服务型无人机、无人机充电系统及充电方法与流程

本公开涉及飞行器技术领域，尤其涉及服务型无人机、无人机充电系统及充电方法。

背景技术：

相关技术中，普通消费级无人机大多采用锂电池进行供电，受无人机体积小及锂电池容量限制，无人机的续航时间短，续航能力不足，制约了无人机在实践中的应用效果，无法实现无人机远途飞行及运输。相关技术中，普通无人机电力不足时，需要从空中返航至地面进行充电，且充电过程大都需人力操作，影响了无人机的行驶距离和使用方便程度。

技术实现要素：

本公开实施例提供一种为普通无人机进行空中无线充电的服务型无人机、无人机充电系统及充电方法。所述技术方案如下：

根据本公开实施例的第一方面，提供一种服务型无人机，包括：

主机体、停机充电平台以及用于给被服务无人机充电的充电组件；

所述停机充电平台位于所述主机体上方且与所述主机体连接；

所述充电组件位于所述主机体和所述停机充电平台之间，用于当感应到被服务无人机落在所述停机充电平台上时，为所述被服务无人机进行充电。

在一个实施例中，所述服务型无人机还包括：至少一个定位传感器；

所述至少一个定位传感器分布于所述停机充电平台的边缘，用于当探测到所述被服务无人机位于所述停机充电平台上方时，为所述被服务无人机分别提供自身位置信息，以便所述被服务无人机准确停落在所述停机充电平台上。

在一个实施例中，所述主机体，包括:机身以及与机身连接的至少一个螺旋桨；所述机身中包含供电模组；

所述至少一个螺旋桨通过其上方的支撑立柱与停机充电平台连接。

在一个实施例中，所述充电组件为无线充电组件；

所述充电组件通过有线方式与所述主机体中的供电模组连接，以便所述主机体中的供电模组为其供电。

在一个实施例中，所述充电组件和所述供电模组均为无线充电方式的组件；

所述主机体中的供电模组，用于通过无线的方式为所述充电组件进行充电。

在一个实施例中，所述主机体，还用于当接收到悬停的指令时，控制所述至少一个螺旋桨按照保持悬停的飞行模式进行转动；

所述悬停的指令，通过下述方式得到：

所述充电组件感应到被服务无人机落在所述停机充电平台上时发出的悬停指令；或者

所述定位传感器感应到被服务无人机落在所述停机充电平台上时发出的悬停指令。

在一个实施例中，所述主机体，还用于当接收到悬停的指令时，控制所述至少一个螺旋桨按照保持悬停的飞行模式进行转动；

所述悬停的指令，通过下述方式得到：

所述支撑立柱感应到被服务无人机落在所述停机充电平台上时发出的悬停指令。

在一个实施例中，主机体还用于当接收到为所述被服务无人机充电的指令时，根据所述被服务无人机的当前地理位置，对所述被服务无人机进行追踪，使得所述服务型无人机到达所述被服务无人机所在的地理位置并位于其下方。

在一个实施例中，所述充电组件采用下述一种或多种无线充电方式进行充电：

电场耦合方式、电磁感应方式、磁共振方式和无线电波方式。

在一个实施例中，所述停机充电平台上设有固定部件，用于将被服务无人机固定在停机充电平台。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种无人机充电系统，包括：上述任一实施例中所述的服务型无人机和被服务无人机；其中：

所述服务型无人机，用于当所述被服务无人机停落在所述服务型无人机的停机充电平台之上时，为所述被服务无人机进行充电。

在一个实施例中，所述被服务无人机，还用于当所述被服务无人机停落在所述服务型无人机的停机充电平台之上时，控制自身螺旋桨停转。

根据本公开实施例的第三方面，提供一种服务型无人机进行空中充电的方法，包括：

根据所述被服务无人机当前所在的位置，对所述被服务无人机进行追踪；

当到达所述被服务无人机当前所在的位置且感应到所述被服务无人机落在所述服务型无人机的停机充电平台之上时，为所述被服务无人机进行充电。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

