一种电力巡航子母无人机的充电方法与流程

2021-02-03 13:02:30|

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[0001]
本发明涉及无人机技术领域，更具体地，涉及一种电力巡航子母无人机的充电方法。

背景技术：

[0002]
工业领域和日常生活中，电的使用给人们带来巨大财富和便利，而电力供应离不开供电网，供电网在发达的城市基本实现了地下布线，通过管道线缆搭建供电网络；但在偏远的地区，由电塔、输电线、接口等电力设备形成高架电网还是主要的方式，高架电网由于长期暴露在外部环境下，保护设备容易老化或被破坏，设备的故障率相对更高，需要更频繁的定期检修。而高架线网通过传统人力检修工作量大，特别是边缘地区，环境复杂，作业危险性高，线路长，导致检修时间长。使用无人机代替电力工作人员进行电力巡航已经成为快速巡检与智能巡检的首要选择。
[0003]
目前无人机主要靠蓄电池供电，续航时间成最大问题，现有技术有通过更换电池、安装充电桩等来提升续航能力。但在线路长，偏远地区设施不齐的基础下，无人机仍然存在充电往返时间长，充电位分布和设定缺乏，电力补充慢和需要等待的问题，这大大制约了无人机的巡航作业。现有技术提出子母无人机技术，同时公开了充电桩、更换电池、无人充电、快速充电等配套技术。但并未能解决由于地理位置复杂，成本高，导致充电桩，电池更换点，充电位置设置分布不均，充电位不足的问题。

