一种无人机充电系统及充电方法技术方案

本发明专利技术公开了一种无人机充电系统及充电方法，包括无人机和无人机自动机场，无人机包括机体，机体的底部设置有起落架，所述的起落架包括四个机腿，每个所述的机腿的末端均设置有与所述无人机的电池相连的触点充电结构；触点充电结构依靠无人机起落架支点进行充电，接触面积大，避免了大功率充电过程中触点发热的情况；本发明专利技术的铜极的接触力约90N，避免了触点充电时出现触点接触不良或因长时间使用导致接触力减小；本发明专利技术中由于起落架存在可控范围内的变形，保证无人机的触点充电机构的铜极始终以面接触进行充电，避免阻值增大使得触点发热的情况，解决了现有技术中无人机蜂巢存在的电极接触不良、故障率高、使用寿命短的技术问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种无人机充电系统及充电方法


[0001]本专利技术属于无人机自主充电
，涉及一种充电系统，具体是一种无人机充电系统及充电方法。

技术介绍

[0002]随着无人机技术的迅速发展，无人机已在电力巡线、石油管线巡线、边防、海防、交通救援、森林防火等领域广泛使用。复合翼无人机因具有大载重、长航时等技术特点，适合山区、沙漠、岛礁等不具备建设机场，但需要大载重、长航时的执行飞行任务。但是在以上条件相对恶劣的环境中使用时，对无人机的使用和维护要求更高。因此，为了提高无人机的执行任务能力和减少维护保养次数，确保无人机的安全飞行，设计一套具备无人机自主回收并自主充电技术的自动机场，实现复合翼无人机自动回收充电。
[0003]现有技术中，无人机主要采用以下两种技术实现无人机的充电。第一类是通过更换电池的方式间接的实现无人机自动充电。第二类是通过操作归中机构，利用固定的接触式(夹爪、插头)的接卸机构接触或插入充电铜极，实现一种接触式的充电方式。
[0004]第一类自动机场在进行自主充电时，需要将无人机夹持到指定位置，然后利用机械手抓夹电池，拆下电池后再安装至专用的充电结构上，再将充好电的电池抓夹并安装在无人机上。这种无人机充电技术结构上比较复杂，控制逻辑更加复杂。首先，无人机的电池需要进行复杂的结构设计，以满足机械手的夹抓拆卸，充电结构也需要根据无人机电池进行相应的复杂结构设计。其次，机械手进行夹抓电池充电动作时，对机械手的控制精度要求极高，误差过大可能导致电池安装不到位，不能实现电池的正常充电。最后，由于复杂的机械结构和控制逻辑，该充电技术成本高、维护难度大、故障率高、使用寿命短等。
[0005]第二类无人机自动机场自主充电技术，在无人机某一固定位置安装接触式充电铜极，充电时需要将无人机移动至指定位置，然后利用机械手夹持或插头插入充电铜极，实现接触式充电。这种充电方式结构复杂，要求有较高的控制精度才能实现接触式充电，还存在触点接触不良，充电阻抗大，接触铜极发热等缺陷，对自主充电主机寿命等造成影响。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于，提供基于一种无人机充电系统及充电方法，以解决现有技术中无人机蜂巢存在的电极接触不良、故障率高、使用寿命短的技术问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
[0008]一种无人机充电系统，包括无人机和无人机自动机场，所述的无人机包括机体，所述的机体的底部设置有起落架，所述的起落架包括四个机腿，每个所述的机腿的末端均设置有与所述无人机的电池相连的触点充电结构；
[0009]所述的无人机自动机场包括巢体，所述的巢体的顶部设置有停机坪，所述的停机坪上设置有四个铜板，用于分别与四个所述的触点充电结构接触形成充电回路，四个所述
的铜板为顶点的四边形的中心位置与所述停机坪的中心之间有第一预设距离。
[0010]本专利技术还包括以下技术特征：
[0011]所述的巢体顶部水平安装有归中机构，且所述的归中机构位于所述停机坪的上方，其中，所述的归中机构包括四个归中杆，所述归中杆在归中后所围成区域的中心与所述停机坪的中心之间有第二预设距离；所述第一预设距离与所述第二预设距离相等。
[0012]所述的巢体的内部还设置有触点充电主机，所述的触点充电主机分别通过电源线与四个铜板相连，所述的电源线上均设置有防反接保护装置。
[0013]所述的电池设置于机体顶部内，所述的机体内部设置有短路保护装置，其中，两个所述的触点充电结构通过导线依次与短路保护装置和电池正极相连，另外两个触点充电结构通过导线依次与短路保护装置和电池负极相连。
[0014]所述的触点充电结构包括固定安装在机腿末端的机腿护套，所述的机腿护套的末端固定设置有铜极；所述的机腿护套的外壁上设置有接线端子，所述的接线端子与所述的铜极通过导电性连接机构固定相连；
[0015]所述的机腿和机腿护套通过第一螺栓固定连接，所述第一螺栓内嵌于所述机腿护套内。
[0016]所述的铜板与所述的防反接保护装置之间的电源线上还依次设置有滑环转子和滑环定子，所述滑环转子与滑环定子间可旋转电性连接，所述滑环转子可随所述停机坪转动。
[0017]所述的铜板镶嵌在停机坪上，所述的铜板上表面与停机坪上表面平齐，所述铜板形成的区域完全覆盖所述铜极水平段底部区域。
