[發(fā)明專利]一種電動(dòng)多旋翼無(wú)人機(jī)自充電長(zhǎng)時(shí)間飛行裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010628415.9
• 申請(qǐng)日: 2020-07-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111890959A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊科華;蔣洪波;肖竹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號(hào): B60L53/12
• 分類號(hào): B60L53/12;B64C27/08
• 代理公司: 無(wú)錫嘉馳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32388
• 代理人: 唐維鐵

本發(fā)明公開(kāi)了一種電動(dòng)多旋翼無(wú)人機(jī)自充電長(zhǎng)時(shí)間飛行裝置，包括充電基站和多旋翼無(wú)人機(jī)，所述多旋翼無(wú)人家自充電長(zhǎng)時(shí)間飛行裝置的實(shí)行分為部署與安裝階段和運(yùn)行階段，所述多旋翼無(wú)人機(jī)上安裝無(wú)線充電接收模塊，地面架設(shè)充電基站，充電基站中設(shè)置有無(wú)線充電底座，所述多旋翼無(wú)人機(jī)的飛控系統(tǒng)中安裝控制程序。本發(fā)明通過(guò)在無(wú)人機(jī)中增加無(wú)線充電接收模塊，在地面增加無(wú)線充電底座，在飛控系統(tǒng)中編寫充電管理代碼，在無(wú)人機(jī)飛行時(shí)可以自動(dòng)判斷與各充電底座的距離，在電量將要不足時(shí)選擇合適的充電底座降落，進(jìn)行無(wú)線充電，在電池電量足夠時(shí)再次起飛執(zhí)行任務(wù)，具備成本低廉，操作簡(jiǎn)便，配置靈活，可靠性高，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人參與的長(zhǎng)時(shí)間飛行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電動(dòng)多旋翼無(wú)人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種電動(dòng)多旋翼無(wú)人機(jī)自充電長(zhǎng)時(shí)間飛行裝置。

背景技術(shù)

固定翼無(wú)人機(jī)能夠靠機(jī)翼上下的空氣壓強(qiáng)差提供垂直方向的力，而電動(dòng)多旋翼無(wú)人機(jī)的飛行原理則是靠螺旋槳的拉力把機(jī)身提起來(lái)，因此相對(duì)于固定翼無(wú)人機(jī)，電動(dòng)多旋翼無(wú)人機(jī)雖然有易懸停，可垂直起降等優(yōu)點(diǎn)，但其飛行需要大量的能量來(lái)維持動(dòng)力，一般市面上的消費(fèi)級(jí)無(wú)人機(jī)采用鋰聚合物電池作為主要?jiǎng)恿?，續(xù)航能力一般在20分鐘至30分鐘之間，因技術(shù)方面不同有所差別，大部分續(xù)航時(shí)間都是在45分鐘以內(nèi)。航時(shí)的限制對(duì)無(wú)人機(jī)的推廣應(yīng)用產(chǎn)生了重要影響，延長(zhǎng)續(xù)航一直是業(yè)內(nèi)最為棘手的難題。

目前為了增加飛行時(shí)間，有如下的一些解決方案：增加電池容量或塊數(shù)。采用增加電池容量的方法可以提升飛行時(shí)間，但這種提升的幅度存在邊際效應(yīng)，即電池容量的增加，也會(huì)導(dǎo)致無(wú)人機(jī)本身重量的增加，電池所產(chǎn)生的能量中，維持電池本身重量升空的比例也越來(lái)越高，因此這種方式所能維持的飛行時(shí)間存在一個(gè)理論上限值；采用可替換電池的方案。在地面設(shè)置一個(gè)充電塢，當(dāng)無(wú)人機(jī)電池電量將要耗盡時(shí)，返航至充電塢所在點(diǎn)將電池取出，然后將充滿電的電池放入，這種方案需要人來(lái)參與；改進(jìn)電池技術(shù)。例如采用氫燃料電池，由于氫燃料電池能量密度大，因此同等重量下能提供更多的能量，所提供的續(xù)航能力遠(yuǎn)超目前普遍采用的鋰電池，但氫燃料電池系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成本高、可靠性和耐久性低、供氫系統(tǒng)成本高，并且也存在安全性問(wèn)題，所以還沒(méi)有大規(guī)模的應(yīng)用；優(yōu)化電機(jī)結(jié)構(gòu)。例如使用超級(jí)軟磁新材料來(lái)制造電機(jī)、變壓器、逆變器等部件，讓這些設(shè)備變得更輕、更小、更高效，從而減輕無(wú)人機(jī)的整體重量，提升航時(shí)，但目前此類技術(shù)還處于理論階段，還沒(méi)有進(jìn)入到產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程；改變充電方式。一種方案是將無(wú)人機(jī)表面安裝太陽(yáng)能面板，這樣在陽(yáng)光充足的條件下，無(wú)人機(jī)飛行時(shí)也可以給電池充電，可以大幅度提升航時(shí)，但這種方案受環(huán)境影響非常大，且面臨著諸多技術(shù)瓶頸；另外一種方案是采用系留的技術(shù)，即在無(wú)人機(jī)上安裝一根線纜，用于連接外部發(fā)電機(jī)、車輛、或者其他設(shè)備，從而可以源源不斷地獲得電力，但這種方案對(duì)于系覽的重量、載流量、耐電壓能力、抗拉力等要求較高，且還有一個(gè)明顯的弊端就是無(wú)人機(jī)無(wú)法飛的太遠(yuǎn)。

從上述的各種解決方案來(lái)看，延長(zhǎng)續(xù)航一直是業(yè)內(nèi)最為棘手的難題，航時(shí)的限制對(duì)無(wú)人機(jī)的推廣應(yīng)用產(chǎn)生了重要影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種電動(dòng)多旋翼無(wú)人機(jī)自充電長(zhǎng)時(shí)間飛行裝置，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種電動(dòng)多旋翼無(wú)人機(jī)自充電長(zhǎng)時(shí)間飛行裝置，包括充電基站和多旋翼無(wú)人機(jī)，所述多旋翼無(wú)人家自充電長(zhǎng)時(shí)間飛行裝置的實(shí)行分為兩個(gè)階段：部署與安裝階段和運(yùn)行階段，

所述多旋翼無(wú)人機(jī)上安裝無(wú)線充電接收模塊；

地面架設(shè)充電基站，并且充電基站中設(shè)置有無(wú)線充電底座；

所述多旋翼無(wú)人機(jī)的飛控系統(tǒng)中安裝控制程序。

優(yōu)選的，所述無(wú)線充電接收模塊與無(wú)線充電底座相互適配，并在安裝調(diào)試階段進(jìn)行配對(duì)，確保無(wú)線充電接收模塊與無(wú)線充電底座能夠進(jìn)行相互匹配；

所述充電基站為可移動(dòng)式，并且多旋翼無(wú)人機(jī)執(zhí)行飛行任務(wù)范圍內(nèi)均勻分布；

所述無(wú)線充電底座接通電源后，記錄準(zhǔn)備定位信息，并存儲(chǔ)在服務(wù)器中。