技术实现要素：

[0004]
本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷(不足)，提供一种电力巡航子母无人机的充电方法，一方面用于解决母无人机承载子无人机并对子无人机进行充电问题，另一方面实现子无人机在不需要远离移动即可进行电量补充的技术效果。
[0005]
本发明采取的技术方案是，一种电力巡航子母无人机的充电方法，所述子母无人机包括母无人机和子无人机，所述子无人机，设置有：起落架，安装在子无人机下方；第二充电控制器，安装在子无人机内部；第二电源模块，安装在子无人机内部，与第二充电控制器电相连；第二充电接口，设置在起落架下表面，与第二充电控制器控制相连，与第二电源模块电相连；所述母无人机，设置有：停机平台，设置在母无人机机背上供子无人机停留；第一充电控制器，安装在母无人机内部；第一电源模块，安装在母无人机内部，与第一充电控制器控制相连；固定装置，设置在停机平台上，用于与起落架配合，固定子无人机；第一充电接口，设置在固定装置上，与第一控制器控制相连，与第一电源模块电相连；所述子无人机和母无人机通过无线方式进行通信；
[0006]
上述方包括如下步骤：
[0007]
s1:所述子无人机在一定范围内持续巡航，第二充电控制器监测第二电源模块电量b，并判断剩余电量b是否小于预设值b1：
[0008]
若是，通过无线通信方式向母无人机发送充电请求，并停留在当前位置等待；
[0009]
s2:母无人机接收充电请求，飞行至子无人机的位置；
[0010]
s3:子无人机降落在停机平台上，其固定装置与起落架配合将子无人机固定在停机平台上；
[0011]
s4:第一充电接口与第二充电接口连接，母无人机对子无人机进行充电。
[0012]
每一台母无人机能同时搭载一台或以上的子无人机，而多台母无人机能设置在同一个控制中心预设的充电点上。子无人机主要是通过起落架与母无人机进行连接，子无人机的第二电源模块持续被第二充电控制器监测，以确保第二电源模块的实际电量不足时能快速作出响应。子无人的起落架底部设有第二充电口，第二充电口与第二电源模块连通，使得子无人机通过第二充电口与母无人机形成电连接，从而实现充电。
[0013]
所述母无人机，包括：停机平台；第一充电控制器；第一电源模块；固定装置，设置在停机平台上，用于与起落架活动配合；第一充电接口，设置在固定装置上，与第一控制器控制相连，与第一电源模块电相连；所述停机平台设置有固定装置和设置在固定装置上的第一充电接口，所述第一充电接口一端分别与第一充电控制器连接和第一电源模块连接；所述起落架与固定装置配合后，第二充电接口和第一充电接口形成电连接，母无人机对子无人机充电。
[0014]
停机平台用于子无人机的降落架停放，母无人机的第一电源模块持续被第一充电控制器监测，子无人机降落在停机平台上，其起落架与停机平台接触，固定装置能将起落架进行进一步固定，使得子无人机固定在停机平台上。固定装置上设有第一充电接口，第一充电接口受第一充电控制器控制，第一充电控制器控制第一充电接口与第一电源模块的导通，使得第一充电接口连接第二充电接口，母无人机对子无人机进行充电。
[0015]
子无人机是用于巡查的主要机体，母无人机的作用在于电力补给，母无人机优先保证自身有足够的电力，然后对一片区域内的子无人机进行电力补给，以自身的飞行代替子无人机的来回飞行的耗能和耗时，使子无人机能长期停留在自己的巡航区域内进行巡航，减小消耗。
[0016]
本技术方案中，所述固定装置包括：凹槽，开口朝上，槽内设有容腔；驱动装置，安装在容腔内的一端；固定部件，与驱动装置相连，能被驱动装置带动锁紧起落架。
[0017]
降落架在子无人机降落后先插入凹槽内，子无人机从上方降落在母无人机的机背上，所以凹槽设有朝上的开口，凹槽同时是驱动装置和固定部件的容腔，驱动装置和固定部件设置在开口正对的另一侧，驱动装置推动固定部件，使形状与降落架下部匹配的固定部件锁紧降落架。
[0018]
本技术方案中，所述起落架还设有配合固定件，所述配合固定件与固定部件配合后，使子无人机与母无人机形成电连接。
[0019]
配合固定件位于起落架的下部，当起落架下降时，配合固定件插入凹槽中。
[0020]
本技术方案中，所述第一充电接口和第二充电接口为相互配合的凸起结构。
[0021]
凸起结构使得第一充电接口和第二充电接口高于其附着的位置，在接触过程中，凸起能方便连接更顺利的建立。
[0022]
本技术方案中，所述第一充电接口设有弹性检测件，用于检测第一充电接口和第二充电接口的接触状态。
[0023]
第一充电接口和第二充电接口是一种硬接触，在接触过程中很难分辨其解除是否
到位，通过弹性检测件检测两个接口的配合状态是否满足，能避免接口间的接触不良。
[0024]
本技术方案中，所述起落架与子无人机下方为往返摆动的活动连接。
[0025]
起落架顶部与子无人机连接，所述连接为转动连接，如齿轮电机带动的转动连接，使得起落架能实现往返的摆动。摆动的始端为起落架水平放置，且至于靠近子无人机机尾，当其由下往前作弧线运动的时候，其夹角在90
°
至120
°
以内，保证起落架能垂直于水平面垂直向下的同时，具有一定的调整功能，解决配合过程中，接口之间的接触不良问题。
[0026]
本技术方案中，所述固定装置底部还设有齿轮轨道。齿轮轨道用于固定部件移动位置控制更加精准，而且能有效防松。
[0027]
本技术方案中，所述配合固定件和所述固定部件的截面为相互匹配的直角梯形。
[0028]
本技术方案中，所述母无人机与子无人机之间具有无线通信，使得子无人机能将充电需求发送至母无人机。
[0029]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：子母无人机通过相互配合组件的设计，使得子无人机能稳固地停放在母无人机上，并通过两者的连接部件形成电连接，母无人机能对子无人机进行充电，实现子无人机的电量补充；另一方面，通过子母无人机组合形成的充电方法，减少了子无人机往返进行电力补充造成的耗时和耗能，使其一直能在巡航的范围内进行巡查。
