ES2959452T3

ES2959452T3 - Vehiculo aereo no tripulado integrado con sistema de carga automatica de energias renovables

Info

Publication number: ES2959452T3
Application number: ES19744838T
Authority: ES
Inventors: Dushan Kandasamy
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-05-03
Filing date: 2019-05-03
Publication date: 2024-02-26
Anticipated expiration: 2039-05-03
Also published as: CN112384444A; EP3768593A1; EP3768593C0; WO2019211812A1; US11001386B2; EP3768593B1; GB201807279D0; GB201906306D0; JP2022523605A; GB2576067B; CN112384444B; US20210046837A1; GB2576067A

Abstract

Se divulga un vehículo aéreo no tripulado tal como un dron (100) integrado con una unidad de energía solar. La unidad de energía solar comprende un conjunto de panel solar (104) colocado en un casco del dron. El conjunto de paneles solares está compuesto por una persiana tipo cortina incrustada con una pluralidad de células fotovoltaicas (110). La persiana puede estar formada por una pluralidad de listones que tienen espacio entre cada uno de los listones, en donde el espacio facilita una dislocación efectiva de la difusión del viento para mantener la estabilidad del dron en suspensión. El obturador puede comprender además un medio para girar y girar el obturador para proporcionar equilibrio al dron en suspensión. Además, la unidad de energía solar comprende una unidad de almacenamiento de energía acoplada operativamente al conjunto de panel solar para almacenar la energía eléctrica del panel solar. Además, el obturador puede configurarse para girar cíclicamente difundiendo la ráfaga de viento de manera inofensiva para estabilizar el dron en suspensión. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Vehículo aéreo no tripulado integrado con sistema de carga automática de energías renovables

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

A. Campo técnico

La presente invención se refiere en general al campo de los vehículos aéreos no tripulados (UAV), como los drones, y más particularmente a un vehículo aéreo no tripulado integrado con un sistema automático de carga de energía renovable, como una unidad de energía solar.

B. Descripción de la técnica relacionada

Los drones son vehículos aéreos sin un piloto humano a bordo para controlar el vehículo. Estos vehículos aéreos están controlados por computadoras a bordo o mediante control remoto por parte de un operador humano. Los drones se están volviendo populares en industrias como la aplicación de la ley, la agricultura o los mercados debido a su capacidad para inspeccionar el medio ambiente desde el aire mediante sensores o cámaras. Generalmente, los drones incluyen componentes como un sistema de propulsión, una fuente de energía, un controlador y un sistema de comunicación remota. Además, los drones diseñados para realizar funciones específicas, como reconocimiento aéreo y funciones de detección, incluyen menos componentes electrónicos como cámaras, sensores, etc. Sin embargo, para que el dron esté operativo y realice todas las funciones preconfiguradas, requiere un suministro de energía continuo. La operación continua y la adición de varios equipos electrónicos al dron para lograr las funcionalidades deseadas podrían agotar rápidamente la fuente de energía a bordo.

US 9272 783 B2 describe un avión propulsado por una larga autonomía que incluye un fuselaje, una hélice acoplada al fuselaje, un ala acoplada al fuselaje y un sistema de almacenamiento de energía dispuesto dentro del fuselaje. El ala incluye un área de superficie ajustable que incluye células solares configuradas para recolectar energía solar incidente y convertir la energía solar incidente recolectada en energía eléctrica para alimentar la aeronave durante el vuelo diurno. El sistema de almacenamiento de energía está configurado para convertir el exceso de energía eléctrica convertida de energía solar incidente recolectada en energía química, almacenar la energía química y convertir la energía química almacenada en energía eléctrica para impulsar la aeronave durante el vuelo nocturno.

US 2018/075760 A1 divulga un sistema de monitoreo aéreo para monitorear un área geográfica, que comprende: un vehículo aéreo no tripulado (UAV) que comprende: una pluralidad de motores de elevación para impulsar una hélice; un soporte subestructural que soporta los motores y hélices de elevación; un circuito de control de UAV configurado para controlar el funcionamiento de los motores de elevación; una fuente de energía eléctrica recargable que suministra energía eléctrica al circuito de control del UAV y a la pluralidad de motores de elevación; un circuito de control de recarga; y un sistema de soporte modificable cooperó con el soporte subestructural y soportando un conjunto de células fotovoltaicas acopladas eléctricamente con la fuente de energía recargable y configuradas para suministrar energía eléctrica a la fuente de energía recargable, en donde el circuito de control de recarga está configurado para controlar una modificación del modificable sistema de soporte para provocar una modificación física de al menos una orientación del sistema de soporte modificable con respecto al soporte subestructural.

