除了(le)传统的无人机(jī)充电方式以外,国内外的一些新技术创造了几种全新的无人机充电方式(shì)。
一、无人(rén)机充(chōng)电站
(1)无人机用无线(xiàn)供电装置在日本问世
从(cóng)事无人机和(hé)遥控玩(wán)具业务的日(rì)本enRoute公(gōng)司(sī)与电气通信设备厂商(shāng)日本电业工作(zuò)公司合作开(kāi)发出了为无人(rén)机(jī)配(pèi)备的电(diàn)池提供无线供电的装置。
具(jù)体做法是让(ràng)配备有受(shòu)电装置的无(wú)人机,降落到(dào)集2.4GHz频带共式(shì)供(gòng)电(diàn)器、供电天线(xiàn)和整流(liú)天线于一(yī)体的供电(diàn)“基座”上(shàng)进行充(chōng)电。将供电装置配备在UGV(无人(rén)地面车辆)上,使其移(yí)动到(dào)人无法进入的区域,就(jiù)可以(yǐ)在特定地区进行(háng)供电。受电装置约(yuē)30g,比电磁感应(yīng)等使用的(de)线圈重量轻,还可(kě)以配备到小型无人机上。还有一个(gè)特(tè)点,就是(shì)采(cǎi)用了微(wēi)波波段的共(gòng)振耦合方式,供电时(shí)供受(shòu)电耦合(hé)器间(jiān)的(de)对位自由度高。在横(héng)向(xiàng)错位在(zài)±10mm的范围(wéi)内(nèi),传(chuán)输效(xiào)率达到80%以上。通(tōng)过采用日(rì)本电业工作的整流天线技术,整流电路的RF-DC转换效率高达约70%以上。充电(diàn)时间大约为(wéi)60分(fèn)钟(zhōng)。由于是非接触充电,因此(cǐ)防水(shuǐ)性和防(fáng)尘性高,可以防止火山地(dì)带细小(xiǎo)微粒造成的充电不良以及降雨等引起的短路。适用(yòng)于灾情调(diào)查、使用很多(duō)多旋翼飞(fēi)行器的大范围区(qū)域监控(kòng)等。
(2)德国柏林 SkySense 公司无人机充电板
2015年5月12日,来自(zì)德(dé)国柏林的 SkySense 公司利(lì)用一款金属平板来代替运(yùn)油机的作用,充电(diàn)平板(bǎn)是镀金的底(dǐ)座,其表面(miàn)是蜂巢结构(gòu),整(zhěng)个表(biǎo)面被分成了有规则的若干份,猜测是为(wéi)提供不同(tóng)电(diàn)极(jí)(正负极)而采取的(de)特殊结构。通(tōng)过外(wài)接电源,充电平板(bǎn)可以(yǐ)为无人机提供100-240 V电(diàn)源输入和一个(gè)10 A充电率。而无(wú)人机上(shàng)也要进行(háng)相(xiàng)应的改造,需要将无(wú)人机(jī)中的充电触点(diǎn)通过与导线(xiàn)连接到落(luò)脚架,并(bìng)在(zài)导线尽头(tóu)安装(zhuāng)一(yī)个镀金弹簧,这(zhè)样无人机只要降落在充电平板上,通过与平面上的(de)镀金弹簧触点(diǎn)接触,从而完成充电。
为了(le)应对(duì)户外(wài)的(de)多变天气,SkySense 充(chōng)电板具有防(fáng)水(shuǐ)特点(diǎn),并且团队在充电板上还设计(jì)了类似停(tíng)机库遮蔽(bì)棚的 Droneport。当无人机(jī)充电时,Droneport 可(kě)以(yǐ)远程打开,完全(quán)覆盖无人机和充电板进行封闭保护。这种解决方案主要是针对外(wài)出作业的无人机,将(jiāng)无人(rén)机的降落—充(chōng)电(diàn)—起飞全过程独立实现,不需(xū)要有人在现场进行干预(yù)和(hé)辅助。
(3)中南大(dà)学学生姜植元(yuán)研发(fā)自(zì)主(zhǔ)续航无人(rén)机
中(zhōng)南大学学生(shēng)姜植元发明的自主续航无(wú)人机在2015年获(huò)得(dé)了广泛关注,获1.2亿元注资。