附图说明
[0030]
图1为本发明母无人机机身剖面图。
[0031]
图2为本发明子无人机剖面图。
[0032]
图3为本发明母无人机固定装置剖面图。
[0033]
图4为本发明固定起落架和子母无人机接口剖面图。
[0034]
图5为本发明子无人机返回母无人机附近准备停靠停机平台剖面图。
[0035]
图6为本发明子无人机停靠在母无人机凹槽内剖面图。
[0036]
图7为本发明子无人机第一充电接口另一情况剖面图。
[0037]
具体实施方式
[0038]
本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。实施例1
[0039]
如图1所示，本发明中母无人机机身1的平面结构图，包括母无人机旋翼2、停机平台3、凹槽4、第一充电接口5、固定装置6、驱动装置61、固定部件62、第一充电控制器7、导电连接线8。其中停机平台3位于母无人机机身1上方，所述停机平台3的活动区域圆柱面和母无人机旋翼2工作状态下不重叠，相互不会影响。其中凹槽4位于停机平台3上，优选为条状，凹槽4优选为2个平行。其中第一充电接口5安装在凹槽4内壁上，为导电材质，为更利于接口的紧密接触优选为中间凸起，一端和第一充电控制器7用子无人机导电连接线8 连接，其中子无人机导电连接线8优选为软质材质。
[0040]
其中固定装置6包括驱动装置61和固定部件62，所述驱动装置61为动力装置，在母无人机控制下可推动固定部件62移动；优选固定部件62为直角梯形结构，驱动装置61的推力方向作用于斜角结构时，受力方向会向前方和下方同时受力，使得固定部件62更加牢固，斜角结构在斜角优选为45度至60。
[0041]
其中母无人机旋翼2优选可折叠，降低在子无人机停靠时误碰风险。
[0042]
母无人机机身1主要分为两种状态，一是没有子无人机停靠，另一个是有无人机停靠。在没有子无人机停靠时，固定装置6移动到驱动装置61方向最里面，使得固定部件62不会外露到凹槽4，不会影响无人机停靠。在无人机停靠在停机平台3上时，驱动装置61推动固定部件62往起落架12方向移动，以固定子无人机起落回。
[0043]
如图2所示，本发明中子无人机机身10的平面结构图，包括子无人机旋翼11、起落架 12、配合固定件13、第二充电机接口14、第二充电控制器15、子无人机导电连接线16。
[0044]
其中起落架12优选为u型结构，优选为2个，一端和子无人机机身10活动连接，连接口的张力角度范围可控制，优选2个起落架角度范围在90度至120度；另一端为u型支撑架，支撑架底部优选为直角梯形结构，直角面为第二充电机接口14，斜角面为配合固定件13，所述配合固定件13角度和图1中固定部件62斜角面平行，如此受力均匀，更加牢固和稳定；所述第二充电机接口14安装在支撑架底部直角面上，和第二充电控制器15通过子无人机导电连接线16连接。
[0045]
如图3所示，本发明固定装置6优选方案，在固定装置6底部安装齿轮轨道65，用于驱动装置61推动移动，并且齿轮有防止滑动作用。
[0046]
如图4所示，本发明固定起落架和子母无人机接口的优选方案，在固定部件62斜面上增加了防滑部件63，固定更加牢固；第一充电接口5为活动凸起结构，一端和弹性检测件51 连接，控制子无人机和第一充电接口5的连接，所述弹性检测件51在受力后，挤压到一定程度时第一充电接口5和导电连接线8才接触，电导线接通；若受力挤压未满足，电导线未接通，同时也用于判断起落架未固定。
[0047]
如图5所示，子无人机返回母无人机附近准备停靠停机平台3结构，优选起落架12的配合固定件13在同一方向。
[0048]
如图6所示，子无人机停靠在凹槽4内且固定住起落架12平台结构。
[0049]
子母无人机充电装置工作流程主要为：
[0050]
子无人机飞行至母无人停机平台3附近，通过精确停机导航停靠在凹槽4内；
[0051]
启动驱动装置61，推动固定部件62向起落架12方向移动；
[0052]
第二充电控制器15根据固定装置6受力情况，判断是否固定牢固。
[0053]
所述子无人机持续在一定范围内持续巡航，第二充电控制器监测第二电源模块电量b，并判断剩余电量b是否小于预设值b1：若是，通过无线通信方式向母无人机发送充电请求，并停留在当前位置等待；母无人机接收充电请求，飞行至子无人机的位置；子无人机降落在停机平台上，固定装置与起落架配合将子无人机固定在停机平台上；第一充电接口与第二充电接口连接，母无人机对子无人机进行充电，步骤s2中，所述母无人机接收充电请求后，第一充电控制器检测第一电源模块电量a，并判断a是否小于预设值a1：若是，先进行电量补充，至a不小于a1，步骤s2中，所述母无人机接收到多个充电请求时，飞往距离最近的发出充电请求的子无人机，步骤s4中，所述子无人机充电完成后，母无人机重新接收
其他子无人机的充电请求。实施例2
[0054]
本实施例同上述实施例1不同之处为：如图7所示起落架12的第二充电机接口14安装在配合固定件13斜面上，对应的第一充电接口5安装在固定部件62的斜面上，优选的第一充电接口5和上述防滑部件63间隔设置。
[0055]
上述实施例中凹槽4内固定装置6的固定部件62方向不限于实施例的情况，起落架12 的配合固定件13也不限于实施例涉及的情况。上述起落架12的第二充电机接口14位置不限于实施例是涉及的位置，对应的第一充电接口5位置和第二充电机接口14相对应。
[0056]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例，而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

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