[發(fā)明專利]一種具備精確降落輔助的無人機全自動充電停機坪系統(tǒng)

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• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109204858A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設計）人: 繆希仁;莊勝斌;江灝;陳靜;林志忠
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B64F1/00
• 分類號: B64F1/00;B60L53/00;B60L53/35
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發(fā)明涉及一種具備精確降落輔助的無人機全自動充電停機坪系統(tǒng)。包括停機坪本體單元、搭載于無人機本體上的無人機機載充電單元；所述停機坪本體單元包括帶標識停機坪本體平臺、MCU控制模塊、AC/DC電源模塊、精確降落輔助模塊、第一無線通信模塊、供電槽位結構；所述無人機機載充電單元包括無人機充電與通信接口、無人機受電極板、鋰電池平衡充電模塊、無線通信模塊。本發(fā)明將無人機精確降落技術與無人機有線充電技術相結合，通過輔助結構優(yōu)化和無人機充電技術的有機結合，實現(xiàn)無人機的全自動停機充電，實現(xiàn)真正意義上的無人機無限續(xù)航。

技術領域

本發(fā)涉及無人機停機坪技術、無人機充電技術以及無人機精確精確降落技術，具體為一種具備精確降落輔助的無人機全自動充電停機坪系統(tǒng)。

背景技術

隨著無人機技術的發(fā)展，現(xiàn)下無人機在社會生活和工業(yè)生產中獲得廣泛的應用。其中，無人機在農業(yè)植保、電力巡檢和治安巡邏方面的應用尤為突出。然而，受限于鋰電池等能源限制，無人機續(xù)航問題仍較為嚴峻，致使現(xiàn)階段無人機持續(xù)工作時間普遍仍停留在1小時內，對于需進行長時間工作的場景，需要人員頻繁更換電池、充電。此過程，耗費人力，無法做到無人機的自動化作業(yè)，實現(xiàn)真正的無人干預。

現(xiàn)如今，對于解決無人機續(xù)航問題的技術主要分為兩大方向，即以增加無人機機載能源總量為主的相關技術和機外充電停機坪技術。對于增加無人機機載能源總量的相關技術，例如現(xiàn)下的油電混合無人機可將無人機續(xù)航能力提升至1~2小時，而新興的石墨烯電池技術有望引起電池技術的革新，實現(xiàn)儲電量的質的突破。然而，依靠機載能源的提升，效果始終有限，無法避免需要無人機降落停機進行充電操作所帶來的人員介入。另外，油電混合等混合型能源配套的動力組合將帶來額外的龐大電機投入，增大無人機的重量，繼而帶來無人機機型的擴大。因此，具備充電功能的無人機停機坪技術是解決無人機續(xù)航難題的關鍵技術。

然而，現(xiàn)下無人機充電停機坪技術仍存在以下不足之處：一、無人機降落精度不足，無法實現(xiàn)精確的定點降落，致使設計的充電停機坪面積較大，當前采用的機器視覺的停機導航技術也無法做到完全的精確降落，偏差普遍在10cm左右；二、無人機無線充電在充電可靠性上仍不足，且充電時能量損耗嚴重、效率較低；三、對于一些安裝位置較為惡劣的充電場景，諸如高塔、高臺，風力較大，無人機停機充電過程缺乏有效的防護措施，易造成滑落、移位等，嚴重將造成墜落損毀。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種具備精確降落輔助的無人機全自動充電停機坪系統(tǒng)，通過輔助結構優(yōu)化和無人機充電技術的有機結合，實現(xiàn)無人機的全自動停機充電，實現(xiàn)真正意義上的無人機無限續(xù)航。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是：一種具備精確降落輔助的無人機全自動充電停機坪系統(tǒng)，包括停機坪本體單元、搭載于無人機本體上的無人機機載充電單元；

所述停機坪本體單元包括帶標識停機坪本體平臺、設于帶標識停機坪本體平臺的MCU控制模塊、與所述MCU控制模塊連接的AC/DC電源模塊、與所述MCU控制模塊連接的精確降落輔助模塊、與所述MCU控制模塊連接的第一無線通信模塊、與所述AC/DC電源模塊連接的供電槽位結構；

所述無人機機載充電單元包括與無人機本體連接的無人機充電與通信接口、套設于無人機本體腳架上且與所述供電槽位結構相配合的無人機受電極板、與無人機受電極板和無人機充電與通信接口連接的鋰電池平衡充電模塊、與無人機充電與通信接口連接且與第一無線通信模塊通信的無線通信模塊；

無人機本體通過機器視覺辨識帶標識停機坪本體平臺上的標識圖案，進行準確的降落；當無人機本體腳架落在帶標識停機坪本體平臺上的供電槽位結構上時，無人機本體腳架處的無人機受電極板與供電槽位結構直接接觸電聯(lián)，即可形成完整的通路，實現(xiàn)停機坪本體單元對無人機機載充電單元的可靠供電。

在本發(fā)明一實施例中，所述精確降落輔助模塊包括電機驅動模塊、限位開關、設置于帶標識停機坪本體平臺上水平設置的橫、縱歸位桿、電機與傳動結構；所述橫、縱歸位桿相對之間具有高度差；