本發明涉及無人機充電技術領域，具體涉及一種多旋翼無人機的自動充電裝置及方法。

背景技術：

近年來，得益于微電子與計算機技術的快速發展，多旋翼無人機技術有了長足的進步，并且被廣泛應用于軍事、工農業、民用等多個領域，在偵查勘探、防災救援、農業植保、空中拍攝等多個應用領域發揮著重要作用。

目前現有的多旋翼無人機普遍采用鋰電池供電，存在著續航能力短的問題，該問題制約著多旋翼無人機的航行范圍與多旋翼無人機的發展。

因此，如何提高多旋翼無人機的續航能力是本領域亟待解決的問題。

技術實現要素：

針對現有技術中的缺陷，本發明提供一種多旋翼無人機的自動充電裝置及方法，該裝置及方法智能化程度高且其中的裝置的結構可靠，實現了對多旋翼無人機的快速且高效的自動充電，對無人機進行充電的過程可靠性高且適用范圍廣泛，進而有效提高了多旋翼無人機的續航能力，保證了多旋翼無人機的運行及工作效率。

為解決上述技術問題，本發明提供以下技術方案：

一方面，本發明提供了一種多旋翼無人機的自動充電裝置，所述裝置包括：放置在充電區域內的用于運送多旋翼無人機的運載小車、水平設置在充電區域中心處的無人機起降板、設置在充電區域內的邊緣處且用于為所述運載小車運達的多旋翼無人機進行充電的充電組件，以及，分別與所述運載小車、無人機起降板和充電組件通信連接的控制組件；

所述無人機起降板上設有推桿組件，且所述推桿組件用于將停在所述無人機起降板上的多旋翼無人機推動至所述運載小車上，和/或，將所述多旋翼無人機從所述運載小車上拉拖至所述無人機起降板上。

進一步的，所述運載小車包括：車輛本體、水平設置在所述車輛本體頂端的且用于承載所述多旋翼無人機的升降平臺，以及，設置在所述車輛本體內部且與所述升降平臺連接的電機；

所述升降平臺的初始高度低于或等于所述無人機起降板的高度。

進一步的，所述無人機起降板還包括：設置在所述無人機起降板底部的電機，設置在所述無人機起降板的頂面的中心處的降落標識，以及設置在所述無人機起降板頂面一側的傾斜擋板；

所述電機與所述控制組件通信連接，且所述電機與所述推桿組件連接。

進一步的，所述推桿組件包括：平行設置在所述無人機起降板上的兩側的兩個導軌、水平設置在兩個導軌之間且與兩個導軌垂直的推桿；

所述推桿與所述電機連接，且所述推桿的兩端的底部設有與所述導軌配合的滑動件，使得所述推桿沿所述導軌的長度方向移動。

進一步的，所述推桿上設有至少一個掛鉤，且所述掛鉤與所述電機連接；

所述掛鉤的固定端的中心處用豎直軸與所述推桿連接，使得所述掛鉤的勾取端繞所述豎直軸旋轉。

進一步的，所述充電組件包括：設置在靠近所述充電區域內的邊緣處的充電單元，以及，設置在所述充電單元與所述無人機起降板之間且靠近所述充電單元的位置處的定位架。

進一步的，所述充電單元包括固定設置的電機，以及，與所述電機連接且與所述多旋翼無人機的充電口結構對應的伸縮充電插頭。

進一步的，所述定位架包括：兩個豎直放置的固定架，以及，設置在每個固定架的頂部兩端且用于定位所述多旋翼無人機的機架末端的導引塊。

進一步的，所述控制組件包括：分別設置在所述運載小車、無人機起降板和充電組件上的傳感器、與所述傳感器通信連接的處理器；

其中，設置在所述運載小車上的傳感器為循跡單元；

各所述傳感器分別與其所在部件上的所述電機通信連接。

另一方面，本發明還提供了一種應用所述的自動充電裝置的多旋翼無人機的自動充電方法，所述方法包括：

在多旋翼無人機降落在所述無人機起降板上后，該無人機起降板向所述控制組件發送降落信息，該控制組件根據接收的所述降落信息控制所述推桿組件將所述多旋翼無人機推動至停靠在所述無人機起降面板側的所述運載小車上；

