除(chú)了传统(tǒng)的无人机充电方式以外,国内外的一些新(xīn)技术创造(zào)了几种全新的无人机(jī)充电方(fāng)式(shì)。
一、无人机(jī)充电站(zhàn)
(1)无(wú)人机用无线供(gòng)电装置在日本(běn)问世
从事无人机和遥控玩具(jù)业务的日(rì)本enRoute公司与电气通信设(shè)备(bèi)厂商日本电业工(gōng)作公司合作开发出了(le)为无人(rén)机配备的(de)电池提供无线(xiàn)供电(diàn)的装置。
具体做法是让配备有受电装置的无人(rén)机(jī),降落到集(jí)2.4GHz频(pín)带共式供电器、供电天线和整流天线于一体的供电“基座”上进行充电。将供电装置(zhì)配(pèi)备(bèi)在(zài)UGV(无人地面(miàn)车辆)上(shàng),使其(qí)移动到(dào)人无法进入的区域,就可(kě)以在特(tè)定地(dì)区进行供(gòng)电。受电装置约30g,比电磁(cí)感应等使(shǐ)用的线圈重量轻(qīng),还可以配备(bèi)到(dào)小(xiǎo)型无人机(jī)上。还有一个特点,就是采用了微(wēi)波波(bō)段(duàn)的共振(zhèn)耦合方式,供电时(shí)供受电耦合器间的(de)对位(wèi)自由度(dù)高。在横向错位(wèi)在±10mm的范围(wéi)内,传输效率达到80%以上。通过采用日本(běn)电业工作(zuò)的(de)整流天线技术(shù),整流电路的RF-DC转(zhuǎn)换效率高达约70%以上。充电时间大约为60分(fèn)钟。由于(yú)是非接(jiē)触充电(diàn),因此防水性和防尘性高,可(kě)以(yǐ)防止火山地带细小微粒造成的充(chōng)电不良以及降雨等(děng)引起的短路(lù)。适用于灾(zāi)情调查、使用很多多旋翼飞行(háng)器(qì)的大范(fàn)围区域监控(kòng)等。
(2)德国柏(bǎi)林 SkySense 公司(sī)无人机充电板
2015年(nián)5月(yuè)12日,来自德国柏林的 SkySense 公司利用一款金属平(píng)板来代(dài)替运油(yóu)机的作(zuò)用,充电(diàn)平板是镀金的底座(zuò),其表(biǎo)面是(shì)蜂巢(cháo)结构(gòu),整个(gè)表面被分成(chéng)了有(yǒu)规则(zé)的(de)若干份(fèn),猜测是为提供(gòng)不同电极(正负极)而(ér)采取的特殊结构(gòu)。通过外接电源(yuán),充电平板可以为无人机提供100-240 V电源输入和一个10 A充电率。而无人机上也要进行相应的改造,需(xū)要将(jiāng)无人机中(zhōng)的充电触点通过与导(dǎo)线(xiàn)连接到落脚架,并在导线尽(jìn)头安装一个镀金弹簧(huáng),这(zhè)样(yàng)无人机(jī)只(zhī)要降落在充电平板上,通过与平面上(shàng)的镀金弹簧触点接触(chù),从而完成充电。
为(wéi)了应对户外(wài)的多变天气(qì),SkySense 充电板(bǎn)具有防水特点,并且团队在充电板上还设计(jì)了类似停(tíng)机(jī)库遮蔽棚的 Droneport。当(dāng)无人机充(chōng)电时,Droneport 可以远程打开,完全覆盖无(wú)人机和充电板进行封闭保护。这种(zhǒng)解决方案(àn)主要(yào)是针对外出(chū)作业(yè)的无人机,将(jiāng)无人机的降落—充电—起飞(fēi)全过程独立实现,不需要(yào)有人在(zài)现场(chǎng)进行干预和辅(fǔ)助。
(3)中南大学学生姜植元研发自(zì)主续(xù)航无(wú)人机
中南大学学生姜植元发(fā)明的自主(zhǔ)续航无人机在2015年获得(dé)了(le)广泛关注,获(huò)1.2亿元注资(zī)。
