本實(shí)用新型屬于無人機(jī)無線充電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種線圈位置自動(dòng)調(diào)整的無人機(jī)無線充電續(xù)航裝置。

背景技術(shù)：

電網(wǎng)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，為了掌握線路的運(yùn)行狀況和及時(shí)排除線路的潛在隱患，電力部門每年都要花費(fèi)巨大的人力和物力資源進(jìn)行巡線工作。將無人機(jī)應(yīng)用到電力巡線方面可大大提高電力維護(hù)和檢修的速度和效率，使許多工作能在完全帶電的環(huán)境下迅速完成，確保了用電安全；采用無人機(jī)進(jìn)行常規(guī)輸電線路巡查，可降低勞動(dòng)強(qiáng)度，與有人直升機(jī)巡線相比，可提高巡線作業(yè)人員的安全性，并且降低了成本；且無人機(jī)巡線速度快、應(yīng)急瞬速，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，及時(shí)提供信息，避免了線路事故停電。但是無人機(jī)在應(yīng)用中存在最大的問題就是電池續(xù)航能力差，頻繁更換電池降低工作效率。利用無線充電系統(tǒng)雖然一定程度解決了上述問題，但對(duì)無人機(jī)降落充電平臺(tái)的落點(diǎn)要求較高，且無線充電效率不高。同時(shí)還要考慮如何減輕無人機(jī)的負(fù)重，提高續(xù)航能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種無人機(jī)無線充電續(xù)航裝置，其發(fā)射線圈位置可通過自動(dòng)調(diào)整來對(duì)準(zhǔn)接收線圈，提高電能傳輸功率和傳輸效率。同時(shí)降低了無人機(jī)落點(diǎn)的精確度，提高其位置容錯(cuò)性。采用新型線圈結(jié)構(gòu)減輕了無人機(jī)的負(fù)重，增強(qiáng)了無人機(jī)的續(xù)航能力。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種線圈位置自動(dòng)調(diào)整的無人機(jī)無線充電續(xù)航裝置，包括設(shè)置于充電平臺(tái)上的充電平臺(tái)發(fā)射單元和設(shè)置于無人機(jī)上的無人機(jī)接收單元，所述充電平臺(tái)發(fā)射單元包括依次連接的信息解調(diào)模塊、共振控制電路、高頻逆變模塊、通訊線圈和發(fā)射線圈；所述無人機(jī)接收單元包括依次連接的接收線圈、信息監(jiān)測(cè)與調(diào)制單元、高頻整流模塊、電池信息檢測(cè)模塊和無人機(jī)電池模塊；所述充電平臺(tái)發(fā)射單元與無人機(jī)接收單元之間通過發(fā)射線圈和接收線圈傳遞能量，通過信息解調(diào)模塊和信息監(jiān)測(cè)與調(diào)制單元之間實(shí)現(xiàn)無線電信息交互，通訊線圈與接收線圈通過電力載波傳送通信信息；

充電平臺(tái)發(fā)射單元還包括通訊線圈與發(fā)射線圈之間依次連接的發(fā)射線圈位置調(diào)整模塊和發(fā)射線圈位置鎖定模塊；

充電平臺(tái)上還設(shè)置有多個(gè)壓力傳感器以及與發(fā)射線圈固定連接的小型傳動(dòng)裝置；

所述小型傳動(dòng)裝置分別與所述發(fā)射線圈位置調(diào)整模塊和發(fā)射線圈位置鎖定模塊電連接；

所述壓力傳感器與發(fā)射線圈位置調(diào)整模塊連接；

所述發(fā)射線圈位置調(diào)整模塊接收壓力傳感器發(fā)出的來自無人機(jī)重量的電信號(hào)，據(jù)此計(jì)算出接收線圈位置，控制小型傳動(dòng)裝置帶動(dòng)發(fā)射線圈移動(dòng)與接收線圈進(jìn)行位置匹配；

