[發明專利]多旋翼無人機充電系統及方法

在審

• 申請號: 201710353645.7
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN106992574A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 崔家瑞;景小飛;韓優;宋寶棟
• 申請（專利權）人: 北京科技大學;銘哲鑫（北京）科技有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/02;H02J7/04;B64F1/00;B60L11/18
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

本發明涉及自動化控制領域，尤其涉及一種多旋翼無人機充電系統及方法。

背景技術

隨著電子技術和航天技術的發展，多旋翼無人機技術得到了快速發展，其應用領域已經從軍事領域拓展到民用領域，尤其是被廣泛應用于民用領域的農業、林業、電力、安防等方面。

在無人機應用范圍越來越廣的同時，市場上也出現繁多的無人機種類，按照其飛行原理主要可分為固定翼、直升機、多旋翼三種。但這些無人機都存在一個明顯的問題——續航能力有限，影響續航能力的主要因素是無人機電池。特別是多旋翼無人機，其電機多，耗電量大，續航時間相對最短；但是由于其機械結構比較簡單，沒有復雜的傳動機構，同時也能夠垂直起降，并且能夠輕松實現懸停、側飛和倒飛等運動，具有很強的機動性，因此得到人們的青睞。

目前多旋翼無人機主要采用鋰電池作為主要動力，還處于原始的人工接線充電方式，使用多旋翼無人機專用充電器連接電池進行充電，每次至少充電一小時以上，存在智能化低，必須人工看管的問題，直接影響了多旋翼無人機作業的效率。多旋翼無人機的相關技術特別是自主充電技術的發展，直接影響了多旋翼無人機智能應用的發展，然而，目前還沒有多旋翼無人機自主地進行自主充電的相關技術和產品。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供了一種多旋翼無人機充電系統及方法，實現多旋翼無人機的快速充電，提高其作業的效率，減輕人力資源的消耗，提高多旋翼無人機的智能化程度，加快了智能社會的建設步伐。

為達到上述目的，本發明實施例采用如下技術方案：

一方面，本發明是實施例提供一種多旋翼無人機充電系統，包括地面端和多旋翼無人機端，所述地面端包括控制子系統以及充電板；所述多旋翼無人機端包括起落架以及設置在所述起落架上的取電裝置；所述控制子系統通過繼電器與所述充電板電連接，當所述起落架上的取電裝置與所述充電板的正極模塊、負極模塊匹配接觸，所述控制子系統控制所述繼電器接通電源模塊以使得所述充電板通電，當所述多旋翼無人機中的鋰電池充電完成時，所述控制子系統控制所述繼電器以使得所述充電板斷電。

可選的，所述控制子系統包括主控模塊、壓力檢測模塊、鋰電池檢測模塊以及通信模塊；其中，所述主控模塊與所述壓力檢測模塊電連接，所述壓力檢測模塊用于判斷所述多旋翼無人機是否已經落到充電板上對應的正極模塊以及負極模塊，所述主控模塊用于根據所述壓力檢測模塊測得的數據進行所述繼電器的控制；所述主控模塊分別與所述鋰電池檢測模塊、通信模塊電連接，所述主控模塊根據所述鋰電池檢測模監測的電池狀態以及所述通信模塊與多旋翼無人機通信獲取的電池電量信息進行所述繼電器的控制。

可選的，所述壓力檢測模塊包括電阻應變式傳感器、惠斯通電橋以及放大器，所述電阻應變式傳感器包括電阻應變片和彈性體，所述彈性體在外力作用下產生彈性變形，使得粘貼在所述彈性體表面的所述電阻應變片隨同產生變形進而改變阻值，所述惠斯通電橋將所述電阻應變片的電阻變化轉變為電壓通過所述放大器發送給AD轉換芯片。

可選的，所述多旋翼無人機端還包括平衡充電模塊，所述平衡充電模塊固定于所述多旋翼無人機上，當所述取電裝置與所述充電板上對應的正極模塊以及負極模塊接觸時，所述平衡充電模塊通過所述取電裝置與所述充電板電連接，將從所述充電板上取來的電作為電源給與所述平衡充電模塊電連接的鋰電池。

可選的，所述電源模塊包括AC-DC電源適配器以及靜態電流降壓調節器，所述AC-DC電源適配器的輸入端與220V交流電連接，所述AC-DC電源適配器的輸出端通過輸入過壓過流保護電路與所述靜態電流降壓調節器的電壓輸入端連接，靜態電流降壓調節器的電壓輸出端設置有輸出過壓過流保護電路。

可選的，所述充電板包括正極模塊以及負極模塊，所述正極模塊與所述負極模塊之間中間通過絕緣層隔開，所述正極模塊的頂部、負極模塊的頂部分別設置有一層導電介質，所述正極模塊對應于所述無人機的機頭。

可選的，所述起落架為T字形，所述起落架的T字形連接部分固定有取電裝置，所述取電裝置的底部帶有金屬觸點，當無人機停在所述充電板上時，所述金屬觸點對應于所述充電板上的正極模塊與負極模塊，與所述充電板接觸取電。

可選的，所述無人機包括兩架起落架，每個起落架上均設置有所述取電裝置，所述取電裝置為三通結構體，所述取點裝置底部的金屬觸點通過貫穿所述起落架的導線與所述平衡充電模塊中對應的電極連接。

可選的，所述起落架中貫穿所述導線的部位為涂有絕緣層的中空的碳纖桿。