该自主续航无人机(jī)并没有使用锂聚合物电池,而是用太阳(yáng)能续航。而姜植元所研发的(de)飞行器可(kě)以实时监测自身(shēn)电量,当电量降低到(dào)一定(dìng)水平的(de)时(shí)候会启动“寻(xún)找(zhǎo)充电桩”模(mó)式(shì)获取充(chōng)电桩位置,然后在充电桩的太阳能板上进行无线充电(diàn)。姜植元及其团队认为(wéi)无人机在我(wǒ)国用于航拍较多,而他们想(xiǎng)让(ràng)无人机应用在快递、电路巡(xún)检、测(cè)绘(huì)和(hé)边境巡逻等领域。透过这种(zhǒng)太阳(yáng)能充电桩模式,无人机不仅能执行边境巡逻的任务,而且成本(běn)更为低廉。
二、无(wú)人(rén)机空中充电或加油
Daniel Wilson是悉尼大学澳(ào)大利亚(yà)研究中心机器人领域的研(yán)究人员,他发明出一种对接(jiē)系统可以(yǐ)使(shǐ)无(wú)人(rén)机(jī)在半空中进行对接(jiē)和补(bǔ)给。悉(xī)尼(ní)大学的研(yán)究团队花了数年时间(jiān)来研(yán)发这(zhè)项技术,这一对接系(xì)统允(yǔn)许无人机在空中对接(jiē)时(shí)根据需求进(jìn)行加油或充电(diàn)。
这一(yī)系统能(néng)够成功(gōng)运(yùn)行的原理主要是依(yī)靠于高度协调的(de)GPS、惯(guàn)性运动传感器(qì)和两架无人机(jī)上(shàng)载有的红外(wài)线技术(shù)——一架(jià)领航无人机和一(yī)架(jià)跟(gēn)随无人机,两架无人机的燃油或电力传输(shū)还(hái)需要一根“加油”管。领航的无人机会拖着一个锥形的“加油”管,并向外传送着其搭(dā)载(zǎi)的传(chuán)感器数据。利(lì)用这些数据,跟随的无人机会试图紧跟(gēn)着领航(háng)无人机,并飞(fēi)行(háng)至(zhì)准确的位置。一(yī)旦准备就绪,无人机就会用飞机头锥和“加油”管进行对(duì)接,最后完(wán)成空中加油或充电(diàn)。想要准确(què)完成对接阶段(duàn)是十分(fèn)困难的,尤其是因为这两架无(wú)人机和加油管(guǎn)重量十分(fèn)的轻,会不断的被风和湍流影响。因此在(zài)短期时间内(nèi),该系(xì)统(tǒng)可能(néng)更(gèng)多(duō)的(de)会给军用的大型无人机进行加油。
三、无人机导线充电
波士顿(dùn)无(wú)人机制造商CyPhy Works发明可永不着陆的(de)Parc无人(rén)机,可执行空中巡(xún)航任(rèn)务。Parc无人机(jī)由(yóu)一(yī)条(tiáo)“微丝”连(lián)接,既可以(yǐ)传输数据也可从外部发电机、车辆(liàng)或(huò)其他(tā)设备获得电力,也就是说Parc无(wú)人机能在(zài)空中一直运作不(bú)着陆(lù)。但这种(zhǒng)由“微丝(sī)”连(lián)接(jiē)电源的结构也有(yǒu)明显的弊端,即无(wú)人机(jī)的飞行范围受到了限制。
无人机导线充(chōng)电(diàn)技术在我国发展相较成熟,目前已经在实际应用。
四、无(wú)人机借(jiè)力输电线(xiàn)路充电
美国麻省(shěng)理(lǐ)工(gōng)学院的(de)一名学(xué)生展示了一种(zhǒng)可降落在输电线路上(shàng)为自己充电的原型(xíng)机(jī)系统。这一(yī)智能(néng)系统(tǒng)借助输电线路发出(chū)的(de)磁场,为自己寻找最理想的充电地(dì)点。
麻(má)省理工(gōng)学(xué)院的这个原型机能降落在输(shū)电线上,为自己充电。它借助磁传感器寻找完美(měi)的(de)着陆(lù)点,当飞机慢慢靠近输电线(xiàn)时,它将(jiāng)会扬起鼻子,以便(biàn)借助夹(jiá)子(zǐ)(通常安装轮(lún)子(zǐ)的地方)“栖息”在输(shū)电线上(shàng),从输电线上(shàng)吸取电(diàn)能。
无人机技术研究从未停止,随(suí)着各种技术研(yán)究的深入,无人机充电方式将不断创新。(全球无人(rén)机网董冬)

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