CN105703433A - 一种多旋翼飞行器接触式无线充电*** - Google Patents

一种多旋翼飞行器接触式无线充电*** Download PDF

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Abstract

一种多旋翼飞行器接触式无线充电***，它包括：充电基站：该充电基站与充电器连接，对多旋翼飞行器进行接触式无线充电；异形受电装置：该异形受电装置安装在多旋翼飞行器起落架的底部，能够与充电基站相接触，为多旋翼飞行器进行接触式受电。在多旋翼飞行器能量感知自身电池电量不足时，自主飞回落入充电底座，通过受电装置与充电底座进行接触连接，接通充电回路，实现自主充电。本发明采用接触式无线充电方案，充分借用现有充电技术，利用充电底座与安装在多旋翼飞行器上受电端接触连接，实现接触式无线充电，解决了多旋翼自主飞行器作业中的续航问题，保证了自主飞行作业能够持续进行。

Description

一种多旋翼飞行器接触式无线充电***
技术领域
本发明涉及多旋翼飞行器领域，尤其涉及一种针对多旋翼飞行器的接触式无线充电***。
背景技术
目前，多旋翼飞行器由于其自身结构以及控制方面的优势，在近几年迅速流行并在各领域广泛应用。自主飞行方式的多旋翼飞行器拥有无需专业操作人员配合，能够在算法支持下自主适应作业场景，并且可超视距工作等特点，已经成为多旋翼无人机的重要研究方向。但是，多旋翼无人机由于载荷的制约，难以安装大容量电池，导致续航时间较短，使得多旋翼自主飞行器无法长时间作业。对于多旋翼自主飞行器的续航问题，除了增加电池容量之外，目前也有两种解决方法：（1）采用太阳能电池板供电，但是多旋翼无人机采用的动力电池功率较大，而大功率的太阳能电池板体积又太大，并且输出电流较小，难以快速充满无人机，所以目前真正使用太阳能供电的多旋翼无人机基本都是试验样机，产品化几乎没有。（2）采用基站电磁感应无线充电的方式，飞行器自主飞回进行充电。但是电磁感应无线充电对充电装置有一定要求，并且损耗较大，目前多用于消费电子的小功率充电场合，对于多旋翼飞行器这种需要大功率充电的场合应用较少。在电池技术短期内难以突破，太阳能充电和大功率电磁感应无线充电技术还不成熟的情况下，亟需一种可操作性强的方法解决多旋翼自主飞行器的续航问题。鉴于此，本发明提出一种多旋翼飞行器接触式无线充电***。
发明内容
本发明针对目前多旋翼飞行器续航时间难以延长的问题，面向连续自主飞行作业场合，提出一种多旋翼飞行器接触式无线充电***。该***充分利用了现有的多旋翼飞行器充电技术，引入接触式无线充电思想，以实用简洁的方式解决了多旋翼自主飞行器的续航问题。
本发明的技术方案是：
一种多旋翼飞行器接触式无线充电***，它包括：充电基站：该充电基站与充电器连接，对多旋翼飞行器进行接触式无线充电；异形受电装置：该异形受电装置安装在多旋翼飞行器起落架的底部，能够与充电基站相接触，为多旋翼飞行器进行接触式受电。
本发明的充电基站由基站正极A和基站负极B构成，所述的基站正极A为一圆盘，半径为Ra，基站负极B为一圆环，套装在基站正极A的外壁上，接触部分由绝缘层隔离，基站负极B的外环半径为Rb，Rb>Ra，两个电极圆心重合，并且在垂直方向上，基站正极A的高度相比基站负极B低一定高度H，基站正极A和基站负极B的供电信号输入端分别与多旋翼飞行器的充电器的正极、负极相连接。
本发明的异形受电装置包括正极支架C、安装在正极支架C两端并且与之连接的负极支架D，正极支架C和两端负极支架D的总长为Lb，正极支架C的长度为La，其中：La<Ra，负极支架D的长度为（Lb-La）/2，满足（Lb-La）/2>Rb-Ra，（Lb+La）/2>Ra，使得异形受电装置正极支架C落入基站正极A时，异形受电装置负极支架D能够和基站负极B接触，Rb-Ra<La，能够避免异形受电端正极支架C落入基站负极B，所述的正极支架C在垂直方向的高度相比负极支架D低一定高度H，使得异形受电装置的正负极能够与充电基站的正负极正确连接。
本发明的两负极支架D的两端分别连接绝缘支架，该绝缘支架的高度大于H，使得飞行器降落在地面，避免异形受电装置的正极支架C与地面接触而导致飞行器电池电能释放。
本发明的充电基站带有RFID读写器，异形受电装置上带有RFID标签；所述的RFID读写器通过与异形受电装置上的RFID标签感应连接，识别落入的飞行器是否有接受充电的权限，如果有，则打开电源，使得正负电极与充电器接通，否则，拒绝充电，并发出报警信号。
本发明的充电结束后，充电基站自动断开电源。
本发明的有益效果：
本发明设计一个特制的充电底座和安装在无人机上的受电装置，在多旋翼飞行器能量预测机制感知自身电池电量不足时，自主飞回落入充电底座，通过受电装置与充电底座进行接触连接，接通充电回路，实现自主充电。
本发明采用接触式无线充电方案，充分借用现有充电技术，利用充电底座与安装在多旋翼飞行器上受电端接触连接，实现接触式无线充电，解决了多旋翼自主飞行器作业中的续航问题，保证了自主飞行作业能够持续进行。
本发明的充电基站设计成圆形，使得多旋翼飞行器落入充电基站进行充电时，不受落入方向限制。
本发明的充电基站和异形受电装置的尺寸满足：正极支架C和两端负极支架D的总长为Lb，正极支架C的长度为La，其中：La<Ra，负极支架D的长度为（Lb-La）/2，（Lb-La）/2>Rb-Ra，（Lb+La）/2>Ra，使得异形受电端正极支架C落入基站正极A时，异形受电端负极支架D能够和基站负极B接触，Rb-Ra<La，能够避免异形受电端正极支架C落入基站负极B，所述的正极支架C在垂直方向的高度相比负极支架D低一定高度H，使得异形受电装置的正负极能够与充电基站的正负极正确连接。
附图说明
图1是本发明的充电基站结构示意图。
图2是本发明的异形受电装置结构示意图之一。
图3是本发明的异形受电装置结构示意图之二。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种多旋翼飞行器接触式无线充电***，它包括：
充电基站：该充电基站与充电器连接，对多旋翼飞行器进行接触式无线充电；充电基站由基站正极A和基站负极B构成，所述的基站正极A为一圆盘，半径为Ra，基站负极B为一圆环，套装在基站正极A的外壁上，接触部分由绝缘层隔离，基站负极B的外环半径为Rb，Rb>Ra，两个电极圆心重合，并且在垂直方向上，基站正极A的高度相比基站负极B低一定高度H，基站正极A和基站负极B的供电信号输入端分别与多旋翼飞行器的充电器的正极、负极相连接。
异形受电装置：该异形受电装置安装在多旋翼飞行器起落架的底部，能够与充电基站相接触，为多旋翼飞行器进行接触式受电；异形受电装置包括正极支架C、安装在正极支架C两端并且与之连接的负极支架D，正极支架C和两端负极支架D的总长为Lb，正极支架C的长度为La，其中：La<Ra，负极支架D的长度为（Lb-La）/2，满足（Lb-La）/2>Rb-Ra，（Lb+La）/2>Ra，使得异形受电装置正极支架C落入基站正极A时，异形受电装置负极支架D能够和基站负极B接触，Rb-Ra<La，能够避免异形受电端正极支架C落入基站负极B，所述的正极支架C在垂直方向的高度相比负极支架D低一定高度H，使得异形受电装置的正负极能够与充电基站的正负极正确连接。
本发明的两负极支架D的两端分别连接绝缘支架，该绝缘支架的高度大于H，使得飞行器降落在地面，避免异形受电端的正极支架C与地面接触而导致飞行器电池电能释放。
本发明的充电基站带有RFID读写器，异形受电装置上带有RFID标签；所述的RFID读写器通过与异形受电装置上的RFID标签感应连接，识别落入的飞行器是否有接受充电的权限，如果有，则打开电源，使得正负电极与充电器接通，否则，拒绝充电，并发出报警信号；充电结束后，充电基站自动断开电源。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (8)