CN 107 215 464 A revela un vehículo aéreo no tripulado inteligente con alta capacidad de crucero. El vehículo aéreo no tripulado inteligente con alta capacidad de crucero comprende un fuselaje, un circuito de control, un mecanismo de vuelo y un mecanismo de generación de energía eólica, en donde el mecanismo de vuelo comprende una pluralidad de conjuntos de vuelo; el mecanismo de generación de energía eólica comprende un conjunto impulsor, un conjunto de generación de energía y conjuntos elevadores; el conjunto impulsor comprende un eje giratorio, un manguito de eje, un disco de conexión, marcos de refuerzo y paletas; el conjunto de generación de energía comprende un primer engranaje, un segundo engranaje, una caja de engranajes y un generador; y cada uno de los conjuntos elevadores comprende una varilla de manguito, un tornillo guía y un motor elevador. El vehículo aéreo no tripulado inteligente con alta capacidad de crucero tiene una estructura exquisita; el exclusivo mecanismo de generación de energía eólica puede generar energía a partir de energía eólica a gran altitud durante el vuelo del vehículo aéreo no tripulado, por lo que la capacidad de crucero del vehículo aéreo no tripulado mejora considerablemente; los conjuntos de elevación únicos en el mecanismo de generación de energía eólica pueden ajustar la altura integral del mecanismo de generación de energía eólica, de modo que se evita que el mecanismo de generación de energía eólica influya en el vuelo del vehículo aéreo no tripulado; Además, el vehículo aéreo no tripulado inteligente con alta capacidad de crucero tiene una función de generación de energía solar, por lo que la capacidad de crucero del vehículo aéreo no tripulado mejora aún más.

WO 2010/027801 A2 revela uma avión transformable que logra ubicación multimodal y camuflaje para el emplazamiento de carga útil. El avión transformable incluye un fuselaje completamente cilíndrico que incluye uma forma configurada como uma contenedor de embalaje uma uma primer extremo y uma segundo extremo. Uma conjunto de alas está acoplado al fuselaje. El conjunto de alas incluye uma primera posición donde el conjunto de alas se extiende hacia dentro desde el fuselaje y una segunda posición donde el conjunto de alas se retrae hacia adentro hacia el fuselaje. Uma cola está acoplada al segundo extremo del fuselaje cilíndrico. La cola incluye uma primera posición uma la que la cola se extiende hacia dentro desde el fuselaje y una segunda posición en la que la cola se retrae hacia el interior del fuselaje. Se monta uma hélice uma el primer extremo del fuselaje. Un motor está acoplado complementamente en a la hélice. El motor está encerrado dentro del fuselaje y sobre la hélice.

EP 3150491 A1 describe uma método para operar uma sistema de vehículo aéreo no tripulado (UAV) que incluye dirigir uma primer avión de transporte multirrotor para que lleve uma alto uma segundo avión transportado y liberar el segundo avión para el vuelo, mientras se impulsa el primer avión uma uma motor a bordo. Batería, ordenando al primer avión que coloque uma línea de captura uma uma trayectoria de vuelo del segundo avión y capture el segundo avión.

Convencionalmente, se emplean fuentes de energía como combustible, uma batería recargable o uma reserva de energía para satisfacer los requisitos de energía del dron. Sin embargo, utilizar el respaldo de energía recargable requiere uma aterrizaje periódico del dron para reponer su fuente de energía. Por lo tanto, uma requisito común de los drones es la necesidad de uma fuente de energía no exhaustiva.

Por lo tanto, existe la necesidad de uma dron uma uma fuente de energía integrada que reponga la energía requerida completamente.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un vehículo aéreo no tripulado, como por ejemplo un dron, integrado con un sistema automático de carga de energía renovable, como por ejemplo una unidad de energía solar.

El alcance de la invención está definido por las reivindicaciones adjuntas.

Según la presente invención, la unidad de energía solar del dron comprende un conjunto de panel solar colocado en un casco del dron. El conjunto de paneles solares está compuesto por una persiana tipo cortina en la que se integran una pluralidad de células fotovoltaicas. En una realización, la contraventana está formada por una pluralidad de listones que tienen espacio entre cada uno de los listones. En una realización, los espacios entre cada uno de los listones facilitan una dislocación eficaz de la difusión del viento para mantener la estabilidad del dron en suspensión. En una realización, la construcción del obturador tipo cortina permite que la cortina baje. En una realización, la función desplegable permite que la persiana se extienda unos 10 metros y facilita la conservación del máximo de energía. Además, el dron comprende una amplia capacidad de protrusión extensible que facilita la absorción de energía solar y actúa como una metodología para distribuir la energía absorbida a otros dispositivos de dron. En una realización, la persiana tipo cortina tiene forma hemisférica para facilitar la máxima absorción de energía solar. En otra realización, la contraventana tipo cortina está hecha de una fibra sintética como Kevlar®.

