本实用新型涉及充电技术领域，尤其涉及一种无线充电设备及具有该无线充电设备的无人飞行器系统。
背景技术：
近年来，随着无人机技术的发展，无人机日益在人们生活工作中占据越来越重要的角色，在生活娱乐、遥感测绘、边海防巡逻、森林防火巡逻、管道巡线、警务执法、物流快递、农业生产等方面都有相关的应用报道。而且应用领域还在不断扩大。当前无人机多采用锂电池供电，为保证飞行、减轻飞行重量，通常不会将锂电池容量续航时间有限，空中飞行时间和续航里程会大大受限。
而现有技术的无人飞行器充电多采用有线充电的方式，这限制了无人机应用领域及应用效果的进一步拓展。部分提供无线充电功能的无人机也需将无人机停泊在固定区域，不适应需要移动充能的应用环境。
技术实现要素：
本实用新型实施例提供了一种无人飞行器系统，用以解决现有技术中存在的无人飞行器因电量原因而影响执行任务的技术问题。
一方面，本实用新型提供了一种无线充电设备，用于为无人飞行器充电，其包括：用于驱动所述无线充电设备运动的驱动机构、用于向所述无人飞行器充电的无线充电发射装置、设置于所述无人飞行器上的无线充电接收装置及用于与所述无人飞行器通讯的第一通讯装置；其中，所述驱动机构、所述无线充电发射装置及所述第一通讯装置设置于所述无线充电设备的本体上。
优选地，所述无线充电发射装置包括无线充电发射器，所述无线充电接收装置包括无线充电接收器；所述无线充电发射器与所述无线充电接收器磁耦合连接。
优选地，所述无人充电发射器包括N个呈矩阵排列的第一谐振器，所述无线充电接收器包括至少一个第二谐振器，所述N为大于等于3的自然数，所述无线充电发射器的N个第一谐振器与所述无人充电接收器的至少1个第二谐振器产生磁耦合作用，以便所述无线充电发射器向所述无人飞行器充电。
优选地，所述无线充电设备还包括升降机构及充电平台，所述升降机构的一端与所述无线充电设备的本体相连；所述升降机构的另一端与所述充电平台相连，用于驱动所述充电平台的升降运动，以使所述充电平台靠近所述无人飞行器。
优选地，所述升降机构包括若干伸缩柱，若干所述伸缩柱活动套设相连，若干所述伸缩柱中半径最小的所述伸缩柱的一端与所述充电平台相连，若干所述伸缩柱中半径最大的所述伸缩柱的一端与所述无线充电设备的本体相连。
优选地，所述无线充电发射装置包括无线充电红外激光发射器，所述无线充电接收装置包括光电转换器；无线充电红外激光发射器通过红外激光向所述光电转换器进行无线充电。
优选地，所述无线充电发射装置还包括瞄准装置，所述瞄准装置设置于所述无线充电设备的本体的上表面。
另一方面，本实用新型还提供一种无人飞行器系统，其包括：无人飞行器及用于向所述无人飞行器进行无线充电的无线充电设备，所述无线充电设备为权利要求1至7任一项所述的无线充电设备。
优选地，所述无人飞行器包括摄像头、存储器、驱动装置、第二辅助定位装置、第二通讯装置、控制器及储能器；
所述摄像头与所述存储器电连接；所述存储器与所述控制器电连接；所述驱动装置与所述控制器电连接，用于驱动所述无人飞行器的运动；所述第二辅助定位装置与所述控制器电连接，用于获取所述无人飞行器的实时定位信息；所述第二通讯装置与所述控制器电连接；所述储能器与所述无线充电接收装置、所述驱动装置及所述控制器电连接。
优选地，所述无线充电设备还包括第一通讯装置及第一辅助定位装置，所述第一通讯装置与所述第一辅助定位装置电连接，并与所述第二通讯装置无线通讯连接；所述第一辅助定位装置设置于所述无线充电设备的本体顶部，用于为所述无人飞行器提供所述无线充电设备的实时定位信息。
综上所述，本实用新型提供的无线充电设备包括驱动机构、无线充电发射装置、第一通讯装置及设置在无人飞行器上的无线充电接收装置，通过所述第一通讯装置获取所述无人飞行器的需要充电的指令，所述驱动机构可以驱动所述无线充电设备运动到所述无人飞行器的下方，使得所述无人飞行器位于所述无线充电设备的工作区域内，所述无线充电发射装置可以向所述无线充电接收装置进行无线充电，并且保证在较佳状态下充电，缩短充电时间。因此能够保证无人飞行器在执行任务中能有充足电量的同时，还能及时完成执行的任务。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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。
