen wirtschaftlich nutzen zu können. Technische Beschreibung: Lande- und (Akku-)Aufladestation für einzelne oder mehrere im Verbund ferngesteuerte oder autonom fliegende Drohnen mit Drehflügeln (UAVs/Flugroboter/Multikopter), mit Anschluss an eine Wechselstromquelle, ausgestattet mit einem auf Abstandssensoren aufgebauten Landeleitsystem, einer Fernsteuerung zur Lenkung der Drohne verbunden mit einem Internetzugang, einem WLAN Anschluss, einem Ladegerät für die in der Drohne verwendeten Akkumulatoren, optional ausgerüstet mit einem Akkumagazin zum Nachladen, welches mit der Hilfe einer kleinen Robotik den Akku von der Drohne abnimmt und gegen einen vollen aus dem Magazin austauscht, welches durch Messung defekte Akkus erkennt und in einen Behälter verschiebt oder vom Austausch ausnimmt und einer Landefläche, die durch die zu den Drohnen-Kufen bzw. Landefüßen passenden Vertiefungen die Drohne, und somit die Robotik zum Tausch des Akkus, oder die Kontakte bzw. die Ladespule für eine kontaktlose Energieübertragung durch Induktion für die Aufladung der in der Drohne befindlichen Akkus, in eine passende Position bringt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung geht von einer konzipierten Lande- und (Akku-)Aufladestation, bestehend aus einer oder mehreren Landeflächen für teilweise autonom und im Verbund fliegende Drohnen mit Drehflügeln aus.
  • Die Erfindung löst das Problem, dass mit Akkus angetriebene Drohnen mit Drehflügeln nur eine sehr begrenzte Flugzeit haben. Aufgaben, die von einer oder mehreren im Verbund arbeitenden Drohnen eventuell sogar autonom ausgeführt werden sollen, enden spätestens mit dem Entladen der Akkumulatoren. Die Drohne muss nun manuell an eine Ladestation angeschlossen werden oder der Akku muss ausgetauscht werden. Dadurch ist es schwer bis unmöglich einer oder mehrerer Drohnen Aufgaben zu übertragen, die mehrere Tage, Wochen oder sogar Monate andauern, ohne dabei auf menschliche Hilfe angewiesen zu sein.
  • Der Sinn dieser Erfindung ist es, die durch die Akkus begrenzte Flugdauer durch automatisches Nachladen entgegen zu wirken und so die effektive Flugzeit einer einzelnen Drohne zu erhöhen. Durch den Datentransfer zwischen Drohne und dem angegebenen System können die Informationen der Drohne ständig über das Internet an jedes Endgerät mit Internetanschluss weitergeleitet werden. Dadurch wird es möglich einzelne oder mehrere im Verbund arbeitenden Drohnen langfristige Aufgaben zu übertragen um sie dadurch in neuen Bereichen wirtschaftlich nutzen zu können.
  • Der Vorteil liegt in erster Linie darin, dass die Erfindung die Möglichkeit der autonomen und dauerhaften Luftüberwachung mit einer oder im Verbund arbeitenden Kamera-Drohnen eröffnet und diese Anwendung für viele Bereiche wirtschaftlich macht. Eine einzelne Drohne kann sich so selber wieder aufladen; im Verbund arbeitende Drohnen lösen sich gegenseitig von der Aufgabe ab, sobald der Akku wieder neu geladen werden muss. Einsatzmöglichkeiten ergeben sich im Sicherheitsbereich, wo eine oder mehrere Drohnen in Verbindung mit der Erfindung ein definiertes Areal oder Gebäude bewachen können. Die Verbindung mit Schall- und Lichtsensoren und einer Bildauswertung für die an der Drohne befindlichen Kamera ermöglicht es Unregelmäßigkeiten zu erkennen und im Alarmfall sofort über das Internet eine Verbindung mit einem anderen PC oder Endgerät aufzunehmen, um Bilder, Ton und andere Daten zu übertragen und Befehle entgegenzunehmen. Auf diese Weise bekommt eine an einem komplett anderen Ort befindliche Person einen Eindruck der Lage und kann, wenn notwendig, reagieren. Ermöglicht werden somit langfristig ausgelegte Film- und Bilddokumentationen in der Immobilien-Projektentwicklung, dem Baustellenfortschritt, der Stadtentwicklung, dem Naturschutz im Bereich der Entwicklung von Flora und Fauna (Stichwort: Waldentwicklung), der Archäologie oder der Geologie.
  • Je nach Montageort ergeben sich weitere Einsatzbereiche. Möglichkeiten für die Montage sind auf dem Boden, auf einem Gebäude, auf einem Turm oder auf einem Gerüst zum Aufbau eines autonomen oder ferngesteuerten Drohnen-Systems bestehend aus einer oder mehreren Drohnen mit der Aufgabe der Überwachung von Gebäuden, Anlagen und Geländen wie Wohnungen, Häuser, Industrieanlagen, Atomkraftwerken, Bahngleisen, Trinkwasserspeichern, Lagern und Produktionsstätten.
  • Auf einem Schiff montiert bringt die Erfindung in Verbindung mit einer oder mehreren Kameradrohnen die Möglichkeit das Sichtfeld enorm zu erweitern und die Qualität der Bilder zu verbessern. Da eine Drohne nicht nur weiter fliegen kann als man mit dem Fernglas sehen kann, kann durch die erhöhte Aussicht aus der Luft die durch die Erdkrümmung bedingte Sichtweite ausgeglichen werden. Werden die Drohnen mit weiteren Sensoren ausgestattet, können diese dazu beitragen Proben zu nehmen und Messungen durchzuführen für z. B. Forschung und Fischfang.
  • Wird die Erfindung an oder in einer mobilen Einheit, wie einem PKW oder LKW, angebracht, ergeben sich weitere Vorteile. Durch die Erfindung in der Verbindung mit mehreren Drohnen können mit einer einzigen Kontrollperson in kürzester Zeit sehr große Fläche abgeflogen, fotografiert, kartografiert, dokumentiert, ausgewertet und übertragen werden. Ausgestattet mit Wärmebildkameras können so schnell gesuchte und vermisste Personen gefunden oder die Lage in großen Gebieten ausgewertet werden. Schädlingsbekämpfung, Boden- und Wasserproben sammeln, Mikroeingriffe in die Landwirtschaft, Abwehr von Tieren auf Flugplätzen, Weinreben und Feldern der Landwirtschaft sind weitere Einsatzgebiete für einzelne oder im Schwarm agierende Drohnen zusammen mit der Erfindung.
  • In Fahrzeugen von Bahnmitarbeitern oder als portables System ausgestattet mit einem Akkumagazin oder einer anderen Stromversorgung kann die Erfindung in Verbindung mit einer oder mehreren Drohnen ein kosteneffizientes System zur Warnung von herannahenden Zogen dargestellt werden. Vor dem Start der Gleisarbeiten fliegen die Drohnen die Gleise herauf bzw. herab und setzen sich in einer Entfernung auf oder neben die Gleise, die für eine Warnung der Gleisarbeiter ausreichend ist. Ein sich der Drohne nähernder Zug wird durch Schall- und Lichtsensoren erkannt, woraufhin die Drohne ein Signal an eine Warnanlage sendet.
  • Derzeit werden Drohnen schon in vielen zivilen und militärischen Bereichen eingesetzt. Nach umfangreicher Recherche ist festzustellen, dass ein solches System weder in der Anwendung, noch als Patent registriert ist, weswegen es eine technologische Neuheit darstellt und neue Anwendungsbereiche für Drohnen ermöglicht. Das Prinzip, dass eine Drohne mit Drehflügeln automatisch auf einem Punkt landen soll, an dem das Gerät aufgeladen bzw. der Akku ausgetauscht wird, um zeitnah wieder zu starten, wird als Patent beansprucht.
  • Bezugszeichenliste
  • Fig. 1a und Fig. 1b
    • 1
    Primärspule
    2
    Sekundärspule
    3
    Drehflügel-Drohne
    4
    Landeplatte
    5
    Schaltungsgehäuse
    6
    Halterung
    7
    Standmast
    8
    Aufladekontakten
  • Elektrisches Aufladen:
    • Mit Kontakten durch 8 Kontaktlos (induktiv) durch 1 + 2