En una realización, la persiana tipo cortina incluye medios para girar y girar las lamas de la persiana. En una realización, los medios de torsión y giro del obturador proporcionan un equilibrio estacionario para el dron en suspensión. En una realización, el dron emplea métodos para facilitar la máxima absorción de ráfagas de viento, para mover inofensivamente el obturador hacia adentro y hacia afuera. En una realización, la persiana o persiana tipo cortina está configurada para girar cíclicamente difundiendo la ráfaga de viento de manera inofensiva para estabilizar el dron en suspensión. En una realización, la persiana tipo cortina está configurada para navegar hacia abajo y permite absorber energía solar. En una realización, la persiana tipo cortina está configurada para proporcionar la trayectoria del viento del oeste y del viento del este del dron respectivamente del viento que sopla. Además, la unidad de energía solar comprende además una unidad de almacenamiento de energía acoplada operativamente al conjunto de panel solar para almacenar la energía eléctrica del panel solar.

En otra realización, el vehículo aéreo no tripulado comprende un recinto, un conjunto de cubierta protectora y un controlador. En otra realización, el conjunto de panel solar es una vela integrada con una pluralidad de células fotovoltaicas, en lo sucesivo denominada vela fotovoltaica. En una realización, el conjunto de panel solar está dispuesto dentro del recinto del vehículo aéreo no tripulado. El recinto comprende una abertura. El conjunto de cubierta protectora está dispuesto en la abertura del recinto. En una realización, el conjunto de panel solar es una persiana tipo cortina integrada con una pluralidad de células fotovoltaicas. La unidad de almacenamiento de energía en comunicación con la vela fotovoltaica está configurada para almacenar energía generada a partir del panel solar. El controlador en comunicación con el conjunto de panel solar, el recinto, la unidad de almacenamiento de energía y el conjunto de cubierta protectora configurado para monitorear el nivel de voltaje de la unidad de almacenamiento de energía. En una realización, si el nivel de voltaje de la unidad de almacenamiento de energía es igual o menor que un voltaje predeterminado, el controlador está configurado para abrir el conjunto de cubierta protectora y desconecta el panel solar para recolectar energía solar para cargar la unidad de almacenamiento de energía. En una realización, si el nivel de voltaje de la unidad de almacenamiento de energía está por encima del voltaje predeterminado, el controlador está configurado para retraer el panel solar desacoplado dentro del recinto y cierra la abertura a través del conjunto de cubierta protectora.

Otros objetos, características y ventajas de la presente invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Se entenderá más fácilmente una comprensión más completa de la presente invención, y las ventajas y características de la misma, haciendo referencia a la siguiente descripción detallada cuando se considera en conjunto con los dibujos adjuntos, en los que:

• FIG. 1muestra uma vista frontal de uma vehículo aéreo no tripulado tal como uma dron integrado uma uma conjunto de panel solar uma uma realización de la presente invención.

• FIG 2muestra uma vista frontal del conjunto de paneles solares del dron uma uma realización de la invención.

• FIG. 3muestra uma vista uma perspectiva del conjunto de paneles solares del dron uma uma realización de la invención.

• FIG. 4muestra uma vista uma perspectiva del conjunto de panel solar y la unidad de almacenamiento de energía uma uma realización de la presente invención.

• FIG. 5ilustra uma vista uma perspectiva de uma persiana tipo cortina integrada uma células fotovoltaicas mediante uma control remoto uma uma realización de la presente invención.

• FIG. 6muestra uma vista uma perspectiva de la unidad enrollable de la persiana tipo cortina empotrada uma células fotovoltaicas uma uma realización de la presente invención.

• FIG. 7ilustra uma vista uma perspectiva de uma persiana veneciana integrada uma células fotovoltaicas uma uma realización de la presente invención.

• FIG. 8ilustra uma diagrama de bloques del controlador del dron integrado uma vela fotovoltaica según uma realización de la presente invención.

• FIG. 9ilustra uma vista uma perspectiva de uma celda fotovoltaica uma uma realización de la presente invención.

• FIG. 10ilustra la vela fotovoltaica que ompreende uma ompreende de células fotovoltaicas uma uma realización de la presente invención.

• FIG. 11ilustra la vela fotovoltaica uma ompreend que ompreende uma ompreende de células fotovoltaicas uma uma realización de la presente invención.