所述發(fā)射線圈位置鎖定模塊接收信息解調(diào)模塊的位鎖信號(hào)，用于鎖定發(fā)射線圈固定于充電平臺(tái)或解鎖固定的發(fā)射線圈。

在上述的線圈位置自動(dòng)調(diào)整的無人機(jī)無線充電續(xù)航裝置中，所述發(fā)射線圈采用平面型磁芯，繞制成矩形單邊線圈；所述接收線圈采用平面型磁芯，繞制成矩形雙邊線圈。

在上述的線圈位置自動(dòng)調(diào)整的無人機(jī)無線充電續(xù)航裝置中，所述充電平臺(tái)發(fā)射單元與無人機(jī)接收單元通過諧振線圈采用100kHz頻率傳遞功率，采用2.4GHz頻率傳遞充電信息。

上述的線圈位置自動(dòng)調(diào)整的無人機(jī)無線充電續(xù)航裝置工作流程：充電平臺(tái)電源模塊為共振控制模塊提供充電電壓；信息解調(diào)模塊實(shí)現(xiàn)與無人機(jī)接收單元的無線電信息交互，控制共振控制電路，并向發(fā)射線圈位置鎖定模塊發(fā)送位鎖信息指令；共振控制電路控制高頻逆變模塊的通斷；高頻逆變模塊將平臺(tái)電源模塊輸出的功率通過全橋逆變方式發(fā)出高頻振蕩電磁場(chǎng)；通訊線圈接收接收線圈通過電力載波傳送的通信信息；發(fā)射線圈位置調(diào)整模塊通過密布的壓力傳感器返回的信息，計(jì)算出無人機(jī)接收線圈的位置，再調(diào)整發(fā)射線圈位置；發(fā)射線圈位置鎖定模塊在信息解調(diào)模塊與無人機(jī)接收單元進(jìn)行信息交互后，由軟件發(fā)出鎖定指令，將發(fā)射線圈的位置固定；發(fā)射線圈發(fā)射高頻逆變模塊振蕩出的高頻振蕩功率；接收線圈接收發(fā)射線圈發(fā)射的能量；信息監(jiān)測(cè)與調(diào)制單元調(diào)制電池信息檢測(cè)模塊所檢測(cè)得到的電池信息，通過高頻信號(hào)和通信通道發(fā)送至信息解調(diào)模塊；高頻整流模塊將接收的能量整流穩(wěn)壓成恒定的直流電，向無人機(jī)電池模塊供電；電池信息檢測(cè)模塊檢測(cè)無人機(jī)電池模塊電壓等工作信息；無人機(jī)電池存儲(chǔ)電能，為無人機(jī)正常工作供電。

發(fā)射線圈位置調(diào)整模塊實(shí)現(xiàn)發(fā)射線圈與接收線圈位置匹配的工作流程：在充電平臺(tái)上合理布置壓力傳感器，當(dāng)無人機(jī)起落架對(duì)充電平臺(tái)有力的作用，并達(dá)到一定的壓強(qiáng)，使得充電平臺(tái)上布置的某些壓力傳感器發(fā)出的電信號(hào)超出預(yù)設(shè)值，通過軟件計(jì)算可以得出接收線圈的位置。壓強(qiáng)值可以根據(jù)無人機(jī)的具體重量進(jìn)行設(shè)置，并確定此時(shí)的電信號(hào)強(qiáng)度。又由于磁耦合式無線傳能技術(shù)有一定的位置容錯(cuò)性，所以對(duì)計(jì)算精度沒有特別高的要求。獲得接收線圈位置以后，小型傳動(dòng)裝置帶動(dòng)發(fā)射線圈做水平方向移動(dòng)，自動(dòng)和接收線圈進(jìn)行位置匹配，從而達(dá)到最佳的傳輸效率。

