CN111404239B - 一种用于无人机降落充电的防滑多孔充电板 - Google Patents

一种用于无人机降落充电的防滑多孔充电板 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于无人机降落充电的防滑多孔充电板，该充电板包括多孔结构的引导层和多孔结构的充电层，所述引导层由多个均匀排列的引导孔构成，用以使得无人机起落架底部的多个充电杆滑入多个对应的引导孔内，并经由引导层落入充电层，所述充电层由多个充电孔构成，每个充电孔与位于其上方的引导孔一一对应且相互固接连通，共同构成一个引导充电单元，实现对充电杆的限位和接触式充电。与现有技术相比，降低高精度降落对接要求、保持无人机在充电板上稳固充电、抗干扰能力强、结构简单实用、适用范围广、可扩展性好等优点。

Description

一种用于无人机降落充电的防滑多孔充电板
技术领域
本发明涉及充电式无人机领域，尤其是涉及一种用于无人机降落充电的防滑多孔充电板。
背景技术
无人机是一种近年来得到快速发展的飞行器，具有成本较低、功能多样和使用方便等优点，被广泛应用于科研、工业、物流运输、农业、军事等多个领域。目前应用最为广泛的是多旋翼无人机，多采用电池作为动力来源，工作续航时间一般为15～30分钟，难以满足许多常规任务对续航时间的需求。
目前增加无人机续航时间主要通过携带更大容量电池或充电两种方法来实现。通过携带更大容量电池来增加无人机续航时间实现简单，但面临很大的限制，因为电池体积的增大会占用有限的载荷挂载空间，而重量的增加又会降低无人机的续航能力。充电方法的优势是可以多次进行无人机能源补给，更加适用于需要多次短时间飞行的间歇性任务，如果要求连续飞行，则要采用多架无人机轮流起降。
目前无人机充电最常用的方法仍是传统的电源线连接方式进行充电，需要有操作人员。无人机自动充电技术尚不成熟，现有无人机自动充电技术多采用平面网格充电板，充电板表面为金属镀层，被划分为多个均匀分布且具有相同几何形状(如正方形)的网格。无人机降落在充电平板上时，无人机上的两个充电引脚与充电板表面不同的网格区域接触，并通过引脚底部的弹簧压紧来保持紧密接触，通过电极识别后进行接触式充电。
但是，在户外或水上作业任务场景中，充电需要在户外或者移动平台(车、水面艇等)上进行，在风场气流干扰下或移动平台运动中摇摆振荡影响下，现有充电板方案因缺少固定限位功能，无法保证充电中的无人机在充电板上保持稳定，极易频繁出现滑动现象，从而导致充电过程频繁中断，严重影响充电效率及电池寿命。此外，外界风干扰或者摇摆振荡严重时容易导致无人机从充电板上脱离、倾倒甚至跌落的情况，对无人机造成损坏。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于无人机降落充电的防滑多孔充电板。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于无人机降落充电的防滑多孔充电板，该充电板包括多孔结构的引导层和多孔结构的充电层，所述引导层由多个均匀排列的引导孔构成，用以使得无人机起落架底部的多个充电杆滑入多个对应的引导孔内，并经由引导层落入充电层，所述充电层由多个充电孔构成，每个充电孔与位于其上方的引导孔一一对应且相互固接连通，共同构成一个引导充电单元，实现对充电杆的限位和接触式充电。
所述充电孔的横截面形状与充电杆的横截面形状匹配，具体为圆形和/或多边形。
所述引导孔顶部横截面形状为正六边形、五边形、四边形、三角形和/或圆形。
当引导孔顶部横截面形状为正六边形时，排列方式呈蜂窝状排布。
所述充电孔的轴心位于正六边形孔中心位置。
所述引导孔从上至下由顶部平滑过渡到底部，引导孔底部的横截面形状与充电孔的横截面形状一致，且引导孔底部与充电孔顶部固结连通。
每个充电单元的充电孔底部均与底部接线层连接。
该充电板还包括充电板边框，所述的引导层、充电层和底部接线层均布设在充电板边框内。
所述的充电杆的数量为2-10个。
所述的充电孔内设有用以对***孔中的充电杆进行限位和固定的电控弹簧卡扣。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、本发明采用均匀分布多孔式引导层和限位充电孔设计，能有效保证降落在其上的无人机在充电过程中不会出现水平和竖直方向的移动，适用于降落及充电过程有较强外力干扰的多种场景中，如户外有风环境或移动中的非平稳平台上充电。
二、该充电板适用于多种不同尺寸及型号的无人机降落充电，降落过程中对无人机相对于充电板的位置、朝向的定位精度要求均较低，降落对接过程简单可靠，可有效缩短无人机降落过程所需时间。
三、该充电板适应能力强，便于模块式扩展且可扩展性、可集成性高，便于今后实现户外或移动平台上的任务中多次自主降落、充电、起飞的自动化。
四、该充电板结构简单实用，局限性小，抗干扰能力强，适用于多种场景的无人机充电过程。
附图说明
图1为本发明的结构俯视图。
图2为本发明的结构示意图。
图3为引导层和充电层的组合结构示意图。
图4为多边形孔和充电孔的组合结构示意图。
图5为多边形孔的俯视图。
图中标记说明：
