一种室内巡检无人机自主充电装置的制作方法

本技术涉及一种无人机充电，尤其是涉及一种室内巡检无人机自主充电装置。

背景技术：

1、随着现代社会的进步和科技水平的迅猛发展，无人机电力巡检是一种先进、科学、高效的电力巡检方式。无人机巡检作业环境适应性强、准确性高，在遇到紧急故障和异常气候条件下，无人机巡检弥补了线路维护人员不具备有利的交通优势、克服人工巡查设备设施准确性低、效率低等缺点，无人机电力巡检可大幅度提高巡检质量、实现快速巡检、克服视距限制、保障巡检人员作业安全。

2、无人机在室内巡检方面起到了非常好的应用效果，在大幅度提升了巡检作业效率和巡检质量的同时，大大降低了作业风险和劳动强度，是电力巡检好帮手，但无人机使用时需要电池必须充满电才能正常作业，而且在实际使用中需要频繁充电，充电时要通过人工的方式将充电的连接器和充电器连接，还需要有人值守，浪费人力物力，为了提高管理的科学水平，需要设置必要的高效自主充电平台装置，实现无人机自主充电。

3、在中国专利文献上公开的“一种无人机充电桩”，其公开号为cn108275283a，包括底座、升降充电平台、无线充电装置和滑杆定位机构，该无人机充电桩能够在无人机电量不足时，提供无人机降落及充电平台，自动对无人机进行定位，使无人机与升降充电平台上的无线充电装置有效对接，完成自动充电。虽然这种无人机充电桩设置在降落平台上的滑杆定位机构将降落在其上的无人机推至既定的充电位置，并控制升降充电平台上升至无人机机体底部，使得其上的无线充电装置完成对无人机的自动充电，但是由于该无人机充电桩的空间容量限制且无人机在实际使用中需要频繁充电，该无人机充电桩无法同时对多架急需充电的无人机进行充电。

技术实现思路

1、本实用新型旨在解决室内巡检过程中因无人机需频繁充电而提高人工作业风险和劳动强度、无人机数量较多且需要频繁充电时无法同时自主充电的问题，提供一种控制灵活、结构简单的室内巡检无人机自主充电装置。

2、以上技术问题是通过以下技术方案解决的：一种室内巡检无人机自主充电装置，包括：

3、若干个uwb定位模块，设置在巡检无人机室内巡检空间内；充电模块，所述充电模块包括停机架和设置在停机架上的充电柱，充电柱上设置有感应装置和若干对正负极；充电孔，充电孔设置在与充电柱适配的巡检无人机的机盘上，充电孔呈上下延伸并贯穿机盘顶面与底面，充电孔内部上下端分别设置有正负极，所述充电孔内部正负极与充电柱上的某对正负极通过感应装置感应配对。无人机在电源满格的状态下进行巡检工作，感应灵敏度高，操控更灵活，因此为了保证无人机的电量时刻维持在正常工作的范围内，需要频繁地对无人机进行充电。无人机巡检室内有多个uwb定位模块，uwb定位模块采用uwb超宽带定位技术，通过合理布局uwb定位模块的空间位置，对无人机的室内巡检空间进行定位信号全范围覆盖，使得无人机能够自主定位降落至充电底座上充电，解决电网电力室内巡检过程中因无人机需频繁充电而提高人工作业风险和劳动强度的问题，实现无人机自主充电功能。充电模块一般根据无人机巡检室内空间的整体环境，选择合适的位置进行部署，充电模块由停机架和充电柱组成，充电柱上设置有一组或多组正、负极，供一组或同时供应多组电力巡检无人机充电使用，在充电无人机数量较多、需要频繁充电的情况下也能满足充电需求。停机架一方面作为需进行降落充电的无人机的停靠基座，为充电中的无人机提供安全存放空间，另一方面，停机架相当于一个适配器，将220v供电转换成无人机所需的电压等级，控制充电电流在无人机的额定电流范围内，保证对无人机持续安全供电。室内巡检无人机，包括机盘和若干个机翼，机翼分布在机盘四周，机盘上设置有贯穿机盘的充电孔，为了与上述自主充电装置中进行匹配，室内巡检无人机的机盘上设置有贯穿机盘的充电孔，需充电的无人机借助uwb超宽带定位技术进行定位后降落套入充电柱进行充电，充电柱直径尺寸与巡检无人机机盘充电孔尺寸吻合，实现配对充电，充电过程简易便捷。

4、作为优选，充电柱上的若干对正负极与感应装置连接，若干对正负极等间隔分布在充电柱侧面，对应的正极与负极之间间隔相等，充电孔内部上下端正负极的间隔与充电柱上一对正负极之间的间隔相等。充电柱侧面若干组正负极等间隔分布，方便多组需要进行充电的无人机由上至下对齐叠放，保证多组无人机同时充电的安全空间，解决了无人机数量较多且需要频繁充电时无法同时自主充电的问题。对应的一组正极和负极之间保持适当间距且每组正极与负极之间的间隔相等，方便与无人机上的正负极充电接口匹配。

5、作为优选，停机架为圆柱体，停机架的半径大于充电柱的半径，停机架的高度小于充电柱的高度。停机架整体上呈扁平状圆柱体，停机架的半径大于充电柱的半径，停机架的高度小于充电柱的高度，为充电柱以及充电柱上多组充电无人机提供足够的支撑力，为需充电的无人机提供精准起降、自主充电的安全平台。

6、作为优选，停机架和充电柱均为圆柱体，充电柱材质为金属，充电柱设置在停机架的中心处，停机架的半径大于充电柱的半径，停机架的高度小于充电柱的高度。充电柱的材质一般选用导电性优良的金属，提高电源输出效率，提高无人机充电效率。

