CN114475298B - 一种磁吸盘充电触点连接装置及无人机充电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及无人机充电技术领域，尤其涉及一种磁吸盘充电触点连接装置及无人机充电方法，包括：无人机受电端和磁力充电端，无人机受电端设有第一触点电极；磁力充电端固定在无人机停驻平台上，其设有与电源电性连接的第二触点电极；磁力充电端上设置的磁性元件能够对无人机受电端相应设置的铁磁性金属元件产生磁吸力；第一触点电极与第二触点电极在磁吸力作用下自动吸合对接，对无人机进行充电。通过无人机受电端和磁力充电端的设置，使无人机上第一触点电极在磁吸力作用下与第二触点电极自动吸合对接，实现自主充电，降低了人工成本，且接触性连接代替了人工插拔，避免了充电触点接触不良或无法充电的现象，提高了无人机充电的可靠性。

Description

一种磁吸盘充电触点连接装置及无人机充电方法
技术领域
本发明涉及无人机充电技术领域，尤其涉及一种磁吸盘充电触点连接装置及无人机充电方法。
背景技术
无人机是一种通过无线控制链路和机载飞行控制***实现飞行作业的不载人飞机，目前被广泛应用于安全巡航、农业植保、影视航拍、电力巡线等领域，但无人机在运行过程中，因其体积的限制，所携带的电池容量有限，导致续航能力有限，因此在无人机使用过程中必须要考虑到无人机充电问题。
目前无人机的充电主要通过人工协助插设充电器进行充电，无法实现自动充电，消耗较大的人效与成本，且长时间插拔容易损坏触点，从而出现充电触点接触不良或无法充电的现象，导致无人机充电失败。
发明内容
本发明提供一种磁吸盘充电触点连接装置及无人机充电方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种磁吸盘充电触点连接装置，用于无人机的充电，包括：无人机受电端和磁力充电端，无人机受电端设有第一触点电极；
磁力充电端固定在无人机停驻平台上，其设有与电源电性连接的第二触点电极；
所述磁力充电端上设置的磁性元件能够对所述无人机受电端相应设置的铁磁性金属元件产生磁吸力；
其中，当所述无人机降落到所述无人机停驻平台上时，设置在所述无人机停驻平台上的移动机构引导所述磁力充电端至所述无人机受电端的相对应位置，所述第一触点电极与所述第二触点电极在磁吸力作用下自动吸合对接，对无人机进行充电。
进一步地，所述铁磁性金属元件为导磁片；
所述第一触点电极设置在所述导磁片朝向所述磁力充电端的一侧。
进一步地，所述导磁片与所述无人机受电端通过弹性件固定连接；
且所述弹性件为弹簧片。
进一步地，所述磁力充电端还包括对称设置所述磁性元件两磁极处的两铁制件；
所述第二触点电极设置在所述铁制件朝向所述无人机受电端的一端；
所述移动组件带动所述磁力充电端靠近所述无人机受电端，所述磁性单元的磁力线经外部磁极磁力吸合所述无人机受电端，使所述第一触点电极与所述第二触点电极吸合接触。
进一步地，所述磁性元件为永磁铁。
进一步地，所述磁力充电端还包括用于所述第一触点电极与所述第二触点电极通断的电磁线圈，且所述电磁线圈设置在所述永磁铁靠近所述第二触点电极的一侧；
所述无人机在充电或未充电状态时，所述电磁线圈不通电，其外部磁极磁力存在，所述第一触点电极与所述第二触点电极接通；
所述无人机充电完成后，所述电磁线圈通电产生的磁场极性与所述永磁体的极性相反形成闭合磁场，其外部磁极磁力消失，所述第一触点电极与所述第二触点电极断开。
进一步地，所述无人机停驻平台上设有用于控制所述无人机起飞或降落的控制单元。
进一步地，所述移动机构包括至少一个推杆，所述推杆位于所述无人机受电端的一侧；
所述推杆在驱动件作用下带动所述磁力充电端朝向所述无人机受电端移动。
本发明还提供了一种无人机充电方法，应用如上的磁吸盘充电触点连接装置，所述方法包括以下步骤：
