一种无人机自动充电方法、无人机及充电座与流程

本发明属于无人控制领域，具体地说，涉及一种无人机自动充电方法、无人机及充电座。

背景技术

无人机又称无人驾驶飞行器，利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，是一个集空气动力学、材料力学、自动控制技术、软件技术为一体的高科技产品。随着科学技术日新月异的进步，作为高科技智能化产品——无人机，早已不仅限于早期的军事装备，如今在应急救援、影视航拍、国土测绘、电力以及管道巡线、农药喷洒、娱乐休闲等多个领域得以广泛应用，并且不断向小型化、平民化、人性化，近年来无人机呈现出井喷发展的态势。

但是由于对无人机重量的要求，无人机的续航时间一般比较短，因此无人机的充电成为现在关注的问题。

现在的一些无人机可以利用充电座进行充电，但是这种充电方式一般需要人工参与，需要将无人机返航手动进行充电，这样充电比较繁琐给用户带来很多不便。

因此，就需要一种新的技术方案能够实现无人机自动充电的过程，方便用户的使用。

有鉴于此特提出本发明。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种无人机自动充电方法、无人机及充电座，能够实现无人机自动充电的过程，方便用户的使用。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

本发明的第一方面提出了一种无人机自动充电方法，包括如下步骤：

s1，无人机收到充电指令；

s2，无人机确定目标充电座的位置；

s3，无人机规划最优航线，并根据最优航线返回目标充电座；

s4，无人机进行精确定位并识别目标充电座，然后控制无人机降落进行充电。

优选地，所述步骤s1具体包括：

无人机上的电量检测器检测到电池电量小于预定值后，向控制器发送充电预警，由控制器形成充电指令；或者

用户触发终端或遥控器上的充电按键，向无人机发送充电指令。

优选地，利用卫星或移动网络对目标充电座进行定位。

优选地，所述步骤s4中的充电为非接触式充电，具体为：

无人机和目标充电座上均设有电磁线圈，当所述无人机移动至所述目标充电座的充电范围内时，所述无人机上和目标充电座上的充电管理板控制电磁线圈启动并相互作用，为无人机上的电池进行充电。

优选地，当充电管理板检测到电池充满后，控制所述电磁线圈关闭结束充电。

优选地，所述步骤s4中的充电为接触式充电，具体为：

优选地，所述无人机上设有充电输入口，所述目标充电座上设有充电输出口，当所述无人机降落到目标充电座上，所述充电输入口与所述充电输出口接触，所述目标充电座为所述无人机进行充电。

优选地，所述充电输出口上设有充电带，当所述无人机降落后且充电输入口与充电带对接则开始充电；

优选地，当充电管理板检测到电池充满后关闭充电输入口结束充电，其中充电带的面积大于充电输入口的面积；

优选地，所述无人机的充电输入口与充电输出口上设有能够相互吸引的部件，充电输入口与充电输出口相互吸引并接通，开始对电池进行充电；

优选地，所述部件为磁极相反的永磁铁；

更优选地，所述充电输出口设有至少一个。

本发明的第二方面提出了一种无人机，使用上述第一方面所述的无人机自动充电方法；

在无人机上设有充电装置、充电管理板和电池，所述电池设置在无人机内部并与充电管理板相连，所述充电装置设置在无人机底部、顶部或侧部。

优选地，所述充电装置为，能完成非接触式充电的第一电磁线圈，或者能完成接触式充电的充电输入口；优选地，所述充电输入口上设有第一吸附件。

本发明的第三方面提出了一种充电座，用于为上述第二方面所述的无人机进行充电，所述充电座上设有电源和供电装置，电源与供电装置相连，所述供电装置为能完成非接触式充电的第二电磁线圈，或者能完成接触式充电的至少一个充电输出口；

优选地，所述充电输出口上安装一圈充电带，充电带的面积大于无人机的充电输入口面积，或者所述充电输出口设有能够吸引无人机充电输入口的第一吸附件的第二吸附件。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

当无人机需要充电时，无人机上的全球定位系统(gps系统)就会启动，搜索目标充电座的具体位置，如果充电座有多个，就从多个充电座中选取距离最近的充电座为目标充电座，然后锁定目标充电座的位置，无人机根据该位置信息计算飞行方向和飞行速度，以及最优航线，并以该飞行方向和飞行速度根据最优航线控制无人机飞行至目标充电座。利用无人机完成自动充电的过程，能够有效解决无人机续航时间短充电比较麻烦的问题。并且，本发明提出了接触式充电和非接触式充电两种充电方式，为充电过程提供了方便。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1是本发明的实施例一的无人机自动充电方法的流程图。