所述運載小車根據接收的所述控制組件發送的運送指令，以循跡方式行駛并自動判斷所述充電組件；并以計數的方式確定當前的充電組件是否被占用；

在運載小車靠近空閑的充電組件后，所述運載小車將所述多旋翼無人機固定于所述充電組件內，并向所述控制組件發送的就位信息，然后返回至所述無人機起降面板側待命；

所述控制組件根據接收的所述就位信息想所述充電組件發送充電指令，所述充電組件根據該充電指令對所述多旋翼無人機進行充電；

在所述充電組件檢測到所述多旋翼無人機的電池達到截止電壓時停止充電，并向運載小車發送位置信息，所述運載小車以循跡方式到達該充電組件處，并將多旋翼無人機自所述充電組件處卸下后，運回所述無人機起降板側；

以及，所述無人機起降板上的推桿組件將所述多旋翼無人機自所述運載小車上拉拖至所述無人機起降面板上，完成對所述多旋翼無人機的充電過程。

由上述技術方案可知，本發明所述的一種多旋翼無人機的自動充電裝置及方法，其中的裝置包括充電區域內的用于運送多旋翼無人機的運載小車、水平設置在充電區域中心處的無人機起降板、設置在充電區域內的邊緣處且用于為多旋翼無人機進行充電的充電組件，以及，分別與運載小車、無人機起降板和充電組件通信連接的控制組件；無人機起降板上設有推桿組件，且推桿組件用于將停在無人機起降板上的多旋翼無人機推動至運載小車上及將多旋翼無人機從運載小車上拉拖至無人機起降板上。本發明的裝置及方法智能化程度高且其中的裝置的結構可靠，實現了對多旋翼無人機的快速且高效的自動充電，進而有效提高了多旋翼無人機的續航能力，保證了多旋翼無人機的運行及工作效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明的一種多旋翼無人機的自動充電裝置的結構示意圖。

圖2是本發明的自動充電裝置中運載小車1的結構示意圖。

圖3是本發明的自動充電裝置中無人機起降板2的結構示意圖。

圖4是本發明的自動充電裝置中充電組件3的結構示意圖。

圖5是本發明的自動充電裝置中控制組件18的結構示意圖。

圖6是本發明的應用實例中的伸縮充電插頭22與多旋翼無人機上的充電口的結構示意圖。

圖7是本發明的一種多旋翼無人機的自動充電方法的流程示意圖。

其中，1-運載小車；2-無人機起降板；3-充電組件；4-升降平臺；5-限制槽；6-輔助輪；7-電機；8-導輪；9-豎桿；10-循跡單元；11-萬向輪；12-車輪；13-車輛本體；14-掛鉤；15-推桿；16-導軌；17-傾斜擋板；18-控制組件；19-定位架；20-推桿組件；21-導引塊；22-伸縮充電插頭；23-充電單元；24-固定架。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明的實施例一公開了一種多旋翼無人機的自動充電裝置的具體實施方式，參見圖1，該自動充電裝置具體包括如下內容：

放置在充電區域內的用于運送多旋翼無人機的運載小車1、水平設置在充電區域中心處的無人機起降板2、設置在充電區域內的邊緣處且用于為所述運載小車1運達的多旋翼無人機進行充電的充電組件3，以及，分別與所述運載小車1、無人機起降板2和充電組件3通信連接的未在圖1顯示的控制組件18；所述無人機起降板2上設有推桿組件20，且所述推桿組件20用于將停在所述無人機起降板2上的多旋翼無人機推動至所述運載小車1上，和/或，將所述多旋翼無人機從所述運載小車1上拉拖至所述無人機起降板2上。

在上述描述中，充電組件3的數量根據實際應用情況設置，可設置的區間在1至100之間，運載小車1的數量也可以根據實際應用情況設置為1至10個之間，無人機起降板2上設有推桿組件20；推桿組件20相對于所述無人機起降板2進行水平運動，推桿組件20可以勾住多旋翼無人機腳架，使其能夠拉動多旋翼無人機向無人機起降板2內部運動；所述運載小車1停靠在無人機起降板2外側，用于將推桿組件20推來的多旋翼無人機運載到所述充電組件3處；所述充電組件3用于固定待充電的多旋翼無人機并為多旋翼無人機進行自動充電；所述控制組件18負責檢測所述無人機起降板2上是否有多旋翼無人機、所述運載小車1是否停靠到了指定位置以及對于整個裝置進行檢測，同時負責各器件之間的數據通信。

