一种空中充电提升续航能力的双无人机系统的制作方法
【专利说明】
[0001]技术领域:
[0002]本实用新型涉及飞行器技术领域，具体涉及一种空中充电提升续航能力的双无人机系统。
[0003]【背景技术】:
[0004]目前市面上的无人机系统，最大的问题是续航问题，不管是目前世界上占有率最高的大疆无人机，还是一些行业应用的无人机，一般民用的无人机系统航时为20多分钟，行业应用的无人机系统航时也仅有1-2小时。而且，目前市面上完全没有续航很长，或者是无限续航的技术。
[0005]目前有一种无人机系统续航的专利技术，是让无人机在天上执行任务飞行到快要没电的时候，启动第二架无人机上天执行同样的任务，此时第一架无人机就开始自动返航到起飞地点或是到指定的充电地点，然后这一架无人机就要开始充电，充电完成之后继续起飞，接着第二架无人机再次下来充电，如此循环，达到延长续航时间的目的；当然，第一架无人机充电的时候，可以采取人工充电，也可以使用机器视觉来让无人机自动发现充电的准备位置，然后无人机返回地面停留在上面实现自动充电，可以采取接触充电或是非接触的无线充电。
[0006]但是，不管是上述提到的哪一种方式，在执行关键任务的时候，总是存在中断或者是接续性不连续的问题，因为第一架无人机和第二架无人机是脱离的，第一架无人机没电时的具体位置，并非第二架无人机过来就正好对应的位置。因此，这种续航技术存在无人机系统续航位置不精确的缺陷。
[0007]同时，还存在执行的任务分离的缺陷:比如，第一架无人机拍摄关键视频或是图片，此时第一架无人机没电，只能带着摄像机离开充电；第二架无人机带着另外的摄像机重新起飞执行任务；这里面的细节存在中断，或是回来之后必须进行合并处理，非常繁琐，容易遗漏关键信息。
[0008]另外，同样的载荷，使用上述的分离的两架无人机，是无法实现长航时的；如果是同样的航时，也是无法实现更大的载荷的。因此，现有无人机的载荷和航时不能灵活变化。
[0009]【实用新型内容】:
[0010]本实用新型的目的是提供一种空中充电提升续航能力的双无人机系统，它能解决现有无人机系统的续航问题，可以空中充电，增加续航，达到无限续航的目的；解决现有使用2架分离式无人机实现长航时的执行任务中断缺陷、位置不精确缺陷；解决现有的无人机的载荷和航时不能灵活多变的缺陷。
[0011]为了解决【背景技术】所存在的问题，本实用新型是采用以下技术方案:它包含母无人机、子无人机、空中充电对接机构，母无人机、子无人机通过空中充电对接机构连接在一起形成双无人机系统，空中充电对接机构由固定安装在母无人机下方的对接控制机构、固定安装在子无人机上方的对接插头组成。
[0012]作为本实用新型的进一步改进，所述的对接控制机构包含一安装底盘，安装底盘上表面固定安装有固定座，固定座的端部安装有齿轮减速箱伺服电机，齿轮减速箱伺服电机的动力输出端与滑轨连接，滑轨上安装有充电输出组件正极端，滑轨的一侧设置有限位开关位置传感器，固定座的另一端设置有对接孔，对接孔的两侧设置有光纤对接成功传感器模块；安装底盘的下端安装有锥形的对接外壳，对接外壳外安装有自动对焦摄像头模块；充电输出组件负极端与滑轨的下端固连。
[0013]作为本实用新型的进一步改进，所述的对接插头为锥形，其上端为金属头，金属头的下端安装有充电输入组件正极端，金属头下端的对接插头一侧内壁上安装有充电输入组件负极端。
[0014]作为本实用新型的进一步改进，所述的充电输出组件负极端、充电输出组件正极端均与母无人机控制系统中的电池电源连接，光纤对接成功传感器模块、限位开关位置传感器、齿轮减速箱伺服电机均与母无人机控制系统中的对接/释放线性驱动器马达控制模块连接，限位开关位置传感器与齿轮减速箱伺服电机连接。
[0015]作为本实用新型的进一步改进，所述的充电输入组件负极端、充电输入组件正极端均与子无人机控制系统中的充电电路连接，充电电路与子无人机的电池电源连接。
[0016]本实用新型的工作流程为:
[0017]—、母无人机、子无人机的对接流程为:
[0018]1、首先保持子无人机悬停一定的高度静止不动，而母无人机飞到子无人机的上空，子无人机不动；
[0019]2、母无人机下部安装自动对焦摄像头模块，自动对焦摄像头模块可以做图像识另IJ，采用机器视觉的技术，发现子无人机上端对接插头的位置，当母无人机发现插头的精确位置之后，即飞到子无人机上方，垂直下降；
[0020]3、对接插头进入对接外壳之后，一旦控制系统检测到相机焦距比预定值小，或者小于对接插头高度，控制系统调整到对接飞行模式并完成对接；
[0021]4、光纤对接成功传感器模块感应对接插头到位后，发出信号，启动齿轮减速箱伺服电机，驱动滑轨锁死对接插头；
[0022]5、滑轨处于锁紧位置时，充电输出组件正极端与对接插头端部的金属头接触，从而与其下端的充电输入组件正极端形成电连接；充电输出组件负极端在滑轨的带动下，与充电输入组件负极端接触形成电连接，由此实现母无人机对子无人机空中充电的目的；