[0018]所述的触点充电结构在水平面的投影呈水滴形，且宽度较小的一侧朝向机头方向。
[0019]还包括相连的控制模块和电路检测模块，所述的控制模块与所述触点充电主机和防反接保护装置均相连，所述的电路检测模块与所述的充电回路相连；所述的控制模块用于基于归中机构的位置信息按照预设规则依次打开所述防反接保护装置和触点充电主机；
[0020]所述电路检测模块，用于基于所述控制模块的指令检测充电回路，获得检测结果；
[0021]所述控制模块，还用于在检测结果安全时控制所述触点充电主机打开充电功能。
[0022]一种无人机充电方法，采用所述的无人机充电系统，该方法具体包括以下步骤：
[0023]步骤一，当无人机降落到停机坪上部时，通过操作归中机构和旋转停机坪，使无人机到达指定位置，使得铜板和无人机起落架上的触点充电机构对准；
[0024]步骤二，当无人机停到正确位置时，通过控制模块控制打开防反接保护装置和触点充电主机，通过电路检测模块检测充电回路的电路连接状态；
[0025]步骤三，若检测结果表示安全，则通过控制模块控制触点充电主机打开充电功能，并开始充电；
[0026]步骤四，充电完成后，触点充电主机自动关闭充电功能，同时将充电状态反馈给控制模块，控制模块控制防反接保护装置关闭。
[0027]步骤五，充电完成。
[0028]本专利技术与现有技术相比，有益的技术效果是：
[0029](Ⅰ)本专利技术中的触点充电结构简单可靠，依靠无人机起落架支点进行充电，接触面
积大，单电极可最大承载40A充电电流，避免了大功率充电过程中触点发热的情况；其次，普通接触充电的触点弹片夹紧力不大于10N，而本专利技术中的铜极的接触力约90N，远大于普通插排弹片的夹紧力，避免了触点充电时出现触点接触不良的情况，也避免了因长时间使用接触力减小的情况；最后一般接触充电方式由于长时间使用结构变形等问题，会出现点接触，导致触点阻值增大、触点发热等问题，本专利技术中的接触充电方式，由于起落架存在可控范围内的变形，保证无人机的触点充电机构的铜极始终以面接触进行充电，避免阻值增大使得触点发热的情况，解决了现有技术中无人机蜂巢存在的电极接触不良、故障率高、使用寿命短的技术问题。
[0030](Ⅱ)本专利技术中的防反接保护装置用于防止无人机降落在停机坪上时刚好起落架上的触点充电机构的电极与停机坪上铜板的极性相反，电池反向给无人机触点充电主机供电，造成无人机触点充电主机的损坏，此外，防反接保护装置还具备断开触点充电主机与无人机电池之间电源的能力，与无本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人机充电系统，包括无人机(1)和无人机自动机场(2)，其特征在于，所述的无人机(1)包括机体(101)，所述的机体(101)的底部设置有起落架(104)，所述的起落架(104)包括四个机腿(105)，每个所述的机腿(105)的末端均设置有与所述无人机(1)的电池(102)相连的触点充电结构(106)；所述的无人机自动机场(2)包括巢体(201)，所述的巢体(201)的顶部设置有停机坪(204)，所述的停机坪(204)上设置有四个铜板(205)，用于分别与四个所述的触点充电结构(106)接触形成充电回路，四个所述的铜板(205)为顶点的四边形的中心位置与所述停机坪(204)的中心之间有第一预设距离。2.如权利要求1所述的无人机充电系统，其特征在于，所述的巢体(201)顶部水平安装有归中机构(203)，且所述的归中机构(203)位于所述停机坪(204)的上方，其中，所述的归中机构(203)包括四个归中杆，所述归中杆在归中后所围成区域的中心与所述停机坪(204)的中心之间有第二预设距离；所述第一预设距离与所述第二预设距离相等。3.如权利要求1所述的无人机充电系统，其特征在于，所述的巢体(201)的内部还设置有触点充电主机(206)，所述的触点充电主机(206)分别通过电源线与四个铜板(205)相连，所述的电源线上均设置有防反接保护装置(207)。4.如权利要求1所述的无人机充电系统，其特征在于，所述的电池(102)设置于机体(101)顶部内，所述的机体(101)内部设置有短路保护装置(103)，其中，两个所述的触点充电结构(106)通过导线依次与短路保护装置(103)和电池(102)正极相连，另外两个触点充电结构(106)通过导线依次与短路保护装置(103)和电池(102)负极相连。5.如权利要求1所述的无人机充电系统，其特征在于，所述的触点充电结构(106)包括固定安装在机腿(105)末端的机腿护套(10601)，所述的机腿护套(10601)的末端固定设置有铜极(10602)；所述的机腿护套(10601)的外壁上设置有接线端子(10603)，所述的接线端子(10603)与所述的铜极(10602)通过导电性连接机构固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩世刚，张欢飞，刘帆，贾旭东，韩向阳，焦鹏飞，张伟，史航，
申请(专利权)人：山东智航智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：