[发明专利]一种小型无人机恒张力供电系统

说明书

本发明公开了一种小型无人机恒张力供电系统，包括供电子系统、卷放线子系统、检测子系统和和驱动子系统。其中供电子系统包括滑环和供电线缆，供电线缆一端通过滑环连接地面电源站，另一端在外滚筒上卷绕后引出连接无人机为其供电；卷放线子系统包括内滚筒、外滚筒和安装于二者之间的扭簧，通过外滚筒的转动可实现收放线，扭簧产出扭矩作用于外滚筒，保证供电线缆上始终保持张力；检测子系统检测内滚筒和外滚筒之间的角度差，并产生控制信号驱动步进电机运动。本发明通过轻质供电线缆为无人机供电，并可根据无人机飞行高度和距离实现自动收放线功能，实现无人机在空中长时间飞行。

技术领域

本发明涉及机器人与自动化领域，特别涉及一种小型无人机恒张力供电系统。

背景技术

以多旋翼飞行器为典型代表的小型无人机因其体积小、重量轻，携带方便，起降受场地限制少、操作灵活、可悬停、价格低廉，能轻易进入人不易进入的各种恶劣环境等优点，在航拍、影视拍摄、区域监控、电力巡检、环保监测、农林植保、空中基站、灾害救援、测绘勘探等诸多领域得到了广泛应用。随着智能电子行业的发展，小型无人机的应用场景日益广泛。

在诸多应用场景中，常常要求小型无人机能长时间飞行或者悬停。如在火灾或地震等灾难救援现场，需要无人机长时间飞行或滞空进行现场监控或搜索；当无人机用来当作空中基站或者通信中继时，需要无人机长时间悬停。然而，小型无人机负载能力有限，无法携带大重量和大容量的电池飞行，因此小型无人机普遍存在续航能力不足的缺点，其在空中持续飞行时间难以超过三十分钟。针对需求无人机长时间飞行或者悬停的应用工况，目前主要使用更换备用电池或者使用备用无人机的方式。然而更换电池将使无人机工作中断，更换备用无人机成本较高。因此，研制一种便携式无人机供电系统，为无人机在飞行中供电或充电，提高其飞行和滞空时间，是一种重要需求。

发明内容

为了克服小型无人机续航能力不足，无法长时间飞行或悬停的缺陷，本发明的目的在于提出一种小型无人机恒张力供电系统，该系统使用超轻电缆连接无人机，自动根据线缆拉力或者无人机飞行高度和距离收放供电线缆，在其工作过程中为其供电或充电，提高无人机滞空时间。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种小型无人机恒张力供电系统，包括供电子系统、卷放线子系统、检测子系统和和驱动子系统。

优选地，所述供电子系统包括滑环和供电线缆，供电线缆一端通过滑环连接地面电源，另一端在外滚筒上卷绕后引出连接小型无人机为其供电。

优选地，所述卷放线子系统包括内滚筒、外滚筒和安装于二者之间的扭簧，三者同轴安装，供电线缆卷绕在外滚筒上，通过外滚筒的转动可实现收放线。

优选地，所述检测子系统包括滚筒转动角度检测装置，用于检测内滚筒和外滚筒之间的角度差，并根据设定的触发值产生控制信号驱动步进电机运动。

优选地，所述驱动子系统包括步进电机、主动带轮、从动带轮和同步带，从动带轮通过键与内滚筒转轴固联。

优选地，所述的供电子系统的滑环外壳固定在固定架上，并且滑环与外滚筒同轴，滑环一端连接电源输入线，另一端连接供电电缆，保证供电电缆在转动时仍与电源稳定连接。

优选地，所述卷放线子系统的扭簧内侧与内滚筒固联，外侧与外滚筒固联，当内滚筒和外滚筒之间存在角度差时，扭簧将在二者之间产生一扭矩，为保证外滚筒平衡，供电电缆上将产生一拉力，从而达到使供电电缆张紧的目的。

优选地，所述检测子系统的检测装置可由编码器完成，或者限位开关完成。

优选地，当使用编码器实现检测功能时，在外滚筒左挡板上同轴安装有齿轮II，编码器安装在固定架上，在编码器轴上安装有齿轮I，齿轮I与II相互啮合，从而将外滚筒转动角度传递到编码器轴，从而实现对外滚筒转动角度的检测。