1.一种多旋翼飞行器接触式无线充电***，其特征是它包括：
充电基站：该充电基站与充电器连接，对多旋翼飞行器进行接触式无线充电；
异形受电装置：该异形受电装置安装在多旋翼飞行器起落架的底部，能够与充电基站相接触，为多旋翼飞行器进行接触式受电。
2.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器接触式无线充电***，其特征是所述的充电基站由基站正极A和基站负极B构成，所述的基站正极A为一圆盘，半径为Ra，基站负极B为一圆环，套装在基站正极A的外壁上，接触部分由绝缘层隔离，基站负极B的外环半径为Rb，Rb>Ra，两个电极圆心重合，并且在垂直方向上，基站正极A的高度相比基站负极B低一定高度H，基站正极A和基站负极B的供电信号输入端分别与多旋翼飞行器的充电器的正极、负极相连接。
3.根据权利要求1所述的多旋翼飞行器接触式无线充电***，其特征是所述的异形受电装置包括正极支架C、安装在正极支架C两端并且与之连接的负极支架D，正极支架C和两端负极支架D的总长为Lb，正极支架C的长度为La，其中：La<Ra，负极支架D的长度为（Lb-La）/2，满足（Lb-La）/2>Rb-Ra，（Lb+La）/2>Ra，使得异形受电装置正极支架C落入基站正极A时，异形受电装置负极支架D能够和基站负极B接触。
4.根据权利要求3所述的多旋翼飞行器接触式无线充电***，其特征是Rb-Ra<La，能够避免异形受电端正极支架C落入基站负极B。
5.根据权利要求3所述的多旋翼飞行器接触式无线充电***，其特征是正极支架C在垂直方向的高度相比负极支架D低一定高度H，使得异形受电装置的正负极能够与充电基站的正负极正确连接。
6.根据权利要求3所述的多旋翼飞行器接触式无线充电***，其特征是所述的两负极支架D的两端分别连接绝缘支架，该绝缘支架的高度大于H，使得飞行器降落在地面，避免异形受电端的正极支架C与地面接触而导致飞行器电池电能释放。
7.根据权利要求1-4之一所述的多旋翼飞行器接触式无线充电***，其特征是所述的充电基站带有RFID读写器，异形受电装置上带有RFID标签；所述的RFID读写器通过与异形受电装置上的RFID标签感应连接，识别落入的飞行器是否有接受充电的权限，如果有，则打开电源，使得正负电极与充电器接通，否则，拒绝充电，并发出报警信号。
8.根据权利要求7所述的多旋翼飞行器接触式无线充电***，其特征是所述的充电结束后，充电基站自动断开电源。
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