除了传统(tǒng)的(de)无人机充电(diàn)方式以外,国内外的一些新技术创造了几种全新(xīn)的无(wú)人机充电方(fāng)式。
一、无人机充电站
(1)无人机用无线供电装置(zhì)在日本问(wèn)世
从(cóng)事(shì)无(wú)人机(jī)和遥控玩具业务的日本enRoute公(gōng)司与电气通信设备厂商日本电业工(gōng)作公司合作开发(fā)出了为无人机(jī)配备的电池提供无线(xiàn)供电的装置。
具体做法是让配备(bèi)有受电(diàn)装置的无人机(jī),降(jiàng)落到集(jí)2.4GHz频带共式供电器、供电天线和整流天线于一(yī)体的供电(diàn)“基座”上进行充电。将供电(diàn)装置配备在UGV(无人地面车辆)上,使其移动到人无法进入的区域,就可以在特定地区进行供电。受(shòu)电装置(zhì)约30g,比电磁感应等使用的线圈重(chóng)量轻,还可以配备到小型无(wú)人机上。还有一个特点,就是采用(yòng)了微波波(bō)段的(de)共振耦合方式(shì),供电时供(gòng)受电耦(ǒu)合器(qì)间的对位(wèi)自由度高(gāo)。在横(héng)向错位在±10mm的范围内(nèi),传输效率(lǜ)达到80%以上(shàng)。通过(guò)采用日本(běn)电业工作的整流天线技术,整流电路(lù)的RF-DC转换效率高达约70%以上。充电时间(jiān)大约为(wéi)60分钟。由于是非接触充电,因此防水性和防尘性高,可以防(fáng)止火(huǒ)山(shān)地(dì)带细小微粒造成的充(chōng)电不良(liáng)以及降雨等引起的短路(lù)。适用于灾情调查(chá)、使用(yòng)很多多旋翼飞行器的大范围区域(yù)监控等。
(2)德国柏林 SkySense 公(gōng)司无人(rén)机充电板
2015年5月(yuè)12日(rì),来自德国柏(bǎi)林的 SkySense 公司(sī)利用一款金属平板来(lái)代(dài)替运油(yóu)机的作用,充电平板是镀金的底座,其表面(miàn)是蜂(fēng)巢结构,整个表面被分成了有(yǒu)规则的若干份,猜测是为提供不同(tóng)电极(正负极(jí))而采取的特殊结构(gòu)。通过外接电源,充电平板可(kě)以为无(wú)人机提(tí)供100-240 V电源输入和(hé)一个10 A充电(diàn)率。而(ér)无人机上也要(yào)进行相应(yīng)的改造,需要将无人(rén)机(jī)中(zhōng)的充电(diàn)触(chù)点通(tōng)过与导线连接到落脚架,并在导线尽头安装一(yī)个(gè)镀金弹簧,这(zhè)样无人机只要降落(luò)在充(chōng)电(diàn)平(píng)板上,通过(guò)与(yǔ)平面上的镀金弹簧触(chù)点接触(chù),从而完成充电(diàn)。
为了(le)应(yīng)对户外(wài)的多变(biàn)天气(qì),SkySense 充电(diàn)板具有(yǒu)防水特(tè)点,并且团队在充电(diàn)板上还设计了(le)类似停机(jī)库遮蔽棚的 Droneport。当无人(rén)机充电时,Droneport 可以远(yuǎn)程(chéng)打开,完全(quán)覆盖无人机和充电板进行封闭保(bǎo)护。这种解决方案(àn)主要是针(zhēn)对外出作业的无人机,将无人机的降落—充(chōng)电—起飞全过程独立实(shí)现,不需要有人在现场进行(háng)干预(yù)和辅助(zhù)。
(3)中南(nán)大学学(xué)生(shēng)姜植元研(yán)发自主续(xù)航无人机
中南大学学生姜植元发明的(de)自主续(xù)航无人机在2015年获得了广(guǎng)泛关注,获1.2亿元(yuán)注资。
