分布式无人机充电机库的制作方法

本实用新型涉及多旋翼无人机技术领域，具体涉及一种无人机充电机库。

背景技术：

多旋翼无人机是一种具备悬停功能的无人机，几年来发展迅猛。在航拍、维检、植保、短时监控等领域应用越来越多。特别是对于大面积无人值守、特别恶劣的环境(比如水库、电站)，其代替人工进行值守、观察，在增加工作效率的同时，大大降低了工作的危险和成本，是极具潜力的应用。但是目前多旋翼无人机的瓶颈均在飞行时间短(30分钟以内)，飞行距离短(2km以内)上，常常造成人随机跑，不断更换电池等情况。无人机实现了一定程度的人力资本降低，但由于能源的瓶颈，无法真正实现无人参与的任务执行。

例如，专利文献(CN 205178593U)提出了利用太阳能对无人机进行充电的平台构想，但是对无人机使用场景构想不足，仅仅满足了充电，而没有考虑无人机的无人状态下的保护、通信，实用价值不高。本实用新型从无人机的应用场景出发，构建了一个能与无人机通信、供无人机停泊，并再保护状态下给无人机充电的系统，填补了该技术领域的空白。

技术实现要素：

本实用新型从无人机的应用场景出发，利用太阳能、无线充电、GPS/北斗定位等技术组合，实现了对无人机的停泊、保护、充电、定位的一体化应用。该硬件可以帮助无人机真正意义上实现无人值守长航时飞行。

本实用新型设计了一种可分布式安置的无人机充电机库。机库由机库保护箱体、停机坪、无线充电模块、单片机、可滑盖的太阳电池板、蓄电池组、GPS/北斗定位通信模块组成。

机库可自由分布于无电网区域，通过定位信号告知无人机的停泊位置，给贫电的无人机进行自主充电，充电过程中可以实现对无人机的保护。即使无充电需求的无人机也可以在恶劣的气候中停泊在机库中寻求庇护。

机库保护箱体由铝合金或者不锈钢等耐候性良好的金属材料制成。表面进行涂漆、阳极化等表处理工艺。该箱体具有耐酸碱、防雨水、高强度、耐冲击等特点，可以适应各种恶劣气候，向停泊于其中的无人机提供全方位的保护。在箱体的一侧顶部，安装有通信天线，发送定位信号，亦可根据需求扩展为数据传输天线。

停机坪由高强度绝缘薄板材料制成。停机坪具备一定的升降功能，可以适应不同大小的无人机停泊。绝缘薄板应对红外或者可见光的透明，便于无线充电模块对无人机位置的光学搜索。绝缘薄板的厚度应严格控制，避免降低无线充电的效率。

无线充电模块位于停机坪的下方，并紧贴停机坪薄板。应当根据所需充电功率进行选择。小功率充电的采用感应式无线充电模块；大功率充电的采用谐振式无线充电模块。无线充电模块配有光学定位探头和机械运动功能，以实现无线充电模块能准确接近无人机，并在有效传输范围内和无人机的无线充电接收模块匹配。

可滑盖太阳电池板位于机库保护箱体的顶部，既是机库的主能源的供给，也是机库的顶部保护板。在阳光充足的时候为整个机库的蓄电池组充电，保持机库的能量充盈。当接收到无人机需要停泊的需求时，太阳电池板滑动打开，露出停机坪。当无人机充满电后，太阳电池板滑动打开，无人机从停机坪起飞。当接收到无人机需要停泊保护的需求后，太阳电池板滑动打开，在无人机停泊后，滑动盖上。太阳电池板的太阳电池板的封装表面应进行加厚处理，以应付特别恶劣的天气(比如冰雹、沙尘)及偶尔的无人机撞击。

蓄电池组根据成本和使用要求，可以采用铅酸电池、功率型锂电池、锂硫电池、氢氧燃料电池等。蓄电池组应具备同时向多架同时无人机充电的能力。蓄电池组应该具备电压、电流的监测，便于检修。

