一种自适应定位的无人机无线充电装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种自适应定位的无人机无线充电装置及方法，包括设置在无线充电平台箱体上的第一控制器、无人机检测单元以及无线充电发射单元，所述无线充电发射单元内包括发射线圈，所述无人机检测单元和所述无线充电发射单元分别连接所述第一控制器；设置在无人机机身的底端的第二控制器、无线充电接收单元以及电流传感器，所述无线充电接收单元内包括接收线圈，所述无线充电接收单元和所述电流传感器分别连接所述第二控制器，所述电流传感器用于采集所述接收线圈产生的电流大小，所述第二控制器用于根据所述电流传感器采集到的电流控制无人机降落到最佳降落位置。本发明专利技术具有装置简单、成本低、稳定性好、降落准确度高的优点。

A Wireless Charging Device and Method for UAV with Adaptive Location

【技术实现步骤摘要】
一种自适应定位的无人机无线充电装置及方法
本专利技术属于无人机领域，尤其是涉及一种自适应定位的无人机无线充电装置及方法。
技术介绍
现有的无人机续航能力差，无法携带过大电池，利用无线充电技术，在无人机预定作业路径上设置无线充电装置可延长无人机的作业时间。现有无线充电装置需要无人机单独携带定位装置(如通讯器或摄像头等)才能进行降落从而对无人机进行充电。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种自适应定位的无人机无线充电装置及方法，只需携带电流传感器，无需携带其他传感器，利用无线充电的电流的强度大小作为定位基准进行降落，具有装置简单、成本低、稳定性好、降落准确度高的优点。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种自适应定位的无人机无线充电装置，包括：设置在无线充电平台箱体上的第一控制器、无人机检测单元以及无线充电发射单元，所述无线充电发射单元内包括水平设置的电磁波发射线圈，所述无人机检测单元和所述无线充电发射单元分别连接所述第一控制器；设置在无人机机身的底端的第二控制器、无线充电接收单元以及电流传感器，所述无线充电接收单元内包括水平设置的电磁波接收线圈，所述无线充电接收单元和所述电流传感器分别连接所述第二控制器，所述电流传感器用于采集所述电磁波接收线圈产生的电流大小，所述第二控制器用于根据所述电流传感器采集到的电流大小控制无人机降落到最佳降落位置。进一步的，无人机机身的底端设置有罩体，所述罩体为圆台形，所述第二控制器、所述无线充电接收单元以及所述电流传感器都设置在所述罩体内部。更进一步的，所述无线充电平台箱体上设置有与所述罩体的尺寸相匹配的凸台，无人机降落后，所述罩体罩住所述凸台，所述无线充电发射单元设置在所述凸台内。更进一步的，所述凸台的上表面的边缘位置为圆弧形。进一步的，所述无人机检测单元为超声波传感器。更进一步的，所述超声波传感器设置有多个，均匀分布在无线充电平台箱体上。一种应用上述装置的自适应定位的无人机无线充电方法，包括如下步骤：步骤1：所述无人机检测单元检测到无人机飞抵无线充电平台箱体上空时，所述第一控制器开启无线充电发射单元，所述电磁波发射线圈开始发射电磁波；步骤2：所述电磁波接收线圈接收到电磁波信号，所述电流传感器实时采集所述电磁波接收线圈产生的电流大小，所述第二控制器控制无人机运动并寻找最佳降落位置。进一步的，所述步骤1包括：多个所述超声波传感器都检测到无人机飞抵无线充电平台箱体上空时，所述第一控制器开启无线充电发射单元。进一步的，所述步骤2包括：步骤201：将所述电流传感器首次采集到的电流值记为I1，所述第二控制器控制无人机以所述电流为I1的点P为起点，以r＝80(I0-I1)cm为半径，以圆周飞行，顺时针和逆时针各飞行一次，形成“8”字型，其中I0为人为将所述电磁波发射线圈和所述电磁波接收线圈放置在最优耦合点时测得的电磁波接收线圈端的电流大小；步骤202：记录飞行过程中的最大电流IM，以点P为起点，以r＝80(I0-IM)cm为半径，继续如步骤201所述的“8”字型运动；步骤203：重复步骤202，更新所述最大电流IM和半径r，直至IM/I0≥0.98时，视为找到最佳降落位置，第二控制器开始控制无人机缓慢降落。相对于现有技术，本专利技术所述的一种自适应定位的无人机无线充电装置及方法具有以下优势：(1)本专利技术所述的装置通过实时检测电流大小，寻找最佳耦合点，只使用电流传感器，避免使用其他传感器，使整个装置简单化，使用资源小，成本低。(2)本专利技术所述的方法中使用8”字型轨迹算法，通过比较电流大小改变“8”字形轨迹的运动半径，能够快速的找到空间中最佳耦合点，准确度高，能有效提高充电效率。(3)本专利技术设置有圆台形的罩体和与罩体相配合的凸台，且凸台的上表面的边缘位置为圆弧形，如此设置，使无线接收发射单元以及无线平台发射单元能够准确对准，提高充电效率和装置的稳定性，此外，当出现由于计算误差产生的较小的降落偏离时，罩体也能顺着凸台的圆弧形边缘滑落至对准的位置。(4)本专利技术设置有多个超声波传感器，避免因设置有一个超声波传感器造成误检测的情况，多个超声波传感器都检测到物体时才启动无线充电发射单元。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例所述的装置结构示意图；图2为本专利技术实施例所述的方法流程图；图3为本专利技术实施例所述的电磁波发射线圈结构图；图4为本专利技术实施例所述的matlab中磁感应分布图。附图标记说明：1-第二控制器；2-无人机检测单元；3-无线充电发射单元；4-无线充电接收单元；5-无人机机身；6-罩体；7-无线充电平台箱体；8-凸台。具体实施方式通过仿真可知，电磁波发射线圈和电磁波接收线圈在平行放置且垂直投影相互重合的情况下，耦合效果最好，即充电效率最高，体现在无线充电接收单元的特点是电磁波接收线圈内电流最大。本专利技术利用此种特性，通过检测电磁波接收线圈内电流大小，实时解算出空间内最强耦合点，即无线充电平台垂直投影位置，并以此位置为基准进行降落。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。如图1所示，本专利技术提出一种自适应定位的无人机无线充电装置，包括：设置在无线充电平台箱体7上的第一控制器(图中未画出)、无人机检测单元2以及无线充电发射单元3，无人机检测单元2和无线充电发射单元3分别连接所述第一控制器，具体的，无人机检测单元2为超声波传感器，所述超声波传感器设置有多个，均匀分布在无线充电平台箱体7上，如图1，本实施例中设置有4个；还包括设置在无人机机身的底端的第二控制器1、无线充电接收单元4以及电流传感器，所述电流传感器和无线充电接收单元4集成在一起，无线充电接收单元4包括水平设置的电磁波接收线圈，无线充电接收单元4和所述电流传感器分别连接第二控制器1，所述电流传感器用于采集所述电磁波接收线圈产生的电流大小，第二控制器1用于根据所述电流传感器采集到的电流大小确定无人机的运动路径，具体的，第二控制器1采用armcortex-m4内核。无人机机身5的底端设置有罩体6，罩体6为圆台形，第二控制器1、无线充电接收单元4以及所述电流传感器都设置在罩体6的内部。无线充电平台箱体7上表面设置有与罩体6尺寸相匹配的凸台8，无人机降落后，罩体6罩住凸台8，凸台8内设置有无线充电发射单元3，无线充电发射单元3内包括水平设置的电磁波发射线圈。罩体6的尺寸和凸台8的尺寸相匹配，且凸台8的上表面的边缘位置为圆弧形，使无线接收发射单元以及无线平台发射单元对准并靠近，提高充电效率和装置的稳定性，此外，当出现由于计算误差产生的较小的降落偏离时，罩体6也能顺着凸台8的圆弧形边缘滑落至对准的位置。如图2所示，本专利技术还提出一种应用上述的装置的自适应定位的无人机无线充电方法，包括如下步骤：步骤1：所述无人机检测单元检测到无人机飞抵无线充电平台箱体上空时，所述第一控制器开启无线充电发射单元，所述电磁波发射线圈开始发射电磁波；步骤2：所述电磁波接收线圈接收到电磁波信号，所述电流传感器实时采集所述电磁波接收线圈产生的电流大小，所述第二控制器控制无人机运动并寻找最佳降落位置。所述步骤还1包括：多个所述超声波传感器都检本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自适应定位的无人机无线充电装置，其特征在于：包括：设置在无线充电平台箱体上的第一控制器、无人机检测单元以及无线充电发射单元，所述无线充电发射单元内包括水平设置的电磁波发射线圈，所述无人机检测单元和所述无线充电发射单元分别连接所述第一控制器；设置在无人机机身的底端的第二控制器、无线充电接收单元以及电流传感器，所述无线充电接收单元内包括水平设置的电磁波接收线圈，所述无线充电接收单元和所述电流传感器分别连接所述第二控制器，所述电流传感器用于采集所述电磁波接收线圈产生的电流大小，所述第二控制器用于根据所述电流传感器采集到的电流大小控制无人机降落到最佳降落位置。