图2是本发明的实施例二的无人机的结构框图；

图3是本发明的实施例二的无人机的另一个结构框图；

图4是本发明的实施例三的充电座的结构框图；

图5是本发明的实施例三的充电座的另一个结构框图；

图6是本发明的实施例三的充电座的再一个结构框图。

其中，1无人机，11充电装置，111第一电磁线圈，112充电输入口，1121第一吸附件，12充电管理板，13电池；

2充电座，21供电装置，211第二电磁线圈，212充电输出口，2121充电带，2122第二吸附件，22电源。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1所示，本发明的实施例提出了一种无人机自动充电方法，包括如下步骤：

s1，无人机收到充电指令；

s2，无人机确定目标充电座的位置；

s3，无人机规划最优航线，并根据最优航线返回目标充电座；

s4，无人机进行精确定位并识别目标充电座，然后控制无人机降落进行充电。

在上述技术方案中，由于无人机的续航时间一般都比较短，所以在利用无人机进行长时间运行的时候，需要中途对无人机进行一次或多次充电才能够保证无人机完成相应工作。

当无人机需要充电时，无人机上的全球定位系统(gps系统)就会启动，搜索目标充电座的具体位置，如果充电座有多个，就从多个充电座中选取距离最近的充电座为目标充电座，然后锁定目标充电座的位置，无人机根据该位置信息计算飞行方向和飞行速度，以及最优航线，并以该飞行方向和飞行速度根据最优航线控制无人机飞行至目标充电座。

通过上述技术方案，利用无人机完成自动充电的过程，能够有效解决无人机续航时间短充电比较麻烦的问题。

另外，如果无人机有多个，充电座也有多个，在无人机和充电座上均设有通讯装置，当无人机需要充电时，从周围的充电座中先确定空闲充电座，然后在从空闲充电座座中选取距离最近的目标充电座，并对目标充电座进行预订，将目标充电座标记为非空闲后，再规划路线，并飞向该目标充电座进行充电。其中，还可以根据无人机的剩余电量计算剩余飞行时间和剩余飞行路程，然后再确定合适的目标充电座。

优选地，所述步骤s1具体包括：

无人机上的电量检测器检测到电池电量小于预定值后，向控制器发送充电预警，由控制器形成充电指令；或者

用户触发终端或遥控器上的充电按键，向无人机发送充电指令。

在上述技术方案中，无人机可以根据电池的电量自主进行充电，用户可以根据自己的需要设置预定值，无人机上设有相应的电量检测器，当检测到电池的电量小于预定值后就会向控制器发送充电预警，控制器就会生成相应的充电指令，进而使无人机完成自动充电的过程；

或者，无人机的控制终端上显示无人机电池电量，当用户看到显示的电量较小时，就可以触发终端(手机)或遥控器上的充电按键，这样终端或遥控器就会向无人机发送相应的充电指令，然后无人机再完成相应的充电过程。

本发明中，可以利用卫星对目标充电座进行定位，也可以利用移动网络对目标充电座进行定位，进而确定目标充电座的位置。

所述步骤s4中的充电为非接触式充电，具体为：

无人机和目标充电座上均设有电磁线圈，当所述无人机移动至所述目标充电座的充电范围内时，所述无人机上和目标充电座上的充电管理板控制电磁线圈启动并相互作用，为无人机上的电池进行充电。

无人机内部设有电池，该电池与充电管理板相连，并且充电管理板上设有电量检测装置，电量检测装置能够实时检测电池的电量，电磁线圈可以设在无人机的底部、顶部或侧部并与充电管理板相连，这样当无人机与目标充电座接近时，到达充电范围，充电管理板就会启动电磁线圈，利用两个电磁线圈之间的相互作用为无人机的电池进行非接触式充电。

这种非接触式充电只要无人机与目标充电座相互靠近就可以完成，为用户的使用提供便利。

另外，当充电管理板检测到电池充满后，控制所述电磁线圈关闭结束充电。

所述步骤s4中的充电为接触式充电，具体为：

所述无人机上设有充电输入口，所述目标充电座上设有充电输出口，当所述无人机降落到目标充电座上，所述充电输入口与所述充电输出口接触时，所述目标充电座为所述无人机进行充电。

