TW201822437A - 無人機的無線充電系統及無人機 - Google Patents

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Abstract

一種無人機的無線充電系統，包括一發送模組及一接收模組；該發送模組包括一外接電源及一發送感應線圈，該發送感應線圈與所述外接電源電連接，用於產生感應磁場；該接收模組包括一接收感應線圈及一電池，該接收感應線圈設置於一無人機的起落架上，並與所述電池電連接，用於產生感應電流，該感應電流回充至所述電池內。

Description

無人機的無線充電系統及無人機
本發明涉及飛行器技術領域，尤其涉及一種無人機的無線充電系統及採用該無線充電系統的無人機。
無人駕駛飛機簡稱“無人機”，係利用無線電遙控設備操縱的不載人飛機或飛機模型。對於無人機，一個比較關鍵的指標就係航時（航行時間），安裝於無人機上的電池的電量決定了無人機的航時。
先前的無人機通過兩種方式補充電池電量：將電池直接拆除並手動置換新的電池；或係將電池插頭以手動的方式連接到充電器上。上述兩種方式均需要使用人力，無法實現自動給無人機充電。
有鑒於此，提供一種可以給無人機自動充電的無線充電系統及採用該無線充電系統的無人機實為必要。
一種無人機的無線充電系統，包括一發送模組及一接收模組；該發送模組包括一外接電源及一發送感應線圈，該發送感應線圈與所述外接電源電連接，用於產生感應磁場；該接收模組包括一接收感應線圈及一電池，該接收感應線圈設置於一無人機的起落架上，並與所述電池電連接，用於產生感應電流，該感應電流回充至所述電池內。
一種無人機，包括機身及起落架，該無人機進一步包括一所述的無人機的無線充電系統。
與先前技術相比，本發明將接收感應線圈放置於無人機起落架的四個端點，該接收感應線圈對應停機座上的四個發送感應線圈，發送感應線圈因外接電源而產生感應磁場，當接收感應線圈靠近發送感應線圈時，接收感應線圈由於所述感應磁場的存在會產生相對應的感應電流，該感應電流回充到位於無人機機身上的電池中，以給無人機繼續提供電能。本發明實現了給無人機無線自動充電，節省人力，並且提高了無人機的運作效率。
下面將結合附圖及具體實施例對本發明提供的無人機的無線充電系統作進一步的詳細說明。
實施例一
請一併參見圖1及圖2，本發明第一實施例提供一種無人機10的無線充電系統100，包括：一個外接電源20、至少一個發送感應線圈30、至少一個接收感應線圈50及一個電池70。所述發送感應線圈30與外接電源20電連接，接收感應線圈50與電池70電連接。所述發送感應線圈30設置於一停機座80上，所述接收感應線圈50設置於無人機10的起落架14上，所述電池70設置於無人機10的機身12上。所述停機座80係指用來降落無人機10的平臺；所述停機座80係由絕緣材料製作的，可以放置於地面上自由移動，用於停靠無人機。進一步，所述外接電源20、發送感應線圈30及停機座80組成發送模組101，所述接收感應線圈50及電池70組成接收模組102。
所述發送感應線圈30及外接電源20電連接，用於提供電能。所述接收感應線圈50通過無線電磁感應接收所述發送感應線圈30發送的電能，該電能回充至所述電池70內，用於無人機10使用。
所述外接電源20提供的電流為交流電或脈衝直流電。可以理解，當所述外接電源20提供的電流為交流電時，所述接收模組102進一步包括一個DC/AC模組90，該DC/AC模組90串聯於所述接收感應線圈50及電池70之間，該DC/AC模組90用於將所述接收感應線圈50接收的交流電轉換為直流電並輸出給所述電池70，供無人機10使用。當所述外接電源20提供的電流為脈衝直流電時，所述DC/AC模組90可以省略。