發(fā)射線圈位置鎖定模塊鎖定無人機(jī)充電的流程：當(dāng)無人機(jī)降落在充電平臺(tái)上，發(fā)射線圈位置調(diào)整模塊控制發(fā)射線圈達(dá)到計(jì)算出的最佳匹配位置后，發(fā)射線圈位置鎖定模塊檢測(cè)到來自信息解調(diào)模塊發(fā)出的位鎖信號(hào)指令，通過小型傳動(dòng)裝置將發(fā)射線圈固定在充電平臺(tái)上，防止由于在充電過程中其他物體落在充電平臺(tái)上而引起發(fā)射線圈位置的變化。當(dāng)無人機(jī)需要離開充電平臺(tái)時(shí)，中斷信號(hào)解調(diào)模塊發(fā)出的位鎖信號(hào)指令，發(fā)射線圈位置鎖定模塊解除發(fā)射線圈的位置鎖定，等待下一次無人機(jī)降落到充電平臺(tái)。

上述線圈位置自動(dòng)調(diào)整的無人機(jī)無線充電續(xù)航裝置中的發(fā)射線圈，采用平面型磁芯，繞制成矩形單邊線圈；接收線圈，采用平面型磁芯，繞制成矩形雙邊線圈。采用了上述結(jié)構(gòu)的發(fā)射線圈和接收線圈不僅提高了電能傳輸功率和傳輸效率，而且還提高了位置容錯(cuò)性，從而降低了對(duì)無人機(jī)落點(diǎn)的精確度的要求，與傳統(tǒng)磁芯相比減小了整體重量，有利于減小無人機(jī)負(fù)重、提高續(xù)航能力。

本實(shí)用新型的有益效果是：通過發(fā)射線圈位置調(diào)整模塊和發(fā)射線圈位置鎖定模塊自動(dòng)匹配發(fā)射線圈和接收線圈的位置并且鎖定，實(shí)現(xiàn)最佳傳輸效率，具有防干擾功能；通過改善發(fā)射線圈與接收線圈結(jié)構(gòu)，提高電能傳輸功率和傳輸效率的同時(shí)，也提高其位置容錯(cuò)性，從而降低了對(duì)無人機(jī)落點(diǎn)的精確度的要求，與傳統(tǒng)磁芯相比減小了整體重量，有利于減小無人機(jī)負(fù)重、提高續(xù)航能力。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的整體功能示意圖；

圖2為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例發(fā)射線圈位置調(diào)整模塊工作流程圖；

圖3為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例發(fā)射線圈位置鎖定模塊工作流程圖；

圖4為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例發(fā)射線圈、接收線圈示意圖；

其中，1-充電發(fā)射單元、11-平臺(tái)電源模塊、12-信息解調(diào)模塊、13-共振控制電路、14-高頻逆變模塊、15-通訊線圈、16-發(fā)射線圈位置調(diào)整模塊、17-發(fā)射線圈位置鎖定模塊、18-發(fā)射線圈；2-無人機(jī)接收單元、21-接收線圈、22-信息監(jiān)測(cè)與調(diào)制單元、23-高頻整流模塊、24-電池信息檢測(cè)模塊、25-無人機(jī)電池模塊；3-發(fā)射線圈、4-接收線圈。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。

下文的公開提供了許多不同的實(shí)施例或例子用來實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的不同結(jié)構(gòu)。為了簡(jiǎn)化本實(shí)用新型的公開，下文中對(duì)特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本實(shí)用新型。此外，本實(shí)用新型可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡(jiǎn)化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實(shí)施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。此外，本實(shí)用新型提供了各種特定的工藝和材料的例子，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到其它工藝的可應(yīng)用性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的結(jié)構(gòu)可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實(shí)施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實(shí)施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。

本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有規(guī)定和限定，術(shù)語“相連”“連接"應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對(duì)于相領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。

參照下面的描述和附圖，具體公開了本實(shí)用新型實(shí)施例中的一些特定實(shí)施方式，來表示實(shí)施本實(shí)用新型的實(shí)施例的原理的一些方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)用新型的實(shí)施例的范圍不受此限制。相反，本實(shí)用新型的實(shí)施例包括落入所附加權(quán)利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。