图1示出了本实用新型实施例1的无人飞行器系统的结构示意图。
图2示出了本实用新型实施例1的无线充电设备的结构示意图。
图3示出了本实用新型实施例1的无人飞行器的结构示意图。
图4示出了本实用新型实施例2的无线充电设备的结构示意图。
图5示出了本实用新型实施例2的无人飞行器的结构示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本实用新型，并不被配置为限定本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型更好的理解。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
实施例1
请参阅图1至3，本实用新型提供了一种无线充电设备10，用于为无人飞行器20充电，其包括：用于驱动所述无线充电设备10运动的驱动机构11、用于向所述无人飞行器20充电的无线充电发射装置12、设置于所述无人飞行器20上的无线充电接收装置13及用于与所述无人飞行器20通讯的第一通讯装置14；其中，所述驱动机构11、所述无线充电发射装置12及所述第一通讯装置14设置于所述无线充电设备10的本体10a上。通过设置在所述无线充电设备10的本体10a上的驱动机构11可以驱动所述无线充电设备10随机运动或者跟随所述无人飞行器20运动。
优选地，所述无线充电发射装置12包括无线充电发射器12a，所述无线充电接收装置13包括无线充电接收器13a；所述无线充电发射器12a与所述无线充电接收器13a磁耦合连接，以进行无线充电。避免了传统有线连接充电的繁琐，所述无线充电发射装置12随时可以对所述无人飞行器20进行快捷方便的无线充电。
优选地，所述无线充电发射器12a包括N个呈矩阵排列的第一谐振器12b，所述无线充电接收器13a包括至少一个第二谐振器13b，所述N为大于等于3的自然数，所述无线充电发射器12a的N个第一谐振器12b与所述无线充电接收器13a的至少1个第二谐振器13b产生磁耦合作用，以便所述无线充电发射器12a向所述无人飞行器20充电。设置多个第一谐振器12b可以实现同时对多个所述无人飞行器20进行无线充电，并且由于所述第一谐振器12b的数量比较多，避免了只有一个所述第一谐振器12b时需要所述无人飞行器20精准定位才能实现无线充电的问题。
优选地，所述无线充电设备10还包括升降机构15及充电平台16，所述升降机构15的一端与所述无线充电设备10的本体10a相连，所述升降机构15的另一端与所述充电平台16相连，用于驱动所述充电平台16的升降运动，以使所述充电平台16靠近所述无人飞行器20；通过所述升降机构15使得所述充电平台16升高，可以避免所述无人飞行器20不必要的升降浪费电能，当所述无人飞行器20电量较低时，所述无人飞行器20还能直接降落在所述充电平台16上进行充电，充满电量之后能够直接从具有一定高度的充电平台16上起飞，使得所述无人飞行器20能够快速执行任务。在本实施例中，N个所述第一谐振器12b呈矩阵排列设置于所述充电平台16上，在其它实施例中，所述第一谐振器12b也可以设置于所述无线充电设备10的本体10a的上表面，在此不作具体限定。
优选地，所述升降机构15包括微型液压站15a及若干伸缩柱15b，若干所述伸缩柱15b活动套设相连形成多级伸缩液压缸，其中，若干所述伸缩柱中半径最小的所述伸缩柱15b的一端与所述充电平台16相连，若干所述伸缩柱中半径最大的所述伸缩柱15b的一端与所述无线充电设备10的本体10a相连，所述微型液压站15a与所述若干伸缩柱15b导通连接，用于驱动所述充电平台16的升降运动。因此，所述升降机构15具有升降平稳的优点。