每一個發送感應線圈30係由一根導線一圈一圈地環繞起來，該環繞起來的導線可以位元於同一平面，也可以類似彈簧一樣螺旋排列。每一個接收感應線圈50也係由一根導線一圈一圈地環繞起來，該環繞起來的導線可以位元於同一平面，也可以類似彈簧一樣螺旋排列。所述導線係可以導電的線，比如金屬絲等。當形成發送感應線圈30的導線盤繞設置於同一平面內，同時形成接收感應線圈50的導線也盤繞設置於同一平面內時，發送感應線圈30與接收感應線圈50的電磁感應效果更好。
進一步，所述每一個發送感應線圈30可以設置於一個第一外殼內，該第一外殼設置於所述停機座80上。每一個接收感應線圈50可以設置於一個第二外殼內，該第二外殼設置於無人機10的起落架14上。所述第一外殼及第二外殼係絕緣的，用於保護所述發送感應線圈30及接收感應線圈50。所述第一外殼及第二外殼的材料可以為塑膠等絕緣材料。
發送感應線圈30與接收感應線圈50的數量沒有限制。本實施例中，發送感應線圈30與接收感應線圈50的數量均為四個，四個接收感應線圈50分別位於無人機10起落架14的四個端點，也即每一個端點設置一個接收感應線圈50；所述停機座80上設置四個接收感應線圈50，該四個接收感應線圈50與所述四個發送感應線圈30一一對應。
所述無人機10的無線充電系統100的使用過程係：無人機10執行任務後電池70電量變低，需要充電；然後無人機10向停機座80降落，位於停機座80上的發送感應線圈30因外接電源20而產生感應磁場，當無人機10向停機座80降落或者停靠時，位於無人機10的起落架14上的接收感應線圈50靠近位於停機座80上的發送感應線圈30。此時，接收感應線圈50由於所述感應磁場的存在會產生相對應的感應電流，該感應電流回充到位於無人機10機身12上的電池70中，以給無人機10繼續提供電能。其中，所述發送感應線圈30與外接電源20的連接，可以係手動連接，也可以係遙控自動連接。
在無人機10的無線充電系統100的使用過程或者工作過程中，所述發送感應線圈30與接收感應線圈50之間的距離為0-1米，優選地，所述發送感應線圈30與接收感應線圈50之間的距離為0-5釐米。
實施例二
請參見圖3，本發明第二實施例提供的無人機10的無線充電系統200的結構與第一實施例中無線充電系統100基本相同，其區別係：該接收模組102進一步包括一感測模組202及一與該感測模組202連接的第一控制模組204。該第一控制模組204用於控制無人機的起飛與降落，及控制整個接收模組102的運作，可以相當於無人機的中央處理器。該第一控制模組204與所述感測模組202電連接。該感測模組202與電池70電連接，用於測量電量並判斷無人機10上電池70的電量係否低於要求，也用於判斷電池70的電量係否充滿。該感測模組202設定一閾值，當電池70的電量低於該閾值時，判斷電池70的電量低。例如，該閾值為總電量的5%，當電池70的電量低於總電量的5%時，感測模組202判斷該電池70的電量低，需要充電。當電池70的電量為總電量的100%時，感測模組202判斷該電池70的電量充滿，無需再充電。優選地，所述電量低滿足的條件係：該低電量或者說電池70的剩餘電量可以保證無人機10飛至停機座80上。
請參見圖4，本實施例中無線充電系統200的接收模組102的工作方法，包括以下步驟： S21，感測模組202判斷無人機10的電池70電量係否低，如果係，進入步驟S22，如果否，則重複步驟S21； S22，第一控制模組204使無人機10向停機座80降落，進入步驟S23； S23，感測模組202判斷所述電池70的電量係否充滿，如果係，進入步驟S24，如果否，則重複步驟S23； S24，第一控制模組204使無人機10起飛，返回步驟S21。
所述步驟S22中，位元於無人機10起落架14上的接收感應線圈50靠近位於停機座80上的發送感應線圈30，所述接收感應線圈50由於所述感應磁場的存在會產生相對應的感應電流，並且該感應電流回充到位於無人機10機身12上的電池70中。
可以理解，發送感應線圈30與外接電源20之間電連接的連通及斷開，可以通過手動方式或者自動方式控制。
實施例三
