多旋翼无人机充电系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种多旋翼无人机充电系统及方法，包括地面端和多旋翼无人机端，所述地面端包括控制子系统以及充电板；所述多旋翼无人机端包括起落架以及设置在所述起落架上的取电装置；所述控制子系统通过继电器与所述充电板电连接，当所述起落架上的取电装置与所述充电板的正极模块、负极模块匹配接触，所述控制子系统控制所述继电器接通电源模块以使得所述充电板通电，当所述多旋翼无人机中的锂电池充电完成时，所述控制子系统控制所述继电器以使得所述充电板断电。本发明专利技术可实现多旋翼无人机的快速充电，提高其作业的效率，减轻人力资源的消耗，提高多旋翼无人机的智能化程度，加快了智能社会的建设步伐。

【技术实现步骤摘要】
多旋翼无人机充电系统及方法
本专利技术涉及自动化控制领域，尤其涉及一种多旋翼无人机充电系统及方法。
技术介绍
随着电子技术和航天技术的发展，多旋翼无人机技术得到了快速发展，其应用领域已经从军事领域拓展到民用领域，尤其是被广泛应用于民用领域的农业、林业、电力、安防等方面。在无人机应用范围越来越广的同时，市场上也出现繁多的无人机种类，按照其飞行原理主要可分为固定翼、直升机、多旋翼三种。但这些无人机都存在一个明显的问题——续航能力有限，影响续航能力的主要因素是无人机电池。特别是多旋翼无人机，其电机多，耗电量大，续航时间相对最短；但是由于其机械结构比较简单，没有复杂的传动机构，同时也能够垂直起降，并且能够轻松实现悬停、侧飞和倒飞等运动，具有很强的机动性，因此得到人们的青睐。目前多旋翼无人机主要采用锂电池作为主要动力，还处于原始的人工接线充电方式，使用多旋翼无人机专用充电器连接电池进行充电，每次至少充电一小时以上，存在智能化低，必须人工看管的问题，直接影响了多旋翼无人机作业的效率。多旋翼无人机的相关技术特别是自主充电技术的发展，直接影响了多旋翼无人机智能应用的发展，然而，目前还没有多旋翼无人机自主地进行自主充电的相关技术和产品。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种多旋翼无人机充电系统及方法，实现多旋翼无人机的快速充电，提高其作业的效率，减轻人力资源的消耗，提高多旋翼无人机的智能化程度，加快了智能社会的建设步伐。为达到上述目的，本专利技术实施例采用如下技术方案：一方面，本专利技术是实施例提供一种多旋翼无人机充电系统，包括地面端和多旋翼无人机端，所述地面端包括控制子系统以及充电板；所述多旋翼无人机端包括起落架以及设置在所述起落架上的取电装置；所述控制子系统通过继电器与所述充电板电连接，当所述起落架上的取电装置与所述充电板的正极模块、负极模块匹配接触，所述控制子系统控制所述继电器接通电源模块以使得所述充电板通电，当所述多旋翼无人机中的锂电池充电完成时，所述控制子系统控制所述继电器以使得所述充电板断电。可选的，所述控制子系统包括主控模块、压力检测模块、锂电池检测模块以及通信模块；其中，所述主控模块与所述压力检测模块电连接，所述压力检测模块用于判断所述多旋翼无人机是否已经落到充电板上对应的正极模块以及负极模块，所述主控模块用于根据所述压力检测模块测得的数据进行所述继电器的控制；所述主控模块分别与所述锂电池检测模块、通信模块电连接，所述主控模块根据所述锂电池检测模监测的电池状态以及所述通信模块与多旋翼无人机通信获取的电池电量信息进行所述继电器的控制。可选的，所述压力检测模块包括电阻应变式传感器、惠斯通电桥以及放大器，所述电阻应变式传感器包括电阻应变片和弹性体，所述弹性体在外力作用下产生弹性变形，使得粘贴在所述弹性体表面的所述电阻应变片随同产生变形进而改变阻值，所述惠斯通电桥将所述电阻应变片的电阻变化转变为电压通过所述放大器发送给AD转换芯片。可选的，所述多旋翼无人机端还包括平衡充电模块，所述平衡充电模块固定于所述多旋翼无人机上，当所述取电装置与所述充电板上对应的正极模块以及负极模块接触时，所述平衡充电模块通过所述取电装置与所述充电板电连接，将从所述充电板上取来的电作为电源给与所述平衡充电模块电连接的锂电池。可选的，所述电源模块包括AC-DC电源适配器以及静态电流降压调节器，所述AC-DC电源适配器的输入端与220V交流电连接，所述AC-DC电源适配器的输出端通过输入过压过流保护电路与所述静态电流降压调节器的电压输入端连接，静态电流降压调节器的电压输出端设置有输出过压过流保护电路。可选的，所述充电板包括正极模块以及负极模块，所述正极模块与所述负极模块之间中间通过绝缘层隔开，所述正极模块的顶部、负极模块的顶部分别设置有一层导电介质，所述正极模块对应于所述无人机的机头。可选的，所述起落架为T字形，所述起落架的T字形连接部分固定有取电装置，所述取电装置的底部带有金属触点，当无人机停在所述充电板上时，所述金属触点对应于所述充电板上的正极模块与负极模块，与所述充电板接触取电。可选的，所述无人机包括两架起落架，每个起落架上均设置有所述取电装置，所述取电装置为三通结构体，所述取点装置底部的金属触点通过贯穿所述起落架的导线与所述平衡充电模块中对应的电极连接。可选的，所述起落架中贯穿所述导线的部位为涂有绝缘层的中空的碳纤杆。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种多旋翼无人机充电方法，应用于上述的多旋翼无人机充电系统，所述方法，包括：当作业过程中检测到电量低时，多旋翼无人机降落到最近的充电板上；当所述多旋翼无人机的取电装置与所述充电板的对应的正负极接触时，多旋翼无人机锁定充电板进行充电；当检测到多旋翼无人机中的锂电池充电完成时，对所述充电板断电且多旋翼无人机解锁。