• FIG. 12ilustra la vela fotovoltaica uma uma configuración de persiana tipo cortina uma uma realización de la presente invención.

• FIG. 13ilustra vários componentes de la vela fotovoltaica uma la configuración de persiana tipo cortina uma uma realización de la presente invención.

• FIG. 14ilustra uma vista lateral de células fotovoltaicas de la vela fotovoltaica uma uma realización de la presente invención.

• FIG. 15ilustra el movimiento de la vela fotovoltaica uma la dirección del viento uma uma realización de la invención.

• FIG. 16ilustra uma panel solar de doble cara uma uma realización de la presente invención.

• FIG. 17ilustra varias capas de panel solar de doble cara uma uma realización de la presente invención.

• FIG. 18ilustra la generación de energía a partir de uma vela fotovoltaica uma uma realización de la presente invención.

• FIG. 19ilustra la generación de energía utilizando uma vela fotovoltaica integrada dentro del dron uma uma realización de la presente invención.

• FIG. 20ilustra a modo de ejemplo uma vista uma corte de la unidad de rodillo uma uma realización de la presente invención.

• FIG. 21ilustra a modo de ejemplo uma vista uma sección transversal de la unidad de rodillo uma uma realización de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE REALIZACIONES

A continuación se dará una descripción de las realizaciones de la presente invención.

Haciendo referencia a laFIG. 1,la presente invención se refiere a un vehículo aéreo no tripulado tal como un dron102integrado con un sistema automático de carga de energía renovable100,el sistema de carga de energía renovable es una unidad de energía solar. La unidad de energía solar del dron102comprende un conjunto de panel solar colocado en un casco del dron102.En una realización, la unidad de energía solar está compuesta por una vela incrustada con una pluralidad de colectores solares fotovoltaicos o células fotovoltaicas110,una pluralidad de paneles solares fotovoltaicos. colectores o células fotovoltaicas110,denominadas vela fotovoltaica104.

Haciendo referencia a laFIG. 2,el conjunto de panel solar está compuesto por una persiana105tipo cortina incrustada con una pluralidad de colectores solares fotovoltaicos o células fotovoltaicas110.En una realización, la persiana105está formada por una pluralidad de láminas108que tienen un espacio entre cada una de las listones108.En una realización, el espacio entre cada uno de los listones108facilita una dislocación efectiva de la difusión del viento para mantener la estabilidad del dron flotante102.En una realización, el obturador105tiene un espesor de 2 pulgadas. En una realización, la construcción de la contraventana tipo cortina105permite que la cortina caiga cuando sea necesario, por ejemplo durante el día y permite enrollarla o moverla a una posición apartada cuando no esté en uso, para ejemplo durante la noche. Además, la persiana105comprende una unidad de rodillo112que facilita enrollar la persiana105de tipo cortina y la mantiene en su lugar cuando la persiana105no está en uso.

En una realización, la función desplegable permite que el obturador105se extienda aproximadamente 10 metros y facilita la conservación de la energía máxima. En una realización, el dron102está configurado para maniobrar para facilitar la máxima absorción de energía solar a través del obturador105tipo cortina incrustado con células fotovoltaicas110.Además, el dron102comprende una amplia capacidad de protrusión extensible que facilita la absorción de energía solar y actúa como metodología para distribuir la energía absorbida a otros dispositivos drones. En una realización, la contraventana tipo cortina105está hecha de una fibra sintética tal como Kevlar®. En una realización, la persiana105de tipo cortina tiene forma hemisférica para facilitar la máxima absorción de energía solar. En una realización, la capacidad de extensión del obturador105permite reducir el tiempo de carga indefinidamente ya que la conservación de energía es máxima. Por lo tanto, utilizar el obturador105integrado con células fotovoltaicas110proporciona una fuente de energía económica con alta confiabilidad y alta eficiencia. Además, esta capacidad de absorción de energía solar proporciona una estación de carga solar integrada para el dron102.

En una realización, la contraventana tipo cortina105comprende una o más protuberancias para facilitar el movimiento del flujo de aire y proporcionar estabilidad al dron102.En una realización, la contraventana tipo cortina105incluye un medio de torsión y giro106para las lamas.108del obturador105.En una realización, los medios de torsión y giro106del obturador105proporcionan un equilibrio estacionario para el dron flotante102.

En una realización, el dron102emplea métodos para facilitar la máxima absorción de ráfagas de viento y para inofensivamente mover el obturador105hacia adentro y hacia afuera. En una realización, la persiana/persiana tipo cortina105está configurada para girar cíclicamente difundiendo la ráfaga de viento de manera inofensiva para estabilizar el dron flotante102.

