一種空中充電提升續(xù)航能力的雙無人機(jī)系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及飛行器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種空中充電提升續(xù)航能力的雙無人機(jī)系統(tǒng)。
[0002]【背景技術(shù)】:
目前市面上的無人機(jī)系統(tǒng)，最大的問題是續(xù)航問題，不管是目前世界上占有率最高的大疆無人機(jī)，還是一些行業(yè)應(yīng)用的無人機(jī)，一般民用的無人機(jī)系統(tǒng)航時(shí)為20多分鐘，行業(yè)應(yīng)用的無人機(jī)系統(tǒng)航時(shí)也僅有1-2小時(shí)。而且，目前市面上完全沒有續(xù)航很長，或者是無限續(xù)航的技術(shù)。
[0003]目前有一種無人機(jī)系統(tǒng)續(xù)航的專利技術(shù)，是讓無人機(jī)在天上執(zhí)行任務(wù)飛行到快要沒電的時(shí)候，啟動(dòng)第二架無人機(jī)上天執(zhí)行同樣的任務(wù)，此時(shí)第一架無人機(jī)就開始自動(dòng)返航到起飛地點(diǎn)或是到指定的充電地點(diǎn)，然后這一架無人機(jī)就要開始充電，充電完成之后繼續(xù)起飛，接著第二架無人機(jī)再次下來充電，如此循環(huán)，達(dá)到延長續(xù)航時(shí)間的目的；當(dāng)然，第一架無人機(jī)充電的時(shí)候，可以采取人工充電，也可以使用機(jī)器視覺來讓無人機(jī)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)充電的準(zhǔn)備位置，然后無人機(jī)返回地面停留在上面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)充電，可以采取接觸充電或是非接觸的無線充電。
[0004]但是，不管是上述提到的哪一種方式，在執(zhí)行關(guān)鍵任務(wù)的時(shí)候，總是存在中斷或者是接續(xù)性不連續(xù)的問題，因?yàn)榈谝患軣o人機(jī)和第二架無人機(jī)是脫離的，第一架無人機(jī)沒電時(shí)的具體位置，并非第二架無人機(jī)過來就正好對(duì)應(yīng)的位置。因此，這種續(xù)航技術(shù)存在無人機(jī)系統(tǒng)續(xù)航位置不精確的缺陷。
[0005]同時(shí)，還存在執(zhí)行的任務(wù)分離的缺陷:比如，第一架無人機(jī)拍攝關(guān)鍵視頻或是圖片，此時(shí)第一架無人機(jī)沒電，只能帶著攝像機(jī)離開充電；第二架無人機(jī)帶著另外的攝像機(jī)重新起飛執(zhí)行任務(wù)；這里面的細(xì)節(jié)存在中斷，或是回來之后必須進(jìn)行合并處理，非常繁瑣，容易遺漏關(guān)鍵信息。
[0006]另外，同樣的載荷，使用上述的分離的兩架無人機(jī)，是無法實(shí)現(xiàn)長航時(shí)的；如果是同樣的航時(shí)，也是無法實(shí)現(xiàn)更大的載荷的。因此，現(xiàn)有無人機(jī)的載荷和航時(shí)不能靈活變化。
[0007]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是提供一種空中充電提升續(xù)航能力的雙無人機(jī)系統(tǒng)，它能解決現(xiàn)有無人機(jī)系統(tǒng)的續(xù)航問題，可以空中充電，增加續(xù)航，達(dá)到無限續(xù)航的目的；解決現(xiàn)有使用2架分離式無人機(jī)實(shí)現(xiàn)長航時(shí)的執(zhí)行任務(wù)中斷缺陷、位置不精確缺陷；解決現(xiàn)有的無人機(jī)的載荷和航時(shí)不能靈活多變的缺陷。
[0008]為了解決【背景技術(shù)】所存在的問題，本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案:它包含母無人機(jī)、子無人機(jī)、空中充電對(duì)接機(jī)構(gòu)，母無人機(jī)、子無人機(jī)通過空中充電對(duì)接機(jī)構(gòu)連接在一起形成雙無人機(jī)系統(tǒng)，空中充電對(duì)接機(jī)構(gòu)由固定安裝在母無人機(jī)下方的對(duì)接控制機(jī)構(gòu)、固定安裝在子無人機(jī)上方的對(duì)接插頭組成。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的對(duì)接控制機(jī)構(gòu)包含一安裝底盤，安裝底盤上表面固定安裝有固定座，固定座的端部安裝有齒輪減速箱伺服電機(jī)，齒輪減速箱伺服電機(jī)的動(dòng)力輸出端與滑軌連接，滑軌上安裝有充電輸出組件正極端，滑軌的一側(cè)設(shè)置有限位開關(guān)位置傳感器，固定座的另一端設(shè)置有對(duì)接孔，對(duì)接孔的兩側(cè)設(shè)置有光纖對(duì)接成功傳感器模塊；安裝底盤的下端安裝有錐形的對(duì)接外殼，對(duì)接外殼外安裝有自動(dòng)對(duì)焦攝像頭模塊；充電輸出組件負(fù)極端與滑軌的下端固連。