本发明专利技术属于无线电能传输系统技术领域，特别涉及一种基于移动中继源的AGV和UAV一体式无线充电系统及方法，包括导轨、自动导向车、无人机和小型化无人机，导轨上设置有作为原边线圈的第一线圈，自动导向车上包括第二线圈～第四线圈，第二线圈为原边线圈、第三线圈为副边线圈、第四线圈为一个既可以作为原边线圈也可作为副边线圈的线圈，无人机上包括一个既可以作为原边线圈也可作为副边线圈的线圈第五线圈，小型化无人机上设置有作为副边线圈的第六线圈，第一线圈与第二线圈耦合连接，第三线圈与第六线圈耦合连接，第四线圈与第五线圈耦合连接；本发明专利技术可根据信息协同通信完成任意位置的对接充电，使得系统实现不同设备间的灵活取电配置。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线电能传输系统(wireless power transfer，wpt)，特别涉及一种基于agv和uav的一体式无线充电系统及方法。
技术介绍
1、近年来，移动机器人(automated guided vehicle，agv)和/或无人机(unmannedaerial vehicle，uav)在工业巡检、办公物流、农林植保及军事侦察监视领域等扮演了重要角色，该设备结合控制、通信等领域的数据汇交和智能决策解决了许多繁琐的工程问题，在智能家居、智慧工厂及智慧园区的发展中得到了广泛的关注。然而，由于智能巡检机器人本身体积小容量低、负重有限等缺陷，其续航能力是智能移动设备的瓶颈问题，而无线充电技术是最可靠、安全、自动化程度最高的解决方案。
2、当前，基于无线充电移动机器人设备的相关技术文献主要可以归纳为以下三个方面：
3、1)新型宽容忍范围的耦合机构；
4、2)复杂系统参数整定及优化；
5、3)静/动态充电能效优化及频率跟踪。
6、现有技术在一定程度上拓展了有效充电区域并提高了系统的输出性能，但上述针对移动机器人采取的wpt技术方案主要以两线圈结构为工程应用的主流，由于充电位置一般固定，终端设备在空间配置的灵活性较低、约束较大，并没有真正合理解放充电域的限制。从应用开发的角度来看，目前的无线充电移动设备仍存在以下几个问题：
7、1)设备反复利用率大；
8、2)人机充电管理复杂；
9、3)各设备之间充电模式独立封闭；
>10、4)充电环境受限。
技术实现思路
1、针对现有技术中无线充电移动设备存在的问题，本专利技术提出一种基于agv和uav的一体式无线充电系统，该系统中包括导轨、自动导向车、无人机和小型化无人机，导轨上设置有作为原边线圈的第一线圈，自动导向车上包括第二线圈～第四线圈，第二线圈为原边线圈、第三线圈为副边线圈、第四线圈为一个既可以作为原边线圈也可作为副边线圈的线圈，无人机上包括一个既可以作为原边线圈也可作为副边线圈的线圈第五线圈，小型化无人机上设置有作为副边线圈的第六线圈，第一线圈与第二线圈耦合连接，第三线圈与第六线圈耦合连接，第四线圈与第五线圈耦合连接；在该系统中包括三种模态，即：
2、在第一工作模态中，自动导向车与导轨件的距离没有超出设定阈值，无人机和小型化无人机向停靠在导轨附近的自动导向车发送关联请求，此时将导轨作为能量发射端、自动导向车作为能量中继端、无人机和小型化无人机作为能量接收端；
3、在第二工作模态中，自动导向车与导轨件的距离超出设定阈值，无人机和小型化无人机向自动导向车发送关联请求，此时将自动导向车作为能量发射端、无人机和小型化无人机作为能量接收端；
4、在第三工作模态中，自动导向车向无人机发送关联请求，此时将无人机作为能量发射端、自动导向车作为能量接收端；若小型化无人需要充电则先向无人机发送关联请求，得到应答后再向自动导向车发送关联请求，得到应答后再向自动导向车发送充电请求，令无人机作为能量发射端、自动导向车作为中继端、小型化无人作为能量接收端。
5、本专利技术还提出一种基于agv和uav的一体式无线充电方法，在一种基于agv和uav的一体式无线充电系统中，自动导向车、无人机或者小型化无人机可以向能够提供充电服务的设备发起充电请求，能够提供充电服务的设备包括自动导向车和无人机，当需要进行充电时，向能够提供充电服务的设备发起关联请求，并在得到该请求的应答后发起充电请求，其中：
6、若自动导向车向无人机发起充电请求，无人机当前电量小于设定阈值时，不予回应其充电请求，自动导向车在指定时间内未收到应答则自主巡航通过导轨进行充电；
7、若自动导向车与导轨之间的距离保证导轨能为自动导向车充电，则当其他设备向自动导向车发起充电请求时，自动导向车作为中继，通过导轨向其他设备充电；
8、若自动导向车与导轨之间的距离不保证导轨能为自动导向车充电，则当其他设备向自动导向车发起充电请求时，自动导向车直接作为能量发射端为其他设备充电；
9、若自动导向车向无人机发起充电请求，无人机能够应答请求，则无人机为自动导向车充电，此时若小型化无人需要充电，则先向无人机发送关联请求，得到应答后再向自动导向车发送关联请求，得到应答后再向自动导向车发送充电请求，令无人机作为能量发射端、自动导向车作为中继端、小型化无人机作为能量接收端。