本實(shí)施例的技術(shù)方案如下：一種線圈位置自動(dòng)調(diào)整的無人機(jī)無線充電續(xù)航裝置，包括設(shè)置于充電平臺(tái)上的充電平臺(tái)發(fā)射單元和設(shè)置于無人機(jī)上的無人機(jī)接收單元，所述充電平臺(tái)發(fā)射單元包括依次連接的信息解調(diào)模塊、共振控制電路、高頻逆變模塊、通訊線圈和發(fā)射線圈；所述無人機(jī)接收單元包括依次連接的接收線圈、信息監(jiān)測(cè)與調(diào)制單元、高頻整流模塊、電池信息檢測(cè)模塊和無人機(jī)電池模塊；所述充電平臺(tái)發(fā)射單元與無人機(jī)接收單元之間通過發(fā)射線圈和接收線圈傳遞能量，通過信息解調(diào)模塊和信息監(jiān)測(cè)與調(diào)制單元之間實(shí)現(xiàn)無線電信息交互，通訊線圈與接收線圈通過電力載波傳送通信信息；

充電平臺(tái)發(fā)射單元還包括通訊線圈與發(fā)射線圈之間依次連接的發(fā)射線圈位置調(diào)整模塊和發(fā)射線圈位置鎖定模塊；

充電平臺(tái)上還設(shè)置有多個(gè)壓力傳感器以及與發(fā)射線圈固定連接的小型傳動(dòng)裝置；

所述小型傳動(dòng)裝置分別與所述發(fā)射線圈位置調(diào)整模塊和發(fā)射線圈位置鎖定模塊電連接；

所述壓力傳感器與發(fā)射線圈位置調(diào)整模塊連接；

所述發(fā)射線圈位置調(diào)整模塊接收壓力傳感器發(fā)出的來自無人機(jī)重量的電信號(hào)，據(jù)此計(jì)算出接收線圈位置，控制小型傳動(dòng)裝置帶動(dòng)發(fā)射線圈移動(dòng)與接收線圈進(jìn)行位置匹配；

所述發(fā)射線圈位置鎖定模塊接收信息解調(diào)模塊的位鎖信號(hào)，用于鎖定發(fā)射線圈固定于充電平臺(tái)或解鎖固定的發(fā)射線圈。

在上述的線圈位置自動(dòng)調(diào)整的無人機(jī)無線充電續(xù)航裝置中，所述發(fā)射線圈采用平面型磁芯，繞制成矩形單邊線圈；所述接收線圈采用平面型磁芯，繞制成矩形雙邊線圈。所述充電平臺(tái)發(fā)射單元與無人機(jī)接收單元通過諧振線圈采用100kHz頻率傳遞功率，采用2.4GHz頻率傳遞充電信息。

進(jìn)一步地描述本實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)，如圖1所示，一種線圈位置自動(dòng)調(diào)整的無人機(jī)無線充電續(xù)航裝置，包括充電平臺(tái)發(fā)射單元1和無人機(jī)接收單元2，充電平臺(tái)發(fā)射單元包括依次連接的平臺(tái)電源模塊11，信息解調(diào)模塊12，共振控制電路13，高頻逆變模塊14，通訊線圈15，發(fā)射線圈位置調(diào)整模塊16，發(fā)射線圈位置鎖定模塊17，發(fā)射線圈18。無人機(jī)接收單元2包括依次連接的接收線圈21，信息監(jiān)測(cè)與調(diào)制單元22，高頻整流模塊23，電池信息檢測(cè)模塊24，無人機(jī)電池模塊25。