請參見圖5，本發明第三實施例提供的無人機10的無線充電系統300的結構與第二實施例中無線充電系統200基本相同，其區別係：該接收模組102進一步包括一報警模組303，該報警模組303與所述第一控制模組204電連接，用於發出警報，提醒無人機10的使用者，無人機10需要停靠至停機座80，或者無人機10可以起飛。該警報可以係聲音、圖像或者指示燈的閃爍等，也可以係向無人機10的遙控器發送資訊。具體的，當所述感測模組202判斷該電池70的電量低時，向所述第一控制模組204發出電量低的資訊，然後所述第一控制模組204控制所述報警模組303發出警報，提醒無人機10的使用者，無人機10需要停靠至停機座80進行充電。當所述感測模組202判斷該電池70的電量充滿時，向所述第一控制模組204發出電量充滿的資訊，然後所述第一控制模組204控制所述報警模組303發出警報，提醒無人機10的使用者，無人機10可以起飛。
請參見圖6，本實施例中無線充電系統300的接收模組102的工作方法包括以下步驟： S31，感測模組202判斷無人機10的電池70電量係否低，如果係，進入步驟S32，如果否，則重複步驟S31； S32，報警模組303發出電量不足警報，進入步驟S33； S33，判斷係否接收到降落指令，如果係，進入步驟S34，如果否，則重複步驟S33； S34，第一控制模組204使無人機10向停機座80降落，進入步驟S35； S35，感測模組202判斷所述電池70的電量係否充滿，如果係，進入步驟S36，如果否，則重複步驟S35； S36，報警模組303發出電量充滿警報，進入步驟S37； S37，判斷係否接收到起飛指令，如果係，進入步驟S38，如果否，則重複步驟S37； S38，第一控制模組204使無人機10起飛，返回步驟S31。
可以理解，發送感應線圈30與外接電源20之間電連接的連通及斷開，可以通過手動方式或者自動方式控制。
實施例四
請參見圖7，本發明第四實施例提供的無人機10的無線充電系統400的結構與第二實施例中無線充電系統200基本相同，其區別係：該接收模組102進一步包括一與該第一控制模組204連接的第一通訊模組206；該發送模組101進一步包括一第二控制模組402，一與該第二控制模組402連接的第二通訊模組406，及一與該第二控制模組402連接的開關模組404。所述第二控制模組402用於控制開關模組404的開啟與關閉，及控制整個發送模組101的運作。該開關模組404連接於所述發送感應線圈30與外接電源20之間，用於控制所述發送感應線圈30與外接電源20電連接的開啟及關閉，也即該開關模組404用於控制無線充電的開啟及關閉。當啟動該開關模組404時，所述發送感應線圈30與外接電源20之間的電連接連通；當關閉該開關模組404時，所述發送感應線圈30與外接電源20之間的電連接斷開。所述第一通訊模組206及第二通訊模組406可以包括無線通訊模組，例如，藍牙通訊模組、紅外線通訊模組、射頻通訊模組等；也包括為有線通訊模組，例如USB通訊模組等。
請參見圖8，本實施例中無線充電系統400的接收模組102的工作方法，包括以下步驟： S41，感測模組202判斷無人機10的電池70電量係否低，如果係，進入步驟S42，如果否，則重複步驟S41； S42，第一控制模組204使無人機10向停機座80降落，進入步驟S43； S43，判斷所述第一通訊模組206與第二通訊模組406係否連接，如果係，進入步驟S44，如果否，則重複步驟S43； S44，所述第一通訊模組206向第二通訊模組406發送開關閉合指令，進入步驟S45； S45，感測模組202判斷所述電池70的電量係否充滿，如果係，進入步驟S46，如果否，則重複步驟S45； S46，所述第一通訊模組206向第二通訊模組406發送開關斷開指令，進入步驟S47； S47，第一控制模組204使無人機10起飛，返回步驟S41。
