除了传统的无人机充电方式以外,国内外的一些新技(jì)术创造(zào)了(le)几种全新的无人机充电方式(shì)。
一、无(wú)人(rén)机充电站
(1)无人机用无线供电装置在日本问世
从(cóng)事无人机(jī)和遥控(kòng)玩具业务(wù)的日本enRoute公司与电气(qì)通信设备(bèi)厂商日本电业工作公司合(hé)作开发出了为无人(rén)机配(pèi)备的电池提(tí)供无(wú)线供电的装置。
具体做法是让配备有受电装置(zhì)的无(wú)人机,降落到集2.4GHz频带(dài)共式供电器、供(gòng)电天线(xiàn)和整流天线于一(yī)体的(de)供电“基座”上进(jìn)行充电。将供电装置配(pèi)备在UGV(无(wú)人(rén)地面车辆)上(shàng),使其移动到人无(wú)法进入的区域,就可以在(zài)特定(dìng)地区进行供电。受电装(zhuāng)置约30g,比电磁感应等使用的线圈重量(liàng)轻,还可以配备到小型无(wú)人机上(shàng)。还有一(yī)个(gè)特点(diǎn),就是采用(yòng)了微波波段的(de)共振耦(ǒu)合(hé)方式,供电时供受(shòu)电耦合器间的对位自由度高(gāo)。在横(héng)向错位在±10mm的范围内,传输效(xiào)率达(dá)到80%以上。通过(guò)采用(yòng)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(gāo)达约70%以上。充电时间大约为60分钟(zhōng)。由于是非(fēi)接(jiē)触(chù)充电,因此防水性(xìng)和防(fáng)尘性高,可以防(fáng)止火山(shān)地带(dài)细小微(wēi)粒(lì)造成的充(chōng)电不良以及降雨等引(yǐn)起的短路。适用于灾情调查(chá)、使用很多多旋(xuán)翼飞行(háng)器的大范围区域(yù)监控等。
(2)德国柏林 SkySense 公司无(wú)人机充电(diàn)板(bǎn)
2015年5月(yuè)12日,来(lái)自德国柏(bǎi)林的 SkySense 公司利用一款金属平板来代替(tì)运油机的作用,充电平板是镀金的底座,其表面是(shì)蜂巢结构,整个表面被分成了有(yǒu)规则的若干份,猜(cāi)测是(shì)为提供不同电极(jí)(正负极)而采(cǎi)取的特(tè)殊结构。通过外接电源,充(chōng)电平(píng)板可以为(wéi)无人机提供(gòng)100-240 V电源(yuán)输入和一个10 A充电率。而(ér)无人机上也(yě)要进(jìn)行相应的改造,需要将无(wú)人(rén)机中的充(chōng)电(diàn)触点通过(guò)与导线连接(jiē)到落(luò)脚架,并(bìng)在导线尽头安(ān)装一个(gè)镀(dù)金弹簧,这样无人机只要降落在充电平板上,通(tōng)过与平(píng)面上的镀金(jīn)弹簧触点接触,从(cóng)而完成(chéng)充电。
为了应(yīng)对户外的多变天气(qì),SkySense 充电(diàn)板具有防(fáng)水特点,并(bìng)且团队在充电板上还(hái)设计了类似停机库遮蔽棚的 Droneport。当无人机充电时,Droneport 可以远程打开,完全覆盖无(wú)人(rén)机(jī)和充(chōng)电板进行封闭保护。这种解决方案主要是针对外出(chū)作业的无(wú)人机,将无人(rén)机的降落—充(chōng)电—起飞全过程独立实现,不需要有人在现场进(jìn)行(háng)干预(yù)和辅助。
(3)中南(nán)大(dà)学学(xué)生姜植元(yuán)研发自(zì)主(zhǔ)续航无人机
中南大学学生(shēng)姜植元发明的自主续航无人(rén)机在2015年获(huò)得了广泛关注,获1.2亿元注资。