该自主续航无人(rén)机(jī)并没有使(shǐ)用锂聚合物电池,而是用太阳(yáng)能(néng)续航。而姜植元所研(yán)发的飞行器可以实时监测(cè)自身电量,当电量降低到一定水平的时候会启(qǐ)动(dòng)“寻找充电(diàn)桩”模(mó)式获取充电桩位(wèi)置,然后(hòu)在充电桩的太(tài)阳能(néng)板(bǎn)上进行无线充电。姜植元(yuán)及其团队认为无(wú)人机在我国用于(yú)航拍较多,而他们想让无人机应用(yòng)在快递、电路巡检、测(cè)绘和边境巡逻等(děng)领域。透过这种太阳能充电桩(zhuāng)模式,无人机不仅能执(zhí)行边境巡(xún)逻的任务,而且成本(běn)更为(wéi)低廉(lián)。
二(èr)、无(wú)人机空中充电或加油
Daniel Wilson是悉尼(ní)大学澳大利亚研究中心机器人(rén)领(lǐng)域的研究人员,他发明出一种对接(jiē)系统(tǒng)可以使(shǐ)无人(rén)机在半空(kōng)中进行对接和(hé)补给。悉尼大学的研(yán)究团队花了数年时间来研(yán)发(fā)这(zhè)项技(jì)术(shù),这一对接系统允许无(wú)人机(jī)在空中对接时根据需(xū)求进(jìn)行加油(yóu)或充电。
这一(yī)系统能够成功运行(háng)的原理主(zhǔ)要是依靠于高度协调的GPS、惯性运动传感器和两架(jià)无人机上载有的红外线技术——一架(jià)领航无人机(jī)和一架跟(gēn)随无人机,两(liǎng)架无(wú)人(rén)机的燃油或电力传输还需要一根“加油(yóu)”管。领航的无人机(jī)会拖着一个锥形的“加油”管,并向外(wài)传送着其(qí)搭载的(de)传感器数(shù)据。利(lì)用这些数据,跟随(suí)的无人机会试图(tú)紧跟着(zhe)领航无人机,并(bìng)飞行至准确的(de)位置。一(yī)旦(dàn)准备就绪,无人机就会用飞机头锥和“加油(yóu)”管(guǎn)进行对(duì)接,最(zuì)后完成空中加油或充电。想(xiǎng)要(yào)准确完成对接阶段是十分困难的,尤其是因为(wéi)这两架无人(rén)机(jī)和加油管重量十分(fèn)的轻,会不(bú)断的被(bèi)风和湍流影响(xiǎng)。因(yīn)此在短期时(shí)间内,该系统可能更多的会给军用的大型无人机进(jìn)行加油。
三、无人(rén)机导线充电
波士顿无人机制造商CyPhy Works发明(míng)可永不着陆(lù)的Parc无人机,可执行空中巡(xún)航任务(wù)。Parc无人机(jī)由一条“微丝”连接,既可(kě)以(yǐ)传输数据也可从外部(bù)发(fā)电机(jī)、车辆或其他设备(bèi)获得电力,也(yě)就是(shì)说Parc无人机(jī)能(néng)在空中一直运作不着陆(lù)。但这种由“微丝”连(lián)接电源的结(jié)构也有明显的弊端,即(jí)无(wú)人机(jī)的(de)飞行范围受(shòu)到了限制。
无人机导线充电技术在我国发展(zhǎn)相较成(chéng)熟,目前(qián)已经(jīng)在(zài)实际应用。
四(sì)、无人机(jī)借力输电线(xiàn)路充电
美国麻省理工学院的一名(míng)学生展示了一种可降落在(zài)输电线路上为自己(jǐ)充电的(de)原型机系统。这一智(zhì)能系(xì)统(tǒng)借助输电线路发出的磁(cí)场,为自(zì)己(jǐ)寻找最理想的(de)充电地点。
麻省理工学(xué)院的(de)这(zhè)个(gè)原型机能降落在输电线(xiàn)上,为自己(jǐ)充电。它(tā)借助磁传感器寻找完美的着陆点,当飞机慢慢靠近输电线时,它将会扬起鼻子,以便借(jiè)助夹子(通常安装轮子的地方)“栖息”在输电(diàn)线上,从输电线上吸取(qǔ)电能。
无人机(jī)技术(shù)研究从未(wèi)停止,随着各种技术(shù)研究(jiū)的深入,无人机充电方式将不断创新。(全球无人机(jī)网董冬)

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