技术领域
[0001] 本
发明属于无人机器自动充电技术领域，尤其涉及一种自动巡航无人机器充电系统。
背景技术
[0002] 近年来，无人
飞行器、
机器人等无人机器在军事、消防、监控、物流、遥感测绘、电
力巡检等领域发展迅速。但是无人机器的
电池容量有限，根据型号不同一次充电只能连续飞行十分钟到一个小时，若要保证无人机器安全并尽可能缩短充电造成的工作间断，需要在无人机器剩余电量不足时能够及时回收充电。
[0003] 装载于无人机器上的电池模
块充电时需要人工拆除，充电后又需要重新安装。这大大增加了人力成本，降低了自动化程度。为减少无人机器应用对必须有人操作的依赖，使用无人值守的自动充电系统是大势所趋。
[0004] 受无人机器动力
稳定性、运动控制
算法和气象光照条件的限制，现有
无人飞行器等无人机器的位移
精度不高、不稳定，不易主动精确识别、
定位并接通充电装置，难以独立实现自动充电。
发明内容
[0005] 本发明的技术目的是提供一种自动巡航无人机器充电系统，具有充电
位置要求低、充电连接高效便捷、自动化充电的技术特点。
[0006] 为解决上述问题，本发明的技术方案为：
[0007] 一种自动巡航无人机器充电系统，包括：充电平台，用于停放待充电的目标无人机器；充
电机，所述充电机的
机体安装有定位摄像头、充电臂、全向机动装置、
控制器，所述充电臂的一端与所述机体转动连接，所述充电臂的另一端设有充电连接头，所述控制器分别与所述定位摄像头、所述充电臂、所述全向机动装置电连接；其中，所述定位摄像头用于捕捉获取所述目标无人机器的位置信息，所述位置信息包括所述目标无人机的停机位置和充电口位置，所述控制器用于根据所述位置信息，分别控制所述全向机动装置进行所述充电机的位置移动，以及控制所述充电臂进行充电连接与充电断开。
[0008] 进一步优选地，所述充电臂包括第一关节、第二关节，所述第一关节的一端与所述机体转动连接、所述第一关节的另一端与所述第二关节的一端转动连接，所述第二关节的另一端设有所述充电连接头。
[0009] 进一步优选地，所述全向机动装置包括全向轮、
驱动电机，所述驱动电机与所述控制器电连接，所述控制器通过控制指令控制所述驱动电机驱动所述全向轮转动。
[0010] 进一步优选地，所述全向轮包括轮体、偏向件，所述轮体沿转动方向的周侧依次设有若干所述偏向件，每一所述偏向件相对于所述轮体的转动轴方向呈相同方向倾斜设置。
[0011] 进一步优选地，所述全向轮包括轮体、垂直件，所述轮体沿转动方向的周侧依次设有若干所述垂直件，每一所述垂直件的轴线与所述轮体的转动轴方向均呈垂直设置。
[0012] 进一步优选地，所述充电平台设有停机定位标识，所述停机定位标识为图像标志或者
信号元件。
[0013] 进一步优选地，所述充电平台涂覆有光滑耐磨层，所述光滑耐磨层用于减小所述充电机的移动阻力，以及保护所述停机定位标识。
[0014] 进一步优选地，所述充电平台的边缘设有限位件，所述限位件用于限制所述充电机在所述充电平台上的移动范围。
[0015] 进一步优选地，所述限位件靠近所述充电机的一侧设有缓冲件。
[0016] 进一步优选地，所述机体还安装有照明模块，所述照明模块与所述控制器电连接。
[0017] 本发明由于采用以上技术方案，使其与
现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
[0018] 1)本发明通过基于
机器视觉等识别技术的定位摄像头，主动寻找待充电的无人机器的位置信息，首先找到无人机器的停机位置，控制全向机动装置自动使充电机接近无人机器，其次通过环绕无人机器运动找到其的充电口位置，控制充电臂进行充电连接，这样，降低了对无人机器降落定位精度的要求，能够在无人机器停机存在位置误差的情况下也能实现充电连接，达到了充电位置要求低、充电连接高效便捷、自动化充电的技术效果；
[0019] 2)本发明通过双关节通电臂，扩大了充电连接头的移动范围，适用于更多不同充电
接口位置的无人机器，达到扩大应用范围、提高充电可连接性的技术效果；
[0020] 3)本发明通过在充电平台上设置停机定位标识，可供无人机器进行停机定位指引，使无人机器停入充电平台的充电范围内，并且充电平台上涂覆光滑耐磨层，减小移动阻力，同时防止停机定位标志被无人机器及充电机移动造成的划痕遮挡、
覆盖、损伤，达到了减少无人机器停放异常、延长使用寿命的技术效果；
[0021] 4)本发明通过在充电平台的边缘设置限位件，限定充电机的移动范围，同时，边缘还设有缓冲件，减缓充电机对限位件的冲击，防止充电机移动出充电平台。
附图说明
