[发明专利]一种悬挂式无人机捕获充电装置及方法

说明书

本发明涉及一种悬挂式无人机捕获充电装置及方法，其中的装置包括基础支架、锁定及充电单元、捕获及释放单元；锁定及充电单元包括直线运动输出机构、充电柱和捕获适配杆，直线运动输出机构安装于基础支架的顶部且输出端朝下，充电柱设置在直线运动输出机构的输出端，捕获适配杆设置在无人机的顶部，在捕获适配杆的顶部设置有适配球头，适配球头的顶部中心设置有用于为无人机充电的充电接口，充电接口与充电柱相匹配；捕获及释放单元包括多个处于同一高度且沿基础支架周向分布的支持部件，支持部件与支持部件‑驱动机构的输出端连接；支持部件驱动机构用于驱动各支持部件相互靠拢从而卡固适配球头，以及驱动各支持部件彼此散开从而释放适配球头。

技术领域

本发明涉及一种悬挂式无人机捕获充电装置及方法，属于无人机技术领域。

背景技术

现有的无人机系统无法现实常态化值班，因此始终面临使用效率低下、运营成本高的问题。无人机系统无法实现常态化值班主要受下述几种因素的制约：(1)电动无人机，特别是电动多旋翼无人机，受电池能量密度的限制，续航时间较短，需要频换更换电池或充电；(2)无人机在起飞、降落以及飞行的过程中需要人工干预进行操作控制，因此，需要培养专业的操纵人员；(3)无人机系统除无人机以外，还包括地面站、地面数据链天线、储运箱、运输车等地面支持设备，使得无人机系统在运输、贮存、维护，以及使用展开过程中，人员劳动强度较高。

那么如何一一克服上述问题，以发展出无人值守、常态化的无人机系统现今成为一个重要的研发方向。在上述问题中，无人值守无人机的定点充电问题是面临的第一道难题，因此，有必要设计一种无人机的自动捕获及充电的装置。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种悬挂式无人机捕获充电装置及方法，以实现无人机捕获、锁定、充电、释放，从而满足无人机无人值守执勤过程中的充电续航要求。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种悬挂式无人机捕获充电装置，其特征在于：包括基础支架、锁定及充电单元、捕获及释放单元；所述锁定及充电单元包括直线运动输出机构、充电柱和捕获适配杆，其中，所述直线运动输出机构安装于所述基础支架的顶部且输出端朝下，所述充电柱设置在所述直线运动输出机构的输出端，所述捕获适配杆设置在无人机的顶部，在所述捕获适配杆的顶部设置有适配球头，所述适配球头的顶部中心设置有用于为无人机充电的充电接口，所述充电接口与所述充电柱相匹配；所述捕获及释放单元包括多个处于同一高度且沿所述基础支架周向分布的支持部件，所述支持部件与支持部件驱动机构的输出端连接；所述支持部件驱动机构用于驱动各所述支持部件相互靠拢从而卡固所述适配球头，以及驱动各所述支持部件彼此散开从而释放所述适配球头。

所述基础支架包括上部固定筒和下部导向锥，所述直线运动输出机构固定安装在所述上部固定筒的顶端，在所述上部固定筒的顶端设置有用于与外部支撑结构连接的法兰。

所述直线运动输出机构为电动推杆。

所述支持部件为摇臂，所述摇臂的第一端通过第一支座与所述基础支架铰接；所述支持部件驱动机构为推拉式电磁铁，所述推拉式电磁铁的固定端通过第二支座与所述基础支架铰接，所述推拉式电磁铁的输出端铰接在所述摇臂的中部，所述摇臂的第二端为用于卡固所述适配球头的工作端。

所述无人机包括无人机平台、旋翼和任务载荷；所述无人机平台的侧方设置有多个伸出的机臂，所述旋翼安装在所述机臂的下方，所述捕获适配杆设置在所述无人机平台的顶部，所述任务载荷设置在所述无人机平台的底部。

在所述上部固定筒的侧壁上设置光电开关，所述光电开关的光路穿过所述上部固定筒，在所述下部导向锥的侧壁上设置控制单元和充电控制模块；所述充电控制模块与所述充电柱电连接，所述控制单元与所述光电开关、充电控制单元、直线运动输出机构、支持部件驱动机构电连接，所述控制单元通过无线方式控制所述无人机。