本实用新型的有益效果在于：一体化解决了无人机的充电、停泊、保护、定位需求。太阳能发电降低了分布式安置的拉线成本；无线充电解决了无人机难定位不易接触电充电的难题；机库解决了无人机在恶劣环境下的生存能力，降低了无人机的维护成本。为真正意义上的无人机执行长时间无人任务提供了可能。

附图说明

图1为分布式无人机充电机库的结构示意图，

图2为图1的分布式无人机充电机库的B－B向视剖视图，

图3为图1的分布式无人机充电机库的A－A向视剖视图。

图4为分布式无人机充电机库可滑盖的太阳电池板打开露出停机坪时的俯视结构示意图。

符号说明

1、机库保护箱体；

2、停机坪；

3、无线充电模块；

4、单片机；

5、可滑盖的太阳电池板；

6、蓄电池组；

7、GPS/北斗定位通信模块；

8、通信天线；

9、驱动机构；

10、光学定位探头；

11、XY双轴移动平台。

实施例

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图为例，对本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法仅用于解释本实用新型，并不限定本实用新型。

无人机充电机库包括机库保护箱体(1)、停机坪(2)、无线充电模块(3)、单片机 (4)、可滑盖的太阳电池板(5)、蓄电池组(6)、GPS/北斗定位通信模块(7)。

所述单片机（主控计算机）(4)、所述太阳电池板(5)和所述蓄电池组(6)构成一级充电系统，利用太阳电池板(5)将太阳能存储于蓄电池中。

所述无线充电模块(3)和所述蓄电池组(6)构成二级充电系统，将蓄电池组(6)的电能充给贫电状态的无人机。

所述单片机（主控计算机）(4)控制太阳电池板(5)的滑盖状态，驱动太阳电池板(5)盖上保护无人机、或者驱动太阳电池板(5)打开，给供无人机停泊或起飞。

优选的，机库保护箱体(1)选择铝合金或者不锈钢等机加工而成。表面进行涂漆、阳极化等表处理工艺。在箱体的一侧有通信天线(数据传输天线)(8)引出。箱体加工中应划分若干功能区域，如图1～图3所示，由下至上依次为蓄电池组安装区、单片机安装区、定位通信模块安装区、无线充电模块安装区、停机坪安装区、太阳电池板安装区。其中蓄电池组安装区域应注意绝缘保护和密封性能。蓄电池组(6)安装区域应尽量靠近箱体，便于散热。

单片机模块(4)可以紧贴下底板，便于散热。

优选的，停机坪(2)由高强度绝缘薄板材料制成。停机坪(2)具备一定的升降功能，可以适应不同大小的无人机停泊。绝缘板的下方设有排水槽，能将雨水及时排除，同时保护下方的蓄电池组、单片机、定位通信模块不受雨水侵蚀。

优选的，无线充电模块位于停机坪的下方，并紧贴停机坪薄板。如图1～图3所示，无线充电模块配有光学定位探头(10)，安装于XY双轴移动平台(11)上。光学探头(10)寻找无人机定位标志并将信息反馈至单片机(4)，由单片机(4)控制并指导平台移动。无线充电模块应尽量选择伸缩量大的导线，比如弹簧线，避免线束移动过程过紧绷断或者过松夹卡。无线充电模块开始充电后，应切断移动平台电源，避免误动。无线充电模块(3)可根据无人机所需充电功率进行选择，小功率的采用感应式无线充电模块，大功率的采用谐振式无线充电模块。

优选的，在太阳电池板(5)安装于机库顶部的滑槽中，其盖合由步进电机驱动，步进电机由单片机(4)的指令控制。在滑槽的两侧均配有限位器。太阳电池板应当对称分布并同步盖合，如图4所示，避免不必要的重心偏移。

优选的，蓄电池组(6)根据成本和使用要求，可以采用铅酸电池、功率型锂电池、锂硫电池、氢氧燃料电池等。蓄电池组的电压、电流的监测数据应在机箱上设置面板进行现实，或者将数据通信模块传递给控制终端。

优选的，各模块(部件)在机库保护箱体里的安装顺序是：单片机(4)、蓄电池组(6)、GPS/北斗定位通信模块(7)、XY双轴移动平台(10)、无线充电模块(3)、停机坪(2)、太阳电池板驱动机构(9)、太阳电池板(5)。