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基于路灯的旋翼无人机充电系统及其充电方法技术方案

技术编号:24287030 阅读:29 留言:0更新日期:2020-05-26 18:52
本发明专利技术提供了一种基于路灯的旋翼无人机充电系统,该充电系统包括充电装置、路灯单元、旋翼无人机和定位导航模块,创造性地利用路灯的富裕空间并采用了圆弧面落地的方式,相对于平面落地方式具有自动纠偏的功能,确保了落地充电的成功率。此外本发明专利技术该公开了一种基于路灯的旋翼无人机充电系统的充电方法,该方法也创造性地采用了三种互补的定位方式,确保了旋翼无人机的定位精准率。故本发明专利技术具有结构简单、使用方便、定位精准、可靠性高、自动化程度高、灵活组合以及易于大规模布置使用等诸多优点,从而满足城市管理和城市生活对无人机的极大需求。

Charging system and method of gyroplane UAV Based on street lamp

【技术实现步骤摘要】
基于路灯的旋翼无人机充电系统及其充电方法
本专利技术涉及一种旋翼无人机充电系统,特别涉及一种基于路灯的旋翼无人机充电系统及其充电方法。
技术介绍
众所周知,路灯设施作为城市道路照明的基础设施已经不仅仅是照明那么简单了,越来越来多路灯设施的被赋予更多的功能,主要是通过在路灯或其灯杆上添加具有其他功能的设备,例如视频监控、自动驾驶定位、车联网、消防以及智慧城市相关的设备,这些设备都充分利用了路灯设施的通电便利和富裕空间大等特性,最大程度的减少成本投入和道路空间的占用。同时,无人机的应用当前也是无处不在,特别是旋翼旋翼无人机,已广泛应用在快递业、农业、消防、航拍、救援、电网、监控监管等诸多领域,极大的方便生产生活中许多事情,然后旋翼无人机电池续航能力一直是一个重要的制约因素,目前行业领先的大疆旋翼无人机最大续航时间也就是38分钟,其他大容量电池旋翼无人机一般也不会超过50分钟,严重影响到了旋翼无人机的使用效率。因此多数旋翼无人机在执行任务过程中需要返回充电,充满电后再次执行任务。然而当前旋翼无人机充电方式要么是最简单人工插电要么是具有复杂机械结构的充电装置或平台,存在占有空间大、结构复杂度高、使用成本高、定位精度低、可靠性低以及自动化程度低等诸多缺陷,从而造成在城市实际推广使用的难度较大。最后,如何将路灯设施优势与无人机充电结合并得出一种结构简单、使用成本低、可靠性高且应用于城市的旋翼无人机充电系统已是一个亟需解决的问题,从而满足城市管理和城市生活对无人机的极大需求。
技术实现思路
r>本专利技术的目的在于提供基于路灯的旋翼无人机充电系统,该旋翼无人机充电系统包括:充电装置、路灯单元、旋翼无人机和定位导航模块。所述充电装置包括凹形弧面体、位于所述凹形弧面体内侧且沿弧面平行方向上水平对称布置的两条凹槽以及位于所述凹形弧面体下方的支撑体;还包括设置在所述凹形弧面体内侧中心处沿弧面平行的“H”形状的落地标识;所述凹槽的中心处还设置有充电座。所述路灯单元包括灯杆、一端与所述灯杆上端部连接且另一端与支撑体连接的支架以及位于所述支撑体下侧均匀设置的LED灯。所述旋翼无人机包括支腿、与所述支腿连接的落地架、位于所述落地架两端的滚轮、机身、位于机身四周的飞行控制与动力单元、位于所述机身上部的GPS模块、位于所述机身正下方的红外相机以及电池单元。还包括缠绕在所述落地架中部的接触线圈,所述接触线圈通过导线与所述电池单元相连接。所述凹槽间的水平距离与所述落地架间的水平距离相等且所述凹槽的开口大于所述落地架的直径。定位导航模块包括位于所述旋翼无人机下方的UWB定位标签、位于所述灯杆上部的UWB定位基站和位于远端的UWB定位服务器。优选地,所述充电座包括壳体、穿过所述凹槽的充电接触体以及两端分别与所述壳体底部和所述充电接触体相连接的弹簧。优选地,所述壳体底部与所述弹簧之间还设置有压力传感器。优选地,所述落地标识由红外反光材料制成。优选地,所述凹形弧面体和所述凹槽的表面为绝缘光滑的陶瓷材料制成。优选地,所述充电装置还包括有遮罩。优选地,所述遮罩由透明材料制成。优选地,所述遮罩包括位于所述凹形弧面体两侧的固定挡板、位于所述凹形弧面体上方且沿所述凹形弧面体对称线布置的一对可移动的圆弧形挡板以及驱动所述圆弧形挡板开闭的驱动机构。优选地,所述驱动机构为电机驱动的齿轮传动机构。