[發(fā)明專利]一種基于磁耦合無線輸電技術(shù)的無人機充電裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710195605.4
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN107069855A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹政
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J50/10;G08C17/02
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務(wù)所(普通合伙)32238
• 代理人: 張立榮,杭清濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無人飛行器產(chǎn)品制造技術(shù)領(lǐng)域，具體說是一種基于磁耦合無線輸電技術(shù)的無人機充電裝置。

背景技術(shù)

自多軸無人器發(fā)明以來，其便于控制，飛行難度不大，穩(wěn)定性更強，使用范圍更廣闊的優(yōu)點受到了廣泛關(guān)注，在地質(zhì)勘探,測繪,航拍,無線自主跟蹤,物質(zhì)運輸?shù)确矫婢哂芯薮鬂摿ΑＨ欢萍s于電池技術(shù)的發(fā)展，其相對于固定翼飛行器留空時間更短的問題十分突出。現(xiàn)有的多旋翼無人機充電技術(shù)大多是采用更換電池的方式。由于結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面原因，充電步驟較為繁瑣，頻繁對接也容易對系統(tǒng)的可靠性帶來影響，比如多次插拔對接操作會引起機械磨損，導(dǎo)致接觸松動，不能有效傳輸電能；如果連接部件出現(xiàn)污物，將會導(dǎo)致接觸不良或者電連接失敗；若在潮濕或存在導(dǎo)電介質(zhì)的環(huán)境中，也極容易引起電路短路，每次使用完畢都需要手動取出電池充電，嚴重降低了無人飛行器的使用效率和應(yīng)用領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種以磁耦合諧振式線圈進行無線充電的基于磁耦合無線輸電技術(shù)的無人機充電裝置。

利用兩個具有相同諧振頻率的線圈在相距一定的距離時，由于磁場耦合產(chǎn)生諧振，從而進行能量傳遞。一般來說，兩個有一定距離的線圈相互之間是弱耦合，但若兩者具有相同的諧振頻率，則會產(chǎn)生電磁諧振，構(gòu)成一個電磁諧振系統(tǒng)，如果某一端連接電源不斷為該諧振系統(tǒng)提供能量，而另一方消耗能量，則實現(xiàn)了電能的傳輸，其傳輸功率可達到幾百瓦以上至幾千瓦。之所以稱其 為“磁耦合諧振”，是因為空間進行能量傳遞的媒介是交變磁場。該技術(shù)與感應(yīng)耦合傳輸方式相比，其能量傳輸距離更遠（理論上可以達到幾十厘米以上至幾米），與微波式能量傳輸相比，其傳輸效率更高，對生物的影響更小，而且不受環(huán)境中一般障礙物的影響。

本發(fā)明進一步的設(shè)計方案中，基于磁耦合無線輸電技術(shù)的無人機充電裝置還包括自動充電助降模塊，所述自動充電助降模塊包括設(shè)于所述無線充電模塊上的助降標靶和設(shè)置于無人飛行器上的攝像頭和主控單元，所述主控模塊分別與所述攝像頭及供電控制電路連接，所述攝像頭與所述主控單元連接，所述主控單元通過所述攝像頭識別到所述無線充電模塊上的助降標靶后控制無人飛行器精確降落至所述無線充電模塊處。

本發(fā)明進一步的設(shè)計方案中，還包括無線發(fā)射單元、無線接收單元和繼電器。所述無線發(fā)射單元與所述主控單元連接，所述無線接收單元與所述繼電器連接，所述繼電器與所述無線充電模塊連接，控制無線充電模塊的開啟和關(guān)閉，所述無線接收單元通過接收無線發(fā)射單元的無線型號對所述繼電器進行控制。

本發(fā)明進一步的設(shè)計方案中，上述助降標靶為H形，設(shè)置于所述無線充電模塊殼體的上表面。

本發(fā)明進一步的設(shè)計方案中，上述主控單元采用STM32F103單片機，所述攝像頭的型號為OV7670，所述攝像頭安裝于無人飛行器的底面。無線發(fā)射單元型號為T630，無線接收單元型號為T631。

本發(fā)明具有以下突出的有益效果：

本發(fā)明的基于磁耦合無線輸電技術(shù)的無人機充電裝置通過磁耦合諧振式線圈對無人飛行器進行無線充電，無需人工手動進行充電，本發(fā)明的基于磁耦合無線輸電技術(shù)的無人機充電裝置還通過設(shè)置自動充電助降模塊，使得無人機能夠在充電電池不足的情況下自動返航并自動識別尋找無線充電模塊、精確降落進行充電，極大地提高了無人飛行器的使用效率和應(yīng)用領(lǐng)域。

附圖說明

圖1是實施例中基于磁耦合無線輸電技術(shù)的無人機充電裝置的連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是實施例中標識有H形助降標靶的無線充電模塊殼體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實施例中帶中繼線圈的磁耦合電能傳輸原理示意圖；

圖4為實施例中帶中繼線圈的磁耦合電能傳輸?shù)刃щ娐穲D；

圖5為實施例中整流穩(wěn)壓電路的電路圖。

圖中，1-無線充電模塊，2-能量接收模塊，3-整流濾波電路，4-高頻逆變電路，5-發(fā)射線圈，6-中繼線圈，7-接收線圈，8-整流穩(wěn)壓電路，9-供電控制電路，10-可充電電池，11-無線遙控發(fā)射單元，12-主控單元，13-攝像頭，14-助降標靶，15-無線充電模塊殼體，16-無線遙控接收單元；17-繼電器。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。

實施例