本實用新型涉及多旋翼無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無人機(jī)充電機(jī)庫。

背景技術(shù)：

多旋翼無人機(jī)是一種具備懸停功能的無人機(jī)，幾年來發(fā)展迅猛。在航拍、維檢、植保、短時監(jiān)控等領(lǐng)域應(yīng)用越來越多。特別是對于大面積無人值守、特別惡劣的環(huán)境(比如水庫、電站)，其代替人工進(jìn)行值守、觀察，在增加工作效率的同時，大大降低了工作的危險和成本，是極具潛力的應(yīng)用。但是目前多旋翼無人機(jī)的瓶頸均在飛行時間短(30分鐘以內(nèi))，飛行距離短(2km以內(nèi))上，常常造成人隨機(jī)跑，不斷更換電池等情況。無人機(jī)實現(xiàn)了一定程度的人力資本降低，但由于能源的瓶頸，無法真正實現(xiàn)無人參與的任務(wù)執(zhí)行。

例如，專利文獻(xiàn)(CN 205178593U)提出了利用太陽能對無人機(jī)進(jìn)行充電的平臺構(gòu)想，但是對無人機(jī)使用場景構(gòu)想不足，僅僅滿足了充電，而沒有考慮無人機(jī)的無人狀態(tài)下的保護(hù)、通信，實用價值不高。本實用新型從無人機(jī)的應(yīng)用場景出發(fā)，構(gòu)建了一個能與無人機(jī)通信、供無人機(jī)停泊，并再保護(hù)狀態(tài)下給無人機(jī)充電的系統(tǒng)，填補了該技術(shù)領(lǐng)域的空白。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型從無人機(jī)的應(yīng)用場景出發(fā)，利用太陽能、無線充電、GPS/北斗定位等技術(shù)組合，實現(xiàn)了對無人機(jī)的停泊、保護(hù)、充電、定位的一體化應(yīng)用。該硬件可以幫助無人機(jī)真正意義上實現(xiàn)無人值守長航時飛行。

本實用新型設(shè)計了一種可分布式安置的無人機(jī)充電機(jī)庫。機(jī)庫由機(jī)庫保護(hù)箱體、停機(jī)坪、無線充電模塊、單片機(jī)、可滑蓋的太陽電池板、蓄電池組、GPS/北斗定位通信模塊組成。

機(jī)庫可自由分布于無電網(wǎng)區(qū)域，通過定位信號告知無人機(jī)的停泊位置，給貧電的無人機(jī)進(jìn)行自主充電，充電過程中可以實現(xiàn)對無人機(jī)的保護(hù)。即使無充電需求的無人機(jī)也可以在惡劣的氣候中停泊在機(jī)庫中尋求庇護(hù)。

機(jī)庫保護(hù)箱體由鋁合金或者不銹鋼等耐候性良好的金屬材料制成。表面進(jìn)行涂漆、陽極化等表處理工藝。該箱體具有耐酸堿、防雨水、高強度、耐沖擊等特點，可以適應(yīng)各種惡劣氣候，向停泊于其中的無人機(jī)提供全方位的保護(hù)。在箱體的一側(cè)頂部，安裝有通信天線，發(fā)送定位信號，亦可根據(jù)需求擴(kuò)展為數(shù)據(jù)傳輸天線。

停機(jī)坪由高強度絕緣薄板材料制成。停機(jī)坪具備一定的升降功能，可以適應(yīng)不同大小的無人機(jī)停泊。絕緣薄板應(yīng)對紅外或者可見光的透明，便于無線充電模塊對無人機(jī)位置的光學(xué)搜索。絕緣薄板的厚度應(yīng)嚴(yán)格控制，避免降低無線充電的效率。

無線充電模塊位于停機(jī)坪的下方，并緊貼停機(jī)坪薄板。應(yīng)當(dāng)根據(jù)所需充電功率進(jìn)行選擇。小功率充電的采用感應(yīng)式無線充電模塊；大功率充電的采用諧振式無線充電模塊。無線充電模塊配有光學(xué)定位探頭和機(jī)械運動功能，以實現(xiàn)無線充電模塊能準(zhǔn)確接近無人機(jī)，并在有效傳輸范圍內(nèi)和無人機(jī)的無線充電接收模塊匹配。

可滑蓋太陽電池板位于機(jī)庫保護(hù)箱體的頂部，既是機(jī)庫的主能源的供給，也是機(jī)庫的頂部保護(hù)板。在陽光充足的時候為整個機(jī)庫的蓄電池組充電，保持機(jī)庫的能量充盈。當(dāng)接收到無人機(jī)需要停泊的需求時，太陽電池板滑動打開，露出停機(jī)坪。當(dāng)無人機(jī)充滿電后，太陽電池板滑動打開，無人機(jī)從停機(jī)坪起飛。當(dāng)接收到無人機(jī)需要停泊保護(hù)的需求后，太陽電池板滑動打開，在無人機(jī)停泊后，滑動蓋上。太陽電池板的太陽電池板的封裝表面應(yīng)進(jìn)行加厚處理，以應(yīng)付特別惡劣的天氣(比如冰雹、沙塵)及偶爾的無人機(jī)撞擊。

蓄電池組根據(jù)成本和使用要求，可以采用鉛酸電池、功率型鋰電池、鋰硫電池、氫氧燃料電池等。蓄電池組應(yīng)具備同時向多架同時無人機(jī)充電的能力。蓄電池組應(yīng)該具備電壓、電流的監(jiān)測，便于檢修。

