除了传统(tǒng)的(de)无(wú)人机充电方(fāng)式(shì)以外,国内外的一些新(xīn)技术创造了几种全新的无人机充电方式。
一(yī)、无人机充电站
(1)无人机用无线供电装置在日本问(wèn)世
从事(shì)无人(rén)机和遥(yáo)控(kòng)玩具业务(wù)的(de)日本enRoute公司(sī)与电气通信设备厂(chǎng)商日(rì)本(běn)电业工作公司合作开(kāi)发出了为无(wú)人(rén)机配备的电池提供无(wú)线供电(diàn)的装置。
具体做法是让(ràng)配备有受电装置的无(wú)人机,降落到集2.4GHz频带共(gòng)式供电器、供电天线和整流天线于一体(tǐ)的供电“基座”上(shàng)进行(háng)充电。将供电装置配备在(zài)UGV(无人地面车辆)上(shàng),使(shǐ)其移动到人无(wú)法进入的区域(yù),就可以在特定地区进行供电。受电装(zhuāng)置约30g,比(bǐ)电磁感(gǎn)应等使用的线圈重量(liàng)轻,还可以配备到小型无人机上(shàng)。还有一个特(tè)点,就(jiù)是(shì)采(cǎi)用(yòng)了微波(bō)波段(duàn)的共振耦合(hé)方式,供电时供受电耦(ǒu)合器间的对位自(zì)由(yóu)度高。在横向错位(wèi)在±10mm的范围(wéi)内,传输效率达到(dào)80%以上(shàng)。通过采用日本电业工(gōng)作的整流天线技术,整流电路的RF-DC转(zhuǎn)换效率高达约70%以上。充电时间(jiān)大约为60分(fèn)钟。由于是非接触充(chōng)电,因(yīn)此防水性和防尘(chén)性高,可以防止火山地(dì)带细小微粒造成的充电不良(liáng)以及降(jiàng)雨等引起的短(duǎn)路。适用于灾情调查(chá)、使用很(hěn)多多旋翼(yì)飞行器的大范围区域监控等。
(2)德国柏林(lín) SkySense 公司(sī)无人(rén)机充电板
2015年5月12日,来自(zì)德国柏林(lín)的 SkySense 公(gōng)司利(lì)用一(yī)款(kuǎn)金(jīn)属平(píng)板来代替运(yùn)油(yóu)机的作(zuò)用,充电平板是镀金的底座,其表面是蜂巢结(jié)构,整个表(biǎo)面被分成了有规则的(de)若干份,猜测(cè)是为提供不(bú)同(tóng)电极(正负(fù)极)而采(cǎi)取(qǔ)的特殊结构(gòu)。通(tōng)过外接(jiē)电源,充电平板可以(yǐ)为无人(rén)机提供100-240 V电源(yuán)输入(rù)和一(yī)个10 A充电率。而无人机上也要进行(háng)相应的改造(zào),需要将无人机中的充电触点通(tōng)过与导线连接到落(luò)脚架,并在导线尽头安装一(yī)个(gè)镀金弹簧,这样无人机(jī)只要降落(luò)在充电平板(bǎn)上(shàng),通过与(yǔ)平面上的镀金弹簧触点接触,从而完成充电(diàn)。
为了(le)应对户外的(de)多变天气,SkySense 充电板具有防水特点(diǎn),并(bìng)且团队(duì)在充(chōng)电板上还设(shè)计了类(lèi)似停机库遮蔽棚(péng)的 Droneport。当无(wú)人机充电时,Droneport 可以远程打开,完全覆盖无人机和充电板进行(háng)封闭保护。这种解决方(fāng)案主要是(shì)针对外出作业的无人机,将无人机的降落—充电(diàn)—起飞(fēi)全过程(chéng)独立实现(xiàn),不(bú)需要(yào)有人在现场进行干预和(hé)辅助。
(3)中南大学学生姜植元研发自(zì)主续航无(wú)人机
中南大学学生姜(jiāng)植元发明的自主续航无(wú)人机在2015年获(huò)得(dé)了广泛关(guān)注(zhù),获(huò)1.2亿元注(zhù)资(zī)。
