[发明专利]一种无人机自动充电更换电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及无人机研究领域，具体地，涉及一种无人机自动充电更换电池系统。

背景技术

随着无人机技术的普及，飞行器逐渐走进人们的生活，人们可以利用飞行器进行飞行操作，也可以进行航拍，也可以进行自动喷洒农药等，多旋翼无人机应用越来越广泛，但是多旋翼无人机电池和能源问题一直备受困扰，无法实现长时间循环任务，如物流、巡逻等等，因为一般电池只能飞行15-90分钟不等，飞行后就需要进行手动充电或者更换电池，采用人工手动使用麻烦，充电和电池更换效率较低。

综上所述，本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，现有的无人机或飞行器存在充电或更换电池不便，需要手动进行，效率较低的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种无人机自动充电更换电池系统，解决了现有的无人机或飞行器存在充电或更换电池不便，需要手动进行，效率较低的技术问题，实现了自动对无人机的电池进行充电或更换电池，无人工人操作，使用方便，且效率较高的技术效果。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种无人机自动充电更换电池系统，所述系统包括：无人机和自动充更换电池平台，所述无人机上设有通信模块、图像采集模块、图像处理模块、缓冲模块；所述自动充更换电池平台上设有GPS定位模块、辅助降落模块、充电单元、电池更换单元；其中，所述通信模块用于获得所述GPS定位模块的定位信息；所述图像采集模块用于采集无人机预设方向的图像信息；所述图像处理模块用于对所述图像采集模块采集的图像进行特征提取，获得特征信息，将获得的特征信息与预设信息进行匹配，获得匹配结果；所述辅助降落模块用于对所述无人机在所述自动充更换电池平台上的降落位置进行辅助定位；所述缓冲模块用于对所述无人机在所述自动充更换电池平台上降落时进行缓冲处理；所述充电单元用于所述无人机在所述自动充更换电池平台上降落后自动进行充电处理；所述电池更换单元用于所述无人机在所述自动充更换电池平台上降落后自动进行电池更换处理。

其中，即当无人机在飞行时，发现电量不足，则通过通信模块获得自动充更换电池平台的GPS定位信息，根据定位信息向自动充更换电池平台进行飞行，当飞到自动充更换电池平台的预设范围后，利用图像采集模块采集自动充更换电池平台的图像信息进行特征匹配，匹配成功则进行降落，在降落的过程中利用辅助降落模块进行精确降落位置辅助，利用缓冲模块进行缓冲平稳降落，降落后利用无人机的机架与充电单元的金属块进行接触进行自动充电，也可以利用电池更换单元将剩余电量不足的电池换下，更换新的电量充足的电池。

其中，所述缓冲模块具体为超声波模块，其中，所述超声波模块通过公式 v=p*S^0.5逐渐减速实现平缓降落，v为速度，p 为根据无人机类型进行预设的参数，S为距离。其中，*为乘号，a^b表示a的b次方，其中，超声波模块的工作原理为：该超声波模块通过发送超声波和接受超声波中间时间差，通过距离公式即可计算得出距离S=v(声音速度)*t(发送和接受时间差)。

其中，所述自动充更换电池平台上设有固定脚架，所述固定脚架用于对无人机进行固定，所述固定脚架上设有充电触点，所述充电单元利用充电触点与无人机金属脚架的触电接触进行充电。

其中，所述无人机上设有电池电量检测单元，所述电池电量检测单元用于检测无人机电池的剩余电量，当剩余电量小于阈值时，开启通信模块对自动充更换电池平台进行定位。利用电池电量检测单元用户可以自行设定一个阈值，如10%或者15%，当剩余电量小于阈值时，则无人机自动进行充电或更换电池。

其中，其中，所述图像采集模块具体为MT9V034摄像头并集成红外滤光片，所述图像处理模块通过FAST9图像处理算法，对图像进行特征提取，与自动充更换电池平台预设特征对比，确认自动充更换电池平台具体位置。具体为在平台上建立标志图案，预先采集平台图案特征存于模块内，当机载图像处理模块飞至充电台上空时，图像处理模块通过FAST9算法不断图采集的图像进行特征提取——角点，通过LK算法进行角点追踪，将飞机移动至平台上方，通过气压计进行缓慢降落，当距离平台5米内时自动切换至超声波模块进行距离测算。

其中，所述辅助降落模块具体为红外发射二极管，其中，所述辅助降落模块具体为红外直射发光二极管，飞机载有两个红外接收二极管，降落时通过图像模块不断进行微调，当机载红外接收二极管收到平台对应发光二极管时即可进行准确定位，定位成功后不断通过姿态传感器数据进行微调自我稳定。