請參見圖9，本實施例中無線充電系統400的發送模組101的工作方法，包括以下步驟： S41’，判斷所述第一通訊模組206與第二通訊模組406係否連接，如果係，進入步驟S42’，如果否，則重複步驟S41’； S42’，判斷所述第二通訊模組406係否接收到開關閉合指令，如果係，進入步驟S43’，如果否，則重複步驟S42’； S43’，開關模組404啟動，進入步驟S44’； S44’，判斷所述第二通訊模組406係否接收到開關斷開指令，如果係，進入步驟S45’，如果否，則重複步驟S44’； S45’，開關模組404關閉，返回步驟S41’。
實施例五
請參見圖10，本發明第五實施例提供的無人機10的無線充電系統500的結構與第四實施例中無線充電系統400基本相同，其區別係：本實施例中，所述發送模組101進一步包括一與該第二控制模組402連接的驅動模組505。所述驅動模組505可以為驅動輪等。所述驅動模組505用於使所述發送模組101形成一移動電源，並且驅使發送模組101向靠近無人機10的方向移動。本實施例中，所述外接電源20可以為隨驅動模組505一起移動的可充電電池。所述第一通訊模組206及第二通訊模組406為遠距離無線通訊模組。
請參見圖11，本實施例中無線充電系統500的接收模組102的工作方法，包括以下步驟： S51，感測模組202判斷無人機10的電池70電量係否低，如果係，進入步驟S52，如果否，則重複步驟S51； S52，第一控制模組204使無人機10向停機座80降落，進入步驟S53； S53，所述第一通訊模組206向第二通訊模組406發送開關閉合及需要充電指令，進入步驟S54； S54，感測模組202判斷所述電池70的電量係否充滿，如果係，進入步驟S55，如果否，則重複步驟S54； S55，所述第一通訊模組206向第二通訊模組406發送開關斷開及充電完畢指令，進入步驟S56； S56，第一控制模組204使無人機10起飛，返回步驟S51。
請參見圖12，本實施例中無線充電系統500的發送模組101的工作方法，包括以下步驟： S51’，判斷所述第二通訊模組406係否接收到開關閉合及需要充電指令，如果係，進入步驟S52’，如果否，則重複步驟S51’； S52’，開關模組404啟動，並且驅動模組505驅使發送模組101向靠近無人機10的方向移動，進入步驟S53’； S53’，判斷所述第二通訊模組406係否接收到開關斷開及充電完畢指令，如果係，進入步驟S54’，如果否，則重複步驟S53’； S54’，開關模組404關閉，返回步驟S51’。
本發明提供的無人機10的無線充電系統100，200，300，400，500具有以下優點：第一、本發明將接收感應線圈50放置於無人機10起落架14的四個端點，該接收感應線圈50對應停機座80上的四個發送感應線圈30，發送感應線圈30因外接電源20而產生感應磁場，當接收感應線圈50靠近發送感應線圈30時，接收感應線圈50由於所述感應磁場的存在會產生相對應的感應電流，該感應電流回充到位於無人機10機身12上的電池70中，以給無人機10繼續提供電能，實現了給無人機10無線充電，節省人力，並且提高了無人機10的運作效率；第二、形成發送感應線圈30的導線位元於同一平面內，同時形成接收感應線圈50的導線也位元於同一平面內，提高了發送感應線圈30與接收感應線圈50的電磁感應效率；第三、接收感應線圈50的重量很低，可以降低無人機10的運輸成本。
本領域內的技術人員應明白，本發明的實施例可提供為方法、系統、或電腦程式產品。故，本發明可採用在一個或複數個其中包含有電腦可用程式碼的電腦可用存儲介質(包括但不限於磁碟記憶體及光學記憶體等)上實施的電腦程式產品的形式。
本發明係參照根據本發明實施例的方法、設備(系統)、及電腦程式產品的流程圖及/或方框圖來描述的。應理解可由電腦程式指令實現流程圖及/或方框圖中的每一流程及/或方框、及流程圖及/或方框圖中的流程及/或方框的結合。可提供這些電腦程式指令到通用電腦、專用電腦、嵌入式處理機或其他可程式設計資料處理設備的處理器以產生一個機器，使得通過電腦或其他可程式設計資料處理設備的處理器執行的指令產生用於實現在流程圖一個流程或複數個流程及/或方框圖一個方框或複數個方框中指定的功能的裝置。