從上述描述可知，本發明的實施例中的裝置智能化程度高且結構可靠，實現了對多旋翼無人機的快速且高效的自動充電，對無人機進行充電的過程可靠性高且適用范圍廣泛。

本發明的實施例二公開了上述自動充電裝置中運載小車1的具體實施方式，參見圖2，該運載小車1具體包括如下內容：

車輛本體13、水平設置在所述車輛本體13頂端的且用于承載所述多旋翼無人機的升降平臺4，以及，設置在所述車輛本體13內部且與所述升降平臺4連接的電機7；所述升降平臺4的初始高度低于或等于所述無人機起降板2的高度。

在上述描述中，車輛本體13由包括導輪8、豎桿9、萬向輪11和車輪12組成，且傳感器之一的所述循跡單元10安裝在運載小車1上，該循跡單元10采用ccd循跡模塊。

從上述描述可知，本發明的實施例能夠快速且準確的使得停在無人機起降板2上的多旋翼無人機運送至充電組件處，保證了多旋翼無人機的充電效率。

本發明的實施例三公開了上述自動充電裝置中無人機起降板2的具體實施方式，參見圖3，該無人機起降板2具體包括如下內容：

設置在所述無人機起降板2底部的電機7，設置在所述無人機起降板2的頂面的中心處的降落標識，以及設置在所述無人機起降板2頂面一側的傾斜擋板17；所述電機7與所述控制組件18通信連接，且所述電機7與所述推桿組件20連接；平行設置在所述無人機起降板2上的兩側的兩個導軌16、水平設置在兩個導軌16之間且與兩個導軌16垂直的推桿15；所述推桿15與所述電機7連接，且所述推桿15的兩端的底部設有與所述導軌16配合的滑動件，使得所述推桿15沿所述導軌16的長度方向移動；所述推桿15上設有至少一個掛鉤14，且所述掛鉤14與所述電機7連接；所述掛鉤14的固定端的中心處用豎直軸與所述推桿15連接，使得所述掛鉤14的勾取端繞所述豎直軸旋轉。

在上述描述中，所述推桿組件20包括推桿15、掛鉤14、電機7，傾斜擋板17，其中的電機7可以設置為兩個，一個與掛鉤14連接，直接驅動所述掛鉤14相對所述推桿15轉動；另一個與推桿15連接，推動所述推桿15相對所述面板主體做平移運動，所述掛鉤14與所述推桿15轉動設置。其中，電機7驅動推桿15相對于無人機起降板2進行水平運動，掛鉤14由電機7驅動做旋轉運動并可以勾住多旋翼無人機腳架，使推桿15能拉動多旋翼無人機向無人機起降板2內部運動；運載小車1停靠在無人機起降板2外側，用于將推桿15推來的多旋翼無人機停放到充電組件3處。

從上述描述可知，本發明的實施例保證了多旋翼無人機準確的停靠和移動，為實現對多旋翼無人機的快速且高效的自動充電提供了有效的結構基礎。

本發明的實施例四公開了上述自動充電裝置中充電組件3的具體實施方式，參見圖4，該充電組件3具體包括如下內容：

設置在靠近所述充電區域內的邊緣處的充電單元23，以及，設置在所述充電單元23與所述無人機起降板2之間且靠近所述充電單元23的位置處的定位架19；所述充電單元23包括固定設置的電機7，以及，與所述電機7連接且與所述多旋翼無人機的充電口結構對應的伸縮充電插頭22；所述定位架19包括：兩個豎直放置的固定架24，以及，設置在每個固定架24的頂部兩端且用于定位所述多旋翼無人機的機架末端的導引塊21。

在上述描述中，充電組件3包括定位架19與伸縮充電插頭22，定位架19用于固定多旋翼無人機充電時的位置，伸縮充電插頭22由電機7驅動做水平運動并插入多旋翼無人機上的充電接口內部為多旋翼無人機進行自動充電。

從上述描述可知，本發明的實施例實現了對多旋翼無人機的快速且高效的自動充電，對無人機進行充電的過程可靠性高且適用范圍廣泛，進而有效提高了多旋翼無人機的續航能力，保證了多旋翼無人機的運行及工作效率。

