一种无人机及其充电装置的制作方法

本实用新型为车载无人机充电装置，涉及无人机自动返航、定点降落和自动充电技术。能够实现无人机在车载停机坪的自动起降和充电。

背景技术：

无人机是一种利用无线电遥控设备或者自备的智能程序实现驾驶操控的不载人飞机。随着人们对无人机应用价值认知的加深，无人机在消费级，工业级和军用级市场都呈现出迅猛发展之势。多旋翼无人机是一种具备悬停功能的无人机，随着其小型化和功能化进一步发展，多旋翼无人飞机现在已广泛应用各个领域，例如用于空中拍摄、农药喷洒和快递运输等。即便如此，目前仍然存在影响无人机大范围应用的掣肘问题。

首先，需要解决无人机在户外使用的过程中需要解决频繁的充电问题。无人机在飞行过程中呈现倍率放电的特点，表现为短时大电流放电。目前市场上使用电能驱动的无人机都是用锂电池供电。锂电池质量轻、寿命长、承载能量高，所以锂电池成为了无人机能量提供的不二选择。但是锂电池自身需要稳定电源供电，这就大大限制了无人机的使用场合和时间，无人机迫切需要一套可以随时随地可充电的移动式充电站。

其二，就是无人机停靠与起飞都需要相对平稳的平面，否则会伴随“炸机”的风险，所以在野外诸多场合，无人机无法起飞与降落。因此，一个稳定可靠的停机坪也是无人机野外工作的必要条件。

技术实现要素：

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。

本实用新型可为无人机提供平整的起降平面，实现无人机起降过程的安全稳定。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种无人机，包括：无人机起落架、无人机摄像头云台系统、无人机电池组、无人机机载板卡及无人机承载板；其中，所述无人机起落架、无人机摄像头云台系统、无人机电池组、无人机机载板卡安装在所述无人机承载板上；所述无人机起落架的底脚具有充电接点。

进一步地，所述充电接点为铜质小球。

进一步地，所述无人机起落架为四脚起落架，起落架四个底脚均由所述铜质小球包覆，其中互为对侧的两个铜质小球连接所述无人机电池组的充电线，所述充电线贴附于无人机起落架的支腿上。

进一步地，所述无人机摄像头云台系统挂载于无人机承载板的下方。

进一步地，所述无人机电池组胶粘于无人机承载板上。

进一步地，所述无人机机载板卡通过支柱固定于无人机承载板上。

进一步地，所述无人机机载板卡上集成数据采集、传输、处理系统、飞行控制系统、无线传输系统、和电源管理子系统；所述充电线通过插扣接入所述无人机机载板卡，所述无人机机载板卡通过导线连接所述无人机电池组。

进一步地，所述飞行控制系统包括微处理器、陀螺仪、gps、无线接收模块。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种无人机充电装置，与上述的无人机配合充电，包括：所述充电装置具有金属电极板，能够与所述充电接点配合通电。

进一步地，所述金属电极板为所述充电装置的上表面分别粘贴的两个铜板，所述两个铜板之间具有狭缝。

进一步地，所述充电装置具有底座，底座上均匀布有螺栓孔，用于充电装置与外部承载车辆的安装。

进一步地，所述充电装置具有斜面。

进一步地，所述充电装置包括导线，所述导线通过螺栓固定在所述底座的底部，所述导线的一端与所述金属电极板连接，另一端连接外部电源。

进一步地，所述两个铜板分别为半环形，组成带有狭缝的圆环状金属电极板。

本实用新型的优点在于：本实用新型车载移动式充电站不需要拆卸电池就可实现充电，还具有灵活、机动方便等优点。本实用新型可为无人机提供平整的起降平面，实现无人机起降过程的安全稳定。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

附图1示出了根据本实用新型实施方式的一种无人机及停机坪工作原理示意图；

附图2出了根据本实用新型实施方式的一种无人机的信息及数据处理工作原理示意图；

附图3出了根据本实用新型实施方式的一种无人机的结构示意图；

附图4出了根据本实用新型实施方式的一种无人机停机坪标识的结构示意图；

附图5出了根据本实用新型实施方式的一种无人机停机坪的正面结构示意图；

附图6出了根据本实用新型实施方式的一种无人机停机坪的反面结构示意图；

附图7出了根据本实用新型实施方式的一种无人机与停机坪的结合充电结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本实用新型包括基于计算机视觉的无人机定点降落方案设计和自动充电装置设计，具体内容包括：

1.无人机定点着陆系统方案设计。

如图1所示，无人机飞控系统布置在无人机上方中心处，该系统包括微处理器、陀螺仪等各类传感器、gps、无线接收模块等。无人机下方挂载摄像机云台系统，支持基于计算机视觉辅助gps的无人机定点着陆功能。无人机着陆时，服务器控制中心通过gps指引无人机飞向着落点上空。当无人机下降到一定高度时，触发计算机视觉辅助着陆系统，摄像机向下拍摄，寻找特定标志，并将图像发送到服务器控制中心，控制中心计算无人机空间位置，并发送飞行指令，使无人机准确降落到期望区域。