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的對(duì)接插頭為錐形，其上端為金屬頭，金屬頭的下端安裝有充電輸入組件正極端，金屬頭下端的對(duì)接插頭一側(cè)內(nèi)壁上安裝有充電輸入組件負(fù)極端。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的充電輸出組件負(fù)極端、充電輸出組件正極端均與母無人機(jī)控制系統(tǒng)中的電池電源連接，光纖對(duì)接成功傳感器模塊、限位開關(guān)位置傳感器、齒輪減速箱伺服電機(jī)均與母無人機(jī)控制系統(tǒng)中的對(duì)接/釋放線性驅(qū)動(dòng)器馬達(dá)控制模塊連接，限位開關(guān)位置傳感器與齒輪減速箱伺服電機(jī)連接。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的充電輸入組件負(fù)極端、充電輸入組件正極端均與子無人機(jī)控制系統(tǒng)中的充電電路連接，充電電路與子無人機(jī)的電池電源連接。
[0013]本發(fā)明的工作流程為:
一、母無人機(jī)、子無人機(jī)的對(duì)接流程為:
1、首先保持子無人機(jī)懸停一定的高度靜止不動(dòng)，而母無人機(jī)飛到子無人機(jī)的上空，子無人機(jī)不動(dòng)；
2、母無人機(jī)下部安裝自動(dòng)對(duì)焦攝像頭模塊，自動(dòng)對(duì)焦攝像頭模塊可以做圖像識(shí)別，采用機(jī)器視覺的技術(shù)，發(fā)現(xiàn)子無人機(jī)上端對(duì)接插頭的位置，當(dāng)母無人機(jī)發(fā)現(xiàn)插頭的精確位置之后，即飛到子無人機(jī)上方，垂直下降；
3、對(duì)接插頭進(jìn)入對(duì)接外殼之后，一旦控制系統(tǒng)檢測到相機(jī)焦距比預(yù)定值小，或者小于對(duì)接插頭高度，控制系統(tǒng)調(diào)整到對(duì)接飛行模式并完成對(duì)接；
4、光纖對(duì)接成功傳感器模塊感應(yīng)對(duì)接插頭到位后，發(fā)出信號(hào)，啟動(dòng)齒輪減速箱伺服電機(jī)，驅(qū)動(dòng)滑軌鎖死對(duì)接插頭；
5、滑軌處于鎖緊位置時(shí)，充電輸出組件正極端與對(duì)接插頭端部的金屬頭接觸，從而與其下端的充電輸入組件正極端形成電連接；充電輸出組件負(fù)極端在滑軌的帶動(dòng)下，與充電輸入組件負(fù)極端接觸形成電連接，由此實(shí)現(xiàn)母無人機(jī)對(duì)子無人機(jī)空中充電的目的；
6、母無人機(jī)、子無人機(jī)對(duì)接時(shí)，也可以是保持母無人機(jī)懸停一定的高度靜止不動(dòng)，而子無人機(jī)飛到母無人機(jī)的下方進(jìn)行對(duì)接。
[0014]二、母無人機(jī)、子無人機(jī)的分離流程為:
1、在松開之前的幾分鐘，啟動(dòng)子無人機(jī)的旋翼開始工作；
I1、等待子無人機(jī)的能量能支撐自己的重量和掛接的任務(wù)執(zhí)行裝置的時(shí)候，發(fā)出命令給母無人機(jī)；
II1、此時(shí)母無人機(jī)開始啟動(dòng)齒輪減速箱伺服電機(jī)，驅(qū)動(dòng)滑軌松開對(duì)接插頭；
IV、然后慢慢的母無人機(jī)和子無人機(jī)就脫離了，在這個(gè)脫離的過程中，可以讓母無人機(jī)懸停一定的高度靜止不動(dòng)，而子無人機(jī)脫離；
V、也可以讓子無人機(jī)懸停一定的高度靜止不動(dòng)，因?yàn)闉榱吮ＷC掛接的任務(wù)執(zhí)行裝置工作連續(xù)不中斷，而母無人機(jī)慢慢往上飛，脫離對(duì)接機(jī)構(gòu)，飛回去地面更換電池或是充電。
[0015]三、任務(wù)過程中，母無人機(jī)發(fā)生故障時(shí)，子無人機(jī)可以載著母無人機(jī)飛回地面，增加了系統(tǒng)的可靠性。
[0016]四、重復(fù)循環(huán)上述對(duì)接、分離流程即可實(shí)現(xiàn)雙無人機(jī)系統(tǒng)長航時(shí)工作、空中充電的目的。
[0017]本發(fā)明的有益效果為:
1、解決現(xiàn)有無人機(jī)系統(tǒng)的續(xù)航問題，可以空中充電，增加續(xù)航，達(dá)到不管是哪一種無人機(jī)，在執(zhí)行任務(wù)的時(shí)候，可以提升現(xiàn)有的無人機(jī)的續(xù)航時(shí)間。
[0018]2、解決現(xiàn)有使用2架分離式無人機(jī)實(shí)現(xiàn)長航時(shí)的執(zhí)行任務(wù)中斷缺陷、位置不精確缺陷。
