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多轴飞行器自动回坞充电系统和方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2019-07-11
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2019-11-29
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2021-05-04
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2039-07-11
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201910623430.1 申请日 2019-07-11
公开/公告号 CN110406672B 公开/公告日 2021-05-04
授权日 2021-05-04 预估到期日 2039-07-11
申请年 2019年 公开/公告年 2021年
缴费截止日
分类号 B64C39/02B64F1/00B64F1/20B60L53/12 主分类号 B64C39/02
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 4
权利要求数量 5 非专利引证数量 0
引用专利数量 7 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 CN108622432A、CN105226836A、CN109774935A、US2018237161A1、CN104816834A、CN108698709A、CN108137154A 被引证专利
专利权维持 3 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 杭州电子科技大学 当前专利权人 杭州电子科技大学
发明人 史剑光、阿托法克·桑蒂娅·齐博 第一发明人 史剑光
地址 浙江省杭州市下沙高教园区2号大街1号 邮编 310018
申请人数量 1 发明人数量 2
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
浙江永鼎律师事务所 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
陆永强
摘要
本发明公开了一种多轴飞行器自动回坞充电系统和方法,箱体上设置信号灯,伸缩盖由伸缩驱动控制双向运动;升降平台为中心开孔的正方形,由升降驱动控制上下运动;视觉靶标设置在升降平台表面和中心开孔的下方;所述充电接近部为设置在升降平台的中心开孔旁的均匀分布的四个孔状机构,与多轴飞行器的降落架位置相对应,降落架上设置有充电接收线圈,在多轴飞行器降落在升降平台后,降落架插入充电接近部,由充电接近部进行充电;电路部控制信号灯的闪烁、充电接近部的充电、向伸缩驱动和升降驱动输出驱动信号。本发明通过视觉识别停靠平台靶标,降落在平台上,通过无线充电线圈阵列实现自动无线充电。
  • 摘要附图
    多轴飞行器自动回坞充电系统和方法
  • 说明书附图:图1
    多轴飞行器自动回坞充电系统和方法
  • 说明书附图:图2
    多轴飞行器自动回坞充电系统和方法
  • 说明书附图:图3
    多轴飞行器自动回坞充电系统和方法
  • 说明书附图:图4
    多轴飞行器自动回坞充电系统和方法
  • 说明书附图:图5
    多轴飞行器自动回坞充电系统和方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2021-05-04 授权
2 2019-11-29 实质审查的生效 IPC(主分类): B64C 39/02 专利申请号: 201910623430.1 申请日: 2019.07.11
3 2019-11-05 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种多轴飞行器自动回坞充电系统,其特征在于,包括箱体、信号灯、伸缩盖、伸缩驱动、升降平台、视觉靶标、充电接近部、升降驱动和电路部,其中,
所述箱体上设置信号灯,所述伸缩盖、伸缩驱动、升降平台、视觉靶标、充电接近部、升降驱动和电路部均设置在箱体内;
所述伸缩盖由伸缩驱动控制双向运动;所述升降平台为中心开孔的正方形,由升降驱动控制上下运动;所述视觉靶标设置在升降平台表面和中心开孔的下方;所述充电接近部为设置在升降平台的中心开孔旁的均匀分布的四个孔状机构,与多轴飞行器的降落架位置相对应,降落架上设置有充电接收线圈,在多轴飞行器降落在升降平台后,降落架插入充电接近部,由充电接近部进行充电;所述电路部控制信号灯的闪烁、充电接近部的充电、向伸缩驱动和升降驱动输出驱动信号;
所述电路部包括无线充电电路、主控电路和通信电路,其中,
所述无线充电电路对充电控制部输出信号,以对多轴飞行器进行充电;所述主控电路向信号灯、无线充电电路和通信电路输出控制信号;所述通信电路与远程控制端和多轴飞行器进行通信。

2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述充电接近部包括充电发射线圈和接近开关;接近开关由多轴飞行器的降落架触发,充电发射线圈对多轴飞行器的降落架上的充电接收线圈进行充电。

