除(chú)了传统的无人机充电方式以外,国内外的一些新技术创(chuàng)造了几种全新的无人机充电(diàn)方式。
一、无人机(jī)充电站
(1)无(wú)人(rén)机用无线供电装置在日本问世(shì)
从事无(wú)人(rén)机和遥(yáo)控(kòng)玩具业务的日(rì)本enRoute公司与(yǔ)电(diàn)气通信设备厂(chǎng)商日本电业工作公(gōng)司合作(zuò)开发(fā)出了为无人机配备的电池(chí)提供无线供(gòng)电的装置。
具体做法是让配备有受(shòu)电装置的(de)无人机,降落(luò)到集2.4GHz频带(dài)共式(shì)供电器、供电天线和整流(liú)天线于(yú)一体的供电“基座(zuò)”上(shàng)进行充(chōng)电。将供(gòng)电装置配备(bèi)在UGV(无人地面车辆)上,使其移动到人无法进入的(de)区域(yù),就可(kě)以在(zài)特定(dìng)地区进行(háng)供(gòng)电。受电装置约(yuē)30g,比(bǐ)电磁感应等(děng)使用的线圈重量轻(qīng),还可以配备到小型无人机上。还有(yǒu)一个特点,就(jiù)是采用了微波波段的共振耦合(hé)方式(shì),供电时供受电耦合器间的(de)对(duì)位自由度高。在横向错位(wèi)在±10mm的范围内,传输效率达到80%以(yǐ)上。通过(guò)采用日本电业工作的整流天线(xiàn)技(jì)术,整流电(diàn)路的RF-DC转换(huàn)效率高达约70%以上。充电时间(jiān)大约(yuē)为60分钟。由于(yú)是非接(jiē)触充电,因此(cǐ)防(fáng)水性和防(fáng)尘性高(gāo),可以防止火山地带细小微粒造成(chéng)的充电不良(liáng)以及降雨等引起的(de)短路。适用于灾情调查、使用很(hěn)多多(duō)旋翼飞(fēi)行器的大(dà)范围区域监控等(děng)。
(2)德国柏林 SkySense 公(gōng)司无人机(jī)充电板(bǎn)
2015年5月12日,来自德国柏林的 SkySense 公司利用一款(kuǎn)金(jīn)属(shǔ)平板来代替运油机(jī)的作用,充电平(píng)板是镀金的底座,其(qí)表面是(shì)蜂巢(cháo)结构,整个表面(miàn)被分成了有(yǒu)规则的若干份,猜测是为提供不同电极(正(zhèng)负(fù)极)而采取的特殊结构。通过外接电源,充电(diàn)平(píng)板可以(yǐ)为(wéi)无人机提供(gòng)100-240 V电源输入和一(yī)个10 A充(chōng)电率。而无人机上也要(yào)进行相应的(de)改造,需要将无人(rén)机中的充电触点通过与导线连接(jiē)到落脚架,并在导线尽(jìn)头安装一个镀金弹簧(huáng),这(zhè)样无人机只要降落在充(chōng)电(diàn)平板上(shàng),通过与平面上的镀金弹簧触点接(jiē)触(chù),从(cóng)而完(wán)成充电。
为了应对户外的多变天气,SkySense 充电板具有(yǒu)防水特点(diǎn),并且团队在充电(diàn)板上还(hái)设计(jì)了类似停(tíng)机库遮(zhē)蔽棚的 Droneport。当无人机充电时,Droneport 可(kě)以远程(chéng)打开,完全覆盖(gài)无(wú)人机(jī)和充(chōng)电板进行封闭保护。这种解决方案(àn)主要是针对外出作业的无(wú)人机,将无人机的降落(luò)—充电—起飞全过(guò)程独立实现,不需要(yào)有(yǒu)人在现(xiàn)场进行干预和(hé)辅助(zhù)。
(3)中南大学学生姜植元研发(fā)自(zì)主(zhǔ)续航无人(rén)机
中(zhōng)南大学学生姜植元(yuán)发明的自主续航无人机在(zài)2015年获得了广泛关注,获1.2亿元注(zhù)资(zī)。
