[发明专利]一种无人机无线充电系统及其充电控制方法

说明书

一种无人机无线充电系统及其充电控制方法。系统包括地面平台端和无人机端；地面平台端包括箱体、第一通讯模块、第一控制模块、电能发射线圈、接近传感器、作动机构和屏蔽层；无人机端包括无人机、第二通讯模块、第二控制模块、电能接收线圈、电压检测模块、无人机电池和整流电路；本发明优点：利用电压检测模块实时测定无人机电池电压，并通过第一、第二通讯模块及第一、第二控制模块有效地控制了无人机电池的充放电，可防止无人机电池的过放过充。利用作动机构有效地解决了电能收发线圈的同心耦合问题，进而避免了无人机定位降落不精准的难题，同时提高了线圈的电能传输效率。弹性卡环起到了固定无人机的作用，避免了野外作业时的外力影响。

技术领域

本发明属于无线充电技术领域，尤其是涉及一种无人机无线充电系统及其充电控制方法。

背景技术

无人机以其成本低廉、效费比高、生存能力强、机动性能好、使用方便等优点在民用领域已得到越来越广泛的应用。但是，作为无人机的动力之源，其电池续航能力一直是业界亟待解决的问题。由于电池技术水平的限制，续航时间短是当前无人机面临的重大技术问题，无线充电技术很好地解决了这一问题，当前较为成熟的方案是磁耦合无线充电方式，由收发线圈组成，无人机搭载接收线圈，地面基站搭载充电线圈。但当前无人机定位精确等级不高，依靠无人机自主定位降落误差较大，接收线圈与基站发射线圈耦合效果不够理想，无法精准耦合，甚至无法耦合，从而导致充电效率较低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种无人机无线充电系统及其充电控制方法，以解决无线充电收发线圈的同心耦合问题，同时用合理的方法提高无人机的充电效率。

为了达到上述目的，本发明提供的无人机无线充电系统包括地面平台端和无人机端；其中地面平台端包括箱体、第一通讯模块、第一控制模块、电能发射线圈、四个接近传感器、四个作动机构和屏蔽层；所述的箱体为正方体形结构，表面两条对角线的两端部位分别凹陷形成有一条作动机构设置槽；表面中部设有识别涂层；每个作动机构包括驱动电机、弹性卡环、丝杆导轨、直线导轨平台和导轨滑块；其中直线导轨平台为凹字形结构，水平设置；丝杆导轨的两端以转动的方式分别安装在直线导轨平台的两侧壁上；导轨滑块套在丝杆导轨的中部；驱动电机安装在直线导轨平台的外端面上，输出轴与丝杆导轨的一端相连，并且直线导轨平台、丝杆导轨、导轨滑块和驱动电机组合后设置在箱体上任一作动机构设置槽的内部；弹性卡环为水平设置的弧形板，中部下端安装在导轨滑块的顶面上，并且弧形板的开口面向箱体表面的中心方向；相邻两个作动机构之间的箱体表面上分别安装一个接近传感器；电能发射线圈安装于箱体的底面上并且外部由屏蔽层覆盖；第一通讯模块和第一控制模块安装在箱体的内部，并且第一控制模块同时与第一通讯模块、电能发射线圈、接近传感器以及作动机构上的驱动电机电连接；

无人机端包括无人机、第二通讯模块、第二控制模块、电能接收线圈、电压检测模块、无人机电池和整流电路；其中无人机包括无人机机体、摄像头和隔离层；摄像头安装在无人机机体的下部；电能接收线圈下挂在无人机机体的下端，上部覆盖隔离层；电能接收线圈依次与整流电路、无人机电池、电压检测模块、第二控制模块和第二通讯模块电连接并均安装在无人机机体的内部；第二通讯模块与第一通讯模块以无线方式进行通讯。

所述的电能发射线圈和电能接收线圈均为圆环状。

所述的电能发射线圈的圆心与箱体的底面中心相重合。

所述的电能接收线圈与由作动机构上四个弹性卡环组成的圆同心。

所述的弹性卡环对应的圆心角为90°。

本发明提供的无人机无线充电系统的充电控制方法包括按顺序进行的下列步骤：

步骤1：在第二控制模块的控制下，利用电压检测模块实时检测无人机电池的电压，然后传送给第二控制模块，第二控制模块根据上述电压信号判断无人机电池的状态；