[發明專利]用于無人機充電的磁懸浮定位裝置及無人機和充電方法

有效

• 申請號: 201811202648.1
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN109533329B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 符長虹;胡嘉文;李一鳴
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: B64C39/02
• 分類號: B64C39/02;B60L53/12;B60L53/38;B60L53/35
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊元焱

1.一種用于無人機充電的磁懸浮定位裝置，其特征在于，包括固定安裝在多旋翼無人機底部的無人機底板(17)、活動設于無人機底板(17)兩側的立柱(15)、固定安裝在兩側立柱(15)之間的兩根梁(12)以及活動設于兩根梁(12)上的滑塊(13)，豎直穿過所述滑塊(13)設有末端執行機構(14)，所述無人機底板(17)、立柱(15)、梁(12)、滑塊(13)以及末端執行機構(14)內均設有線圈組，組合形成三自由度磁懸浮定位機構，所述末端執行機構(14)的上、下端分別設有末端基座(32)和無線充電線圈(31)，所述末端基座(32)中心設置上雙目視覺系統(62)，所述無線充電線圈(31)中心設置下雙目視覺系統(61)，所述上雙目視覺系統(62)與下雙目視覺系統(61)處于同一豎直線上，所述無線充電線圈(31)與充電基座對接，實現無線充電；

所述無人機底板(17)兩側的下部設有T型導軌槽，所述立柱為T型立柱，所述立柱活動插入T型導軌槽內；

所述無人機底板(17)的T型導軌槽內豎直側邊設有立柱主導向線圈組(211)，水平底面設有立柱主磁浮線圈組(221)，所述立柱(15)設有對應的立柱次導向線圈組(212)和立柱次磁浮線圈組(222)；

所述末端執行機構(14)設有末端執行機構次動力線圈組(252)，所述末端執行機構(14)穿過滑塊(13)，滑塊(13)的內表面設有末端執行機構主動力線圈組(251)；

所述立柱(15)設有立柱豎直導向輔助輪(42)和水平導向輔助輪(41)，在沒有懸浮任務的時候，其與無人機底板的T型導軌槽的上下部和左右部相接觸，當無人機磁懸浮定位裝置在工作的時候突然斷電，磁懸浮導軌失去懸浮力的時候，防止立柱與無人機底板導軌槽發生硬性碰撞，起到保護作用；當無人機關機靜置的時候，此浮動輪也作為靜置鎖定作用，防止磁懸浮定位裝置其余部分的隨意移動；在有需要部件快速移動的時候，需要將立柱懸浮，此時導向輔助輪脫離T型導軌，不互相接觸，減少摩擦，提高移動速度。

2.根據權利要求1所述的一種用于無人機充電的磁懸浮定位裝置，其特征在于，所述梁(12)的截面為矩形，所述滑塊與梁(12)的安裝孔為矩形槽，所述梁(12)的側表面和下表面分別裝有滑塊主導向線圈組(231)、滑塊主磁浮線圈組(241)，所述滑塊(13)的矩形槽內側表面和下表面分別裝有滑塊次導向線圈組(232)、滑塊次磁浮線圈組(242)。

3.根據權利要求1所述的一種用于無人機充電的磁懸浮定位裝置，其特征在于，所述末端執行機構(14)在末端基座(32)下部設有防斷電限位圈(52)，末端執行機構的兩端底板上與滑塊的上下表面同時裝有同性排斥的磁鐵。

4.根據權利要求1所述的一種用于無人機充電的磁懸浮定位裝置，其特征在于，所述滑塊(13)設有滑塊導向輔助輪(43)和防斷電限位裝置(51)。

5.一種無人機，其特征在于，包含如權利要求1-4任一項所述磁懸浮定位裝置，所述無人機為八馬達四旋翼無人機，包括無人機本體、設于無人機本體內的機載控制系統(5)，所述機載控制系統(5)包括飛行控制單元和磁懸浮定位控制單元。

6.如權利要求5所述無人機的充電方法，其特征在于，具體為：

(1)無人機的自動充電控制系統自主判斷無人機電量信息，在低電壓警報時自動匹配距離最近的無線充電基站的GPS位置信息，并控制無人機飛往基站附近數米級范圍內；

(2)由雙目視覺系統自動識別充電基站的位置，控制無人機進一步靠近基站，降落并停靠在基站附近數十厘米范圍內；

(3)斷開對無人機本體的控制，磁懸浮定位裝置工作，使各部件懸浮，減少摩擦，快速到達指定位置附近厘米級范圍內；

(4)磁懸浮定位裝置停止懸浮，使各部件下降并接觸導輪，對末端執行機構進行毫米級精準位置控制，使無線充電線圈與充電基站上的線圈精準對心，實現最高效率自動無線充電。