本實用新型的有益效果在于：一體化解決了無人機(jī)的充電、停泊、保護(hù)、定位需求。太陽能發(fā)電降低了分布式安置的拉線成本；無線充電解決了無人機(jī)難定位不易接觸電充電的難題；機(jī)庫解決了無人機(jī)在惡劣環(huán)境下的生存能力，降低了無人機(jī)的維護(hù)成本。為真正意義上的無人機(jī)執(zhí)行長時間無人任務(wù)提供了可能。

附圖說明

圖1為分布式無人機(jī)充電機(jī)庫的結(jié)構(gòu)示意圖，

圖2為圖1的分布式無人機(jī)充電機(jī)庫的B－B向視剖視圖，

圖3為圖1的分布式無人機(jī)充電機(jī)庫的A－A向視剖視圖。

圖4為分布式無人機(jī)充電機(jī)庫可滑蓋的太陽電池板打開露出停機(jī)坪時的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

符號說明

1、機(jī)庫保護(hù)箱體；

2、停機(jī)坪；

3、無線充電模塊；

4、單片機(jī)；

5、可滑蓋的太陽電池板；

6、蓄電池組；

7、GPS/北斗定位通信模塊；

8、通信天線；

9、驅(qū)動機(jī)構(gòu)；

10、光學(xué)定位探頭；

11、XY雙軸移動平臺。

實施例

為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖為例，對本本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施方法僅用于解釋本實用新型，并不限定本實用新型。

無人機(jī)充電機(jī)庫包括機(jī)庫保護(hù)箱體(1)、停機(jī)坪(2)、無線充電模塊(3)、單片機(jī) (4)、可滑蓋的太陽電池板(5)、蓄電池組(6)、GPS/北斗定位通信模塊(7)。

所述單片機(jī)（主控計算機(jī)）(4)、所述太陽電池板(5)和所述蓄電池組(6)構(gòu)成一級充電系統(tǒng)，利用太陽電池板(5)將太陽能存儲于蓄電池中。

所述無線充電模塊(3)和所述蓄電池組(6)構(gòu)成二級充電系統(tǒng)，將蓄電池組(6)的電能充給貧電狀態(tài)的無人機(jī)。

所述單片機(jī)（主控計算機(jī)）(4)控制太陽電池板(5)的滑蓋狀態(tài)，驅(qū)動太陽電池板(5)蓋上保護(hù)無人機(jī)、或者驅(qū)動太陽電池板(5)打開，給供無人機(jī)停泊或起飛。

優(yōu)選的，機(jī)庫保護(hù)箱體(1)選擇鋁合金或者不銹鋼等機(jī)加工而成。表面進(jìn)行涂漆、陽極化等表處理工藝。在箱體的一側(cè)有通信天線(數(shù)據(jù)傳輸天線)(8)引出。箱體加工中應(yīng)劃分若干功能區(qū)域，如圖1～圖3所示，由下至上依次為蓄電池組安裝區(qū)、單片機(jī)安裝區(qū)、定位通信模塊安裝區(qū)、無線充電模塊安裝區(qū)、停機(jī)坪安裝區(qū)、太陽電池板安裝區(qū)。其中蓄電池組安裝區(qū)域應(yīng)注意絕緣保護(hù)和密封性能。蓄電池組(6)安裝區(qū)域應(yīng)盡量靠近箱體，便于散熱。

單片機(jī)模塊(4)可以緊貼下底板，便于散熱。

優(yōu)選的，停機(jī)坪(2)由高強度絕緣薄板材料制成。停機(jī)坪(2)具備一定的升降功能，可以適應(yīng)不同大小的無人機(jī)停泊。絕緣板的下方設(shè)有排水槽，能將雨水及時排除，同時保護(hù)下方的蓄電池組、單片機(jī)、定位通信模塊不受雨水侵蝕。

優(yōu)選的，無線充電模塊位于停機(jī)坪的下方，并緊貼停機(jī)坪薄板。如圖1～圖3所示，無線充電模塊配有光學(xué)定位探頭(10)，安裝于XY雙軸移動平臺(11)上。光學(xué)探頭(10)尋找無人機(jī)定位標(biāo)志并將信息反饋至單片機(jī)(4)，由單片機(jī)(4)控制并指導(dǎo)平臺移動。無線充電模塊應(yīng)盡量選擇伸縮量大的導(dǎo)線，比如彈簧線，避免線束移動過程過緊繃斷或者過松夾卡。無線充電模塊開始充電后，應(yīng)切斷移動平臺電源，避免誤動。無線充電模塊(3)可根據(jù)無人機(jī)所需充電功率進(jìn)行選擇，小功率的采用感應(yīng)式無線充電模塊，大功率的采用諧振式無線充電模塊。

優(yōu)選的，在太陽電池板(5)安裝于機(jī)庫頂部的滑槽中，其蓋合由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，步進(jìn)電機(jī)由單片機(jī)(4)的指令控制。在滑槽的兩側(cè)均配有限位器。太陽電池板應(yīng)當(dāng)對稱分布并同步蓋合，如圖4所示，避免不必要的重心偏移。

優(yōu)選的，蓄電池組(6)根據(jù)成本和使用要求，可以采用鉛酸電池、功率型鋰電池、鋰硫電池、氫氧燃料電池等。蓄電池組的電壓、電流的監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)在機(jī)箱上設(shè)置面板進(jìn)行現(xiàn)實，或者將數(shù)據(jù)通信模塊傳遞給控制終端。

優(yōu)選的，各模塊(部件)在機(jī)庫保護(hù)箱體里的安裝順序是：單片機(jī)(4)、蓄電池組(6)、GPS/北斗定位通信模塊(7)、XY雙軸移動平臺(10)、無線充電模塊(3)、停機(jī)坪(2)、太陽電池板驅(qū)動機(jī)構(gòu)(9)、太陽電池板(5)。