En una realización, la persiana105tipo cortina está configurada para navegar hacia abajo y permite absorber energía solar. En una realización, el diseño de la persiana105tipo cortina está configurado para proporcionar la trayectoria del viento del oeste y del viento del este del dron102respectivamente al viento que sopla. La presente invención funciona como una bisagra dentro de una puerta o una sustancia elástica, etc. Además, la presente invención facilita una cantidad predeterminada de compresión impartida debido a una ráfaga de viento que empuja la contraventana plana105hacia afuera.

Haciendo referencia a laFIG. 3,se muestra una vista en perspectiva del obturador105. La persiana105comprende una unidad de rodillo112,que facilita enrollar la persiana105de tipo cortina cuando la persiana105no está en uso. Haciendo referencia a laFIG. 4,la unidad de energía solar de la presente invención comprende además una unidad de almacenamiento de energía128en una realización de la presente invención. La unidad de almacenamiento de energía128comprende una unidad de batería y componentes electrónicos adecuados para almacenar la energía y cargar la batería. La unidad de almacenamiento de energía128comprende además un indicador de batería114configurado para mostrar el nivel de carga de la batería. En una realización, la unidad de almacenamiento de energía128comprende además un interruptor de alimentación120para controlar el suministro de energía desde la unidad de batería.

En una realización, la unidad de almacenamiento de energía128comprende además un medio para entregar la energía eléctrica al dron102tal como un puerto USB122.En una realización, la unidad de almacenamiento de energía128comprende además una ranura de conexión116para recibir un electrodo124de la persiana105para transferir energía eléctrica desde el conjunto de panel solar a la unidad de almacenamiento de energía128.En una realización, la persiana105podría liberarse mediante un interruptor de liberación118para enrollarse y mantenerse en su lugar usando la unidad de rodillo112cuando la persiana105incrustado con células fotovoltaicas110no está en uso, por ejemplo durante la noche.

Haciendo referencia a laFIG. 5,el conjunto de panel solar de tipo obturador105podría controlarse remotamente para bajar o cerrar el obturador105a través de una unidad de control remoto, en una realización de la presente invención. Haciendo referencia a laFIG. 6,se muestra una vista en perspectiva de la unidad de rodillo112de la persiana105tipo cortina incrustada con células fotovoltaicas110, en una realización de la presente invención. Haciendo referencia a laFIG. 7,se revela una vista en perspectiva de una persiana veneciana109incrustada con células fotovoltaicas110,en una realización de la presente invención.

En otra realización, el vehículo aéreo no tripulado comprende un recinto, un conjunto de cubierta protectora y un controlador. En otra realización, el conjunto de panel solar es una vela integrada con una pluralidad de células fotovoltaicas110,en lo sucesivo denominada vela fotovoltaica104.En una realización, el conjunto de panel solar está dispuesto dentro del recinto del vehículo aéreo no tripulado. El recinto comprende una abertura. El conjunto de cubierta protectora está dispuesto en la abertura del recinto. En una realización, el conjunto de panel solar es una persiana tipo cortina integrada con una pluralidad de células fotovoltaicas110.

La unidad de almacenamiento de energía128en comunicación con la vela fotovoltaica104está configurada para almacenar energía generada a partir del panel solar. El controlador en comunicación con el conjunto de panel solar, el recinto, la unidad de almacenamiento de energía y el conjunto de cubierta protectora configurado para monitorear el nivel de voltaje de la unidad de almacenamiento de energía. En una realización, si el nivel de voltaje de la unidad de almacenamiento de energía128es igual o menor que un voltaje predeterminado, el controlador está configurado para transmitir información para abrir el conjunto de cubierta protectora y desconecta el panel solar para recolectar energía solar para cargar la energía. unidad de almacenamiento128.

En una realización, el circuito de accionamiento de la vela PV104está configurado para abrir la cubierta protectora y accionar el motor BLDC en una determinada dirección. La vela fotovoltaica104comprende una estructura mecánica compleja con su protuberancia que se desengancha hacia abajo y es controlada por el rotor del BLDC. Cuando la vela fotovoltaica104se haya "dejado caer" con éxito, comenzará a recolectar energía solar y a cargar la batería interna o unidad de almacenamiento de energía128.

En una realización, si el nivel de voltaje de la unidad de almacenamiento de energía está por encima del voltaje predeterminado, el controlador está configurado para retraer el panel solar desacoplado dentro del recinto y cierra la abertura a través del conjunto de cubierta protectora. En una realización, la vela fotovoltaica104está acoplada al rotor de un motor tipo BLDC. En una realización, el vehículo aéreo no tripulado comprende además un fotosensor en comunicación con el controlador configurado para detectar la dirección de la energía solar. Además, el controlador está configurado para hacer flotar el vehículo aéreo no tripulado en dirección a la energía solar para recolectar energía solar mediante el conjunto de paneles solares.

