[发明专利]一种无人机快速充电系统及其充电方法

权利要求书

1.一种无人机快速充电系统，其特征在于：包括支撑模块、定位模块和充电模块，所述支撑模块用于辅助无人机本体(2)降落并支撑无人机本体(2)；所述定位模块用于无人机本体(2)的返航定位，使无人机本体(2)降落至支撑模块上；所述充电模块用于控制对无人机本体(2)的充电过程。

2.根据权利要求1所述的一种无人机快速充电系统，其特征在于：还包括电量检测模块，所述电量检测模块设置在无人机本体(2)上，用于检测蓄电池的电量状况，充电模块根据电量状况、充电时的输入电压和蓄电池的实时电压控制充电过程。

3.根据权利要求1所述的一种无人机快速充电系统，其特征在于：所述的支撑模块包括底座(1)、无人机支座(8)和接触电极组，所述无人机支座(8)垂直底座(1)设置，且无人机支座(8)的排列方式与无人机本体(2)的旋翼支架的设置方式相对应；所述接触电极组两两对称排布在底座(1)上，充电时，接触电极组的电极接头与无人机本体(2)的蓄电池接口电连接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种无人机快速充电系统，其特征在于：所述无人机支座(8)为圆柱形，在无人机支座(8)上开设长度方向的V形槽，该V形槽的开口朝向底座(1)中心，且开口角度为80～150°，无人机支座(8)的中心开设有与V形槽连通的圆孔，无人机支座(8)上端为顶部凸起(801)，该顶部凸起(801)的两侧面为倾斜面，在无人机本体(2)降落后，顶部凸起(801)与旋翼支架呈线接触。

5.根据权利要求4所述的一种无人机快速充电系统，其特征在于：所述接触电极组包括推杆(3)、支撑腿(7)和步进电机(5)，所述步进电机(5)通过电机支座(6)固定在底座(1)上；所述推杆(3)一端与步进电机(5)的驱动轴相连，推杆(3)另一端设置有电极接头，在蓄电池接口上设置有对应的弹簧电极片，并在弹簧电极片上连接有压力传感器，充电时，电极接头与弹簧电极片接触。

6.根据权利要求5所述的一种无人机快速充电系统，其特征在于：所述推杆(3)下侧设置有限位槽(301)，在限位槽(301)两端设置有限位开关，该限位开关与步进电机(5)电连接；所述支撑腿(7)一端与底座(1)固定连接，支撑腿(7)另一端伸入限位槽(301)内，用于限制推杆(3)伸退长度。

7.根据权利要求3～6中任一项所述的一种无人机快速充电系统，其特征在于：所述定位模块包括定位单元、摄像单元、测距单元和控制单元，所述定位单元为超声波定位，在底座(1)中心设置有超声波传感器，该定位单元根据接收到的超声波信号获得无人机本体(2)的位置及飞行姿态，以控制无人机本体(2)的返航路线；所述摄像单元用于采集底座(1)上的图像信息；所述测距单元用于获得无人机本体(2)的高度信息；所述控制单元根据返航路线和飞行姿态控制无人机本体(2)返航，根据图像信息和高度信息发出指令控制无人机本体(2)降落。

8.根据权利要求7所述的一种无人机快速充电系统，其特征在于：所述底座(1)上的图像为回形图像(101)。

9.根据权利要求7所述的一种无人机快速充电系统，其特征在于：所述测距单元为红外线测距，在无人机本体(2)的旋翼支架上设置有红外线发射器，无人机支座(8)的中心孔中设有红外线感应器。

10.一种无人机快速充电系统的充电方法，其充电过程为：

步骤一、无人机快速充电系统中的定位单元发出超声波定位信号获得无人机本体(2)的位置信息和飞行姿态，经过控制单元的调整控制无人机本体(2)返航至底座(1)上方；

步骤二、摄像单元采集回形图像(101)信息，先对每个光斑像素求出其相对摄像机坐标原点的面矩，将每个像素的面矩累加起来，再求出光斑所有像素灰度级的积分，按照灰度重心法求重心位置，计算公式为：

x=dΣii[Σjf(i,j)]ΣiΣjf(i,j)y=dΣij[Σjf(i,j)]ΣiΣjf(i,j)]]>

其中，x为回形图像(101)中心位置的横向坐标；

y为回形图像(101)中心位置的纵向坐标；

f(i，j)为各个光斑像素相对摄像机坐标原点的面矩；

i为横向坐标上的光斑像素数，j为纵向方向上的光斑像素数；

则求得回形图像(101)相对无人机本体(2)的坐标位置，控制单元根据位置信息调整无人机本体(2)的位置；

步骤三、步骤二完成后，无人机本体(2)位于底座(1)正上方，此时红外线发射器启动，控制单元根据图像信息和高度信息控制无人机本体(2)降落至无人机支座(8)上；

步骤四、步骤三中无人机本体(2)降落后触发步进电机(5)启动，推杆(3)伸出使电极接头与弹簧电极片接触，并由压力传感器检测接触压力；

步骤五、步骤四中接触压力达到预设值后充电模块开始为蓄电池充电，充电过程分为预充电、分段恒流充电和脉冲充电三个阶段；

步骤六、电量检测模块检测到电量充足时，充电模块触发步进电机(5)反向启动，推杆(3)退回，支撑腿(7)触碰到限位开关后步进电机(5)停止，完成充电。