[发明专利]一种多旋翼无人飞行器充电系留线自动脱离装置

说明书

本发明公开了一种多旋翼无人飞行器充电系留线自动脱离装置，包括固定安装于无人飞行器上的装置外壳、与装置外壳连接的带电磁铁的固定电极，以及带永磁体的可动电极，所述固定电极与无人飞行器的机载电池连接，在无人飞行器控制电路板上设有控制电磁铁通断电的电磁铁控制电路，所述可动电极与充电系留线连接，所述充电系留线连接地面供电电源。本发明结合电磁铁和永磁体弹簧顶针结构，实现一种无人机充电系留线远程遥控脱离功能，确保了无人机在一定范围内可以持续飞行又满足在特殊需要时脱离充电线利用内置电池继续进行飞行的需求。

技术领域

本发明涉及无人飞行器技术，尤其是无人飞行器充电技术。

背景技术

多旋翼无人飞行器续航能力是影响无人飞行器应用的一大关键技术问题。为提升续航能力，目前通常采用频繁返航以更换备用电池的方案。但是，如需要无人飞行器在较大范围飞行，频繁更换电池不仅费时费力，而且作业效果差。为了使多旋翼无人飞行器具备较长的续航能力，一般使用内置大容量高能量密度锂电池作为动力来源，但更大容量的电池使机体载荷增大，不仅限制了无人飞行器的操控性，也增加了电能消耗，从而限制了无人飞行器的续航时间和续航里程。因此，现有无人飞行器方案的电池重量系数一般限制在0.3左右，续航时间不超过30分钟。为实现不间断续航，一种替代方式是采用在线系留供电，这可以满足续航时间的要求，但由于受到系留线长度的限制，飞行范围较小，续航里程有限。如果可以在以上两种模式之间切换，就可以解决续航时间和续航里程之间的矛盾，极大的提升无人飞行器的应用范围。因此，需要一种可以在飞行中切换机载电池供电模式和系留线供电模式的方案，实现续航时间和续航里程的双重提升。

公开号为104787334A的中国发明专利于2015年7月22日公开了“自动脱线装置、系留式无人飞行装置及系留式无人飞行装置的避障方法”，所述一种无人飞行器自动脱线装置，该装置采用销钉与壳体的配合，使系留线与无人飞行器供电模块相连接，并通过舵机驱动齿轮使销钉拔出壳体，实现系留线与无人飞行器的自动分离。该方案中电机及传动机构自重较大，其机械传动机构容易出现齿轮磨损、销钉生锈和振动松动等问题，可能影响系统可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种多旋翼无人飞行器充电系留线自动脱离装置，确保无人飞行器在一定范围内可以持续飞行又满足在特殊需要时脱离充电线利用机载电池继续进行飞行的需求。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种多旋翼无人飞行器充电系留线自动脱离装置，包括固定安装于无人飞行器上的装置外壳、与装置外壳连接的带电磁铁的固定电极，以及带永磁体的可动电极，所述固定电极与无人飞行器的机载电池连接，在无人飞行器控制电路板上设有控制电磁铁通断电的电磁铁控制电路，所述可动电极与充电系留线连接，所述充电系留线连接地面供电电源，在固定电极上的电磁铁处于未通电状态时，可动电极依靠永磁体磁性与固定电极的电磁铁相吸合，固定电极和可动电极之间实现电连接，当充电系留线需要脱离无人飞行器时，由电磁铁控制电路控制固定电极的电磁铁通电，并产生与可动电极的永磁体极性相反强度相同的磁性，从而断开固定电极和可动电极之间的电连接。

作为优选，所述固定电极和可动电极均位于装置外壳的内部，所述装置外壳的顶部设有两个使无人飞行器电源的正电极引线和负电极引线穿过的孔A，所述装置外壳的底部设有两个可供充电系留线正电极引线和负电极引线穿过的孔B，所述装置外壳的后侧设有两个使电磁铁线圈的正极引线和负极引线穿过的孔C。

作为优选，所述固定电极由固定铜电极、电磁铁铁心和线圈组成，所述电磁铁铁心为管状铁磁材料，所述电磁铁铁心嵌套在固定铜电极外侧并固定，所述线圈为螺线管导线，并绕制在电磁铁铁心外表面。

作为优选，所述可动电极包括顶针、弹簧以及永磁体，所述顶针由基座和可动铜电极组成，所述弹簧嵌套在可动铜电极上，可动铜电极和基座之间通过弹簧实现弹性滑动并保持电连接，所述永磁体为管状体并嵌套在可动铜电极外侧，所述永磁体与基座固定连接，且外径比孔B内径小。

作为优选，所述永磁体是由钕铁硼磁性材料制成。