[0019]3、解決現(xiàn)有的無人機(jī)的載荷和航時(shí)不能靈活多變的缺陷。
[0020]【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，
圖2為本發(fā)明中空中充電對(duì)接機(jī)構(gòu)處于鎖定狀態(tài)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖，
圖3為圖2的仰視截面圖，
圖4為圖3的右視圖，
圖5為本發(fā)明中空中充電對(duì)接機(jī)構(gòu)處于釋放狀態(tài)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖，
圖6為圖5的仰視截面圖，
圖7為圖6的右視圖，
圖8為本發(fā)明中母無人機(jī)的電路原理圖，
圖9為本發(fā)明中子無人機(jī)的電路原理圖，
圖10為本發(fā)明的工作流程圖，
附圖標(biāo)記:
1 一母無人機(jī)；2—子無人機(jī)；3—空中充電對(duì)接機(jī)構(gòu)；4一安裝底盤；5—滑軌；6—對(duì)接插頭；7—充電輸出組件負(fù)極端；8—固定座；9一充電輸出組件正極端；10—充電輸入組件負(fù)極端；11一充電輸入組件正極端；12—對(duì)接外殼；13—金屬頭；14一對(duì)接孔；
A—對(duì)接控制機(jī)構(gòu)；S—限位開關(guān)位置傳感器；M—齒輪減速箱伺服電機(jī)；η—母無人機(jī)旋翼馬達(dá)仰一電機(jī)速度控制模塊一 ；E1—電池電源一 ；U1—母無人機(jī)CPU主板；U2—電壓電流傳感器模塊一 ；U3—GPS接收器和羅盤模塊一 ；U4—光纖對(duì)接成功傳感器模塊；U5—對(duì)接/釋放線性驅(qū)動(dòng)器馬達(dá)控制模塊；U6—遙測無線電收發(fā)模塊一 ；U7—無線電控制接收器模塊一 ；U8 —自動(dòng)對(duì)焦攝像頭模塊；T1 一天線一 ；T2—天線二 ；
ζ—子無人機(jī)旋翼馬達(dá)；y—電機(jī)速度控制模塊二 ；E2—電池電源二 ；U9—攝像頭模塊；U10—充電電路；U11—視頻信號(hào)發(fā)送模塊；U12—子無人機(jī)CPU主板；U13—電壓電流傳感器模塊二 ；U14 — GPS接收器和羅盤模塊二 ；U15—遙測無線電收發(fā)模塊二 ；U16—無線電控制接收器模塊二 ；U17—相機(jī)萬向節(jié)控制模塊；T3—天線三；T4一天線四；Τ5—天線五。
[0021]【具體實(shí)施方式】:
下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說明。
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明進(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(shí)施方式】僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0023]參照圖1-圖10，本【具體實(shí)施方式】采用以下技術(shù)方案:它包含母無人機(jī)1、子無人機(jī)
2、空中充電對(duì)接機(jī)構(gòu)3，母無人機(jī)1、子無人機(jī)2通過空中充電對(duì)接機(jī)構(gòu)3連接在一起形成雙無人機(jī)系統(tǒng)，空中充電對(duì)接機(jī)構(gòu)3由固定安裝在母無人機(jī)1下方的對(duì)接控制機(jī)構(gòu)A、固定安裝在子無人機(jī)2上方的對(duì)接插頭6組成。
[0024]參照圖2-圖8，所述的對(duì)接控制機(jī)構(gòu)A包含一安裝底盤4，安裝底盤4上表面固定安裝有固定座8，固定座8的端部安裝有齒輪減速箱伺服電機(jī)M，齒輪減速箱伺服電機(jī)Μ的動(dòng)力輸出端與滑軌5連接，滑軌5上安裝有充電輸出組件正極端9，滑軌5的一側(cè)設(shè)置有限位開關(guān)位置傳感器S，固定座8的另一端設(shè)置有對(duì)接孔14，對(duì)接孔14的兩側(cè)設(shè)置有光纖對(duì)接成功傳感器模塊U4 ;安裝底盤4的下端安裝有方錐體的對(duì)接外殼12 ;充電輸出組件負(fù)極端7與滑軌5的下端固連，并通過滑道配合設(shè)置在安裝底盤4下方。
[0025]參照圖5、圖9，所述的對(duì)接插頭6選用方錐體，其上端為一豎直設(shè)置的金屬頭13，金屬頭13的下端安裝有充電輸入組件正極端11，金屬頭13下端的對(duì)接插頭6 —側(cè)內(nèi)壁上安裝有充電輸入組件負(fù)極端12。
[0026]所述的限位開關(guān)位置傳感器S為一對(duì)分別設(shè)置在滑軌5始端、終端的限位開關(guān)組成。
[0027]所述的光纖對(duì)接成功傳感器模塊U4選用一對(duì)對(duì)接成功LED和一對(duì)對(duì)接成功二極管組成。
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