En una realización, si la batería del dron102ha alcanzado un voltaje de batería críticamente bajo (se ha agotado por completo), el controlador está configurado para iniciar un procedimiento de aterrizaje de emergencia. El dron102aterrizará suavemente y antes de pasar al modo de bajo consumo para conservar la vida útil restante de la batería (LP) y transmitir sus coordenadas locales a la estación de control del dron más cercana.

Haciendo referencia a laFIG. 8,se ilustra un diagrama eléctrico del tablero de accionamiento del motor de vela fotovoltaica142.La placa de accionamiento del motor de vela fotovoltaica142comprende un conector de 8 clavijas, una CPU144,un controlador de motor BLDC146,un motor BLDC146y una vela fotovoltaica104.El conector de 8 clavijas está configurado para recibir todas las señales de control y alimentación enrutadas. La CPU144es una CPU pequeña de baja potencia que manejará localmente la información de conducción que se envió desde la CPU de la placa controladora y proporcionará al controlador146del motor BLDC un flujo de datos a través de una conectividad basada en tipo PWM o SPI entre los dos IC. El controlador de motor BLDC146IC está configurado para accionar el motor BLDC148.La vela PV104está configurada para cargar la batería interna conectada.

En una realización, la placa del motor de vela fotovoltaica142y el controlador se comunican a través de una interfaz cableada que utiliza la interfaz de bus CAN y varias señales adicionales. La placa de motor fotovoltaico142comprende un conector de 8 pines conectado con señales de control y potencia específicas. En una realización, el controlador también comprende siete de estos conectores, lo que facilita que el vehículo de conducción autónoma tenga flexibilidad para controlar todas las partes móviles (articulaciones, hélices y vela PV104) por separado y con facilidad mediante un simple cable que se conecta desde estos conectores. a cada placa de motor.

En una realización, al menos dos conectores (es decir, clavijas cableadas 1 y 2) están configurados para proporcionar energía al módulo de la placa del motor. En una realización, al menos dos conectores (es decir, los pines cableados 3 y 4) están configurados para transferir datos desde la CPU del controlador maestro a cada módulo. En una realización, la interfaz CAN se utiliza como interfaz de transferencia de datos por su confiabilidad y relativa simplicidad. La interfaz CAN se utiliza con la CPU del controlador maestro para enviar/recibir paquetes de datos de formato y tamaño predefinidos, incluidos bits de inicio, información de identificación, datos centrales, suma de comprobación y bits de parada.

En una realización, al menos tres pines (es decir, pin cableado 5,6,7) identifican una placa de motor respectiva que controla el segmento respectivo del dron102.Usando las líneas A0, A1 y A2, la CPU o controlador maestro está configurado para generar un 3- dirección de bit (un total de 8 direcciones binarias posibles) y proporciona a cada placa de motor su propia ID única. Tras el encendido inicial y el procedimiento de inicialización del módulo, la CPU alternará cada línea de salida ChX secuencialmente y colocará la dirección única de 3 bits en las líneas AX. En el extremo receptor, al leer que la línea de entrada ChX ha sido conmutada, la placa del motor leerá la dirección de 3 bits enviada y la "recordará" dentro de sus registros internos (memoria). Una vez que el proceso de inicialización completo se haya completado con éxito, cada módulo conocerá su información de identificación, que es esencial para saber cuándo está siendo direccionado por la CPU durante la transferencia de datos CAN, leyendo la parte de identificación del paquete de datos, que describe a qué periférico. dispositivo al que está destinado.

En una realización, al menos un pin (pin 8) o pin ChX (Canal X) está conectado por separado a cada conector de la CPU de la placa controladora. Tras la alimentación inicial, el ChX está configurado para identificar una placa de motor respectiva que controla el segmento respectivo del dron102como se describió anteriormente. Durante el funcionamiento normal, el ChX está configurado para activar (sondear o interrumpir) cada placa de motor y solicitar acciones adicionales desde su lado. Uno de los escenarios en los que se utiliza es el siguiente: En tal escenario, el ChX se utiliza para interrumpir el funcionamiento de uno de los módulos de motor y activar el procedimiento de software de interrupción adecuado en el lado del módulo de motor. Durante este procedimiento, la CPU maestra solicitará a la placa del motor datos de identificación que se enviarán a través del canal de comunicaciones, describiendo parámetros tales como el tipo de pieza mecánica adjunta a ella (por ejemplo, la vela fotovoltaica104), el tipo de motor, etc.