该自主续航无人机并没有使用锂聚合物电池,而是(shì)用太(tài)阳(yáng)能续(xù)航。而姜植元(yuán)所研(yán)发的飞行器(qì)可以(yǐ)实时监测自身电量,当电量降(jiàng)低(dī)到(dào)一(yī)定(dìng)水平(píng)的时候会启动“寻找充电(diàn)桩”模式获取(qǔ)充电桩位置,然后在(zài)充(chōng)电桩的(de)太(tài)阳能板上(shàng)进行无线充(chōng)电。姜植元及(jí)其团队认为无人机(jī)在我国用(yòng)于航(háng)拍较多,而(ér)他们想让(ràng)无(wú)人机(jī)应用在快递、电路巡检、测绘和边境巡逻等领域。透过这种(zhǒng)太阳(yáng)能充电桩模式,无人机不仅能执行边境巡逻(luó)的任(rèn)务,而且成本更为低(dī)廉。
二、无人机空中充电(diàn)或加油
Daniel Wilson是悉尼大(dà)学澳大(dà)利亚(yà)研究中心机器(qì)人领域的研究人员,他(tā)发(fā)明出一(yī)种对接系统可(kě)以使无(wú)人机在半空(kōng)中(zhōng)进(jìn)行对接和补给(gěi)。悉尼大学的研究团(tuán)队花了数年(nián)时(shí)间来研发这(zhè)项技术,这(zhè)一对接(jiē)系(xì)统允许无人机在空中对(duì)接时根据需求进行加油或充(chōng)电(diàn)。
这一系(xì)统能够(gòu)成功运行的原理主要是依(yī)靠于高度协调的GPS、惯性(xìng)运动传感器(qì)和(hé)两架无人(rén)机上载有(yǒu)的(de)红外线技术(shù)——一架领航(háng)无人(rén)机(jī)和一(yī)架(jià)跟(gēn)随无人机,两架无人机的燃油或(huò)电(diàn)力(lì)传输还需要(yào)一根“加油(yóu)”管。领航的无人机会拖着一个锥形的(de)“加油”管,并向外传送着其搭载的传感(gǎn)器数(shù)据。利用这些数据,跟随的(de)无人机(jī)会试图紧跟着领(lǐng)航无人机(jī),并飞(fēi)行(háng)至(zhì)准确的位置。一旦准备就绪,无(wú)人机就会用飞机头锥和“加油”管进行(háng)对(duì)接(jiē),最后完成空中加油(yóu)或充电(diàn)。想要准确完成(chéng)对接(jiē)阶段是十分困难的,尤其是因为这(zhè)两架无(wú)人机和(hé)加(jiā)油管重量十分的轻,会不断的(de)被风和湍流影响。因此(cǐ)在短期时间内,该系统可能更多的会给(gěi)军(jun1)用(yòng)的大型无(wú)人机进行加油。
三、无人机导线充电
波士顿无人机制造商(shāng)CyPhy Works发(fā)明可永(yǒng)不着陆的Parc无人机,可(kě)执(zhí)行(háng)空(kōng)中巡航任(rèn)务。Parc无(wú)人机由一条“微(wēi)丝”连接,既可以传输数(shù)据也可从(cóng)外(wài)部发电机(jī)、车辆(liàng)或其他设备获得电(diàn)力,也就是说Parc无人机(jī)能在空中一直运作(zuò)不着(zhe)陆。但这(zhè)种(zhǒng)由“微丝”连接(jiē)电源的(de)结构也有明显的弊(bì)端(duān),即无人机的飞行范围(wéi)受到了限制。
无人机导线充电(diàn)技术在我国发展(zhǎn)相较成熟,目前已经在实际应用。
四、无(wú)人机借力输电线路充(chōng)电
美国麻省理工学院的(de)一名学生展示了一种可降落在输电线(xiàn)路上为自(zì)己充电的原(yuán)型机系统。这一(yī)智能系统借助(zhù)输电线路发出的磁(cí)场,为自(zì)己寻(xún)找最理想的充电地点。
麻省(shěng)理工学院的这个原型机(jī)能降落在输电线上,为自己充电。它借(jiè)助磁传感器(qì)寻找完(wán)美(měi)的着陆(lù)点,当(dāng)飞机慢慢靠近输电线时,它将会(huì)扬起鼻子,以便借助夹子(zǐ)(通常安装轮(lún)子的地方)“栖息”在输电线上,从(cóng)输电(diàn)线上吸取(qǔ)电能。
无(wú)人(rén)机技术(shù)研(yán)究从(cóng)未停止,随着各种技术研究的深入,无(wú)人机充电(diàn)方(fāng)式将不断创新(xīn)。(全球无人机网董(dǒng)冬)

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