上述接触式充电的一种实现方式为：

在充电输出口上设有充电带，所述无人机降落在充电带上，无人机的充电输入口与充电带对接并开始充电，当充电管理板检测到电池充满后关闭充电输入口结束充电，其中充电带的面积大于充电输入口的面积。

为了保证无人机能够准确快速的与目标充电座插接成功进行充电，在无人机上设有用于给电池充电的充电输入口，在充电座上设有充电输出口，并且在充电输出口上设有由铜圈构成的充电带，并且该充电带比较大，方便无人机落下后能够对准。并且对准过程可以利用图像或者超声波传感器进行对准，使无人机能够准确降落到充电带上进行充电。

例如，到达目标充电座后，启动相机进行拍照，并获取照片中的目标充电座的图形信息，判断目标充电座是否位于照片的中心位置，如果目标充电座位于照片中心的左方，则控制无人机向左移动，如果在右方则向右方移动。并在移动过程中不断拍照并根据拍照结果进行移动位置的纠正，直至拍到的照片中的目标充电座位于照片的中心为止。

通过上述接触式充电，将充电带设置的较大，更能方便无人机进行对准，即使无人机降落时有细小的偏差也不会影响充电过程，方便用户使用。

接触式充电的另一种形式为：

所述无人机的充电输入口与充电输出口上设有磁极相反的永磁铁，当无人机靠近目标充电座时，无人机的充电输入口与充电输出口相互吸引并接通，开始对电池进行充电；充电输出口设有至少一个。

这样当无人机靠近目标充电座时，带有相反磁力的充电输入口与充电输出口就会相互吸引，使充电输入口与充电输出口能够准确对接，这样即使无人机降落时没有对准充电输出口，由于二者之间存在的吸引力也会将充电输入口与充电输出口对准，进而方便充电过程，节省人力，增加无人机的智能效果，当无人机的电量检测器检测到电池充满后，启动无人机的驱动机构，控制无人机飞离目标充电座。

上述步骤还包括：

s5，当所述目标充电座不能完成充电操作时，利用全球定位系统重新确定新的目标充电座。

当目标充电座断电、损坏，使目标充电座不能完成充电操作，当在预定时间内，电量检测器还不能检测到充电操作，就确定目标充电座无法使用，然后再利用gps(全球定位系统)按照上述方案重新寻找新的目标充电座，并获取新的目标充电座的位置信息，再然后，启动无人机的驱动机构，控制无人机飞离目标充电座，前往新的目标充电座。

另外，在确定目标充电座无法使用后，向控制终端发送相应报警信息，将目标充电座的位置、和故障原因等信息发送至控制终端，通知用户该目标充电座已故障，需要进行维修。

实施例二

如图2或3所示，本发明的实施例提出了一种无人机1，在无人机1上设有充电装置11、充电管理板12和电池13，所述电池13设置在无人机1内部并与充电管理板12相连，所述充电装置11设置在无人机底部、顶部或侧部。

充电装置11为，能完成非接触式充电的第一电磁线圈111，或者能完成接触式充电的充电输入口112；所述充电输入口112上设有第一吸附件1121。

本实施例中的无人机上设有全球定位系统，可以利用全球定位系统寻找相应的充电座进行自动充电，进而方便了无人机的充电过程，提高了无人机的智能化。

实施例三

如图4-6所示，本发明的实施例提出了一种充电座22，用于为上述实施例二所述的无人机进行充电，所述充电座2上设有电源22和供电装置21，电源22与供电装置21相连，所述供电装置21为能完成非接触式充电的第二电磁线圈211供电，或者能完成接触式充电的至少一个充电输出口212供电；

当无人机进入充电范围内时，无人机的第一电磁线圈与充电座2的第二电磁线圈211相互作用，为无人机进行非接触充电，这样即使无人机与充电座2不接触，只要无人机在充电范围内，充电座2就可以对无人机进行非接触式充电，为充电过程提供方便。

优选地，所述充电输出口212上安装一圈充电带2121，充电带2121的面积大于无人机的充电输入口112面积，这样无人机降落过程中即使有细小偏差也不会影响充电过程，或者所述充电输出口212设有能够吸引无人机充电输入口112的第一吸附件1121的第二吸附件2122，第一吸附件1121和第二吸附件2122为磁极相反的永磁铁，这样当无人机靠近充电座2时在第一吸附件1121和第二吸附件2122的引力作用下无人机的充电输入口112会与充电座2的充电输出口212准确对接，进行接触式充电。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。