10、在现有技术中，中继系统是依托于发射端固定的，其系统在一定程度上拓展了充电域，但该充电域是局限且死板的，双向传输的理念大多数也仅仅停留在两线圈结构的基础上，无法有效地构建可移动的充电域，利用中继系统和双向供电实现多模态的充电方式，本专利技术将有源中继引入，将每一个中继单元视作一个中继系统，其本质是实现了能量的逐级传递，中继系统不仅是一个能量传输介质，也可以作为发射或接收的能量叠加态，双向充电的实现能够拓宽系统充电的维度，提高配电的灵活性。
本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于AGV和UAV的一体式无线充电系统，其特征在于，该系统中包括导轨、自动导向车、无人机和小型化无人机，导轨上设置有作为原边线圈的第一线圈，自动导向车上包括第二线圈～第四线圈，第二线圈为原边线圈、第三线圈为副边线圈、第四线圈为一个既可以作为原边线圈也可作为副边线圈的线圈，无人机上包括一个既可以作为原边线圈也可作为副边线圈的线圈第五线圈，小型化无人机上设置有作为副边线圈的第六线圈，第一线圈与第二线圈耦合连接，第三线圈与第六线圈耦合连接，第四线圈与第五线圈耦合连接；在该系统中包括三种模态，即：
2.根据权利要求1所述的一种基于AGV和UAV的一体式无线充电系统，其特征在于，导轨端从配电网络取电并将能量通过LCC-S拓扑传递给自动导向车的车载电池。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于AGV和UAV的一体式无线充电系统，其特征在于，自动导向车的输入端采用单向DC/DC变换器，用于自动导向车从导轨取电；自动导向车的输出端采用双向DC/DC变换器，并且自动导向车的输出端口的无线供电谐振网络采用LCL复合谐振拓扑，将LCL复合谐振拓扑中两个补偿电感分别作为第三线圈和第四线圈，分别用于与无人机和小型化无人机的串联谐振网络进行耦合。
4.根据权利要求1所述的一种基于AGV和UAV的一体式无线充电系统，其特征在于，进行充电时，检测负载端口的电压和电流，并计算额定功率，通过调节负载端DC/DC变换器的占空比调整负载电压和电压，保证在负载端负载电流和电压没有超过上限的条件下对取电设备进行有效充电。
5.根据权利要求4所述的一种基于AGV和UAV的一体式无线充电系统，其特征在于，当进行充电时，作为负载端设备的额定功率的计算包括：
6.根据权利要求1所述的一种基于AGV和UAV的一体式无线充电系统，其特征在于，在第一工作模态中，至少有一个自动导向车在导轨充电区域处取电状态，且最多有两个无人机有两个在取电状态。
7.根据权利要求1所述的一种基于AGV和UAV的一体式无线充电系统，其特征在于，在第二工作模态中，至少有一个自动导向车在非导轨充电区域。
8.根据权利要求1所述的一种基于AGV和UAV的一体式无线充电系统，其特征在于，在第三工作模态中，最多存在一个负载端，即：无人机仅为自动导向车充电，或者当为小型化无人充电时自动导向车仅作为中继端。
9.一种基于AGV和UAV的一体式无线充电方法，其特征在于，在权利要求1所述的一种基于AGV和UAV的一体式无线充电系统中，自动导向车、无人机或者小型化无人机可以向能够提供充电服务的设备发起充电请求，能够提供充电服务的设备包括自动导向车和无人机，当需要进行充电时，向能够提供充电服务的设备发起关联请求，并在得到该请求的应答后发起充电请求，其中：
...
【技术特征摘要】
1.一种基于agv和uav的一体式无线充电系统，其特征在于，该系统中包括导轨、自动导向车、无人机和小型化无人机，导轨上设置有作为原边线圈的第一线圈，自动导向车上包括第二线圈～第四线圈，第二线圈为原边线圈、第三线圈为副边线圈、第四线圈为一个既可以作为原边线圈也可作为副边线圈的线圈，无人机上包括一个既可以作为原边线圈也可作为副边线圈的线圈第五线圈，小型化无人机上设置有作为副边线圈的第六线圈，第一线圈与第二线圈耦合连接，第三线圈与第六线圈耦合连接，第四线圈与第五线圈耦合连接；在该系统中包括三种模态，即：
2.根据权利要求1所述的一种基于agv和uav的一体式无线充电系统，其特征在于，导轨端从配电网络取电并将能量通过lcc-s拓扑传递给自动导向车的车载电池。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于agv和uav的一体式无线充电系统，其特征在于，自动导向车的输入端采用单向dc/dc变换器，用于自动导向车从导轨取电；自动导向车的输出端采用双向dc/dc变换器，并且自动导向车的输出端口的无线供电谐振网络采用lcl复合谐振拓扑，将lcl复合谐振拓扑中两个补偿电感分别作为第三线圈和第四线圈，分别用于与无人机和小型化无人机的串联谐振网络进行耦合。
4.根据权利要求1所述的一种基于agv和uav的一体式无线充电系统，其特征在于，进行充电时，检测负载端口的电压和电流，并...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋金橙，王佩月，史可，冯天旭，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。