无人机在电力不足的情况下降落至无人机停驻平台上，并通过控制单元判断无人机是否降落至预定位置；
当无人机降落至预定位置后，启动驱动件，推杆带动磁力充电端朝向无人机受电端运动；
无人机受电端运动至磁力充电端的几毫米处，永磁体产生的在外部磁极磁力作用下，导磁片被吸住，使第一触点电极与第二触点电极吸合对接，实现对无人机充电；
当无人机充电完毕后，电磁线圈通电，产生的磁场极性与永磁体的极性相反形成闭合磁场，其外部磁极磁力消失，导磁片在弹簧片的反向弹性作用下，使第一触点电极与第二触点电极断开；
推杆带动磁力充电端朝着远离无人机方向运动，无人机飞离无人机停驻平台继续执行任务，此时电磁线圈断电，磁力充电端的磁力增强，为下次充电做准备。
进一步地，所述无人机停驻平台上设有位置传感器，所述位置传感器与所述控制单元连接。
本发明的有益效果为：本发明通过无人机受电端和磁力充电端的设置，使无人机上第一触点电极在磁吸力作用下与第二触点电极自动吸合对接，实现自主充电，降低了人工成本，且接触性连接代替了人工插拔，避免了充电触点接触不良或无法充电的现象，提高了无人机充电的可靠性。
本发明中通过电磁线圈的设置，实现无机械转动的控制磁性的输出，结构简单，提高了充电触点对接的可靠性。
本发明中在无人机充电完成后，电磁线圈通电，产生的磁场极性与永磁体的极性相反形成闭合磁场，外部磁极磁力消失，使第一触点电极与第二触点电极断开，其脱离连接时电磁线圈的短时间通电，起到控制输出磁力的作用，而在无人机充电或不充电时，电磁线圈均处于断电状态，节能效果好。
本发明中弹簧片的设置，在磁吸力作用下使导磁片上的第一触点电极靠近第二触点电极几毫米的位置便能实现触点的吸合对接，代替了机械按压，解决了触点接触不稳定的问题，提高了充电的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中磁力充电端在无人机停驻平台的安装位置示意图；
图2为本发明实施例中磁吸盘充电触点连接装置的轴测图；
图3为本发明实施例中磁吸盘充电触点连接装置的正视图；
图4为本发明实施例中电磁线圈断电情况下的原理示意图；
图5为本发明实施例中电磁线圈通电情况下的原理示意图。
附图标记：1、无人机受电端；11、第一触点电极；12、导磁片；13、弹簧片；2、磁力充电端；21、第二触点电极；22、磁性元件；23、铁制件；24、电磁线圈；3、无人机停驻平台；4、移动机构。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1至图5所示的磁吸盘充电触点连接装置，用于无人机的充电，包括：无人机受电端1和磁力充电端2，无人机受电端1设有第一触点电极11；磁力充电端2固定在无人机停驻平台3上，其设有与电源电性连接的第二触点电极21；磁力充电端2上设置的磁性元件22能够对无人机受电端1相应设置的铁磁性金属元件产生磁吸力；
其中，当无人机降落到无人机停驻平台3上时，设置在无人机停驻平台3上的移动机构4引导磁力充电端2至无人机充电端的相对应位置，第一触点电极11与第二触点电极21在磁吸力作用下自动吸合对接，对无人机进行充电。
本发明优选实施例中，通过无人机受电端1和磁力充电端2的设置，使无人机上第一触点电极11在磁吸力作用下与第二触点电极21自动吸合对接，实现自主充电，降低了人工成本，且接触性连接代替了人工插拔，避免了充电触点接触不良或无法充电的现象，提高了无人机充电的可靠性。
本发明优选实施例中，铁磁性金属元件为导磁片12；第一触点电极11设置在导磁片12朝向磁力充电端2的一侧。
具体地，导磁片12在永磁体两磁极产生的外部磁极磁力下朝向磁力充电端2靠近，使第一触点电极11与第二触点电极21吸合对接。
在上述实施例基础上，导磁片12与无人机受电端1通过弹性件固定连接，弹性件为弹簧片13。