附图2出了根据本实用新型实施方式的一种无人机的信息及数据处理工作原理示意图。地面环境数据通过数据采集模块的采集，得到图像与距离数据，经处理，由无人机的无线传输系统发送给车载数据处理中心的数据处理系统，得到无人机位姿信息，经无线传输系统返回给无人机的飞行控制系统。

2.无人机着陆标志设计。

无人机依托于定点着陆标志实现准确降落，因此特定标志的设计具有十分重要的意义。该标志应该满足三个要素：首先着陆标志应该能够包含着陆所需信息，主要体现为中心点容易计算；其次标志图案应该简单，不需要进行复杂的模式识别与学习，应该使计算机能够快速识别，比如圆形或者矩形等；第三，标志要容易辨别，主要是容易与其他地面轮廓进行区别。本实用新型选用中心对称的同心圆环形作为着陆标志，既能使计算机能够快速识别，又能区别于环境中的自然图像。

3.无人机充电电路设计。

无人机起落架是整个飞行器的重量支撑部件，良好的起落架应该具有优秀的支撑稳定性和吸振功能。本实用新型利用无人机起落架构建充电回路，实现了起落架的功能拓展。具体操作是将电源充电导线粘附在无人机起落架上，采用薄铜片包裹起落架底脚，铜片与导线焊接，使起落架底脚构成无人机电源充电的两个电极。当无人机落在停机坪上时，受无人机自重影响，起落架底脚接触停机坪金属电极板，自动构成充电回路。充电电路接通后，板载充电模块进行整流并为无人机电池组平衡充电。

4.无人机自动充电停机坪设计。

无人机停机坪采用高强度工程塑料制作，整体呈圆盆形。停机坪内侧底面粘贴环形铜板构成两个电极，电极之间保留狭缝，防止出现短路现象。同时，环形电极与停机坪底面构成无人机返航着陆的同心圆环标志图案，能够使无人机快速识别，并分辨标志中心，容易实现无人机中心与图案中心的对准。停机坪还具有无人机自对准设计，防止无人机着陆冲击造成最终着陆位置的偏移。

为进一步对本实用新型做出说明，其具体实施方式如下：

如图3所示，本实施例无人机包括以下部分，1无人机起落架，2无人机摄像头云台系统，3无人机电池组，4无人机机载板卡等。所述无人机起落架1为四脚起落架，由绝缘工程塑料制作，起落架四个底脚均由铜质小球5包覆，其中互为对侧的两个底脚铜球连接无人机电池组充电线6，充电线贴附于无人机起落架支腿上。所述无人机摄像头云台系统2挂载于无人机下方，便于无人机对四周和下方信息的观测。所述无人机电池组3胶粘于无人机承载板7上。无人机机载板卡4通过支柱8固定于无人机承载板7上，无人机机载板卡上集成数据采集、传输、处理系统、飞行控制系统、无线传输系统、和电源管理等子系统。

本实施例中，无人机首先基于gps数据飞到预着陆地点上方一定高度，然后摄像头云台系统控制摄像头2向下拍摄，摄像头采集到的图像基于高速图传模块传输到车载数据处理中心，该中心处理数据并对无人机发出调整指令，该过程经反复迭代使无人机准确到达着陆点位置，缓速降落。

如图4所示，本实施例中，将无人机着陆标志图像的设计与停机坪底面设计相结合，构建外圆半径r为内圆半径r两倍的带有狭缝的圆环9。如图5所示，其具体构建方法是在车载盆形停机坪10的底面分别粘贴平整第一薄铜板11和第二薄铜板12，两铜板之间保留狭缝，防止无人机充电时短路。车载停机坪10带有底座13，底座13上均匀布有螺栓孔14，便于停机坪与承载车辆的安装。

本实施例中，车载停机坪设计有斜面16，其作用是防止无人机着陆时在冲击作用下反弹偏离期望位置，而且防止车辆行驶中，由于颠簸造成无人机失位。

如图6所示，本实施例中，第一导线17通过螺栓18固定在停机坪底部，与铜板电极连接。导线另一端连接车载电源正负两极，也可连接太阳能发电装置。

如图7所示，当无人机降落在停机坪上之后，充电回路自动闭合，与无人机两个底脚连接的充电线19通过插扣接入板载整流模块(属于电源管理子系统)，整流后电流通过第二导线20为电池充电，防止无人机降落后电极接反造成的电池损害。

本实用新型的无人机能够实现自动起降、自动返航和定点降落功能。所述车载停机坪可通过太阳能电池板或车载电源供电，无人机降落后，停机坪自动为无人机充电。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

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