该自主续航(háng)无人机并没有(yǒu)使用锂聚合(hé)物电(diàn)池(chí),而是用太阳(yáng)能续(xù)航(háng)。而姜植元所研发的飞(fēi)行器可以(yǐ)实时监测自身电量,当(dāng)电量降低到(dào)一定水平的时候会启动“寻找充电(diàn)桩”模式获(huò)取(qǔ)充电桩位置,然后在充电桩的太阳能板(bǎn)上进行无线充电。姜植元(yuán)及(jí)其团(tuán)队认(rèn)为无人机在我国用于(yú)航拍较多(duō),而他们想让无人机应用在快递、电路巡检、测绘和边境巡逻等(děng)领域。透过这种太阳能充(chōng)电桩模式,无人机不仅能执行边境巡逻的任务,而且成(chéng)本更(gèng)为(wéi)低廉。
二、无人机(jī)空(kōng)中充电或加油
Daniel Wilson是(shì)悉(xī)尼大学澳大利亚研究(jiū)中心机器人领域的研究人员,他发明出一种对接系统可以使无人机在(zài)半空中进行对接和补给。悉尼大学的研究(jiū)团队花了数年时(shí)间来(lái)研(yán)发这项技术,这一对接系统(tǒng)允许无(wú)人机(jī)在(zài)空中对接时根(gēn)据需求进行(háng)加油或充(chōng)电。
这一系(xì)统能够成功(gōng)运行的原理(lǐ)主要是依靠于高度协调(diào)的GPS、惯性运动传感器和(hé)两架无人机上载(zǎi)有的红外线技术——一架(jià)领航(háng)无人机和一架跟随(suí)无人机,两架无(wú)人机(jī)的燃油或(huò)电力传输还需(xū)要(yào)一根“加油”管。领航的无人机会拖着一个锥形的“加油”管(guǎn),并向外传送着其搭载的传(chuán)感器数据。利用这些数据,跟随的无人机会试图紧跟着领航(háng)无人机,并(bìng)飞行至准确的位置。一(yī)旦准(zhǔn)备(bèi)就绪,无人(rén)机(jī)就会用飞机头(tóu)锥和“加油”管进行对(duì)接,最后完(wán)成(chéng)空中加油或充电(diàn)。想要准确完成对接阶段是十分困难的,尤其是因为这两架无人(rén)机(jī)和加油管重(chóng)量十分(fèn)的(de)轻,会不断的被风和湍流影响。因(yīn)此在短期时间内,该(gāi)系统可能更多的会给军(jun1)用的大型(xíng)无人机进行加油。
三、无人机导线充电
波士顿无人机制造商CyPhy Works发明可永不着(zhe)陆的Parc无(wú)人(rén)机,可执行空中巡航(háng)任务(wù)。Parc无人机由一条“微丝”连接,既可(kě)以传输数据(jù)也可从外部发电(diàn)机、车(chē)辆或其(qí)他设备获得电力,也就是说(shuō)Parc无人机能在空中(zhōng)一直运作不着陆(lù)。但这种(zhǒng)由“微(wēi)丝”连接(jiē)电源的结构也有明显的(de)弊端,即无人(rén)机的(de)飞行范围受(shòu)到了限制。
无人机导线充电技术在我(wǒ)国发展相较成熟,目前已经在实际应(yīng)用。
四、无人机借力输(shū)电线路充(chōng)电
美国麻省理工(gōng)学院的一名学生(shēng)展示了(le)一(yī)种(zhǒng)可降(jiàng)落在输电(diàn)线路上为自己(jǐ)充电的原型机系统。这(zhè)一智能系统(tǒng)借助输电线路发出的磁场,为自己寻找最理想的充电地点。
麻省(shěng)理工学院(yuàn)的这个原型机能降落在输电(diàn)线(xiàn)上,为自己(jǐ)充电。它借(jiè)助磁(cí)传感器寻(xún)找完(wán)美的着陆点,当飞机慢慢靠近输电线时,它将(jiāng)会(huì)扬起鼻子,以便借助夹(jiá)子(通常安装轮子的地方)“栖息”在输电线(xiàn)上(shàng),从输电线上吸(xī)取电能。
无人机技术研(yán)究从未停止,随着各种技(jì)术研究的深入,无人机充电方式将不断创新。(全(quán)球无人机网董冬)

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