這些電腦程式指令也可存儲在能引導電腦或其他可程式設計資料處理設備以特定方式工作的電腦可讀記憶體中，使得存儲在該電腦可讀記憶體中的指令產生包括指令裝置的製造品，該指令裝置實現在流程圖一個流程或複數個流程及/或方框圖一個方框或複數個方框中指定的功能。
這些電腦程式指令也可裝載到電腦或其他可程式設計資料處理設備上，使得在電腦或其他可程式設計設備上執行一系列操作步驟以產生電腦實現的處理，從而在電腦或其他可程式設計設備上執行的指令提供用於實現在流程圖一個流程或複數個流程及/或方框圖一個方框或複數個方框中指定的功能的步驟。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
100，200，300，400，500‧‧‧無線充電系統
10‧‧‧無人機
12‧‧‧機身
14‧‧‧起落架
20‧‧‧外接電源
30‧‧‧發送感應線圈
50‧‧‧收感應線圈
70‧‧‧電池
80DC/AC‧‧‧停機座
90‧‧‧模組
101‧‧‧發送模組
102‧‧‧接收模組
202‧‧‧感測模組
204‧‧‧第一控制模組
206‧‧‧第一通訊模組
303‧‧‧報警模組
404‧‧‧開關模組
402‧‧‧第二控制模組
406‧‧‧第二通訊模組
505‧‧‧驅動模組
圖1為本發明第一實施例提供的無人機的無線充電系統的模組示意圖。
圖2為本發明第一實施例提供的無人機停靠於停機座的結構示意圖。
圖3為本發明第二實施例提供的無人機的無線充電系統的模組示意圖。
圖4為本發明第二實施例提供的無人機的無線充電系統中接收模組工作方法流程圖。
圖5為本發明第三實施例提供的無人機的無線充電系統的模組示意圖。
圖6為本發明第三實施例提供的無人機的無線充電系統中接收模組的工作方法流程圖。
圖7為本發明第四實施例提供的無人機的無線充電系統的模組示意圖。
圖8為本發明第四實施例提供的無人機的無線充電系統中接收模組的工作方法流程圖。
圖9為本發明第四實施例提供的無人機的無線充電系統中發送模組的工作方法流程圖。
圖10為本發明第五實施例提供的無人機的無線充電系統的模組示意圖。
圖11為本發明第五實施例提供的無人機的無線充電系統中接收模組的工作方法流程圖。
圖12為本發明第五實施例提供的無人機的無線充電系統中發送模組的工作方法流程圖。
無
無

Claims (11)

  1. 一種無人機的無線充電系統，其改良在於，包括一發送模組和一接收模組；該發送模組包括一外接電源和一發送感應線圈，該發送感應線圈設置於一停機座上並且與所述外接電源電連接，用於產生感應磁場；該接收模組包括一接收感應線圈、一電池、一與該電池連接的感測模組和一與該感測模組連接的第一控制模組；所述接收感應線圈設置於一無人機的起落架上，並與所述電池電連接，用於產生感應電流，並且該感應電流回充至所述電池內；所述感測模組用於判斷所述電池的電量係否低於要求和係否充滿；所述第一控制模組用於控制所述無人機的起飛與降落。
  2. 如請求項1所述的無人機的無線充電系統，其中，所述接收模組的工作方法，包括以下步驟： S21，感測模組判斷無人機的電池電量係否低，如果係，進入步驟S22，如果否，則重複步驟S21； S22，第一控制模組使無人機向停機座降落，進入步驟S23； S23，感測模組判斷所述電池的電量係否充滿，如果係，進入步驟S24，如果否，則重複步驟S23； S24，第一控制模組使無人機起飛，返回步驟S21。
  3. 如請求項1所述的無人機的無線充電系統，其中，所述接收模組進一步包括一報警模組，該報警模組與所述第一控制模組電連接，用於發出警報。
