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无人机几种全新(xīn)充(chōng)电方(fāng)式(shì)

 

除了传统(tǒng)的无人机充电方(fāng)式以外,国内外的一些新(xīn)技(jì)术创造了几种全新的无(wú)人机(jī)充电方式。

一(yī)、无人(rén)机充电站

1)无人机用无(wú)线供电装置在日本问世

从(cóng)事无(wú)人(rén)机和遥控玩具业务的日本enRoute公司与电(diàn)气通(tōng)信(xìn)设备厂商日本电(diàn)业工作公(gōng)司合作开发出了为无人机配备的(de)电池提供(gòng)无线供电的装置。

具体做法是(shì)让配备有受电装置(zhì)的无人机(jī),降落(luò)到集2.4GHz频带共式供电器、供电天线和整流天线于一体的供电“基座”上(shàng)进行充电。将供(gòng)电装置配备在UGV(无人地面(miàn)车辆)上(shàng),使其(qí)移(yí)动到人无法进入的区域,就(jiù)可以在(zài)特定地区(qū)进行供电。受(shòu)电装(zhuāng)置(zhì)约30g,比(bǐ)电磁(cí)感应等使用的线圈重(chóng)量轻,还(hái)可以配备到小(xiǎo)型无人机上。还有一个特点,就是采用了微波(bō)波段(duàn)的(de)共振耦合(hé)方式(shì),供(gòng)电时(shí)供受电耦合(hé)器间的对(duì)位(wèi)自由度高(gāo)。在横向错位(wèi)在±10mm的范围内,传输效(xiào)率达到80%以上(shàng)。通过采用(yòng)日本电业工作(zuò)的整流天线(xiàn)技术,整流电路的RF-DC转(zhuǎn)换效率高达约70%以上。充(chōng)电时间大约为60分钟。由于是(shì)非(fēi)接触充电,因(yīn)此(cǐ)防水性和(hé)防(fáng)尘(chén)性高,可以防(fáng)止火山地带细小(xiǎo)微粒(lì)造成的充电不(bú)良以及降雨等引起(qǐ)的短路。适用于灾情调查、使用很多多旋翼飞行器的大范围区域监(jiān)控等。

2)德(dé)国(guó)柏(bǎi)林 SkySense 公司无人(rén)机充电板

2015512日,来自(zì)德国柏林的 SkySense 公司利用一款(kuǎn)金属平(píng)板来代替运油(yóu)机的作用,充电平板(bǎn)是镀(dù)金的底座,其表面是蜂巢结构,整(zhěng)个表面被分成了有(yǒu)规则的若干(gàn)份,猜测是为提(tí)供不同电(diàn)极(正负极)而采取的特殊结构。通过外接电(diàn)源,充(chōng)电平板(bǎn)可以为无人机提供100-240 V电源输入和一个(gè)10 A充电率。而无人机上也要进行相应的改造,需要将无人机(jī)中(zhōng)的充电触点(diǎn)通过与导(dǎo)线连接到落脚架,并在导线尽头安装一个镀金弹(dàn)簧,这样无人机(jī)只要降落在充电平板上,通过与平(píng)面上的镀金弹簧触点接触,从而完成充电。

为了(le)应对户外的多变天气,SkySense 充电板具(jù)有防水特点,并且团队在充电板上还设计了类似停机库遮蔽棚的 Droneport。当无(wú)人机充(chōng)电时,Droneport 可以远程(chéng)打(dǎ)开(kāi),完全覆盖无(wú)人机和充电板进行(háng)封闭保护。这种解决方案主要是(shì)针(zhēn)对外出作业(yè)的无人机,将无人机的(de)降落—充电—起飞全过程独立实现(xiàn),不(bú)需要有(yǒu)人在(zài)现场进行干(gàn)预和辅助。