该自主续航无人机并没有使用锂聚合物电(diàn)池,而是用(yòng)太(tài)阳能(néng)续航。而(ér)姜植元所研发的飞行器可以实时监测自(zì)身(shēn)电量(liàng),当电量降低到一定水(shuǐ)平的(de)时候会启动“寻找充电桩”模(mó)式获取(qǔ)充电桩位(wèi)置(zhì),然后在充电(diàn)桩的太阳能板上进行(háng)无线充电。姜植元及其团(tuán)队认为无人(rén)机在(zài)我国用于(yú)航拍(pāi)较多(duō),而他们想让无人机应用(yòng)在快递、电路巡检、测(cè)绘和边境(jìng)巡逻等(děng)领域。透过这种太(tài)阳能充电桩模式,无人机不(bú)仅能执行边境(jìng)巡逻(luó)的任务,而且成本更为低廉(lián)。
二(èr)、无人机空中充电或(huò)加油(yóu)
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(jiū)人(rén)员,他发明(míng)出一种对接(jiē)系统可(kě)以使无(wú)人机在(zài)半空中进行对接和补给(gěi)。悉尼大学的研究团(tuán)队花了数年时间来(lái)研发这项技术,这一对接系统允许无人机在空(kōng)中对接时(shí)根据需求(qiú)进行加油(yóu)或充电。
这一系(xì)统(tǒng)能够成功运行的原理(lǐ)主(zhǔ)要是依靠于高度协调的GPS、惯性运动传感器和两(liǎng)架无人机上(shàng)载有的红(hóng)外线(xiàn)技术(shù)——一架领航无人机(jī)和一架跟随(suí)无(wú)人机,两架无人机的燃(rán)油或电力(lì)传输还(hái)需要一(yī)根“加油”管(guǎn)。领航的无人机会拖着(zhe)一个锥形的“加油”管,并向外传送着其搭载的传感(gǎn)器数据。利用这些数(shù)据,跟随的无人(rén)机会试图紧(jǐn)跟着领航无人(rén)机,并飞(fēi)行(háng)至准确的位(wèi)置(zhì)。一旦(dàn)准备就绪,无人(rén)机就会用飞机头锥和“加油”管进行对接,最后(hòu)完(wán)成空中加油或充电。想要准(zhǔn)确(què)完成(chéng)对接阶段(duàn)是十分困难的,尤其是因为(wéi)这两架无人机和加(jiā)油管重量(liàng)十(shí)分的轻,会不断的被风和湍流影响。因(yīn)此在短期时间内,该系统可(kě)能更多的会给军用的(de)大型无人机进(jìn)行加油。
三(sān)、无人机导线充电(diàn)
波(bō)士顿无人机制造商CyPhy Works发明可(kě)永(yǒng)不着(zhe)陆(lù)的Parc无人机(jī),可执行空中巡航任务。Parc无人机(jī)由一(yī)条“微(wēi)丝”连接,既(jì)可以传(chuán)输数据(jù)也可从外部发电机、车(chē)辆或其(qí)他设备获得电力,也就是说(shuō)Parc无人(rén)机(jī)能在(zài)空中一直运(yùn)作不着陆。但这种由“微丝”连接电源的(de)结构也有明显(xiǎn)的(de)弊端,即无人机的飞行范围受到了限制(zhì)。
无人机导线充电技术(shù)在我国发展相较成(chéng)熟,目前已经在实际应用。
四、无(wú)人机借(jiè)力(lì)输电线路充电
美国麻省理工学院的一名学生展示了一种可降落在输电(diàn)线(xiàn)路上为自己充电的原型机系(xì)统。这一智能系(xì)统借助输电线路(lù)发出的磁(cí)场,为自己寻找最理想的(de)充电地(dì)点。
麻省理工(gōng)学院的(de)这个原型机能降(jiàng)落在输电线上,为自己充电。它借助磁(cí)传感器寻找完美(měi)的着陆点,当飞机慢慢(màn)靠近输电线时,它将会扬(yáng)起鼻子,以便借助(zhù)夹子(通常安装轮子的(de)地方)“栖息”在输电线(xiàn)上,从输电线上吸(xī)取电能。
无人机技术研究从未(wèi)停止,随着各(gè)种技术(shù)研究的深入(rù),无人机充电方式(shì)将(jiāng)不断创新。(全球无人机网董冬(dōng))

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