  4. 如請求項3所述的無人機的無線充電系統，其中，所述接收模組的工作方法，包括以下步驟： S31，感測模組判斷無人機的電池電量係否低，如果係，進入步驟S32，如果否，則重複步驟S31； S32，報警模組發出電量不足警報，進入步驟S33； S33，判斷係否接收到降落指令，如果係，進入步驟S34，如果否，則重複步驟S33； S34，第一控制模組使無人機向停機座降落，進入步驟S35； S35，感測模組判斷所述電池的電量係否充滿，如果係，進入步驟S36，如果否，則重複步驟S35； S36，報警模組發出電量充滿警報，進入步驟S37； S37，判斷係否接收到起飛指令，如果係，進入步驟S38，如果否，則重複步驟S37； S38，第一控制模組使無人機起飛，返回步驟S31。
  5. 如請求項1所述的無人機的無線充電系統，其中，所述接收模組進一步包括一與該第一控制模組連接的第一通訊模組；所述發送模組進一步包括一第二控制模組，一與該第二控制模組連接的第二通訊模組，以及一與該第二控制模組連接的開關模組；所述第二控制模組用於控制開關模組的開啟與關閉；所述開關模組連接於所述發送感應線圈與外接電源之間，用於控制所述發送感應線圈與外接電源之間電連接的開啟和關閉。
  6. 如請求項5所述的無人機的無線充電系統，其中，所述接收模組的工作方法，包括以下步驟： S41，感測模組判斷無人機的電池電量係否低，如果係，進入步驟S42，如果否，則重複步驟S41； S42，第一控制模組使無人機向停機座降落，進入步驟S43； S43，判斷所述第一通訊模組與第二通訊模組係否連接，如果係，進入步驟S44，如果否，則重複步驟S43； S44，所述第一通訊模組向第二通訊模組發送開關閉合指令，進入步驟S45； S45，感測模組判斷所述電池的電量係否充滿，如果係，進入步驟S46，如果否，則重複步驟S45； S46，所述第一通訊模組向第二通訊模組發送開關斷開指令，進入步驟S47； S47，第一控制模組使無人機起飛，返回步驟S41。
  7. 如請求項6所述的無人機的無線充電系統，其中，所述發送模組的工作方法，包括以下步驟： S41’，判斷所述第一通訊模組與第二通訊模組係否連接，如果係，進入步驟S42’，如果否，則重複步驟S41’； S42’，判斷所述第二通訊模組係否接收到開關閉合指令，如果係，進入步驟S43’，如果否，則重複步驟S42’； S43’，開關模組啟動，進入步驟S44’； S44’，判斷所述第二通訊模組係否接收到開關斷開指令，如果係，進入步驟S45’，如果否，則重複步驟S44’； S45’，開關模組關閉，返回步驟S41’。
  8. 如請求項5所述的無人機的無線充電系統，其中，所述發送模組進一步包括一與所述第二控制模組連接的驅動模組，該驅動模組用於使所述發送模組形成一移動電源。
  9. 如請求項8所述的無人機的無線充電系統，其中，所述接收模組的工作方法，包括以下步驟： S51，感測模組判斷無人機的電池電量係否低，如果係，進入步驟S52，如果否，則重複步驟S51； S52，第一控制模組使無人機向停機座降落，進入步驟S53； S53，第一通訊模組向第二通訊模組發送開關閉合和需要充電指令，進入步驟S54； S54，感測模組判斷所述電池的電量係否充滿，如果係，進入步驟S55，如果否，則重複步驟S54； S55，第一通訊模組向第二通訊模組發送開關斷開和充電完畢指令，進入步驟S56； S56，第一控制模組使無人機起飛，返回步驟S51。
  10. 如請求項9所述的無人機的無線充電系統，其中，所述發送模組的工作方法，包括以下步驟： S51’，判斷所述第二通訊模組係否接收到開關閉合和需要充電指令，如果係，進入步驟S52’，如果否，則重複步驟S51’； S52’，開關模組啟動，並且驅動模組驅使發送模組向靠近無人機的方向移動，進入步驟S53’； S53’，判斷所述第二通訊模組係否接收到開關斷開和充電完畢指令，如果係，進入步驟S54’，如果否，則重複步驟S53’； S54’，開關模組關閉，返回步驟S51’。
  11. 一種無人機，包括機身和起落架，其改良在於，該無人機進一步包括一如請求項1至10中任一項請求項所述的無人機的無線充電系統。
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