3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述伸缩盖下方为齿条状。

4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述伸缩驱动为齿轮状。

5.一种权利要求1‑4之一所述系统的多轴飞行器自动回坞充电方法,其特征在于,包括以下步骤:
S10,远程控制端发送控制信号,使得多轴飞行器自动回坞充电系统处于待命状态:信号灯打开、伸缩盖打开、升降平台升到与箱体上表面齐平;
S20,多轴飞行器启动回坞任务,根据GPS位置信息在空中搜索信号灯;
S30,多轴飞行器找到信号灯后,跟踪信号灯缓慢降落;
S40,识别到升降平台上表面的视觉靶标,根据视觉靶标的相对位置信息调整自身姿态,继续降落,并与多轴飞行器自动回坞充电系统的电路部建立通信;
S50,识别到升降平台的中心开孔下方的视觉靶标,根据该视觉靶标的相对位置信息调整自身姿态,直至降落架完全落入充电接近部的四个孔状机构中,触发接近开关;
S60,电路部向多轴飞行器发送停靠完成信息,升降平台下降,伸缩盖关闭,信号灯关闭,充电接近部开始充电;
S70,充电完成后,多轴飞行器发送充电完成信息给电路部,充电接近部停止充电;
S80,如多轴飞行器停靠结束,则发送信号给电路部,伸缩盖打开,升降平台上升,多轴飞行器启动飞离,执行新的任务。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于电子技术领域,特别涉及一种多轴飞行器自动回坞充电系统和方法。

背景技术

[0002] 随着科学技术的发展,多轴飞行器,特别是四旋翼多轴飞行器技术现在越来越成熟,对多轴飞行器的控制也越来越稳定,相关的在军事、救灾、民用上的应用都有很大发展。例如,亚马逊和顺丰快递公司最近都在研发多轴飞行器送快递的技术。然而,这项技术的一个重大的瓶颈在于多轴飞行器的续航能力低,多轴飞行器基本都是依靠电池供电,所能携带电量有限,难以长时间工作。此外,在隐患高峰期或遇到突发事件时,需要多轴飞行器定时或连续工作,需要有人监管保证其在工作过程中回收充电,这样不但影响工作效率,而且在外工作时充电也不方便,影响任务的有效执行。
[0003] 目前大部分多轴飞行器多是采用更换电池的方法来增强续航能力,高频率的拆卸容易损坏机架及其电子元件,而且更换电池对人的依赖性较大,多轴飞行器自动充电技术将是新的发展趋势。经过检索,现有技术中存在相关的技术方案公开,一种只是对充电系统的抽象描述,在具体实施过程中仍存在较多问题;另一种的多轴飞行器充电桩及其充电方法,包括电动推杆,凸起和通信模块,旋翼多轴飞行器的充电板上固定有凸起,四个凸起为一组,构成一个正方形,凸起布满充电板,构成多个正方形;可伸缩的电动推杆安装在充电板的四周,缓冲架底部的锯齿形凸起嵌入充电板凸起形成的缝隙中,旋翼多轴飞行器不能水平移动;在旋翼多轴飞行器平稳飞行降落在充电板上后,无旋翼机向通信模块发送信号,充电模块接收到信号后,向电动推杆发送指令,电动推杆伸出,固定旋翼多轴飞行器的缓冲架底部。本方案中的多轴飞行器在降落时难以准确定位,自主性差,而且充电效率低,需要进一步改进。

