一种用于无人机无线电能传输的可折叠接收装置以及方法

本发明涉及无线电能传输装置以及方法，具体涉及一种用于无人机无线电能传输的可折叠接收装置以及方法。

背景技术：

1、丘陵地区是指山地与平原之间的过渡地带，地势起伏较大。无人机在丘陵地区中作业时，因为电池续航问题，还需要飞行作业时留有足够的电量返航，大大限制了无人机的作业范围。而且随着无人机性能的不断提升，无人机在丘陵山地的农林植领域发挥了重要作用。但伴随着农业无人机巡检和作业向着无人值守化方向发展，这对无人机自主电能补给技术提出了新的要求。

2、如果将无线电能传输技术应用在无人机上，并将无线电能传输发射侧的充电平台放置在丘陵山地轨道运输机上，那么在轨道运输机的轨道路径上，无人机都可以随时进行无线电能传输，无人机的作业范围将会沿轨道运输机展开，大大扩大了无人机的作业范围。

3、在无人机的无线电能传输领域中，一般采用磁场耦合式无人机无线电能传输技术和电场耦合式无人机无线电能传输技术。在这两种无线电能传输系统中，除了无线电能传输发射侧平台到无人机机载的无线电能传输接受侧中间采取的耦合机构不同，其它电能传输环节基本一致。例如，直流电通过逆变电路变成交流电，再经过发射侧的补偿电路后，由耦合机构将交流电从发射侧传输到接受侧，再经过接受侧的补偿电路以及整流电路后变成直流电，给无人机电池充电。

4、在采用电场耦合式无人机无线电能传输技术的过程中，受无人机结构的影响，会有发射侧电容极板和接收侧电容极板的有效重叠面积小的问题，导致传输功率低；而在采用磁场耦合式无人机无线电能传输技术的过程中，相对于电场耦合式，放置在起落架上的接收侧线圈的占用空间大，且当无人机在与接受侧线圈绕制平面的垂直方向上飞行时，还会出现接受侧线圈绕制平面增加无人机飞行风阻的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种用于无人机无线电能传输的可折叠接收装置，该可折叠接收装置既能增加无线电能传输技术中耦合机构之间的重叠面积，又能降低无线电能传输接受侧装置对无人机飞行带来的风阻，同时适用于磁场耦合式无人机无线电能传输技术和电场耦合式无人机无线电能传输技术。

2、本发明的另一个目的在于提供一种用于无人机无线电能传输的可折叠接收方法。

3、本发明的目的通过以下技术方案实现：

4、一种用于无人机无线电能传输的可折叠接收装置，设置在无人机的起落架上，包括可折叠电能传输板、串联折叠链块以及折叠驱动机构；

5、所述可折叠电能传输板至少设有两个，靠近起落架的可折叠电能传输板的一端水平地转动连接在起落架上；相邻的两个可折叠电能传输板之间通过所述串联折叠链块实现转动连接；所述可折叠电能传输板上设有电容极板或/和线圈；

6、所述折叠驱动机构包括折叠驱动电机、收放轮和收放绳索；所述折叠驱动电机设置在起落架上，所述收放轮设置在折叠驱动电机的输出轴上，所述收放绳索的一端固定在收放轮上，该收放绳索的另一端与距离起落架最远的可折叠电能传输板固定连接；在非充电状态下，全部可折叠电能传输板折叠起来。

7、上述用于无人机无线电能传输的可折叠接收装置的工作原理为：

8、工作时，无人机在巡航，若续航距离不足，请求下降充电，无人机下降到无线电能传输平台正上方的一小段距离悬停；通过控制器发出展开可折叠电能传输板的指令，通过折叠驱动电机驱动收放轮进行转动，松开收放绳索，此时由于缺少了折叠的约束力，再加上无人机自身的振动，可折叠电能传输板自动进行翻转并展开；当全部可折叠电能传输板都展开后，无人机开始降落到无线电能传输平台上，使可折叠电能传输板与无线电能传输平台的发射端配合，继而开始无线传输电能。

