除了传统的无人(rén)机充电方(fāng)式以外,国内(nèi)外(wài)的一些新技术创造(zào)了几种全新的无人机充(chōng)电方式。
一、无(wú)人机(jī)充电站
(1)无人机用(yòng)无线供电装置在(zài)日本问世
从事无人机和遥控(kòng)玩(wán)具(jù)业(yè)务的日(rì)本enRoute公司与电气通信设备厂商日本电业工作(zuò)公(gōng)司(sī)合作开发(fā)出了为无人机配备的电池提(tí)供无(wú)线供(gòng)电的装置。
具体做法是让(ràng)配备有受电装(zhuāng)置(zhì)的无人(rén)机,降落(luò)到集2.4GHz频带共式供电器、供电天线(xiàn)和整流天线于一体的供电“基座”上进行(háng)充电。将供(gòng)电(diàn)装置配(pèi)备在(zài)UGV(无人(rén)地面车(chē)辆)上,使其移动到人无法进入的区域,就可以(yǐ)在特定地(dì)区进行供(gòng)电。受电装置约30g,比(bǐ)电(diàn)磁感应等(děng)使用的线圈(quān)重量轻(qīng),还(hái)可以配备到小型无人机上(shàng)。还有一个特(tè)点,就是采用了微波(bō)波段的共振耦合方式,供(gòng)电时供受电耦(ǒu)合器间(jiān)的(de)对位自由度高(gāo)。在横向(xiàng)错位在±10mm的范围(wéi)内,传输效率达到80%以上。通过采用日(rì)本电业(yè)工作(zuò)的(de)整流天(tiān)线技术,整流电路(lù)的RF-DC转(zhuǎn)换效率高达约70%以上。充电时间大约为60分钟。由于是非接触(chù)充电,因(yīn)此防水性(xìng)和防尘性高,可以防止火山(shān)地带细小微粒(lì)造成的充电不良(liáng)以及降雨等引起的(de)短路。适用于灾情(qíng)调查、使(shǐ)用很多(duō)多(duō)旋翼飞行器的大范围区域监控等(děng)。
(2)德国柏林 SkySense 公(gōng)司无人机充电板
2015年5月12日,来自德国柏林(lín)的 SkySense 公司利用一款金属平板来代替(tì)运油机(jī)的作用,充电(diàn)平(píng)板是镀(dù)金(jīn)的(de)底座,其表面是蜂巢结(jié)构,整个表面被分(fèn)成了(le)有规则的若干份,猜(cāi)测是为提供不同电极(正(zhèng)负极(jí))而采取的特(tè)殊结构。通过(guò)外接电源,充电平板可(kě)以为无人机提供100-240 V电源输入和(hé)一个10 A充电率。而无(wú)人机上也(yě)要进(jìn)行相应的改造(zào),需要将无人(rén)机中的充电触点(diǎn)通(tōng)过与导线连接到(dào)落脚架,并在导(dǎo)线尽头安装一个镀金(jīn)弹簧,这(zhè)样无人机只要降落在充(chōng)电(diàn)平(píng)板上,通过与平面上(shàng)的镀金弹簧触(chù)点(diǎn)接(jiē)触,从而完成充电。
为(wéi)了应对户外的多变天气(qì),SkySense 充电板具有防水特点,并且(qiě)团队在充电板上还设计了类似(sì)停机库遮蔽棚的 Droneport。当无(wú)人机充电时,Droneport 可(kě)以远程打开,完(wán)全覆(fù)盖(gài)无人机和充电(diàn)板进行封闭保护。这种解决方案主要是针对外出作业的无人机,将无人机的降(jiàng)落—充电—起飞全过(guò)程(chéng)独立实现,不需(xū)要有人在现(xiàn)场进行(háng)干预和辅助。
(3)中南大学(xué)学生姜植元研发自(zì)主续(xù)航无(wú)人机
中(zhōng)南(nán)大学学生姜植元发(fā)明的自主续航无(wú)人机在2015年(nián)获得(dé)了广泛关注,获1.2亿元注资(zī)。