1、充电板边框，2、引导层，3、充电层，4、充电孔，5、底部接线层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1-4所示，本申请提出了一种用于无人机降落充电的防滑多孔充电板，用于解决户外或移动平台上等充电场景中无人机降落对接效率低且难于在充电板保持稳固充电的问题，该充电板通过采用多孔结构设计显著降低无人机在降落过程中对位置和朝向的定位精度要求，提高无人机与降落平台的降落对接效率。此外，该充电板通过限位充电孔结构设计保证降落在其上的无人机在充电过程中不会出现滑动，实现在有风环境中或移动中非平稳平台上的稳定充电。
该充电板包括充电板边框1、引导层2、充电层3、充电孔4和底部接线层5，核心部件主要包括上下两部分设置的引导层2和充电层3，多孔结构的引导层2用来保证降落时无人机起落架底部固接的多个(本例中为4个)充电杆能顺利滑入相应的多个引导孔内，有效避免当无人机以一定角度倾斜落在充电板上时容易出现的多个充电杆抵在孔壁上而无法滑入充电孔的情况，充电层3由多个充电孔构成，起到对多个充电杆固定限位及接触充电的功能，当无人机降落时，通过无人机起落架底部固接的多个充电杆滑入充电板上均匀分布的引导孔内，由引导层2进入多个相应的充电孔4内，实现多个充电杆与充电板进行接触式充电，同时，由于每个充电孔4对其中的充电杆具有有效的限位固定作用，该充电板能有效保证无人机在充电过程中不会出现水平和竖直方向的移动，实现无人机在充电板上顺利降落后保持稳定充电。
无人机在执行任务中需要充电时，在定位导航设备辅助下运动至充电板上方，降落时，由于引导层2顶部均匀分布的多边形孔和适当的尺寸及间距设计，无人机多个充电杆会顺利滑入充电板相应的多个引导孔内，经由引导层2进入相应的充电孔4(本例中为圆形)内，实现多个充电杆与充电板上的相应触点进行接触，在自动电极识别之后开始接触式充电，具有合适深度的充电孔4利用电控弹簧卡扣对***孔中的充电杆进行有效限位及固定，使无人机在充电过程中不会出现水平和竖直方向的移动。
本发明设计是一种由多孔结构引导层和多孔结构充电层组成的新型无人机充电板，但不仅限于由引导层和充电层组成的两层多孔结构设计，可以是单层、双层及多层设计，只要是类似多孔状结构设计方案，均在本发明权利保护范围之内。
本发明所设计的引导层多孔结构中引导孔的顶部横截面形状不仅限于正六边形，可以是五边形、四边形、三角形、圆形及其他形状，也可以是多种形状的孔组合排列分布的方式，只要是能起到对接、引导、限位及固定无人机使其不发生水平或竖直方向位移等功能的设计方案，均在本发明权利保护范围之内。
本发明设计的充电层多孔结构中，充电孔的横截面形状不仅限于圆形，可以是五边形、四边形、三角形及其他形状，也可以是多种形状的孔组合排列分布的方式，只要是能起到限位、固定无人机以及为无人机提供充电并使其在充电等过程不发生水平或竖直方向位移等功能的设计方案，均在本发明权利保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于无人机降落充电的防滑多孔充电板，其特征在于，该充电板包括多孔结构的引导层(2)和多孔结构的充电层(3)，所述引导层(2)由多个均匀排列的引导孔构成，用以使得无人机起落架底部的多个充电杆滑入多个对应的引导孔内，并经由引导层(2)落入充电层(3)，所述充电层(3)由多个充电孔(4)构成，每个充电孔与位于其上方的引导孔一一对应且相互固接连通，共同构成一个引导充电单元，实现对充电杆的限位和接触式充电，所述充电孔(4)的横截面形状与充电杆的横截面形状匹配，具体为圆形和/或多边形，所述引导孔顶部横截面形状为正六边形、五边形、四边形、三角形和/或圆形，所述引导孔从上至下由顶部平滑过渡到底部，引导孔底部的横截面形状与充电孔(4)的横截面形状一致，且引导孔底部与充电孔(4)顶部固结连通，所述的充电孔(4)内设有用以对***孔中的充电杆进行限位和固定的电控弹簧卡扣，当引导孔顶部横截面形状为正六边形时，排列方式呈蜂窝状排布，所述充电孔(4)的轴心位于正六边形孔中心位置，每个充电单元的充电孔(4)底部均与底部接线层(5)连接，该充电板还包括充电板边框(1)，所述的引导层(2)、充电层(3)和底部接线层(5)均布设在充电板边框(1)内；
该防滑多孔充电板的使用过程如下：
在户外或水上作业任务场景中，防滑多孔充电板布置在车或水面艇的移动平台上，在受到风场气流干扰下或移动平台运动中摇摆振荡影响下，当无人机需要充电时在定位导航设备辅助下运动至充电板上方，在降落及对接过程中，无人机起落架底部的多个充电杆顺利滑入相应的多个引导孔内，经由引导层(2)的引导下进入相应的充电孔(4)内，使得多个充电杆与充电板上的相应触点进行接触，在自动电极识别之后开始接触式充电，并且充电孔(4)利用电控弹簧卡扣对***孔中的充电杆进行有效限位及固定，使无人机在充电过程中不会出现水平和竖直方向的移动。
2.根据权利要求1所述的一种用于无人机降落充电的防滑多孔充电板，其特征在于，所述的充电杆的数量为2-10个。
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