[发明专利]用于无人驾驶飞行器的包括充电和更换的自动电池维护及相关的系统和方法

说明书

用于无人驾驶飞行器的自动电池维护，包括充电和/或更换，以及相关的系统和方法。代表性系统包括：着陆结构，至少一个定位元件，其位于着陆结构附近并且能相对于着陆结构移动以将无人驾驶飞行器重新定位在着陆结构处，以及电池维护装置，定位在靠近着陆结构处。电池维护装置被配置成(a)在着陆结构处对由无人驾驶飞行器所载的电池充电，或(b)在着陆结构处移除和更换由无人驾驶飞行器所载的电池，或(c)(a)和(b)两者。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年1月19日提交的待审美国临时申请第62/448,376号的优先权，并且其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本技术总体上涉及用于无人驾驶飞行器的自动电池维护，包括充电和/或更换，以及相关的系统和方法。

背景技术

无人驾驶飞行器(UAV)在各种各样的环境中越来越受欢迎，包括用于各种商业、消费者和军事应用。在许多情况下，UAV由电动机提供动力，电动机又由电池供电。电池推进UAV的一个长期存在的问题是，由于电池携带的电荷有限，UAV能够保持飞行的时间通常很短。这个问题对于多轴直升机UAV来说尤其重要，这种多轴直升机UAV已经变得越来越普遍，并且通常具有比固定翼飞机更高的功率消耗率。另外，对电池进行更换或充电通常是需要人为干预的活动，这会显着降低UAV的自主能力或其他能力。结果，在具有挑战性或潜在危险的环境中使用UAV通常可能需要存在人，这与使用UAV以避免在这样的环境中需要人的概念相悖。因此，仍然需要解决有限的电池寿命、相关联的有限的UAV飞行时间以及对人类操作员的依赖性。

附图说明

图1是根据本技术的实施方案的配置用于自动电池充电和/或电池更换的代表性UAV的部分示意性等轴视图。

图2是根据本技术的实施方案的被配置为再充电和更换的电池的部分示意性等轴视图。

图3是根据本技术的实施方案的用于再充电和更换UAV电池的系统的部分示意性等轴视图。

图4是示出根据本技术的实施方案的用于对UAV上的电池充电的过程的流程图。

图5A-5C示出了根据本技术的实施方案的在电池再充电操作的所选阶段期间的代表性系统。

图6是示出根据本技术的实施方案的用于移除和更换UAV电池的过程的流程图。

图7A-7F示出了根据本技术的实施方案的在电池移除和更换操作的所选阶段期间的代表性系统。

图8是根据本技术的一些实施方案配置的配置成为UAV的电池提供维护的UAV和电池维护系统的部分示意性平面图。

图9是根据本技术的实施方案的具有适合于电池再充电和移除/更换操作的另一配置的UAV的部分示意性等轴视图。

发明详述

本技术总体上涉及自动电池维护技术，包括为无人驾驶飞行器的电池进行充电和/或更换电池，以及相关的系统和方法。在一些实施方案中，代表性的电池维护系统可用于(a)在电池保持在UAV上时对电池充电，和/或(b)从相同或不同的UAV移除和更换电池，所有这些都是以自动的或者半自动化的方式进行。因此，在初始电池电荷耗尽之后，UAV获得额外功率所需的时间量可以显着减少。此外，自动化方法可以显着减少为UAV提供额外动力所需的人员参与量。结果，与现有技术相比，由UAV执行的操作可以更高效，可重复和/或可靠。因为单个系统可以用于为UAV上的电池充电，并且更换UAV电池，所以可以合并和/或减少维护UAV所需的地面装置的数量。