具体地，弹簧片13呈C型结构，导磁片12通过两个弹簧片13固定在无人机受电端1，且两个弹簧片13开口相对设置，弹簧片13在磁吸力作用下，使导磁片12上的第一触点电极11靠近第二触点电极21几毫米的位置便能实现触点的吸合对接，代替了机械按压，解决了触点接触不稳定的问题，提高了充电的可靠性。
本发明优选实施例中，磁力充电端2还包括对称设置在磁性元件22两磁极处的两铁制件23；第二触点电极21设置在铁制件23朝向无人机受电端1的一端；移动组件带动磁力充电端2靠近无人机受电端1，无人机受电端1，使第一触点电极11与第二触点电极21吸合接触。
具体地，铁制件23呈L型结构，相对设置的两个铁制件23形成放置槽，磁性元件22设置在放置槽内，且两个铁制件23制件存在间隙，使磁性单元的磁力线在外部形成吸合磁力，保证触点对接的稳定性和可靠性。
由于无人机受电端1是受到磁力充电端2的一定磁吸力实现吸合接触的，磁吸力的大小决定了触点吸合的可靠性，因此，磁性元件22优选永磁铁，在正常的使用情况下，永磁体不易失磁，也不易被磁化，且磁极性不会改变，保证了外部磁极磁力的稳定性。
作为上述实施例的优选，磁力充电端2还包括用于控制第一触点电极11与第二触点电极21通断的电磁线圈24，且电磁线圈24设置在永磁铁靠近第二触点电极21的一侧；
无人机在充电或未充电状态时，电磁线圈24不通电，其外部磁极磁力存在，第一触点电极11与第二触点电极21接通；
无人机充电完成后，电磁线圈24通电产生的磁场极性与永磁体的极性相反形成闭合磁场，其外部磁极磁力消失，第一触点电极11与第二触点电极21断开。
具体地，电磁线圈24的设置，实现无机械转动的控制磁性的输出，便于控制触点的通断，结构简单，提高了充电触点对接的可靠性。在无人机充电完成后，电磁线圈24的短时间通电，起到控制输出磁力的作用，极易将磁力充电端2与无人机受电端1分离，而在无人机充电或不充电时，电磁线圈24均处于断电状态，节能效果好。
本发明优选实施例中，电磁线圈24内部设置的铁芯存在间隔，当电磁线圈24在断电后，电磁线圈24的磁性消失，而铁芯上大部分磁力线通过下部的磁极变成吸力，进一步增加了触点的吸合力，提高了充电的可靠性。
本发明优选实施例中，无人机停驻平台3上设有用于控制无人机起飞或降落的控制单元，移动机构4包括至少一个推杆，推杆位于无人机受电端1的一侧；推杆在驱动件作用下带动磁力充电端2朝向无人机受电端1移动。
具体地，无人机电力不足时，向控制单元发送信号，控制单元接收信号并控制无人机降落至预定充电位置，待无人机停稳后，控制单元通过驱动件控制推杆运动，使磁力充电端2靠近无人机受电端1移动，当无人机受电端1运动至磁力充电端2的几毫米处，第一触点电极11与第二触点电极21自动吸合对接，对无人机进行充电。驱动件选用齿轮齿条或丝杆螺母或气缸等驱动形式中的一种，保证推杆在无人机停驻平台3上沿水平方向朝向无人机运动，使推杆上的磁力充电端2与无人机受电端1精准磁吸对接，实现无人机的自主充电，降低了人工成本。
本发明还提供了一种无人机充电方法，应用如上的磁吸盘充电触点连接装置，方法包括以下步骤：
无人机在电力不足的情况下，通过控制单元降落至无人机停驻平台3上，并通过控制单元判断无人机是否降落至预定位置；
当无人机降落至预定位置后，启动驱动件，推杆带动磁力充电端2朝向无人机受电端1运动；
无人机受电端1运动至磁力充电端2的几毫米处，在永磁体产生的外部磁极磁力作用下，导磁片12被磁力充电端2吸住，使第一触点电极11与第二触点电极21自动吸合对接，实现对无人机充电；
当无人机充电完毕后，电磁线圈24通电，产生的磁场极性与永磁体的极性相反形成闭合磁场，其外部磁极磁力消失，导磁片12在弹簧片13的反向弹性作用下，使第一触点电极11与第二触点电极21断开；