本發明的實施例五公開了上述自動充電裝置中控制組件18的具體實施方式，參見圖5，該控制組件18具體包括如下內容：

分別設置在所述運載小車1、無人機起降板2和充電組件3上的傳感器、與所述傳感器通信連接的處理器；其中，設置在所述運載小車上的傳感器為循跡單元；各所述傳感器分別與其所在部件上的所述電機7通信連接。

在上述描述中，控制組件18包括處理器及傳感器，負責檢測無人機起降板2上是否有多旋翼無人機、運載小車1是否停靠到了指定位置以及對于整個設備進行監測。

從上述描述可知，本發明的實施例保證了對多旋翼無人機的自動充電過程的智能化和充電效率。

為進一步的說明本方案，本發明還提供了一種多旋翼無人機的自動充電裝置的應用實例，參見圖1至5該自動充電裝置具體包括如下內容：

無人機起降板2、推桿組件20、運載小車1、充電組件3、控制組件18以及通信組件。推桿組件20包括帶有掛鉤14的推桿15以及電機7，推桿15安裝在無人機起降板2上，電機7驅動推桿15相對于無人機起降板2進行水平運動，掛鉤14由電機7驅動做旋轉運動并可以勾住多旋翼無人機腳架，使推桿15能拉動多旋翼無人機向無人機起降板2內部運動；運載小車1停靠在無人機起降板2外側，用于將推桿15推來的多旋翼無人機停放到充電組件3處；充電組件3包括定位架19與伸縮充電插頭22，定位架19用于固定多旋翼無人機充電時的位置，伸縮充電插頭22由電機7驅動做水平運動并插入多旋翼無人機上的充電接口內部為多旋翼無人機進行自主充電；控制組件18包括處理器及傳感器，負責檢測無人機起降板2上是否有多旋翼無人機、運載小車1是否停靠到了指定位置以及對于整個設備進行監測。所述無人機起降板2包括面板主體，所述面板主體上噴涂有供多旋翼無人機自主降落的降落標識，推桿組件20固定在所述面板主體上。所述推桿組件20包括推桿15、掛鉤14、電機7、電機7，掛鉤14與推桿15轉動設置，電機7直接推動推桿15相對面板主體做平移運動，電機7直接驅動掛鉤14相對推桿15轉動。所述運載小車1包括車輛本體13、升降平臺4以及電機7，升降平臺4固定在運載小車1上，電機7驅動升降平臺4做升降運動。所述充電組件3包括定位架19、伸縮充電插頭22與電機7，電機7直接驅動伸縮充電插頭22相對定位架19平動。其中的伸縮充電插頭22與多旋翼無人機上的充電口的結構如圖6所示，所述定位架19包括固定架24與導引塊21，導引塊21安裝在固定架24上。所述控制組件18包括處理器、循跡單元10，處理器安裝在面板主體內部，循跡單元10安裝在運載小車1上；所述無線通信組件包括無線通信天線，無線通信天線安裝在無人機起降板2內部，與處理器相連。

從上述描述可知，本發明的應用實例實現了對多旋翼無人機的快速且高效的自動充電，有效提高了多旋翼無人機的續航能力，節省了金錢及人力成本。

本發明的實施例六公開了應用上述自動充電裝置進行多旋翼無人機的自動充電方法的具體實施方式，參見圖7，該自動充電方法具體包括如下步驟：

步驟100：在多旋翼無人機降落在所述無人機起降板上后，該無人機起降板向所述控制組件發送降落信息，該控制組件根據接收的所述降落信息控制所述推桿組件將所述多旋翼無人機推動至停靠在所述無人機起降面板側的所述運載小車上。

步驟200：所述運載小車根據接收的所述控制組件發送的運送指令，以循跡方式行駛并自動判斷所述充電組件；并以計數的方式確定當前的充電組件是否被占用。

步驟300：在運載小車靠近空閑的充電組件后，所述運載小車將所述多旋翼無人機固定于所述充電組件內，并向所述控制組件發送的就位信息，然后返回至所述無人機起降面板側待命。