本专利技术还公开了一种旋翼无人机充电系统的充电方法,该方法包括以下步骤:a)所述旋翼无人机电量不足时则会在所述GPS模块的导航下开始飞向最近的所述旋翼无人机充电装置;b)所述旋翼无人机快要接近所述旋翼无人机充电装置时则开启所述UWB定位标签发送UWB脉冲,同时所述UWB定位基站开始捕获并接收到UWB脉冲;c)当所述UWB定位基站接收到UWB脉冲时,则停止所述GPS模块导航并改由UWB定位导航,同时再将多个所述UWB定位基站所捕获的数据实时发送至远端的定位服务器;d)进一步定位服务器对获取的数据进行校准,确定所述UWB定位标签达到不同所述UWB定位基站之间的时间差,并利用TDOA算法计算出所述UWB定位标签或无人机的位置,并将位置数据实时回传至所述飞行控制与动力单元;e)所述飞行控制与动力单元根据回传的位置数据将所述旋翼无人机导航至指定空闲的充电位置正上方附近,然后停止UWB定位导航并改由红外识别导航;f)开启所述红外相机并向下拍摄位于所述旋翼无人机充电装置上的所述落地标识,且始终保持落地标识位于拍摄图像的中心附近,从而确保所述旋翼无人机停止在所述落地标识附近;g)最后所述旋翼无人机由于自身的重力并依托所述滚轮在所述凹形弧面体上滚动作用,进一步实现所述落地架落入所述凹槽中,从而触发所述压力传感器,然后所述充电座接通电源并通过所述接触线圈和所述导线向所述电池单元充电。所以本专利技术具有结构简单、使用方便、定位精准、可靠性高、自动化程度高、灵活组合以及易于大规模布置使用等诸多优点。应当理解,前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释,并不应当用作对本专利技术所要求保护内容的限制。附图说明参考随附的附图,本专利技术更多的目的、功能和优点将通过本专利技术实施方式的如下描述得以阐明,其中:图1示意性示出本专利技术中充电装置的立体结构示意图;图2示意性示出本专利技术旋翼无人机充电系统的整体结构示意图;图3示意性示出本专利技术中遮罩的结构示意图;图4示意性示出本专利技术中落地架、滚轮及充电座的结构示意图;图5示意性示出本专利技术中支腿、落地架及滚轮的立体结构示意图。具体实施方式通过参考示范性实施例,本专利技术的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而,本专利技术并不受限于以下所公开的示范性实施例;可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本专利技术的具体细节。在下文中,将参考附图描述本专利技术的实施例。在附图中,相同的附图标记代表相同或类似的部件,或者相同或类似的步骤。图1和图2示意性示出了本专利技术一种基于路灯的旋翼无人机充电系统,该旋翼无人机充电系统主要由充电装置1、路灯单元2、与充电装置1功能相匹配的旋翼无人机8以及定位导航模块3,本专利技术的旋翼无人机充电系统具有设计巧妙、结构简单、充电定位精准、适用范围广等诸多优点。旋翼无人机8,包括支腿81、与支腿81连接的落地架82、位于落地架82两端的滚轮83、机身84、位于机身84四周的飞行控制与动力单元85、位于机身84上部的GPS模块86、位于机身84正下方的红外相机87以及电池单元88。如图5所示,落地架82一共两根且水平平行布置,其端部与滚轮83连接,从而实现旋翼无人机8的滚动功能;同时在落地架82的中部还缠绕有接触线圈891,接触线圈891通过导线892与电池单元88相连接,进一步通过接触线圈891与充电装置1接触连接来实现向电池单元88本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于路灯的旋翼无人机充电系统,该旋翼无人机充电系统包括:充电装置、路灯单元、旋翼无人机和定位导航模块;其中,/n所述充电装置包括凹形弧面体、位于所述凹形弧面体内侧且沿弧面平行方向上水平对称布置的两条凹槽以及位于所述凹形弧面体下方的支撑体;还包括设置在所述凹形弧面体内侧中心处沿弧面平行的“H”形状的落地标识;所述凹槽的中心处还设置有充电座;/n所述路灯单元包括灯杆、一端与所述灯杆上端部连接且另一端与支撑体连接的支架以及位于所述支撑体下侧均匀设置的LED灯;/n所述旋翼无人机包括支腿、与所述支腿连接的落地架、位于所述落地架两端的滚轮、机身、位于机身四周的飞行控制与动力单元、位于所述机身上部的GPS模块、位于所述机身正下方的红外相机以及电池单元;/n还包括缠绕在所述落地架中部的接触线圈,所述接触线圈通过导线与所述电池单元相连接;/n所述凹槽间的水平距离与所述落地架间的水平距离相等且所述凹槽的开口大于所述落地架的直径;/n定位导航模块包括位于所述旋翼无人机下方的UWB定位标签、位于所述灯杆上部的UWB定位基站和位于远端的UWB定位服务器。/n