【技术特征摘要】
1.一种自适应定位的无人机无线充电装置，其特征在于：包括：设置在无线充电平台箱体上的第一控制器、无人机检测单元以及无线充电发射单元，所述无线充电发射单元内包括水平设置的电磁波发射线圈，所述无人机检测单元和所述无线充电发射单元分别连接所述第一控制器；设置在无人机机身的底端的第二控制器、无线充电接收单元以及电流传感器，所述无线充电接收单元内包括水平设置的电磁波接收线圈，所述无线充电接收单元和所述电流传感器分别连接所述第二控制器，所述电流传感器用于采集所述电磁波接收线圈产生的电流大小，所述第二控制器用于根据所述电流传感器采集到的电流大小控制无人机降落到最佳降落位置。2.根据权利要求1所述的一种自适应定位的无人机无线充电装置，其特征在于：无人机机身的底端设置有罩体，所述罩体为圆台形，所述第二控制器、所述无线充电接收单元以及所述电流传感器都设置在所述罩体内部。3.根据权利要求2所述的一种自适应定位的无人机无线充电装置，其特征在于：所述无线充电平台箱体上设置有与所述罩体的尺寸相匹配的凸台，无人机降落后，所述罩体罩住所述凸台，所述无线充电发射单元设置在所述凸台内。4.根据权利要求3所述的一种自适应定位的无人机无线充电装置，其特征在于：所述凸台的上表面的边缘位置为圆弧形。5.根据权利要求1所述的一种自适应定位的无人机无线充电装置，其特征在于：所述无人机检测单元为超声波传感器。6.根据权利要求5所述的一种自适应定位的无人机无线充电装置，其特征在于：所述超声波传感器设置有多...

【专利技术属性】
技术研发人员：张献，范志岳，王奉献，付志远，任年振，金亮，刘雪莉，李阳，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12