[0022] 图1为本发明的自动巡航无人机器充电系统的整体示意图；
[0023] 图2为本发明的自动巡航无人机器充电系统的充电机示意图；
[0024] 图3为本发明的自动巡航无人机器充电系统的充电机机体示意图；
[0025] 图4为本发明的自动巡航无人机器充电系统的一种全向轮结构示意图；
[0026] 图5为本发明的自动巡航无人机器充电系统的另一种全向轮结构示意图。
[0027] 附图标记说明：
[0028] 1-充电机；11-定位摄像头；12-充电臂；121-第一关节；122-第二关节；13-充电连接头；14-全向机动装置；141-全向轮；1411-轮体；1412-偏向件；1413-垂直件；142-驱动电机；15-照明模块；16-电源接口；2-充电平台；21-停机定位标识；22-限位件；23-缓冲件。
具体实施方式
[0029] 为了更清楚地说明本发明
实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
[0030] 为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
[0031] 以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种自动巡航无人机器充电系统作进一步详细说明。根据下面说明和
权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。
[0032] 参看图1和图2，本实施例提供一种自动巡航无人机器充电系统，包括：充电平台2，用于停放待充电的目标无人机器；充电机1，充电机1的机体安装有定位摄像头11、充电臂12、全向机动装置14、控制器，充电臂12的一端与机体转动连接，充电臂12的另一端设有充电连接头13，控制器分别与定位摄像头11、充电臂12、全向机动装置14电连接；其中，定位摄像头11用于捕捉获取目标无人机器的位置信息，位置信息包括目标无人机的停机位置和充电口位置，控制器用于根据位置信息，分别控制全向机动装置14进行充电机1的位置移动，以及控制充电臂12进行充电连接与充电断开。
[0033] 现对本实施例的结构进行说明：
[0034] 参看图2，本实施例的定位摄像头11基于机器视觉等识别技术，通过
图像处理和
图像分析判断拍摄充电平台2的画面中目标无人机器的停机位置，其次，拍摄目标无人机器，通过视觉识别其充电口位置。具体地，定位摄像头11可以为普通或红外摄像头。优选地，无人机器上设有可识别标识，可供定位摄像头11识别出停机位置和充电口位置。优选地，机体还安装有照明模块15，照明模块15与控制器电连接，以定位摄像头11工作时增加光照强度、改善影像
质量(
亮度、
对比度等)、提高定位精度、识别定位速度等指标。
[0035] 参看图2，充电臂12包括第一关节121、第二关节122，第一关节121的一端与机体转动连接、第一关节121的另一端与第二关节122的一端转动连接，第二关节122的另一端设有充电连接头13。具体地，本实施例中，第一关节121套设在机体的
驱动轴上，而第二关节122套设在第一关节121的驱动轴上，可通过电机驱动第一关节121和第二关节122进行关节的旋转，从而控制充电连接头13的位置。本实施例的第一关节121和第二关节122的旋转方向相同，可在高度方向上大范围移动，再配合全向机动装置14的
水平移动，即可实现各个位置的充电连接，同样地，第一关节121和第二关节122的旋转方向可以不同，同样地也能实现不同位置的充电连接。本实施例通过双关节通电臂，扩大了充电连接头13的移动范围，适用于更多不同充电接口位置的无人机器，达到扩大应用范围、提高充电可连接性的技术效果。
[0036] 参看图2和图3，全向机动装置14包括全向轮141、驱动电机142，驱动电机142与控制器电连接，控制器通过控制指令控制电机驱动全向轮141转动。本实施例中，驱动电机142设于充电机1机体的底部，设有4个驱动电机142，分别驱动4个全向轮141，以向各个方向的充电机1移动。全向轮141与驱动电机142的数量不仅限于4个，还可以是其他数量组合。
[0037] 参看图3，本实施例的充电机1还设有
蓄电池和电源接口16，可通过电源接口16给蓄电池充电，无人机器需要充电时，充电机1将蓄电池的
电能充给无人机器。同样地，本实施例的充电机1也可有线供电，通过电源接口16连接外界电源，直接提供无人机器充电的电能。
[0038] 参看图2和图4，本实施例的全向轮141包括轮体1411、偏向件1412，轮体1411沿转动方向的周侧依次设有若干偏向件1412，每一偏向件1412相对于轮体1411的转动轴方向呈相同方向倾斜设置。轮体1411转动方向的周侧为与充电平台2的