充電平臺(tái)電源模塊11為共振控制電路13提供充電電壓；信息解調(diào)模塊12，實(shí)現(xiàn)與無人機(jī)接收單元2的無線電信息交互，控制共振控制電路13，并向發(fā)射線圈位置鎖定模塊17發(fā)送位鎖信息指令；共振控制電路13控制高頻逆變模塊14的通斷；高頻逆變模塊14將平臺(tái)電源模塊11輸出的功率通過全橋逆變方式發(fā)出高頻振蕩電磁場(chǎng)；通訊線圈15接收線圈21通過電力載波傳送的通信信息；發(fā)射線圈位置調(diào)整模塊16，通過密布的壓力傳感器返回的信息，計(jì)算出無人機(jī)接收線圈21的位置，再調(diào)整發(fā)射線圈18位置；發(fā)射線圈位置鎖定模塊17，在信號(hào)解調(diào)模塊12與無人機(jī)接收單元2進(jìn)行信息交互后，由軟件發(fā)出鎖定指令，將發(fā)射線圈18的位置固定；發(fā)射線圈18發(fā)射高頻逆變模塊14振蕩出的高頻振蕩功率；接收線圈21接收發(fā)射線圈18發(fā)射的能量；信息監(jiān)測(cè)與調(diào)制單元22，調(diào)制電池信息檢測(cè)模塊24所檢測(cè)得到的電池信息，通過高頻信號(hào)和通信通道發(fā)送至信息解調(diào)模塊12；高頻整流模塊23將接收的能量整流穩(wěn)壓成恒定的直流電，向無人機(jī)電池模塊25供電；電池信息檢測(cè)模塊24檢測(cè)無人機(jī)電池模塊25電池電壓等工作信息；無人機(jī)電池模塊25存儲(chǔ)電能，為無人機(jī)正常工作供電。

充電平臺(tái)發(fā)射單元1和無人機(jī)接收單元2通過諧振線圈采用100kHz頻率傳遞功率，采用2.4GHz頻率傳遞充電信息。

本實(shí)用新型增加了發(fā)射線圈位置調(diào)整模塊16，在充電平臺(tái)上合理布置壓力傳感器。當(dāng)無人機(jī)起落架對(duì)充電平臺(tái)有力的作用，并達(dá)到一定的壓強(qiáng)，使得充電平臺(tái)上布置的某些壓力傳感器發(fā)出的電信號(hào)超出預(yù)設(shè)值，通過軟件計(jì)算可以得出接收線圈21的位置。壓強(qiáng)值可以根據(jù)無人機(jī)的實(shí)際重量進(jìn)行設(shè)置，并確定此時(shí)的電信號(hào)強(qiáng)度。又由于磁耦合式無線傳能技術(shù)有一定的位置容錯(cuò)性，所以對(duì)計(jì)算精度沒有特別高的要求。獲得接收線圈21的位置以后，小型傳動(dòng)裝置帶動(dòng)發(fā)射線圈18做水平方向移動(dòng)，自動(dòng)和接收線圈21進(jìn)行位置匹配，而達(dá)到最佳的傳輸效率。工作流程如圖2所示。

本實(shí)用新型增加了發(fā)射線圈位置鎖定模塊17，當(dāng)無人機(jī)降落在充電平臺(tái)上，發(fā)射線圈位置調(diào)整模塊16使發(fā)射線圈18達(dá)到計(jì)算出的最佳匹配位置后，該模塊檢測(cè)到來自信息解調(diào)模塊12發(fā)出的位鎖信號(hào)指令，通過小型傳動(dòng)裝置將發(fā)射線圈18固定在充電平臺(tái)上，防止由于在充電過程中其他物體落在充電平臺(tái)上而引起發(fā)射線圈18位置的變化。當(dāng)無人機(jī)需要起離充電平臺(tái)，信號(hào)解調(diào)模塊12中斷位鎖信號(hào)指令，使發(fā)射線圈位置鎖定模塊17解除發(fā)射線圈18的位置鎖定，等待下一次無人機(jī)降落到充電平臺(tái)。鎖定與解鎖的過程如圖3所示。

如圖4所示，發(fā)射線圈3，采用平面型磁芯，繞制成矩形單邊線圈；接收線圈4，利用平面型磁芯，繞制成矩形雙邊線圈。上述結(jié)構(gòu)提高電能傳輸功率和傳輸效率的同時(shí)，提高其位置容錯(cuò)性，從而降低了對(duì)無人機(jī)落點(diǎn)的精確度的要求，與傳統(tǒng)磁芯相比減小了整體重量，有利于減小無人機(jī)負(fù)重、提高續(xù)航能力。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書未詳細(xì)闡述的部分均屬于現(xiàn)有技術(shù)。

雖然以上結(jié)合附圖描述了本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說明，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變形或修改，而不背離本實(shí)用新型的原理和實(shí)質(zhì)。本實(shí)用新型的范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。