De esta manera, al sondear (verificar) la información de estado de cada módulo de motor de hélice, la CPU tendrá información sobre múltiples puntos que son esenciales durante el funcionamiento del AD, como por ejemplo: si las hélices de ambos lados coinciden (por ejemplo, si hay una diferencia en el tamaño de las hélices o los motores, debido a un error del usuario, que puede causar la desestabilización del dron durante el vuelo), qué hélices se utilizan, etc. Todos estos datos son esenciales para que la CPU pueda proporcionar con precisión comandos de conducción a cada hélice. Si se ha detectado una discrepancia, la CPU tiene la autoridad para detener el despegue del dron102y tomar acciones adicionales (por ejemplo, enviar mensajes de estado al módulo controlador de puerta de enlace LoRa). Este control se utiliza para enviar con precisión comandos de accionamiento y controlar la vela PV104.

FIG. 9ilustra una vista en perspectiva de una célula fotovoltaica110en una realización de la presente invención. Se ilustra la celda fotovoltaica110que comprende el elemento fotovoltaico152y el elemento piezoeléctrico154. FIG. 10ilustra una vela fotovoltaica104que comprende una disposición de una pluralidad de células fotovoltaicas110en una realización de la presente invención. Haciendo referencia a laFIG. 11,en una realización, la vela fotovoltaica104está dispuesta con una pluralidad de orificios156para permitir que el viento pase a través de la vela o cortina. Haciendo referencia a laFIG. 12,en otra realización, la vela fotovoltaica104podría diseñarse en forma de una persiana158de tipo cortina que comprende una pluralidad de células fotovoltaicas110.Con referencia a laFIG. 13en otra realización, la persiana158de tipo cortina comprende una varilla160de aluminio, un extremo162del émbolo y un soporte164del extremo del émbolo.FIG. 14ilustra una vista lateral de la celda fotovoltaica110de la vela fotovoltaica104en una realización de la presente invención.

FIG. 15ilustra el movimiento de la vela fotovoltaica104en la dirección del viento en una realización de la invención. En una realización, el dron102comprende medios para girar la vela fotovoltaica104preferiblemente en un ángulo total de al menos aproximadamente 180 grados, es decir, ±90 grados con respecto a la vertical, mientras la aeronave maniobra, por ejemplo, en un "merodeo". modo alrededor de una trayectoria de vuelo ovalada estacionaria, manteniendo así la vela PV104de recolección de energía solar orientada en una posición que maximiza la energía solar recolectada por el vehículo durante el día. Por lo tanto, esta disposición maximiza la energía solar que se puede recolectar en latitudes altas en los meses de invierno para un tamaño dado de panel, lo que resulta en un intercambio positivo de más energía solar recolectada de la que se utiliza por el peso y la resistencia adicionales del panel.

FIG. 16ilustra el panel solar de doble cara130en una realización de la presente invención.FIG. 17ilustra capas de panel solar de doble cara130en una realización de la presente invención. En una realización, el panel solar de doble cara130comprende un elemento fotovoltaico152en una parte superior e inferior, y un elemento piezoeléctrico154en la parte media.

FIG. 18ilustra la generación de energía a partir de la vela fotovoltaica104en una realización de la presente invención. En una realización, la vela fotovoltaica104está unida a un mecanismo de rotación que permite el movimiento de rotación libre y permite la recolección eficiente de energía rotacional. El mecanismo está acoplado a la caja de cambios136que está conectada al generador138dispuesto en la góndola140. FIG.

19ilustra la generación de energía a partir de una vela fotovoltaica104que tiene una configuración de obturador tipo cortina integrada dentro del dron102en una realización de la presente invención.

FIG. 20ilustra a modo de ejemplo una vista en corte de la unidad de rodillo112en una realización de la presente invención.FIG.21ilustra a modo de ejemplo una vista en sección transversal de la unidad de rodillo112en una realización de la presente invención. Además, se ilustra un mecanismo de rotación del dron102.En una realización, cada listón108comprende un mecanismo de maniobrabilidad piezoeléctrico para recolectar energía. En otra realización, cada listón108comprende un mecanismo giratorio que utiliza un motor para recolectar energía. En otra realización más, cada listón108comprende al menos uno de un mecanismo de maniobrabilidad piezoeléctrico o un mecanismo de rotación para recolectar energía. En otra realización más, cada listón108está configurado para moverse de lado a lado debido a la dirección del viento para recolectar energía. Si el viento es fuerte, los listones108de la vela104están configurados para abrirse y permitir de manera inofensiva la estabilidad aerodinámica del dron102.El mecanismo de rotación permite capturar la energía creada a través del movimiento en las maniobras que, en consecuencia, permite que esté presente un campo electromagnético. En otra realización más, cada listón108comprende un motor que permite la protrusión de los listones108.Esta funcionalidad somete los listones108a la máxima exposición a la luz solar y da como resultado una máxima recolección de energía.