该自主续航(háng)无人机并(bìng)没有(yǒu)使用(yòng)锂聚合物电池,而是用太阳能续航。而姜植元所研发的飞(fēi)行器可以实时监测自身电量,当电量降低到一定水平的时候会启(qǐ)动“寻找充电桩”模式获取充电桩位(wèi)置,然后在充电桩(zhuāng)的太阳能(néng)板上(shàng)进行无线充(chōng)电。姜植元及其团队认(rèn)为(wéi)无人机在我国(guó)用(yòng)于航拍(pāi)较(jiào)多,而他们想让无(wú)人机应(yīng)用在快递(dì)、电路巡(xún)检、测绘和边境巡逻等领域。透(tòu)过(guò)这(zhè)种(zhǒng)太阳能充电桩(zhuāng)模(mó)式,无(wú)人机不仅(jǐn)能执行(háng)边境巡逻(luó)的任务,而且成本更为低廉。
二、无人机空中充电或加(jiā)油
Daniel Wilson是悉尼大学澳大利亚(yà)研(yán)究中心机(jī)器(qì)人领域的研究人员,他发明出(chū)一(yī)种对接系(xì)统(tǒng)可以使无人机在半(bàn)空中(zhōng)进行对接和补给。悉尼大(dà)学的研究团队花了数(shù)年时间来研发这项技术,这一对接系统允许无人机在空中对接时根据需求进(jìn)行加油(yóu)或充电。
这一(yī)系统能够成功运行的原理主(zhǔ)要(yào)是依靠(kào)于高度(dù)协(xié)调的(de)GPS、惯性运动传感器(qì)和两架无人机上载(zǎi)有的红(hóng)外线技术(shù)——一架领航无人机和(hé)一(yī)架跟随无人机(jī),两架无人机的(de)燃油或(huò)电力传输还需要一根“加油”管。领航(háng)的无人机会(huì)拖着一个锥形的“加油”管,并向(xiàng)外传送着其搭载的(de)传感器数据。利用这些数据,跟随的无(wú)人机会试图紧跟着领航无(wú)人机(jī),并飞行至(zhì)准(zhǔn)确的(de)位置。一旦准(zhǔn)备就绪,无人机就会(huì)用飞机(jī)头锥和(hé)“加油”管(guǎn)进行对接,最(zuì)后完成空中加油或(huò)充电。想要准(zhǔn)确完成对接(jiē)阶段(duàn)是十(shí)分(fèn)困难的,尤其是因为这两架无人机和(hé)加油(yóu)管重量十(shí)分的轻,会不断的被风和湍(tuān)流影(yǐng)响。因此在短(duǎn)期时间(jiān)内,该系统可能更多的会给军用的大型无(wú)人机进行加油。
三、无人机(jī)导线(xiàn)充电
波士顿无(wú)人机制(zhì)造商CyPhy Works发明可永不着(zhe)陆的Parc无人机,可执行空中巡航任务。Parc无人机由一条“微丝”连接(jiē),既可(kě)以传输数据也可从外部发电(diàn)机(jī)、车辆或其他设备(bèi)获得电力(lì),也就是说Parc无人机(jī)能在空中(zhōng)一直运作不(bú)着陆。但(dàn)这种由(yóu)“微丝”连接电(diàn)源的结构(gòu)也有明显(xiǎn)的弊端,即无人(rén)机的飞(fēi)行范围受(shòu)到了限制。
无(wú)人机(jī)导线充电技术在我国发展(zhǎn)相较成熟(shú),目前(qián)已(yǐ)经在实际应用。
四、无人机借力输电线(xiàn)路充电
美国麻省理工学院的一名学生展示了一种可降落在输电线路上为自己充电的原(yuán)型机系统。这(zhè)一智能系统借助输电线路发出的(de)磁场,为自(zì)己寻找最理(lǐ)想的充电地点。
麻省理工学院的这个(gè)原型机能降落在输(shū)电线上,为(wéi)自己充电(diàn)。它借助磁(cí)传感器寻找完美的着陆点,当飞(fēi)机慢(màn)慢靠(kào)近输电(diàn)线时(shí),它将会扬(yáng)起鼻子,以便借助夹子(zǐ)(通(tōng)常安装轮子的(de)地方)“栖息”在输电线上,从输电线上吸取电能。
无人机技术研究从未停止,随着各种(zhǒng)技术研究的深(shēn)入,无(wú)人机(jī)充电方(fāng)式将(jiāng)不断创新。(全(quán)球无人机网(wǎng)董冬)

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