3)中(zhōng)南大学学生姜(jiāng)植元研(yán)发(fā)自(zì)主续(xù)航无人机

中南(nán)大学学(xué)生姜植元发明的自主(zhǔ)续(xù)航(háng)无人机在2015年获得了(le)广泛关注,获1.2亿元注资(zī)。

该自(zì)主续航无人机并没有使用锂聚(jù)合物电池,而是用太阳能(néng)续(xù)航。而姜(jiāng)植元所(suǒ)研发的飞行器可以实(shí)时监测自身电量,当电量(liàng)降低(dī)到一定水(shuǐ)平的时候会(huì)启动“寻找充电桩”模式(shì)获取充电(diàn)桩位置,然后(hòu)在充电(diàn)桩的(de)太阳能板(bǎn)上(shàng)进行无线充电。姜植元及其团队(duì)认为无人机在(zài)我国用于(yú)航拍较多,而他们想(xiǎng)让无人机应用在快递、电路(lù)巡(xún)检、测(cè)绘和(hé)边境巡逻(luó)等领域。透过这种(zhǒng)太阳能充电桩模式(shì),无人机不仅能执行边境巡逻的任务(wù),而(ér)且成本更为低(dī)廉。

二、无人机空中充(chōng)电(diàn)或加油

Daniel Wilson是悉尼大学澳大(dà)利(lì)亚研(yán)究中心(xīn)机器人领(lǐng)域的研究人(rén)员,他发(fā)明出一种对接系统可以使无人机在半空中进行(háng)对(duì)接和补给(gěi)。悉尼大学的(de)研究团队花了数年时间来研发这(zhè)项技术(shù),这一(yī)对接系统(tǒng)允(yǔn)许无人机在空(kōng)中对(duì)接时根据需求进行加油(yóu)或充(chōng)电。

这一系统能(néng)够成功运行的原理主(zhǔ)要是依(yī)靠于高度协调的GPS、惯性运动传感器和两架无人机上载有的红外线技(jì)术——一架领航无人机和一架跟随无人机,两架无人机的燃油或电力传输还需要一根“加(jiā)油”管(guǎn)。领航的无人机会拖着一个(gè)锥形的“加油”管(guǎn),并向(xiàng)外传送着其搭载的(de)传感器(qì)数据。利(lì)用这些数据(jù),跟随的无人机会试图紧跟着领航无人机,并飞行至准确(què)的(de)位(wèi)置。一旦(dàn)准(zhǔn)备就绪,无人机就会用飞机头锥和(hé)“加(jiā)油”管进行(háng)对(duì)接,最后完成空中(zhōng)加油或充电。想要准确(què)完成(chéng)对接阶段是十分困难(nán)的(de),尤其是因为这两(liǎng)架(jià)无人机和加油管(guǎn)重量十分的轻,会(huì)不断的被(bèi)风和(hé)湍流影(yǐng)响。因此在短期时间内,该(gāi)系统(tǒng)可能更多的(de)会给军用的大型无人(rén)机进行加油。

三、无人机导线充(chōng)电

波士顿无人机制造商CyPhy Works发明可永(yǒng)不(bú)着陆的Parc无(wú)人机,可(kě)执行空中巡航任务。Parc无人机由(yóu)一(yī)条“微丝”连(lián)接,既可以传(chuán)输(shū)数据(jù)也可从(cóng)外部(bù)发(fā)电机、车辆或(huò)其他设备获得电力,也就是说Parc无人机能在空中一直运作(zuò)不着陆。但这(zhè)种由(yóu)“微丝(sī)”连接电源的结构(gòu)也(yě)有明显的弊端,即无人机的飞行范围受(shòu)到了限制。

无人机导线充电技(jì)术(shù)在我(wǒ)国(guó)发展相较成熟,目(mù)前已经在实(shí)际应用。

四、无人(rén)机借(jiè)力输(shū)电线(xiàn)路充电

美国麻省理(lǐ)工学院的一名(míng)学生展示了一种(zhǒng)可降落(luò)在输电线(xiàn)路上为(wéi)自己充电的原型机(jī)系统。这一智能系统借助输电线路发出的磁场,为自己寻(xún)找最(zuì)理想的充电地点。

麻省理(lǐ)工(gōng)学院的(de)这个原型机能降落在输(shū)电(diàn)线上,为自己充电。它借助磁传感器(qì)寻(xún)找完美的着(zhe)陆点(diǎn),当飞机(jī)慢慢靠(kào)近(jìn)输电线时,它将会扬起鼻子,以便借助夹子(通常安(ān)装轮子的地方)“栖息”在(zài)输电线上,从输电线(xiàn)上吸(xī)取电能。

无人机(jī)技术研(yán)究从(cóng)未停(tíng)止(zhǐ),随着各种技术(shù)研(yán)究的(de)深入,无(wú)人机充电方式将不(bú)断创(chuàng)新。(全球(qiú)无人机网董冬)

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