1、本公开实施例的服务型无人机可以为被服务无人机提供高空充电的服务，被服务无人机不需要从空中返航回到地面进行充电，在空中即可进行充电，增强了被服务无人机的续航能力，延长其高空作业的时间，充电过程无需人力操作，自动完成快速充电，节约了充电时间，实现无人机的持续性工作。

2、本公开实施例的服务型无人机包括至少一个定位传感器，可以实现高空精确定位，实现服务型无人机和被服务无人机高空精准对接，使得被服务无人机准确的降落在服务型无人机的停机充电平台进行充电。

3、本公开实施例的服务型无人机的停机充电平台上设有固定部件，用于将在充电时被服务无人机固定在停机充电平台，避免风或者其他因素干扰被服务无人机在停机充电平台上的稳定性，提高了空中无线充电的安全性和可靠性。

4、本公开实施例的服务型无人机的充电组件为无线充电组件，可以实现服务型无人机对被服务无人机的高空无线充电，相对于人工操作的有线充电方式，不需要准确地对接充电接口，因此无线充电方式更加简单、便捷、快速和高效。

5、本公开实施例的服务型无人机在充电过程中，保持悬停状态，可以实现被服务无人机在充电时保持在原来的航行作业位置，被服务无人机充电过程完成后，即可迅速进入原定航行作业状态，从而不会影响被服务无人机的作业流程。

6、本公开实施例的服务型无人机为被服务无人机进行充电后，可以根据接收到的返航指令，控制螺旋桨退出悬停的飞行模式，根据预设的返航路线飞行。返航的服务型无人机，在获得充足电量的情况下，可以再次起航为被服务无人机进行充电，本公开实施例的无人机可以通过返航补充电量，连续多次为同一被服务无人机提供充电服务，也可以实现为多个不同的被服务无人机提供充电服务。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种服务型无人机结构的分解爆炸图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种服务型无人机的整体结构示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种被服务无人机与服务型无人机进行定位过程中的相对位置示意图。

图4是根据一示例性实施例示出的一种无人机充电系统的服务型无人机和被服务无人机的对接状态示意图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种无人机充电系统的服务型无人机和被服务无人机的充电状态示意图。

图6是根据一示例性实施例示出的一种无人机充电的方法的流程图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是根据一示例性实施例示出的一种服务型无人机的结构的分解爆炸图，图2是根据一示例性实施例示出的一种服务型无人机的整体结构示意图。参照图1和图2所示，本公开实施例提供一种服务型无人机，包括：主机体101、停机充电平台102以及用于给被服务无人机充电的充电组件103；

所述停机充电平台102位于所述主机体101上方且与所述主机体101连接；

所述充电组件103位于所述主机体101和所述停机充电平台102之间，用于当感应到被服务无人机落在所述停机充电平台102上时，为所述被服务无人机进行充电。

本公开实施例的服务型无人机可以为被服务无人机提供高空充电的服务，被服务无人机不需要从空中返航回到地面进行充电，在空中即可进行充电，增加了被服务无人机的续航能力，延长其高空作业的时间，充电过程无需人力操作，自动完成快速充电，节约了充电时间，实现无人机的持续性工作。

在一个实施例中，参照图1所示，所述服务型无人机还可以包括：至少一个定位传感器104；

上述服务型无人机包含一个定位传感器的情况下，上述定位传感器104可以被设置于停机充电平台102的中央位置，在被充电无人机降落于停机充电平台102的中央位置时，确认可以开始为被充电无人机进行充电。

上述服务型无人机包含多个定位传感器的情况下，上述多个定位传感器104可分布于上述停机充电平台102的边缘，用于当探测到上述被服务无人机位于上述停机充电平台102上方时，为上述被服务无人机分别提供自身位置信息，以便上述被服务无人机准确停落在所述停机充电平台102上。