步驟400：所述控制組件根據接收的所述就位信息想所述充電組件發送充電指令，所述充電組件根據該充電指令對所述多旋翼無人機進行充電。

步驟500：在所述充電組件檢測到所述多旋翼無人機的電池達到截止電壓時停止充電，并向運載小車發送位置信息，所述運載小車以循跡方式到達該充電組件處，并將多旋翼無人機自所述充電組件處卸下后，運回所述無人機起降板側。

步驟600：所述無人機起降板上的推桿組件將所述多旋翼無人機自所述運載小車上拉拖至所述無人機起降面板上，完成對所述多旋翼無人機的充電過程。

從上述描述可知，本發明的方法實現了對多旋翼無人機的快速且高效的自動充電，對無人機進行充電的過程可靠性高且適用范圍廣泛，進而有效提高了多旋翼無人機的續航能力，保證了多旋翼無人機的運行及工作效率。

為進一步的說明本方案，本發明還提供了一種多旋翼無人機的自動充電方法的應用實例，該自動充電方法具體包括如下內容：

待降落充電的多旋翼無人機根據噴涂在無人機起降板2上的供多旋翼無人機自主降落的降落標識降落到充電裝置的無人機起降板2上。多旋翼無人機降落后，通過無線通信組件向處理器發送降落消息。處理器接收消息后，控制電機7驅動推桿15相對于無人機起降板2進行水平運動，將多旋翼無人機推到停靠在無人機起降板2外側的運載小車1上。其中，安裝在無人機起降板2上的傾斜擋板17可以在多旋翼無人機水平運動的過程中調整多旋翼無人機的姿態，確保多旋翼無人機被準確推到運載小車1的升降平臺4上。

當推桿15完全將多旋翼無人機推至運載小車1的升降平臺4后，處理器通過無線通信組件告知運載小車1開始工作。運載小車1通過搭載的循跡模塊以ccd循跡方式行駛并自動判斷目標定位架19，通過計數的方式確定定位架19是否已經放置多旋翼無人機。當接近目標定位架19之后，電機7驅動升降平臺4升高，將多旋翼無人機托起，再繼續循跡進入定位架19。通過循跡模塊尋找尋跡線終點并停止，當運載小車1移動到規定位置后，其停止移動，同時電機7驅動升降平臺4降低。升降平臺4降低后，旋翼多旋翼無人機的機架末端卡入定位架19的定位孔中。升降平臺4降到最低后，運載小車1通過無線通信模塊向處理器發送多旋翼無人機到達定位架19的消息，處理器接收到消息后，向指定的定位架19發送指令，電機7驅動伸縮充電插頭22開始下降，插入多旋翼無人機的充電插口中，同時平衡充開始工作，為多旋翼無人機進行充電。

運載小車1開始掉頭，沿原路循跡返回，并停靠在無人機起降板2邊緣，等待下一個多旋翼無人機降落或者現有多旋翼無人機充電結束的信號。

多旋翼無人機充滿電之后，定位架19的充電組件3檢測到電池達到截止電壓，停止充電，電機7驅動伸縮充電插頭22升起。同時通過無線通信模塊向運載小車1發送對應的定位架19編號，運載小車1通過ccd循跡到達指定定位架19處，并停靠在多旋翼無人機正下方。電機7驅動運載小車1上的升降平臺4升起，將多旋翼無人機從定位架19托起。隨后運載小車1從定位架19推出，掉頭，沿循跡線回到無人機起降板2旁。

運載小車1停靠在無人機起降板2旁后，電機7驅動運載小車1上的升降平臺4升至最高并與無人機起降板2平齊，同時運載小車1通過無線通信模塊發送信號給無人機起降板2，電機7驅動推桿15運動到運載小車1旁。電機7驅動推桿15上的掛鉤14鉤住多旋翼無人機兩條腳架。隨后電機7驅動推桿15反向運動，將多旋翼無人機拉至無人機起降板2中央，同時推桿15暫停運動。電機7驅動掛鉤14退回，使多旋翼無人機停留在無人機起降板2中央。推桿15繼續運動直至初始位置，多旋翼無人機在沒有障礙物干擾的多旋翼無人機起降平臺中央起飛。

從上述描述可知，本發明的應用實例實現了對多旋翼無人機的快速且高效的自動充電，有效提高了多旋翼無人機的續航能力，節省了金錢及人力成本。

以上實施例僅用于說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。