[发明专利]用于无人机充电的磁悬浮定位装置及无人机和充电方法

权利要求书

1.一种用于无人机充电的磁悬浮定位装置，其特征在于，包括固定安装在多旋翼无人机底部的无人机底板(17)、活动设于无人机底板(17)两侧的立柱(15)、固定安装在两侧立柱(15)之间的两根梁(12)以及活动设于两根梁(12)上的滑块(13)，竖直穿过所述滑块(13)设有末端执行机构(14)，所述无人机底板(17)、立柱(15)、梁(12)、滑块(13)以及末端执行机构(14)内均设有线圈组，组合形成三自由度磁悬浮定位机构，所述末端执行机构(14)的上、下端分别设有末端基座(32)和无线充电线圈(31)，所述末端基座(32)中心设置上双目视觉系统(62)，所述无线充电线圈(31)中心设置下双目视觉系统(61)，所述上双目视觉系统(62)与下双目视觉系统(61)处于同一竖直线上，所述无线充电线圈(31)与充电基座对接，实现无线充电；

所述无人机底板(17)两侧的下部设有T型导轨槽，所述立柱为T型立柱，所述立柱活动插入T型导轨槽内；

所述无人机底板(17)的T型导轨槽内竖直侧边设有立柱主导向线圈组(211)，水平底面设有立柱主磁浮线圈组(221)，所述立柱(15)设有对应的立柱次导向线圈组(212)和立柱次磁浮线圈组(222)；

所述末端执行机构(14)设有末端执行机构次动力线圈组(252)，所述末端执行机构(14)穿过滑块(13)，滑块(13)的内表面设有末端执行机构主动力线圈组(251)；

所述立柱(15)设有立柱竖直导向辅助轮(42)和水平导向辅助轮(41)，在没有悬浮任务的时候，其与无人机底板的T型导轨槽的上下部和左右部相接触，当无人机磁悬浮定位装置在工作的时候突然断电，磁悬浮导轨失去悬浮力的时候，防止立柱与无人机底板导轨槽发生硬性碰撞，起到保护作用；当无人机关机静置的时候，此浮动轮也作为静置锁定作用，防止磁悬浮定位装置其余部分的随意移动；在有需要部件快速移动的时候，需要将立柱悬浮，此时导向辅助轮脱离T型导轨，不互相接触，减少摩擦，提高移动速度。

2.根据权利要求1所述的一种用于无人机充电的磁悬浮定位装置，其特征在于，所述梁(12)的截面为矩形，所述滑块与梁(12)的安装孔为矩形槽，所述梁(12)的侧表面和下表面分别装有滑块主导向线圈组(231)、滑块主磁浮线圈组(241)，所述滑块(13)的矩形槽内侧表面和下表面分别装有滑块次导向线圈组(232)、滑块次磁浮线圈组(242)。

3.根据权利要求1所述的一种用于无人机充电的磁悬浮定位装置，其特征在于，所述末端执行机构(14)在末端基座(32)下部设有防断电限位圈(52)，末端执行机构的两端底板上与滑块的上下表面同时装有同性排斥的磁铁。

4.根据权利要求1所述的一种用于无人机充电的磁悬浮定位装置，其特征在于，所述滑块(13)设有滑块导向辅助轮(43)和防断电限位装置(51)。

5.一种无人机，其特征在于，包含如权利要求1-4任一项所述磁悬浮定位装置，所述无人机为八马达四旋翼无人机，包括无人机本体、设于无人机本体内的机载控制系统(5)，所述机载控制系统(5)包括飞行控制单元和磁悬浮定位控制单元。

6.如权利要求5所述无人机的充电方法，其特征在于，具体为：

(1)无人机的自动充电控制系统自主判断无人机电量信息，在低电压警报时自动匹配距离最近的无线充电基站的GPS位置信息，并控制无人机飞往基站附近数米级范围内；

(2)由双目视觉系统自动识别充电基站的位置，控制无人机进一步靠近基站，降落并停靠在基站附近数十厘米范围内；

(3)断开对无人机本体的控制，磁悬浮定位装置工作，使各部件悬浮，减少摩擦，快速到达指定位置附近厘米级范围内；

(4)磁悬浮定位装置停止悬浮，使各部件下降并接触导轮，对末端执行机构进行毫米级精准位置控制，使无线充电线圈与充电基站上的线圈精准对心，实现最高效率自动无线充电。