本公开实施例的服务型无人机包括至少一个定位传感器，可以实现高空精确定位，实现服务型无人机和被服务无人机高空精准对接，使得被服务无人机准确的降落在服务型无人机的停机充电平台进行充电。

在一个具体实施例中，在停机充电平台的四角各设置一个定位传感器104，四个定位传感器104协同工作，与待充电的被服务无人机进行四角定位对接，可以为待充电的被服务无人机在空中提供精准的对接降落指引，使其精确起降。

根据定位传感器的位置信息，可以计算出自身与所述停机充电平台的相对位置关系。例如，在停机充电平台102的四角位置各设置一个定位传感器104，4个定位传感器104将自身的定位信息发送给被服务无人机，被服务无人机根据当前4个定位传感器的位置信息不断调整自身的位置。图3是根据一示例性实施例示出的一种被服务无人机与服务型无人机进行定位过程的相对位置示意图。参照图3所示，当被服务无人机2位于服务型无人机左侧、右侧、前侧或后侧时，被服务型无人机2根据与4个定位传感器104的距离判断自身与停机充电平台102的相对位置关系，通过不断调整，当被服务无人机2确认位于服务型无人机停机充电平台102上方且距离停机充电平台102上的4个定位传感器104之间的距离基本一致时，确定自身位于停机充电平台的正上方，被服务无人机可以开始降落到停机充电平台102上。一旦在降落过程中发生偏差，又会持续调整，直至完全降落至停机充电平台上，这个过程可能是个边降落边反复调整的过程。确保被服务无人机能够准确地降落于停机充电平台102上。

在一个实施例中，所述主机体101，包括：机身106以及与机身106连接的至少一个螺旋桨105；所述机身106中包含供电模组；

所述至少一个螺旋桨105通过其上方的支撑立柱107与停机充电平台102连接。

在一个具体实施例中，所述至少一个螺旋桨105为下降式螺旋桨，下降式螺旋桨的螺旋桨方向冲下，可有效防止螺旋桨与上方停机充电平台产生干涉，影响螺旋桨105的转动。

在一个实施例中，所述充电组件103为无线充电组件；

所述充电组件103通过有线方式与所述主机体中的供电模组连接，以便所述主机体101中的供电模组为其供电。

在一个实施例中，所述充电组件103和所述供电模组均为无线充电方式的组件；

所述主机体101中的供电模组，用于通过无线的方式为所述充电组件103进行充电。

本公开实施例的服务型无人机的充电组件为无线充电组件，可以实现服务型无人机对被服务无人机的高空无线充电，相对于人工操作的有线充电方式，无线充电方式更加便捷、快速、高效。本公开实施例的无线充电组件可以采用大功率输出的方式，为被服务无人机提供快速的无线充电服务。

另一个方面，本公开实施例的服务型无人机通过主机体搭载的供电模组为供电组件进行电力传输，主机体的供电模组可以根据实际供电需要，采用有线方式或者无线方式为充电组件进行充电，为保证服务型无人机的充电持续性，服务型无人机的供电模组的容量应同时满足服务型无人机自身电力需要以及被服务无人机的充电需求，因此服务型无人机的供电模组设计容量往往较大。