本专利技术实施例提供的多旋翼无人机充电系统及方法，通过：当所述起落架上的取电装置与所述充电板接触时，所述控制子系统控制所述继电器接通电源模块以使得所述充电板通电，当所述多旋翼无人机中的锂电池充电完成时，所述控制子系统控制所述继电器以使得所述充电板断电。实现了多旋翼无人机的快速充电，提高多旋翼无人机作业的效率，减轻人力资源的消耗，提高多旋翼无人机的智能化程度，加快了智能社会的建设步伐。附图说明图1为本专利技术实施例提供的多旋翼无人机充电系统整体框图；图2为本专利技术实施例的充电系统主控模块硬件框图；图3为本专利技术实施例的充电系统中充电板示意图；图4为本专利技术实施例的充电系统电源模块设计原理图；图5为本专利技术实施例的充电系统起落架的结构示意图；图6为本专利技术实施例的充电系统取电装置示意图；图7为本专利技术实施例的充电系统无人机上电源线路连接示意图；图8为本专利技术实施例的充电系统软件总体框图；图9为本专利技术实施例的充电系统充电过程流程图。具体实施方式针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种多旋翼无人机充电系统及方法，实现多旋翼无人机的快速充电，提高其作业的效率，减轻人力资源的消耗，提高多旋翼无人机的智能化程度，加快了智能社会的建设步伐。为了使得本领域技术人员更好的理解本专利技术实施例提供的多旋翼无人机充电系统，现对无人机相关的内容进行详细的说明。无人机为无人驾驶飞机(UnmannedAerialVehicles)，是指利用无线电程序控制装置操纵的不载人飞机。与很多其他的飞行器一样，无人用力来实现起降及各种姿态的飞行，并且可承受一定程度的载荷。无人机上设置有支撑无人机的脚架，该脚架被称为起落架无人机内设置有无人机电池，用于给无人机操作供电，一般使用锂离子聚合物电池(Lithium-ionPolymerBattery,Lipo,简称锂电池)。一般的参数有电压，放电倍率，充电倍率，容量。在本申请实施例中，采用锂电池给作为无人机电池，以常规3S/2200mAh/25C放电/5C充电锂电池为例，3S(S串联)代表这个就是3个电芯串联起来的电池，单个电芯正常起点电压是3.7V，充满截止电压为4.2V，这个电池就是11.1V起电压，充满就是12.6V，容量就是2200mAh，25C放电，表示这个航模电池可以以25*2200mA＝55A最大电流放电。5C充电就是52200mA＝11A最大电流充电。锂电池一般属于高倍率电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多旋翼无人机充电系统，其特征在于，包括地面端和多旋翼无人机端，所述地面端包括控制子系统以及充电板；所述多旋翼无人机端包括起落架以及设置在所述起落架上的取电装置；所述控制子系统通过继电器与所述充电板电连接，当所述起落架上的取电装置与所述充电板的正极模块、负极模块匹配接触，所述控制子系统控制所述继电器接通电源模块以使得所述充电板通电，当所述多旋翼无人机中的锂电池充电完成时，所述控制子系统控制所述继电器以使得所述充电板断电。

【技术特征摘要】
1.一种多旋翼无人机充电系统，其特征在于，包括地面端和多旋翼无人机端，所述地面端包括控制子系统以及充电板；所述多旋翼无人机端包括起落架以及设置在所述起落架上的取电装置；所述控制子系统通过继电器与所述充电板电连接，当所述起落架上的取电装置与所述充电板的正极模块、负极模块匹配接触，所述控制子系统控制所述继电器接通电源模块以使得所述充电板通电，当所述多旋翼无人机中的锂电池充电完成时，所述控制子系统控制所述继电器以使得所述充电板断电。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制子系统包括主控模块、压力检测模块、锂电池检测模块以及通信模块；其中，所述主控模块与所述压力检测模块电连接，所述压力检测模块用于判断所述多旋翼无人机是否已经落到充电板上对应的正极模块以及负极模块，所述主控模块用于根据所述压力检测模块测得的数据进行所述继电器的控制；所述主控模块分别与所述锂电池检测模块、通信模块电连接，所述主控模块根据所述锂电池检测模监测的电池状态以及所述通信模块与多旋翼无人机通信获取的电池电量信息进行所述继电器的控制。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述压力检测模块包括电阻应变式传感器、惠斯通电桥以及放大器，所述电阻应变式传感器包括电阻应变片和弹性体，所述弹性体在外力作用下产生弹性变形，使得粘贴在所述弹性体表面的所述电阻应变片随同产生变形进而改变阻值，所述惠斯通电桥将所述电阻应变片的电阻变化转变为电压通过所述放大器发送给AD转换芯片。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多旋翼无人机端还包括平衡充电模块，所述平衡充电模块固定于所述多旋翼无人机上，当所述取电装置与所述充电板上对应的正极模块以及负极模块接触时，所述平衡充电模块通过所述取电装置与所述充电板电连接，将从所述充电板上...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔家瑞，景小飞，韩优，宋宝栋，
申请(专利权)人：北京科技大学，铭哲鑫北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11