Claims (10)

  1. Lande- und (Akku-)Aufladestation – mit Kontakt oder kontaktlos – für einzelne oder mehrere im Verbund ferngesteuerte oder autonom fliegende Drohnen mit Drehflügeln (UAVs/Flugroboter/Multikopter) mit Anschluss an eine Wechselstromquelle und einem Ladegerät für die in der Drohne verwendeten Akkumulatoren.
  2. Lande- und (Akku-)Aufladestation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem Akkumagazin zum Nachladen ausgerüstet ist, welches mit der Hilfe einer kleinen Robotik den Akku von der Drohne abnimmt und gegen einen vollen aus dem Magazin austauscht.
  3. Lande- und (Akku-)Aufladestation nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem Akkumagazin zum Nachladen ausgerüstet ist, welches mit der Hilfe einer kleinen Robotik den Akku von der Drohne abnimmt und gegen einen vollen aus dem Magazin austauscht und durch Messung defekte Akkus erkennt und in einen Behälter verschiebt oder vom Austausch ausnimmt.
  4. Lands- und (Akku-)Aufladestation nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem auf Abstandssensoren aufgebauten Landeleitsystem ausgestattet ist, damit die Drohnen mit Drehflügeln die exakte Landeposition finden.
  5. Lande- und (Akku-)Aufladestation nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer Fernsteuerung zur Lenkung der Drohne(n) verbunden mit einem Internetzugang und einem WLAN Anschluss ausgestattet ist.
  6. Lande- und (Akku-)Aufladestation nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer zu den Drohnen-Kufen bzw. Landefüßen passenden Vertiefungen die Drohne, und somit die Robotik zum Tausch des Akkus, oder die Kontakte bzw. die Ladespule für eine kontaktlose Energieübertragung durch Induktion für die Aufladung der in der Drohne befindlichen Akkus, ausgestattet ist und die Drohne bei der Landung in eine passende Position bringt.
  7. Lande- und (Akku-)Aufladestation nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es über mehrere Landeflächen verfügt.
  8. Lands- und (Akku-)Aufladestation nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einer automatischen Betankungsstelle für Flüssigkeiten wie z. B. Benzin, Pestizide, Fungizide ausgestattet wird.
  9. Lande- und (Akku-)Aufladestation nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es dem in der Drohne befindlichen Akku mittels Induktion und somit kontaktlos aufladen kann.
  10. Lande- und (Akku-)Aufladestation nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladegerät von einem Windrad oder einer Brennstoffzelle mit Energie versorgt wird.
DE201310004881 2013-03-07 2013-03-07 Lande- und (Akku-)Aufladestation - mit Kontakt oder kontaktlos - für einzelne oder mehrere im Verbund ferngesteuerte oder autonom fliegende Drohnen mit Drehflügeln (UAVs/Flugroboter/Multikopter) Ceased DE102013004881A1 (de)

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