在一个实施例中，主机体101，还用于当接收到悬停的指令时，控制所述至少一个螺旋桨105按照保持悬停的飞行模式进行转动；

其中，悬停的指令可以是主机体在下述多种可能的情形下发出，例如：

第一种：充电组件103感应到被服务无人机落在停机充电平台102上时发出悬停指令；

第二种：定位传感器104感应到被服务无人机落在停机充电平台102上时发出悬停指令；

第三种：支撑立柱107感应到被服务无人机降落在停机充电平台102上时发出悬停指令。

在一个实施例中，所述充电组件103，还用于当为所述被服务无人机充电完成后，发送返航指令给所述主机体101；

主机体101，还用于根据接收到的返航指令，控制至少一个螺旋桨105退出悬停的飞行模式，根据预设的返航路线飞行。

本公开实施例提供的服务型无人机，在充电过程中，服务型无人机保持高空悬停飞行模式，当被服务无人机降落至服务型无人机的停机充电平台时，被服务无人机的螺旋桨停止转动，进入无线快速充电状态，短时间内即可恢复续航能力。服务型无人机在充电过程中，保持悬停状态，使得被服务无人机在充电时保持在原来的航行作业位置，充电过程完成后，即可迅速进入原定航行作业状态，不影响被服务无人机的作业过程。在充电过程中，服务型无人机保持高空悬停飞行模式。被服务无人机充电完成后继续起飞，服务型无人机即可返航，完成本次充电任务。

本公开实施例的服务型无人机为被服务无人机进行充电后，可以根据接收到的返航指令，控制螺旋桨退出悬停的飞行模式，根据预设的返航路线飞行，返航的服务型无人机，在获得充足电量后，可以再次起航为被服务无人机进行充电，本公开实施例的无人机可以通过返航补充电量，连续多次为同一被服务无人机提供充电服务，也可以实现为多个不同的被服务无人机提供充电服务。

在一个实施例中，主机体101还用于当接收到为所述被服务无人机充电的指令时，根据所述被服务无人机的当前地理位置，对所述被服务无人机进行追踪，使得所述服务型无人机到达所述被服务无人机所在的地理位置并位于其下方。

例如，当被服务无人机需要进行充电时，首先发送自身的定位信息(例如GPS定位信息)给服务型无人机，服务型无人机的主机体101根据被服务无人机的GPS定位信息，定位到被服务无人机的初始位置，并进行追踪，服务型无人机起飞后飞向被服务无人机所在位置，服务型无人机在飞行过程中通过实时追踪被服务无人机的GPS定位信息，通过不断获取的被服务无人机的位置信息进行导航，直到位于服务型无人机下方，与服务型无人机保持基本相同或相近的速度进行飞行，完成对被服务无人机的追踪过程，为被服务无人机降落在服务型无人机的停机充电平台进行充电提供条件。

在一个实施例中，所述充电组件103采用可以采用下述多种无线充电方式进行充电，例如：

电场耦合方式、电磁感应方式、磁共振方式和无线电波方式。

在本公开实施例中，上述几种不同的无线充电方式可以是通过下述方式来实现：

电场耦合方式：采用电场耦合的无线充电方式进行充电时，所述服务型无人机的充电组件包括一个送电模块，在被服务无人机上设置有受电模块，通过送电模块的送电电极与受电模块的受电电极，垂直方向耦合的方式，通过感应电场进行电力传输。

电磁感应方式：采用电磁感性的无线充电方式充电时，所述服务型无人机的充电组件包括一个发射装置(TX)，在发射装置中设有线圈，通过服务型无人机的主机体的供电模组进行充电，在被服务无人机上设置有接收装置(RX)，在接收装置中对应的设置有线圈，用来感应发射装置中的线圈的电磁信号从而产生电流为被服务无人机进行供电。

磁共振方式：采用磁共振的无线充电方式时，所述服务型无人机的充电组件包括一个能量发射装置，所述能量发射装置包括送电线圈，所述被服务无人机的受电装置包括一个能量接收装置，所述能量接收装置设有与服务型无人机的送电线圈并排排列的在磁场中振动频率相同的受电线圈，通过能量发射装置和能量接收装置在磁场中的共振将充电组件的电量传递到被服务无人机的手电装置。

无线电波方式：采用无线电波的无线充电方式时，所述服务型无人机的充电组件包括一个微波发射装置，所述被服务无人机的受电装置包括一个微波接收装置，微波接收装置的接收电路，能够捕捉微波发射装置发射的电波信号，并将电波信号转化为稳定的直流电压，对被服务无人机的电池装置进行充电。