En una realización, el dron102comprende un conjunto de sensor. En una realización, el conjunto de sensor incluye, entre otros, un sensor de maniobrabilidad y un sensor para activar la vela descendente. Si la batería del dron102llega por debajo de una capacidad predefinida, por ejemplo por debajo del 20%, el sensor activa la navegación descendente del dron102.En otra realización, basándose en la dirección de la luz solar y los datos del reloj interno, el sensor de maniobrabilidad orienta el dron102en una dirección específica.

En una realización, la unidad de rodillos comprende imanes170y múltiples listones magnéticos172unidos de forma cíclica. Las múltiples láminas magnéticas172están configuradas para girar cíclicamente y pasar de un lado a otro, junto con la dirección del viento. Además, en la misma capacidad se cultiva el campo electromagnético que es absorbido por las respectivas bobinas de cobre174.En otra realización, las células fotovoltaicas110también están unidas a una tira piezoeléctrica154que también permite absorber y absorber eficazmente la compresión de la fuerza del viento. En otra realización, la vela104podría estar hecha de cualquier material adecuado para abarcar los componentes del dron102y capaz de proporcionar movimiento/estabilidad.

Ventajosamente, el vehículo aéreo no tripulado puede realizar continuamente una tarea durante 24 horas mientras repite la realización de la tarea, el despegue y aterrizaje vertical, la carga y el modo de espera según sea necesario. Además, la batería del vehículo aéreo no tripulado se carga automáticamente, de modo que no se requiere una operación manual, tal como cambiar la batería, disminuyendo así los costos de mano de obra y automatizando una tarea del vehículo aéreo no tripulado. El dron102está dirigido a cargar los suministros de energía del UAV utilizando energía solar como fuente de energía, eliminando así la necesidad de que el UAV regrese a la ubicación base para fines de carga.

La descripción anterior comprende realizaciones ilustrativas de la presente invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un vehículo aéreo no tripulado (UAV) integrado con un sistema de carga de energía renovable, que comprende:

un conjunto de panel solar dispuesto dentro de un recinto del vehículo aéreo no tripulado, en donde el recinto comprende una abertura, en donde el conjunto de panel solar es una persiana tipo cortina (105) incrustada con una pluralidad de células fotovoltaicas (110);

una unidad de almacenamiento de energía (128) en comunicación con el conjunto de panel solar está configurada para almacenar energía generada a partir del conjunto de panel solar;

un conjunto de cubierta protectora está dispuesto en la abertura del recinto, y

un controlador en comunicación con el conjunto de panel solar, recinto, unidad de almacenamiento de energía y conjunto de cubierta protectora configurado para monitorear un nivel de voltaje de la unidad de almacenamiento de energía, en donde si el nivel de voltaje de la unidad de almacenamiento de energía es igual o menor que un voltaje predeterminado, el controlador está configurado para abrir el conjunto de cubierta protectora y bajar la persiana tipo cortina del recinto para recolectar energía solar y cargar la energía. unidad de almacenamiento y en el que si el nivel de voltaje de la unidad de almacenamiento de energía está por encima del voltaje predeterminado, el controlador está configurado para enrollar la persiana tipo cortina dentro del recinto y cierra la abertura a través del conjunto de cubierta protectora.

2. El vehículo aéreo no tripulado de la reivindicación 1, comprende además un miembro de manipulación en comunicación con el controlador y acoplado al conjunto de panel solar para girar y girar la persiana.

3. El vehículo aéreo no tripulado de la reivindicación 1, comprende además un fotosensor en comunicación con el controlador configurado para detectar la dirección de la energía solar.

4. El vehículo aéreo no tripulado de la reivindicación 1, en el que el controlador está configurado para dirigir el conjunto de panel solar hacia la dirección de la energía solar.

5. El vehículo aéreo no tripulado de la reivindicación 1, en el que el controlador está configurado para hacer flotar el vehículo aéreo no tripulado hacia la dirección de la energía solar para recolectar energía solar mediante el conjunto de paneles solares.

6. El vehículo aéreo no tripulado de la reivindicación 1, en el que si el nivel de voltaje de la unidad de almacenamiento de energía está críticamente por debajo del voltaje predefinido, el controlador está configurado para iniciar un procedimiento de aterrizaje de emergencia y transmite una coordinación del vehículo a una estación de control de UAV más cercana.