[发明专利]一种应用于球型无人机的磁吸式自适应充电系统与方法

权利要求书

1.一种应用于球型无人机的磁吸式自适应充电系统，其特征在于，包括球形无人机，球形无人机包括：碳纤维球形外骨架、无人机本体、碳纤维球形外骨架-无人机连接装置以及磁吸式充电感应装置；

磁吸式自适应充电系统还包括无人机充电舱，其中，无人机充电舱包括圆形升降可扩展化底座、柔性纤维防撞壁舱、起降落感应组件、磁吸式充电装置、升降滑杆、平台压力传感器、主轴调节电机、副轴调节电机以及微控制器；

其中，所述碳纤维球形外骨架为一个网状碳纤维球形的保护壳；所述磁吸式充电感应装置为圆环状，固定在所述碳纤维球形外骨架的中轴环上；所述磁吸式充电装置为环形磁吸式接口，磁吸式充电感应装置上设有磁吸式充电接收电路；

所述无人机本体通过碳纤维球形外骨架-无人机连接装置与碳纤维球形外骨架，无人机本体包括：无人机主控模块以及与无人机主控模块电连接的无人机动力模块、无人机通信模块、无人机磁吸式充电模块、无人机导航模块以及无人机自驾仪模块，所述无人机通信模块用于与无人机充电舱进行通信，获取无人机充电舱的位置信息，实现球形无人机与无人机充电舱间的信息交互，所述无人机磁吸式充电模块用于接收无人机充电舱的电能并给人机动力模块充电，无人机动力模块用于给无人机提供动能，所述无人机导航模块用于无人机的定位；所述无人机自驾仪模块用于获取无人机的运动信息，由无人机主控模块根据无人机导航模块的定位信息、自驾仪模块的运动信息以及无人机充电舱的位置信息，将球形无人机导航至无人机充电舱位置；

其中，所述平台压力传感器设置于所述圆形升降可扩展化底座的表面，圆形升降可扩展化底座与设置在下方的升降滑杆连接，主轴调节电机与升降滑杆连接，微控制器与上方的主轴调节电机连接，微控制器与侧向的副轴调节电机相连接，柔性纤维防撞壁舱的底部装有起降落感应组件，柔性纤维防撞壁舱的内部侧表面装有磁吸式充电装置，所述微控制器与平台压力传感器连接，微控制器用于根据平台压力传感器获取的压力信息、无人机的位置信息和运动信息进行姿态自适应PID解算，并根据PID解算结果使得无人机充电舱与正上方的无人机达到相对静止状态。

2.如权利要求1所述的应用于球型无人机的磁吸式自适应充电系统，其特征在于，所述无人机本体采用四旋翼无人机。

3.如权利要求1所述的应用于球型无人机的磁吸式自适应充电系统，其特征在于，还包括减震缓冲装置，设置于碳纤维球形外骨架上。

4.如权利要求1所述的应用于球型无人机的磁吸式自适应充电系统，其特征在于，所述柔性纤维防撞壁舱上设有可调节舱盖。

5.如权利要求1所述的应用于球型无人机的磁吸式自适应充电系统，其特征在于，所述微控制器包括通信装置、导航定位装置，其中通信装置用于与无人机通信模块进行通信，导航定位装置用于获取无人机充电舱的位置。

6.如权利要求1所述的应用于球型无人机的磁吸式自适应充电系统，其特征在于，所述磁吸式充电装置与所述无人机磁吸式充电感应装置分别设置有相互吸引的磁力发生装置。

7.一种应用于球型无人机的磁吸式自适应充电方法，基于权利要求1至6任一项权利要求所述的系统实现，其特征在于，包括：

通过无人机导航模块获取无人机的位置信息、无人机自驾仪模块获取无人机的运动信息，通过无人机充电舱的导航定位装置获取无人机充电舱的位置信息，通过无人机充电舱的通信装置将无人机充电舱的位置信息发送给无人机的通信模块，无人机通信模块将无人机的位置信息和运动信息发送给无人机充电舱的通信装置；

当无人机动力模块的剩余电量少于第一预设值时，无人机动力模块向无人机主控模块发送电量不足的电信号，无人机主控模块根据无人机动力模块发送的电量不足的电信号以及无人机充电舱的位置信息判断是否回航充电；

当进行回航充电时，无人机主控模块根据无人机导航模块提供的定位信息、自驾仪模块提供的运动信息以及无人机充电舱的位置信息，控制自驾仪模块和无人机动力模块将球形无人机导航至无人机充电舱的位置；

球形无人机达到无人机充电舱上空，当无人机接近舱体时，无人机充电舱内的微控制器与无人机进行实时信号连接，微控制器控制无人机充电舱的舱盖打开，当导航定位装置确定无人机到达底座的上方后，通过平台压力传感器获取八方位压力信息，无人机充电舱内的微控制器将根据八方位压力信息、无人机的位置信息和运动信息进行姿态自适应PID解算，并根据PID解算结果使得无人机充电舱与正上方的无人机达到相对静止状态；

无人机主控模块控制无人机动力使无人机竖直降落，当圆形升降可扩展化底座下的重力感受器判断无人机降落后，主轴调节电机通过升降滑杆使圆形升降可扩展化底座下降到对应位置，微控制器控制舱盖关闭；

通过圆形升降可扩展化底座将球形无人机传送至磁吸式充电装置所在位置，磁吸式充电感应装置受到磁吸式充电装置的吸引与磁吸式充电装置位置对应并锁紧，当所述磁吸式充电装置与所述磁吸式充电感应装置位置相互对应并磁吸固定后开始充电；

当无人机动力模块的剩余电量大于或等于第二预设值时，无人机动力模块向无人机主控模块发送电量已满的电信号，无人机主控模块根据无人机动力模块发送的电量已满的电信号判断球形无人机充电完成，当充电完成时，主控模块向微控制器传送信号，微控制器控制磁吸式充电装置与球形无人机断开连接，无人机充电舱将通过副轴调节器进行平衡调控，同时微控制器将控制主轴调节电机推动升降滑杆使底座上升到无人机充电舱中的对应无人机起飞位置。