[0023]6、母无人机、子无人机对接时，也可以是保持母无人机悬停一定的高度静止不动，而子无人机飞到母无人机的下方进行对接。
[0024]二、母无人机、子无人机的分离流程为:
[0025]1、在松开之前的几分钟，启动子无人机的旋翼开始工作；
[0026]I1、等待子无人机的能量能支撑自己的重量和挂接的任务执行装置的时候，发出命令给母无人机；
[0027]II1、此时母无人机开始启动齿轮减速箱伺服电机，驱动滑轨松开对接插头；
[0028]IV、然后慢慢的母无人机和子无人机就脱离了，在这个脱离的过程中，可以让母无人机悬停一定的高度静止不动，而子无人机脱离；
[0029]V、也可以让子无人机悬停一定的高度静止不动，因为为了保证挂接的任务执行装置工作连续不中断，而母无人机慢慢往上飞，脱离对接机构，飞回去地面更换电池或是充电。
[0030]三、任务过程中，母无人机发生故障时，子无人机可以载着母无人机飞回地面，增加了系统的可靠性。
[0031]四、重复循环上述对接、分离流程即可实现双无人机系统长航时工作、空中充电的目的。
[0032]本实用新型的有益效果为:
[0033]1、解决现有无人机系统的续航问题，可以空中充电，增加续航，达到不管是哪一种无人机，在执行任务的时候，可以提升现有的无人机的续航时间。
[0034]2、解决现有使用2架分离式无人机实现长航时的执行任务中断缺陷、位置不精确缺陷。
[0035]3、解决现有的无人机的载荷和航时不能灵活多变的缺陷。
[0036]【附图说明】:
[0037]图1为本发明的结构示意图，
[0038]图2为本发明中空中充电对接机构处于锁定状态时的结构示意图，
[0039]图3为图2的仰视截面图，
[0040]图4为图3的右视图，
[0041]图5为本发明中空中充电对接机构处于释放状态时的结构示意图，
[0042]图6为图5的仰视截面图，
[0043]图7为图6的右视图，
[0044]图8为本发明中母无人机的电路原理图，
[0045]图9为本发明中子无人机的电路原理图，
[0046]图10为本发明的工作流程图，
[0047]附图标记:
[0048]1—母无人机；2—子无人机；3—空中充电对接机构；4一安装底盘；5—滑轨；6—对接插头；7—充电输出组件负极端；8—固定座；9一充电输出组件正极端；10—充电输入组件负极端；11一充电输入组件正极端；12—对接外壳；13—金属头；14一对接孔；
[0049]A—对接控制机构；S—限位开关位置传感器;M—齿轮减速箱伺服电机；
[0050]η—母无人机旋翼马达;m—电机速度控制模块一 ；E1—电池电源一 ；U1—母无人机CPU主板；U2—电压电流传感器模块一 ；U3—GPS接收器和罗盘模块一 ；U4—光纤对接成功传感器模块；U5—对接/释放线性驱动器马达控制模块；U6—遥测无线电收发模块一；U7一无线电控制接收器模块一 ；U8 —自动对焦摄像头模块；T1 一天线一 ；T2—天线二 ；
[0051]ζ—子无人机旋翼马达；y—电机速度控制模块二 ；E2—电池电源二 ；U9—摄像头模块；U10—充电电路；U11—视频信号发送模块；U12—子无人机CPU主板；U13—电压电流传感器模块二 ；U14 — GPS接收器和罗盘模块二 ；U15—遥测无线电收发模块二 ；U16—无线电控制接收器模块二 ；U17—相机万向节控制模块；T3—天线三；T4一天线四；Τ5—天线五。
[0052]【具体实施方式】:
[0053]下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。
[0054]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及【具体实施方式】，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的【具体实施方式】仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0055]参照图1-图10，本【具体实施方式】采用以下技术方案:它包含母无人机1、子无人机2、空中充电对接机构3，母无人机1、子无人机2通过空中充电对接机构3连接在一起形成双无人机系统，空中充电对接机构3由固定安装在母无人机1下方的对接控制机构A、固定安装在子无人机2上方的对接插头6组成。
[0056]参照图2-图5，所述的对接控制机构A包含一安装底盘4，安装底盘4上表面固定安装有固定座8，固定座8的端部安装有齿轮减速箱伺服电机M，齿轮减速箱伺服电机Μ的动力输出端与滑轨5连接，滑轨5上安装有充电输出组件正极端9，滑轨5的一侧设置有限位开关位置传感器S，固定座8的另一端设置有对接孔14，对接孔14的两侧设置有光纤对接成功传感器模块U4 ;安装底盘4的下端安装有方锥体的对接外壳12 ;充电输出组件负极端7与滑轨5的下端固连，并通过滑道配合设置在安装底盘4下方。
[0057]参照图6、图7，所述的对接插头6选用方锥体，其上端为一竖直设置的金属头13，金属头13的下端安装有充电输入