发明内容

[0004] 有鉴于此,本发明提供了一种多轴飞行器自动回坞充电系统,包括箱体、信号灯、伸缩盖、伸缩驱动、升降平台、视觉靶标、充电接近部、升降驱动和电路部,其中,[0005] 所述箱体上设置信号灯,所述伸缩盖、伸缩驱动、升降平台、视觉靶标、充电接近部、升降驱动和电路部均设置在箱体内;
[0006] 所述伸缩盖由伸缩驱动控制双向运动;所述升降平台为中心开孔的正方形,由升降驱动控制上下运动;所述视觉靶标设置在升降平台表面和中心开孔的下方;所述充电接近部为设置在升降平台的中心开孔旁的均匀分布的四个孔状机构,与多轴飞行器的降落架位置相对应,降落架上设置有充电接收线圈,在多轴飞行器降落在升降平台后,降落架插入充电接近部,由充电接近部进行充电;所述电路部控制信号灯的闪烁、充电接近部的充电、向伸缩驱动和升降驱动输出驱动信号。
[0007] 优选地,所述电路部包括无线充电电路、主控电路和通信电路,其中,[0008] 所述无线充电电路对充电控制部输出信号,以对多轴飞行器进行充电;所述主控电路向信号灯、无线充电电路和通信电路输出控制信号;所述通信电路与远程控制端和多轴飞行器进行通信。
[0009] 优选地,所述充电接近部包括充电发射线圈和接近开关;接近开关由多轴飞行器的降落架触发,充电发射线圈对多轴飞行器的降落架上的充电接收线圈进行充电。
[0010] 优选地,所述伸缩盖下方为齿条状。
[0011] 优选地,所述伸缩驱动为齿轮状。
[0012] 基于上述目的,本发明还提供了一种多轴飞行器自动回坞充电方法,包括以下步骤:
[0013] S10,远程控制端发送控制信号,使得多轴飞行器自动回坞充电系统处于待命状态:信号灯打开、伸缩盖打开、升降平台升到与箱体上表面齐平;
[0014] S20,多轴飞行器启动回坞任务,根据GPS位置信息在空中搜索信号灯;
[0015] S30,多轴飞行器找到信号灯后,跟踪信号灯缓慢降落;
[0016] S40,识别到升降平台上表面的视觉靶标,根据视觉靶标的相对位置信息调整自身姿态,继续降落,并与多轴飞行器自动回坞充电系统的电路部建立通信;
[0017] S50,识别到升降平台的中心开孔下方的的视觉靶标,根据该视觉靶标的相对位置信息调整自身姿态,直至降落架完全落入充电接近部的四个孔状机构中,触发接近开关;
[0018] S60,电路部向多轴飞行器发送停靠完成信息,升降平台下降,伸缩盖关闭,信号灯关闭,充电接近部开始充电;
[0019] S70,充电完成后,多轴飞行器发送充电完成信息给电路部,充电接近部停止充电;
[0020] S80,如多轴飞行器停靠结束,则发送信号给电路部,伸缩盖打开,升降平台上升,多轴飞行器启动飞离,执行新的任务。
[0021] 与现有技术相比,本发明公开的多轴飞行器自动回坞充电系统和方法,至少具有以下有益效果:
[0022] (1)升降平台为多轴飞行器提供了降落载体,同时升降平台上设置视觉靶标,实现了返航、定位、降落完全自动化操作,提高了定位降落的准确度和效率;
[0023] (2)充电接近部为孔状,孔状内壁设置有充电发射线圈,与多轴飞行器的降落架上的充电接收线圈匹配,进行高效充电;孔状底部设置接近开关,在感应到降落时开始充电,降低能耗;
[0024] (3)在多轴飞行器降落后充电时,升降平台下落,伸缩盖关闭,多轴飞行器被装入“坞”中,充分体现了本发明的自主性和安全性能;
[0025] (4)由信号灯初步指引,升降平台表面的视觉靶标相对确定降落位置,再结合升降平台中心开孔中的视觉靶标调整位置,使得降落架完全落入充电接近部,降落自动化、精确化。