本实用新型还提供一种无人飞行器20系统，其包括：无人飞行器20及用于向所述无人飞行器20进行无线充电的无线充电设备10，所述无线充电设备10为上述所述的无线充电设备10。
优选地，所述无人飞行器20包括摄像头21、存储器22、驱动装置23、第二辅助定位装置24、第二通讯装置25、控制器26、储能器27及遥控装置28；
所述摄像头21与所述存储器22电连接，所述摄像头21用于获取所述无线充电发射装置12的图像信息及其它航拍图像；所述存储器22与所述控制器26电连接，用于存储所述图像信息、所述航拍图像及分析控制程序；所述驱动装置23与所述控制器26电连接，用于驱动所述无人飞行器20的运动；所述第二辅助定位装置24与所述控制器26电连接，用于获取所述无人飞行器20的实时定位信息；所述第二通讯装置25与所述第一通讯装置14及所述遥控装置28通过无线方式通讯连接。所述控制器26可以依据所述图像信息计算出所述无人飞行器20与所述无线充电发射装置12之间的相对距离值和相对速度值；当所述摄像头21无法获取所述无线充电发射装置12的所述图像信息时，所述控制器26可以依据所述第一辅助定位装置17及所述第二辅助定位装置24的实时位置信息计算出所述无人飞行器20与所述无线充电发射装置12之间的相对距离值和相对速度值，进而确保所述无人飞行器20的无线充电。
优选地，所述无线充电设备10还包括第一通讯装置14及第一辅助定位装置17，所述第一通讯装置14与所述第一辅助定位装置电连接17，并与所述第二通讯装置25无线通讯连接；所述第一辅助定位装置17设置于所述无线充电设备10的本体10a顶部，用于为所述无人飞行器20提供所述无线充电设备10的实时定位信息。在本实施例中，所述第一辅助定位装置17将获取的所述无线充电设备10的实时定位信息通过所述第一通讯装置14发送至所述控制器26，以进行分析计算出相对位置关系。
所述储能器27与所述摄像头21、所述存储器22、所述驱动装置23、所述第二辅助定位装置24、所述第二通讯装置25、所述控制器26及所述无线充电接收装置13电连接；
所述储能器27包括电池组(图中未示出)及保护电路(图中未示出)，其中，所保护电路包括电量判断电路，用于判断所述储能器27的电量，当电量低时，所述控制器26控制所述无人飞行器20寻找所述无线充电设备10进行无线充电，当电量足够时，所述控制器26控制所述无人飞行器20离开所述无线充电设备10的断开充电并继续执行任务。
所述控制器26用于分析所述图像信息、所述无人飞行器20的实时定位信息及所述无线充电设备10的实时定位信息计算出所述无人飞行器20与所述无线充电设备10的相对距离值和相对速度值。
在本实用新型实施例中，如图3所示，无线充电接收装置13的无线充电接收器13a设于无人飞行器中部两侧，而摄像头21设于无人飞行器尾部，拍摄图像。驱动装置23为旋翼结构，在无人飞行器的前端和后端的两相对侧边对称分布。第二辅助定位装置24为一个GPS定位装置，位于无人飞行器20的顶部，第二通讯装置25为通讯天线，位于无人飞行器20顶部且靠近尾部的位置设置。控制器26、储能器27以及存储器22位于无人飞行器20的头部内。这样可以平衡无人飞行器的重量分布。
在本实施例中，所述无人飞行器20系统的工作原理包括如下步骤：
S1、获取所述无人飞行器20拍摄的包括无线充电发射装置12的图像信息；
S2、依据所述图像信息计算出所述无人飞行器20与所述无线充电发射装置12之间的相对距离值和相对速度值；
S3、依据所述相对距离值和所述相对速度值，控制所述无人飞行器20移动至所述无线充电发射装置12的工作区域内，所述无线充电发射装置12向所述无人飞行器20充电；当所述相对距离值超过预设值时，所述驱动机构11驱动所述无线充电设备10朝所述无人飞行器20运动，以减少所述无人飞行器20的运动距离，快速进入充电状态；当所述无人飞行器20的垂直高度超过预设值时，所述升降机构15驱动所述充电平台16升高到预设高度，以减少所述无人飞行器20的升降运动，避免不必要的耗电；