【技术特征摘要】
1.基于路灯的旋翼无人机充电系统,该旋翼无人机充电系统包括:充电装置、路灯单元、旋翼无人机和定位导航模块;其中,
所述充电装置包括凹形弧面体、位于所述凹形弧面体内侧且沿弧面平行方向上水平对称布置的两条凹槽以及位于所述凹形弧面体下方的支撑体;还包括设置在所述凹形弧面体内侧中心处沿弧面平行的“H”形状的落地标识;所述凹槽的中心处还设置有充电座;
所述路灯单元包括灯杆、一端与所述灯杆上端部连接且另一端与支撑体连接的支架以及位于所述支撑体下侧均匀设置的LED灯;
所述旋翼无人机包括支腿、与所述支腿连接的落地架、位于所述落地架两端的滚轮、机身、位于机身四周的飞行控制与动力单元、位于所述机身上部的GPS模块、位于所述机身正下方的红外相机以及电池单元;
还包括缠绕在所述落地架中部的接触线圈,所述接触线圈通过导线与所述电池单元相连接;
所述凹槽间的水平距离与所述落地架间的水平距离相等且所述凹槽的开口大于所述落地架的直径;
定位导航模块包括位于所述旋翼无人机下方的UWB定位标签、位于所述灯杆上部的UWB定位基站和位于远端的UWB定位服务器。


2.根据权利要求1所述的旋翼无人机充电系统,其特征在于:所述充电座包括壳体、穿过所述凹槽的充电接触体以及两端分别与所述壳体底部和所述充电接触体相连接的弹簧。


3.根据权利要求2所述的旋翼无人机充电系统,其特征在于:所述壳体底部与所述弹簧之间还设置有压力传感器。


4.根据权利要求1所述的旋翼无人机充电系统,其特征在于:所述落地标识由红外反光材料制成。


5.根据权利要求4所述的旋翼无人机充电系统,其特征在于:所述凹形弧面体和所述凹槽的表面为绝缘光滑的陶瓷材料制成。


6.根据权利要求5所述的旋翼无人机充电系统,其特征在于:所述充电装置还包括有遮罩。


7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员:不公告发明人
申请(专利权)人:裴文元
类型:发明
国别省市:江苏;32

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