实施方案

[0032] 下面将结合附图,对本发明的优选实施例进行详细的描述。
[0033] 系统实施例参见图1‑4,包括箱体1、信号灯2、伸缩盖3、伸缩驱动4、升降平台5、视觉靶标6、充电接近部7、升降驱动8和电路部9,其中,
[0034] 箱体1上设置信号灯2,伸缩盖3、伸缩驱动4、升降平台5、视觉靶标6、充电接近部7、升降驱动8和电路部9均设置在箱体1内;
[0035] 伸缩盖3由伸缩驱动4控制双向运动;升降平台5为中心开孔的正方形,由升降驱动8控制上下运动;视觉靶标6设置在升降平台5表面和中心开孔的下方;充电接近部7为设置在升降平台5的中心开孔旁的均匀分布的四个孔状机构,与多轴飞行器10的降落架位置相对应,降落架上设置有充电接收线圈72,在多轴飞行器10降落在升降平台5后,降落架插入充电接近部7,由充电接近部7进行充电;电路部9控制信号灯2的闪烁、充电接近部7的充电、向伸缩驱动4和升降驱动8输出驱动信号。
[0036] 具体实施例中,电路部9包括无线充电电路、主控电路和通信电路,其中,无线充电电路对充电控制部输出信号,以对多轴飞行器10进行充电;主控电路向信号灯2、无线充电电路和通信电路输出控制信号;通信电路与远程控制端和多轴飞行器10进行通信。
[0037] 参见图4,充电接近部7包括充电发射线圈71和接近开关73;接近开关73由多轴飞行器10的降落架触发,充电发射线圈71对多轴飞行器10的降落架上的充电接收线圈72进行充电。
[0038] 通过上述设置,升降平台5由升降驱动8实现上升下降;升降平台5上表面装有三个视觉靶标6,呈等边三角形,升降平台5中间开孔,孔的下方也装有视觉靶标6。开孔的四周均布四个孔状机构,该孔状机构即为充电接近部7,孔的内壁上绕有充电发射线圈71,用于发射电能,多轴飞行器10降落架的尾部绕有充电接收线圈72,跟孔的内壁上的充电发射线圈71相互耦合,用于接收电能。孔的底部设置接近开关73,用于感知多轴飞行器10箱体1上部,通过发射光信号为多轴飞行器10指引本系统的位置。伸缩盖3下带有齿条,伸缩驱动4为齿轮状,故伸缩盖3由伸缩驱动4带动齿轮齿条实现来回运动。电路部9包括无线充电电路、主控电路和通信电路,主控电路用于控制信号灯2、无线充电系统的开关以及伸缩驱动4和升降驱动8的动作,通信电路用于与远程控制端和多轴飞行器10端进行通信。另外,在野外没有供电的条件下,也可安装大型电池组为系统供电。
[0039] 方法实施例参见图5,包括以下步骤:
[0040] S10,远程控制端发送控制信号,使得多轴飞行器自动回坞充电系统处于待命状态:信号灯打开、伸缩盖打开、升降平台升到与箱体上表面齐平;
[0041] S20,多轴飞行器启动回坞任务,根据GPS位置信息在空中搜索信号灯;
[0042] S30,多轴飞行器找到信号灯后,跟踪信号灯缓慢降落;
[0043] S40,识别到升降平台上表面的视觉靶标,根据视觉靶标的相对位置信息调整自身姿态,继续降落,并与多轴飞行器自动回坞充电系统的电路部建立通信;
[0044] S50,识别到升降平台的中心开孔下方的的视觉靶标,根据该视觉靶标的相对位置信息调整自身姿态,直至降落架完全落入充电接近部的四个孔状机构中,触发接近开关;
[0045] S60,电路部向多轴飞行器发送停靠完成信息,升降平台下降,伸缩盖关闭,信号灯关闭,充电接近部开始充电;
[0046] S70,充电完成后,多轴飞行器发送充电完成信息给电路部,充电接近部停止充电;
[0047] S80,如多轴飞行器停靠结束,则发送信号给电路部,伸缩盖打开,升降平台上升,多轴飞行器启动飞离,执行新的任务。
[0048] 方法实施例参见系统实施例,不再赘述。
[0049] 以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

附图说明

[0026] 为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚,本发明提供如下附图进行说明:
[0027] 图1为本发明实施例多轴飞行器自动回坞充电系统的结构立体图;
[0028] 图2为本发明实施例多轴飞行器自动回坞充电系统的结构平面图;
[0029] 图3为本发明实施例多轴飞行器自动回坞充电系统的俯视图;
[0030] 图4为本发明实施例多轴飞行器自动回坞充电系统的充电接近部结构示意图;
[0031] 图5为本发明实施例多轴飞行器自动回坞充电方法的步骤流程图。
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