在一个实施例中，所述停机充电平台102上还可以设有固定部件，用于将被服务无人机固定在停机充电平台102。

本公开实施例中的固定部件可以采用多种相关技术中的结构，能够起到固定作用的均可。

本公开实施例的服务型无人机的停机充电平台上设有固定部件，用于将在充电时被服务无人机固定在停机充电平台，避免风或者其他因素干扰被服务无人机在停机充电平台上的稳定性，提高了空中无线充电的安全性和可靠性。

在一个具体实施例中，所述停机充电平台的表面可以覆盖无线充电的导电介质，以增强无线充电的可靠性和有效性。

本公开实施例中的服务型无人机的体量要大于被服务型无人机的体量，服务型无人机的螺旋桨采用大功率的电机进行驱动，使得服务型无人机具有充足的马力来支撑自身搭载的停机充电平台、充电组件、供电模组以及停在停机充电平台上的被服务无人机的重量，本公开实施例中的服务型无人机的螺旋桨采用大功率的电机进行驱动也有利于服务型无人机搭载更大容量的供电模组。

为了更好地说明本公开实施例的服务型无人机是如何实现对被服务无人机的充电服务，下面对本公开实施例提供的服务型无人机的工作过程进行简单说明，该工作过程大体分为下面几个步骤：

1、当服务型无人机接收到为被服务无人机进行充电的指令时，根据被服务无人机的当前地理位置，对被服务无人机进行追踪，使得服务型无人机到达被服务无人机所在的地理位置并位于其下方。

2、通过停机充电平台上的至少一个定位传感器探测到被服务无人机位于停机充电平台上方时，至少一个定位传感器为被服务无人机分别提供自身位置信息，向被服务无人机发送定位信息，使得被服务无人机精确降落在停机充电平台上。

3、被服务无人机降落到停机充电平台后，通过停机充电平台上的固定部件对被服务无人机进行固定，此时被服务无人机螺旋桨停止转动。

4、服务型无人机的充电组件通过无线方式对被服务无人机进行充电，无线充电开始时，主机体根据接收到的悬停指令，控制螺旋桨按照保持悬停的飞行模式进行转动，服务型无人机在充电过程中保持悬停飞行状态。

5、服务型无人机对被服务无人机进行充电完成后，被服务无人机从停机充电平台起飞，服务型无人机的主机体根据接收到的返航指令，控制螺旋桨退出悬停的飞行模式，根据预设的返航路线飞行，本次充电任务完成。

本公开实施例提供一种无人机充电系统，包括：上述任一实施例中所述的服务型无人机1和被服务无人机2；其中：

所述服务型无人机1，用于当所述被服务无人机2停落在所述服务型无人机1的停机充电平台102之上时，为所述被服务无人机进行充电。

在一个实施例中，所述被服务无人机2，还用于当所述被服务无人机2停落在所述服务型无人机1的停机充电平台102之上时，控制自身螺旋桨停转。

图4是根据一示例性实施例示出的一种无人机充电系统的服务型无人机和被服务无人机的对接状态示意图。参照图4所示，被服务无人机2，通过接收到的服务型无人机1的至少一个定位传感器104发送的定位信息，可以精准地降落在服务型无人机1的停机充电平台上。图5是根据一示例性实施例示出的一种无人机充电系统的服务型无人机和被服务无人机的充电状态示意图。参照图5所示，在充电过程中，被服务无人机2在服务型无人机1的停机充电平台上，通过服务型无人机的充电组件进行无线充电。

上述无人机充电系统的工作过程与本公开实施例中的服务型无人机的工作过程类似，在此不再赘述。

基于相同的技术构思，本公开实施例提供一种服务型无人机进行空中充电的方法，图6是根据一示例性实施例示出的一种无人机充电的方法的流程图。参照图6所示，包括：

在步骤S21中，根据所述被服务无人机当前所在的位置，对所述被服务无人机进行追踪；

在步骤S22中，当到达所述被服务无人机当前所在的位置且感应到所述被服务无人机落在所述服务型无人机的停机充电平台之上时，为所述被服务无人机进行充电。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。