推杆带动磁力充电端2朝着远离无人机方向运动，无人机飞离无人机停驻平台3继续执行任务，此时电磁线圈24断电，磁力充电端2的磁力增强，为下次充电做准备。
为了提高第一触点电极11和第二触点电极21的对接精准度，无人机停驻平台3上设有位置传感器，位置传感器与控制单元连接。位置传感器的设置初步保证了无人机能够精准的停驻在预先设定的充电位置，对推杆上磁力充电端2和无人机受电端1的磁吸对接起到至关重要的作用，提高了无人机自主充电的可实施性。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种磁吸盘充电触点连接装置，用于无人机的充电，其特征在于，包括：
无人机受电端，其设有第一触点电极；
磁力充电端，固定在无人机停驻平台上，其设有与电源电性连接的第二触点电极；
所述磁力充电端上设置的磁性元件能够对所述无人机受电端相应设置的铁磁性金属元件产生磁吸力；
其中，当无人机降落到所述无人机停驻平台上时，设置在所述无人机停驻平台上的移动机构引导所述磁力充电端至所述无人机受电端的相对应位置，所述第一触点电极与所述第二触点电极在磁吸力作用下自动吸合对接，对无人机进行充电；
所述铁磁性金属元件为导磁片；
所述第一触点电极设置在所述导磁片朝向所述磁力充电端的一侧；
所述磁性元件为永磁铁；
所述磁力充电端还包括用于控制所述第一触点电极与所述第二触点电极通断的电磁线圈，且所述电磁线圈设置在所述永磁铁靠近所述第二触点电极的一侧；
所述无人机在充电或未充电状态时，所述电磁线圈不通电，其外部磁极磁力存在，所述第一触点电极与所述第二触点电极接通；
所述无人机充电完成后，所述电磁线圈通电产生的磁场极性与所述永磁铁的极性相反形成闭合磁场，其外部磁极磁力消失，所述第一触点电极与所述第二触点电极断开。
2.根据权利要求1所述的磁吸盘充电触点连接装置，其特征在于，所述导磁片与所述无人机受电端通过弹性件固定连接；
且所述弹性件为弹簧片。
3.根据权利要求1所述的磁吸盘充电触点连接装置，其特征在于，所述磁力充电端还包括对称设置所述磁性元件两磁极处的两铁制件；
所述第二触点电极设置在所述铁制件朝向所述无人机受电端的一端；
所述移动机构带动所述磁力充电端靠近所述无人机受电端，所述磁性元件的磁力线经外部磁极磁力吸合所述无人机受电端，使所述第一触点电极与所述第二触点电极吸合接触。
4.根据权利要求1所述的磁吸盘充电触点连接装置，其特征在于，所述无人机停驻平台上设有用于控制所述无人机起飞或降落的控制单元。
5.根据权利要求1所述的磁吸盘充电触点连接装置，其特征在于，所述移动机构包括至少一个推杆，所述推杆位于所述无人机受电端的一侧；
所述推杆在驱动件作用下带动所述磁力充电端朝向所述无人机受电端移动。
6.一种无人机充电方法，其特征在于，应用如权利要求1-5任一项所述的磁吸盘充电触点连接装置，所述充电方法包括以下步骤：
无人机在电力不足的情况下通过控制单元降落至无人机停驻平台上；
无人机降落至预定位置，启动驱动件，推杆带动磁力充电端朝向无人机受电端运动；
无人机受电端运动至磁力充电端的几毫米处，在外部磁极磁力作用下，导磁片被吸住，使第一触点电极与第二触点电极吸合对接，实现对无人机充电；
当无人机充电完毕后，电磁线圈通电，产生的磁场极性与永磁铁的极性相反形成闭合磁场，其外部磁极磁力消失，导磁片在弹簧片的反向弹性作用下，使第一触点电极与第二触点电极断开；
推杆带动磁力充电端朝着远离无人机方向运动，无人机飞离无人机停驻平台继续执行任务，此时电磁线圈断电，磁力充电端的磁力增强，为下次充电做准备。
7.根据权利要求6所述的无人机充电方法，其特征在于，所述无人机停驻平台上设有位置传感器，所述位置传感器与所述控制单元连接。
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