该自主续航无人机并(bìng)没(méi)有使用锂聚(jù)合物电池,而(ér)是(shì)用太阳能续航(háng)。而姜植(zhí)元所研发的飞行(háng)器可以(yǐ)实时监测自身电量,当电量降低到(dào)一定水平的时候会启动“寻找充电(diàn)桩”模式(shì)获(huò)取充(chōng)电桩(zhuāng)位置,然后在(zài)充电桩(zhuāng)的(de)太(tài)阳能板上进(jìn)行无(wú)线充电。姜植元及其团队(duì)认为无人机在我国用于航(háng)拍(pāi)较多,而他(tā)们想(xiǎng)让无人机应用在快递、电路巡检、测绘和边(biān)境巡逻等领域。透过这种太阳能充(chōng)电桩模式(shì),无人(rén)机(jī)不仅能执(zhí)行边境巡逻的任(rèn)务,而且成本更为低(dī)廉。
二、无人机空中(zhōng)充(chōng)电(diàn)或加油
Daniel Wilson是(shì)悉尼大学澳大利亚研究中心机器人领(lǐng)域的研究(jiū)人(rén)员,他发明出一种对接系统可以使无(wú)人机在半空(kōng)中进行对(duì)接和补给。悉(xī)尼大学的研(yán)究团队花了(le)数年时间(jiān)来研发这项技术,这一对接系(xì)统(tǒng)允(yǔn)许无人机在空中对接时根据需求进行加油或充电。
这一系统(tǒng)能(néng)够成(chéng)功运行的(de)原理(lǐ)主要是依靠于高度(dù)协调的GPS、惯性(xìng)运动传感器和两架无(wú)人机上(shàng)载有的(de)红(hóng)外(wài)线技术——一架领航无人机和一(yī)架跟随无(wú)人(rén)机(jī),两架无人机的燃油或电力传输还需要(yào)一根“加油”管(guǎn)。领航的无(wú)人机(jī)会拖着一个(gè)锥形的(de)“加油”管,并向(xiàng)外传送着(zhe)其搭载的传感器数据(jù)。利用这(zhè)些数据,跟(gēn)随的无人机会(huì)试图紧跟着领航无(wú)人机(jī),并(bìng)飞行至准确的位置(zhì)。一旦准备就绪,无人机就会用(yòng)飞机头(tóu)锥和(hé)“加油”管进行对接,最(zuì)后(hòu)完成空中加(jiā)油(yóu)或充电。想(xiǎng)要准确完成对接阶段是十分困难的,尤其是(shì)因为(wéi)这两架无人(rén)机和加油管(guǎn)重量(liàng)十分的轻,会不断的被风和湍(tuān)流(liú)影响。因(yīn)此(cǐ)在短(duǎn)期时间内,该(gāi)系统(tǒng)可(kě)能更多的会给军(jun1)用的大型(xíng)无人机(jī)进行加油。
三、无人(rén)机导线充电
波士(shì)顿无人机制(zhì)造(zào)商(shāng)CyPhy Works发明可(kě)永不着(zhe)陆的Parc无(wú)人机(jī),可执行空中巡航任务。Parc无人机由一条“微丝”连(lián)接,既可以(yǐ)传输数(shù)据也可从外(wài)部发电机、车(chē)辆或其他设备获(huò)得电力,也就是说Parc无人机能在空中(zhōng)一直(zhí)运作不着(zhe)陆。但这种由(yóu)“微丝”连接电源的结(jié)构也有明显的弊端,即无人机的飞行范(fàn)围受到了(le)限制。
无人机导线充电技术在(zài)我国发(fā)展(zhǎn)相较成熟,目前已经(jīng)在实际应用。
四、无人机(jī)借(jiè)力输电(diàn)线路充(chōng)电
美国麻省理(lǐ)工学(xué)院的一名学生(shēng)展示了一种可(kě)降(jiàng)落在输电线(xiàn)路(lù)上为自己充电(diàn)的原型机系统。这一(yī)智能系统借(jiè)助输电线路发(fā)出的磁场,为自己寻找最(zuì)理想(xiǎng)的充(chōng)电地(dì)点。
麻省理工学院的这个原型机(jī)能降落(luò)在输电线上(shàng),为自(zì)己充电(diàn)。它借助(zhù)磁(cí)传(chuán)感器寻(xún)找完美的着陆点,当飞机慢慢靠近(jìn)输电线(xiàn)时,它将会(huì)扬起鼻子,以(yǐ)便借助(zhù)夹子(zǐ)(通常安装轮子的(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,随着各种技术(shù)研究的深入(rù),无人机充(chōng)电(diàn)方式将不断(duàn)创(chuàng)新。(全球无人机网(wǎng)董冬)

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