7、作为优选，充电孔设置在巡检无人机的机盘正中心，充电孔为圆形通孔，充电孔的半径小于巡检无人机的机盘半径。充电孔采用圆形通孔，设置在机盘正中心，贯穿机盘结构方便与充电柱相契合，充电孔内上下端分别设有正、负极，作为作充电接口使用。机盘中心设有的圆形通孔也使得改装后的巡检无人机整体重量降低，提高巡检飞行速度和工作效率。由于巡检无人机以套环方式降落套入至充电柱上充电，为了使得充电接口能够正常接触，充电柱上的一对正负极之间的间隔应根据无人机上充电接口位置合理设置，实现精准充电，提高充电效率，提高充电过程的安全性。

8、作为优选，巡检无人机的机盘呈上下对称结构，机盘的高度小于充电柱的高度，机盘的半径小于停机架的半径。机盘上下为对称结构，有利于无人机平稳飞入充电装置，对称结构的设计使得无人机降落充电时与已在充电柱中充电或之后即将飞入的无人机之间能够保持平稳接触，提高无人机降落充电过程中的安全性与稳定性。机盘高度大于机翼高度有效防止多架无人机同步充电时产生不必要的相对碰撞，当机翼高度较小时，处于充电状态的无人机之间几乎不发生碰撞，保障了无人机降落充电过程以及完成充电后起飞过程的安全性。为了满足多架无人机的充电需求，充电柱的高度一般远大于机盘高度，需要进行充电的无人机飞入充电装置后，叠放在停机架上，与充电柱上的多组电极接触，完成自主充电的过程后再飞出巡检。先飞入充电柱中进行充电的无人机完成充电时，若充电柱上的无人机数量较多，为了方便先充电完成的无人机能够提前出检，提高巡检效率，可以通过遥控器人工控制无人机飞出，无人机接收到工作人员手中遥控器发送的遥控指令，按照遥控指令进行有序飞行。机盘半径一般设置为远小于停机架半径，防止充电过程中无人机从停机架上脱落，造成不必要的安全隐患，提高自主充电的安全性和可靠性。

9、作为优选，停机架设置在巡检无人机室内巡检空间的角落位置或中心位置，若干个uwb定位装置分别设置在巡检无人机室内巡检空间的角落位置。在无人机巡检室内空间的任意三个角落分别布置有uwb定位模块，完成巡检室内空间定位信号全覆盖，利用超宽带定位技术接收到信号后判断出该机目前所处的位置坐标，运用uwb技术定位高精度、传输高速率的特点，保障无人机正常工作时精准定位飞行。每个uwb定位模块发送位置信号给室内巡检机器人，由室内巡检机器人cpu算法精确出当前位置，另外遥控给室内巡检机器人发送命令，激活飞控系统，使无人机按指定路线飞行巡检，若电量不足，可以设置电量值达到一定范围，则以优先级指令发送室内巡检机器人，cpu读到指令后，优先使巡检无人机飞回室内机窝的定位方向，降落到室内机窝位置，实现自主充电功能。无人机 “自动起飞—自动巡检—自动定位降落充电-充电完成自动起飞巡检-自动返航”整体技术方案的解决采用了现有的硬件和软件技术，其中硬件技术包括变电站室内监控和采集设备、室内激光雷达等，例如，公开号为 cn111947661a中提供的 “一种基于激光雷达室内地图构建方法”，通过室内激光雷达帮助巡检无人机精确、快速地更新飞行路线，适应室内空间环境，满足巡检需求；软件技术方面应用空间&算法、自动驾驶算法和理智识别算法等路径规划算法，例如，出自“[1]魏涛. 无人机路径规划算法研究[d].重庆邮电大学，2020.doi:10.27675/d.cnki.gcydx.2020.000204.”的一篇题为“无人机路径算法研究”的论文文献，分类总结了与无人机相关的路径规划算法。综上所述，通过软硬件相结合为无人机能够进行室内定位巡检、定位降落充电提供保障。

10、作为优选，充电孔内部设置的正负极之间的间隔小于机盘高度。由于充电孔内部上下端设置的正负极与充电装置中充电柱上的正负极是对应接触的，为了防止飞入充电装置进行充电的不同架无人机之间共用或混用充电电极，导致无人机无法进行自主充电，充电孔内部设置的正负极一般不设置在内部上下端边缘较为极限的位置，即充电孔内部设置的正负极之间的间隔小于机盘高度，防止误触，提高无人机充电的安全性和可靠性。

11、作为优选，停机架内设置有电源电压转换器，电源电压转换器输入端与外设供电电源连接，电源电压转换器输出端与充电柱上的若干对正负极相连。停机架一方面作为多组无人机充电过程的停机坪，另一方面又可作为一个适配器，实现电源电压转换，电源电压转换器输入端与供电电源连接，将220v供电转换为无人机的正常充电电压，输出端与充电柱上的若干对正负极相连，保障充电安全。

12、本实用新型具有的有益效果：通过无人机充电系统的智能化实现无人机充电自动化，不再需要间断性为无人机更换电池，减少人员配置，降低投入成本；充电柱上多组电极的设置以及与之配合的无人机特殊结构使得充电装置支持多架无人机同时充电，保障无人机能够拥有充足的电量持续安全有效地进行巡检工作，提高无人机的巡检工作效率。另一方面，通过uwb定位技术的应用，也使得无人机自主充电的过程安全性和准确性提高、可靠性增强，广泛用于室内监测、植保、室内巡检等方面。