接触面，在接触面上设置一定
角度倾斜的偏向件1412，而不是垂直或者平行于转动轴方向设置，本实施例的偏向件1412为圆柱状，也可以为球状、圆弧状，这样设置，当全向轮141向前旋转时，偏向件1412与充电平台2接触相互摩擦，会对全向轮141产生相互垂直的两个驱动力，一个驱动力
驱动轮子前进，另一个驱动力驱动轮子垂直于前进方向的一侧移动，具体哪一侧移动与倾斜方向、全向轮141转向有关，此处前进方向为充电机1的定位摄像头11朝向方向。具体地，参看图3，本实施例的4个全向轮141通过左右对称以及前后对称使用，可实现充电机1全向移动：如所有全向轮141向前进方向同步旋转，其垂直于前进方向的驱动力会由于对称互相抵消，而前进方向上的驱动力相互
叠加，实现充电机1前进移动；如前后相邻的全向轮141绕不同的方向同步旋转且左右相邻的全向轮141绕不同的方向同步旋转，其前进方向上的驱动力会由于对称相互抵消，而垂直于前进方向上的驱动力相互叠加，实现充电机1向垂直与前进方向侧移；如此，通过调节控制各个全向轮141的转速和转向，即可实现充电机1各个方向的移动。
[0039] 同样地，本实施例的全向机动装置14不仅限于上述的方案，还可以为：采用如图5中的全向轮，将全向轮设置于充电机的机体四周侧面，优选地，可以左右前后对称各设置一全向轮，左右对称的全向轮可绕前后方向旋转，前后对称的全向轮可绕左右方向旋转，其中，此方案中的全向轮包括轮体1411、垂直件1413，轮体1411沿转动方向的周侧依次设有若干垂直件1413，每一垂直件1413的轴线与轮体1411的转动轴方向均呈垂直设置，本实施例的垂直件1413为圆柱状，也可以为球状、圆弧状。这样，通过调节控制各个全向轮的转速和转向，即可实现充电机各个方向的移动：如前后对称的全向轮不转，左右对称的全向轮向前或向后转，充电机即可前进或后退，其中由于垂直件1413的设置，前后对称的全向轮不会在前进或后退移动过程中阻碍移动；再如左右对称的全向轮不转，前后对称的全向轮向左或向右转，充电机即可向左或向右侧移；如所有全向轮绕相同的旋转方向旋转，充电机即可原地旋转。
[0040] 参看图1，充电平台2设有停机定位标识21，停机定位标识21为图像标志或者信号元件。具体地，图像标志可以为具有一定范围或者参考点的图像，信号元件可以为带有
电磁波特征的定位标志，如黑白或彩色的非主动发光图案、图像，或一定
颜色/
频谱的可见光
光源、热源、射线源、发射天线等。
[0041] 优选地，本实施例的充电平台涂覆有光滑耐磨层，光滑耐磨层用于减小充电机的移动阻力，以及保护停机定位标识。充电平台可采用适当的
表面处理、材料涂敷等工艺使其表面较为光滑、耐磨，以减小移动阻力，防止停机定位标志被无人机器及充电机移动造成的划痕遮挡、覆盖、损伤。
[0042] 优选地，参看图1，充电平台2的边缘设有限位件22，限位件22用于限制充电机1在充电平台2上的移动范围,限位件22靠近充电机1的一侧设有缓冲件23,缓冲件23可以为弹性的缓冲件23，当充电机1移动到边界时，阻挡充电机1移出充电平台2，同时，减缓充电机1的冲击力。
[0043] 现对本实施例的充电过程进行说明：
[0044] 参看图1，当目标无人机器停放在充电平台2时，充电机1的定位摄像头11捕捉到目标无人机器，控制器获取其停机位置，控制器根据停机位置驱动全向机动装置14进行充电机1的移动，自动移动到目标无人机器附近，并围绕无人机器移动，以使定位摄像头11捕捉到无人机器的充电口位置，待找到充电口位置，控制器根据充电口位置控制充电臂12的充电连接头13向充电口移动，以建立充电连接，该过程中，定位摄像头11监控连接过程，以不断修正充电臂12的位置。当无人机器充电完成时，充电机1的充电臂12会自动断开与无人机器的充电连接，释放无人机器，且如有必要驶离无人机器一段距离，以便其及时、安全地离开充电平台2，例如为保障无人机安全
起飞时其周围空间应无障碍物。
[0045] 本实施例通过基于机器视觉等识别技术的定位摄像，主动寻找待充电的无人机器的位置信息，首先找到无人机器的停机位置，控制全向机动装置自动使充电机接近无人机器，其次通过环绕无人机器运动找到其的充电口位置，控制充电臂进行充电连接，这样，降低了对无人机器降落定位精度的要求，能够在无人机器停机存在位置误差的情况下也能实现充电连接，达到了充电位置要求低、充电连接高效便捷、自动化充电的技术效果。
[0046] 上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。