9、传输完毕后，通过折叠驱动电机驱动收放轮来收卷收放绳索，由收放绳索拉动可折叠电能传输板进行折叠，每块拉动可折叠电能传输板会板面对板面的贴紧。无人机继续执行飞行任务。

10、本发明的一个优选方案，其中，所述起落架设有承放在地面上的横管，该横管横向设置且设有安装槽；

11、所述折叠驱动电机设置在所述安装槽内；在折叠状态下，部分可折叠电能传输板或全部可折叠电能传输板位于安装槽内。通过上述结构，不仅可以简化结构，使得结构更加简洁，还能够进一步降低风阻，提高无人机的续航能力。

12、进一步，所述折叠驱动机构至少设有三组，其中一组折叠驱动机构设置在安装槽的中间，另外两组折叠驱动机构位于安装槽的两端；

13、位于安装槽中间的折叠驱动机构的收放绳索的另一端与最靠近起落架的可折叠电能传输板固定连接；位于安装槽两端的折叠驱动机构的收放绳索的另一端与距离起落架最远的可折叠电能传输板固定连接。通过上述结构，在折叠过程中，先通过位于安装槽中间的折叠驱动机构的收放绳索拉动最靠近起落架的可折叠电能传输板进行折叠，再通过位于安装槽两端的折叠驱动机构的收放绳索拉动距离起落架最远的可折叠电能传输板进行折叠，这样能够保证将全部可折叠电能传输板有序地折叠起来，每块可折叠电能传输板会板面对板面的贴紧，保证折叠工作顺利完成。

14、进一步，所述折叠驱动机构还包括连接耳，该连接耳固定设置在可折叠电能传输板上；所述收放绳索的另一端与所述连接耳固定连接。

15、本发明的一个优选方案，其中，所述串联折叠链块通过销轴与可折叠电能传输板转动连接。

16、本发明的一个优选方案，其中，所述串联折叠链块至少设有两个；以两个串联折叠链块为一组且分别转动设置在可折叠电能传输板的两侧。

17、本发明的一个优选方案，其中，在展开状态下，所述电容极板设置在可折叠电能传输板的下板面上，该电容极板作为无人机的无线电能传输接受侧，与无线电能传输发射侧的电容极板构成电场耦合结构，于两极板间形成耦合电场，用于传输电能。

18、本发明的一个优选方案，其中，在展开状态下，所述线圈设置在可折叠电能传输板的下板面上，该线圈作为无人机的无线电能传输接受侧，与无线电能传输发射侧的发射线圈构成磁场耦合结构，于两线圈间形成耦合磁场，用于传输电能。

19、一种用于无人机无线电能传输的可折叠接收方法，包括以下步骤：

20、当无人机电量不足时，请求下降充电，无人机下降到无线电能传输平台正上方的特定高度悬停；

21、通过控制器发出展开可折叠电能传输板的指令，通过折叠驱动电机驱动收放轮进行转动，松开收放绳索，在自身重力和无人机的振动力的作用下，可折叠电能传输板自动进行翻转并展开；

22、当全部可折叠电能传输板都展开后，无人机开始降落到无线电能传输平台上，使可折叠电能传输板与无线电能传输平台的发射端配合，继而开始无线传输电能；

23、传输完毕后，通过折叠驱动电机驱动收放轮来收卷收放绳索，由收放绳索拉动可折叠电能传输板进行折叠，每块拉动可折叠电能传输板会板面对板面地贴紧；

24、无人机继续执行飞行任务或返航。

25、本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

26、1、本发明的可折叠接收装置通过设置多个可折叠电能传输板，在需要充电时，全部可折叠电能传输板展开，可以增加无线电能传输技术中耦合机构之间的重叠面积，适用于电场耦合式无人机无线电能传输技术

27、2、在非充电状态下，全部可折叠电能传输板折叠起来，又能降低无线电能传输接受侧装置对无人机飞行带来的风阻，适用于磁场耦合式无人机无线电能传输技术。

28、3、本发明的可折叠接收装置同时适用磁场耦合式无人机无线电能传输技术和电场耦合式无人机无线电能传输技术，通用性较好。