S4、控制所述无线充电发射装置12与所述无人飞行器20的相对位移处于所述工作区域内并持续充电；
S5、当检测到所述无人飞行器20的充电量达到预定电量时，所述无人飞行器20按照预先规划的任务要求继续执行余下任务。
本实用新型实施例提供的无人飞行器20系统通过采用无人飞行器20自身携带的摄像头21来定位无线充电发射器12a与无人飞行器20之间的位置，确保所述无人飞行器20移动至所述无线充电发射装置12的工作区域内，所述无线充电发射装置12向所述无人飞行器20充电，并且保证在较佳状态下充电，缩短充电时间，保证无人飞行器20执行任务中能有充足电量的同时，还能及时完成执行的任务。
实施例2
请参阅图4和图5，本实施例与实施例1结构相似，在图4和图5中与实施例1相同的元件标号请参见图2和图3，作用相同，在此不再赘述。其不同之处在于：本实施例的无线充电方式还设有红外激光无线充电。具体地，在本实施例中，所述无线充电发射装置12包括无线充电红外激光发射器12c，所述无线充电接收装置13包括：光电转换器13c；无线充电红外激光发射器12c通过红外激光向所述光电转换器13c进行无线充电。这里的光电转换器13c包括光电接收单元和光电转换单元，光电接收单元接收无线充电红外激光发射器12c发射的红外激光信号，经由光电转换单元转换为电能，存储到无人飞行器的储能器中。上述光电转换器13c由于光电转换效率不高，既可以是实施例1无线充电基础上的补充，也可以是无人飞行器仅设置光电转换器13转换电能并对储能器充电。光能转换器13可以设于无人飞行器20头部位置。
优选地，所述无线充电发射装置12还包括用于瞄准所述光电转换器的瞄准装置18，所述瞄准装置18设置于所述无线充电设备的本体的上表面，所述无线充电红外激光发射器12c设置于所述瞄准装置18上，所述瞄准装置18设置有水平旋转机构18a及倾角调节机构18b，所述瞄准装置18用于追随瞄准所述光电转换器13c，使得所述无线充电红外激光发射器12c能够对准所述光电转换器13c。因此，所述无线充电红外激光发射器12c可以直接瞄准所述无人飞行器20上的所述光电转换器13c进行无线充电，不需要移动及升降，不易受到可见光的干扰，响应快，充电方便。
综上所述，本实用新型提供的无线充电设备10包括驱动机构11、无线充电发射装置12、第一通讯装置14及设置在无人飞行器20上的无线充电接收装置13，通过所述第一通讯装置14获取所述无人飞行器20的需要充电的指令，所述驱动机构11可以驱动所述无线充电设备10运动到所述无人飞行器20的下方，使得所述无人飞行器20位于所述无线充电设备10的工作区域内，所述无线充电发射装置12可以向所述无线充电接收装置13进行无线充电，并且保证在较佳状态下充电，缩短充电时间。因此能够保证无人飞行器20执行任务中能有充足电量的同时，还能及时完成执行的任务。
需要明确的是，本实用新型并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本实用新型的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本实用新型的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。
以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本实用新型的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
还需要说明的是，本实用新型中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本实用新型不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。