一种新型旋翼飞机系统及降落充电方法与流程

本发明涉及无人机相关技术领域，具体的说，是涉及一种新型旋翼飞机系统及降落充电方法。

背景技术：

现有无人旋翼飞机降落时，由于受到自身机身平衡和外部风力的影响，导致旋翼风机不能够稳定降落，进而引发事故。同时，无人旋翼飞机在降落后，需要人工值守，将其与充电插口对接才能够进行充电，以备下次飞行之用，较为繁琐。

现有技术中，已经存在部分关于无人机充电方面的相关研究，例如：申请号为201610376486.8的中国专利文献提供了一种充电起落架、无人机、充电平台及无人机续航充电系统。

该系统中具有适用于无人机的充电起落架，其横杆上设置有多个充电接触件，内部还设有充电电路模块，可直接通过起落架完成无人机的充电接口的转接。但是该方案中，依然存在无人旋翼飞机在大风状态下降落时风险性较高的缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种新型旋翼飞机系统。本发明通过设计全新的结构，通过电磁吸合辅助旋翼飞机降落，且旋翼飞机降落后能够自动充电，真正做到无人值守。

为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种新型旋翼飞机系统，包括：

旋翼飞机及降落平台；

所述旋翼飞机上安装有电磁铁安装架，电磁铁安装架上具有电磁铁；

每个电磁铁上具有金属触点,金属触点经极性变换电路与电磁铁的供电相连；

所述降落平台包括多个金属板，每个金属板均与一加压单元连接，相邻的金属板相互绝缘；

金属板在获得电压后等待旋翼飞机垂直降落，降落后，旋翼飞机电磁铁上的金属触点与金属板相连，通过金属触点和极性变换电路给电磁铁供电；电磁铁产生吸引力，从而辅助旋翼飞机固定在降落平台上。

优选的，所述电磁铁为3个或更多，一般选择4个，任一电磁铁均安装于电磁铁安装

优选的，相邻两个电磁铁的中心距大于相邻两个金属板的中心距。较佳的选择为，相邻两个电磁铁的中心距大于相邻两个金属板的中心距3倍或以上。

优选的，所述金属板为长条形结构。

优选的，所述加压单元包括电压控制模块、正电压源、正电压源开关、负电压源及负电压源开关；

电压控制模块分别控制正电压源开关与负电压源开关的通断；

正电压源开关及负电压源开关控制正负电压源与金属板的通断电，使得：

电压控制模块控制正电压源开关闭合时，金属板加正电压；当电压控制模块控制负电压源开关闭合时，金属板加负电压；当电压控制模块既不控制正电压源开关，也不控制负电压源开关时，金属板不加电压。

优选的，所述旋翼机具有充电模块，充电模块与电磁铁并联；

具体来说，电磁铁并联在电路中，每个电磁铁对应一个电磁铁安装架，每个电磁铁的两端各通过一个二极管连接到电磁铁上的金属触点。

优选的，所述电压控制模块为单片机电路。

优选的，所述正电压源开关和负电压源开关为MOS管或三极管，以保证开关的转换速度。

优选的，上述的新型旋翼飞机系统还包括主控单元，主控单元控制电压控制模块并监测金属板的电压变化。

在提供上述结构方案的同时，本发明还提供了一种旋翼飞机的降落充电方法，主要包括如下步骤：

A、加压单元对金属板进行加压扫描；

B、旋翼飞机飞抵降落平台上方，下降到降落平台上；

C、对应的金属板加正电压时，通过接触到金属板的金属触点、连接金属触点的极性变换电路加到电磁铁的一个输入，其他的金属板加的负电压同样通过金属触点和极性变换电路加到电磁铁的另一个输入上，因此电磁铁产生电流，检测到该电流的出现，就判断出旋翼飞机已经接触到降落平台并且判断出旋翼飞机的位置；

D、停止加压扫描，给检测到有电流存在的金属板继续加压，则电磁铁的磁性增强，电磁铁吸引金属板，从而保证旋翼飞机的稳定降落并开始充电。

优选的，上述方法中，优选的是，加压单元对每个金属板加压按以下方式循环：空(NC)、正电压(+)、空(NC)、负电压(-)、负电压(-)、负电压(-)……空(NC)进行循环；

即每次循环只给一块金属板加正电压，且该正电压前后都不加电压，其余金属板加负电压。

上述方法中，优选的是，所有的金属板在某一时刻所加的电压也呈现如下规律：空(NC)、正电压(+)、空(NC)、负电压(-)、负电压(-)、负电压(-)……空(NC)进行循环，以保证旋翼飞机降落时，有一个触点接触到正电压，其余触点中至少有一个触点接触到负电压。

上述方法中，加正电压与加负电压仅为举例，如果同一时刻加正电压的位置更换为加负电压，加负电压的位置更换为加正电压，效果相同。

本发明基于电磁铁安装架和电磁铁的电气设计，电磁铁安装架与电磁铁、金属板组成的回路产生电流；由于电磁铁的并联结构，旋翼飞机所有脚上的电磁铁都会产生电流，对应的金属板上连接的电流检测电路也会发现电流的产生，从而可以判断出旋翼飞机已经降落。此时，停止电压扫描,且加压单元继续给产生电流的金属板加压,则金属板的电压持续升高，电磁铁与金属板产生的竖直方向的吸引力就持续增大，即施加一个向下的力，从而保证旋翼飞机的稳定降落。

当旋翼飞机稳定降落后，降落平台作为电源输入端，接触到加正电压的金属板的触点作为充电正极，用于在旋翼飞机充电时与降落平台电源输入端的正极进行电连接，接触到加负电压的金属板的触点作为充电负极，用于在旋翼飞机充电时与降落平台电源输入端的负极进行电连接，完成旋翼飞机的充电功能。

本发明的有益效果是：

(1)依靠电磁吸合原理，使旋翼飞机在降落时可以通过吸合力辅助降落，提高在大风状态下旋翼飞机降落的安全性。

(2)旋翼飞机降落后降落平台可对旋翼飞机能够进行充电，做到旋翼飞机的无人值守。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中加压单元的结构示意图；

图3是本发明中降落平台电压扫描示意图；

图4是本发明中电磁铁与电磁铁安装架的电气结构示意图。

1.旋翼飞机，2.降落平台，3.金属触点，4.电磁铁安装架和电磁铁，5.加压单元，6.连接线；

21.电压控制模块，22.正电压源，23.正电压源开关，24.负电压源，25.负电压源开关，26.金属板；

41.二极管。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明进行详细说明。

实施例：一种新型旋翼飞机系统，如图1所示，一种旋翼飞机的安全降落系统，包括旋翼飞机1、降落平台2、电磁铁安装架和电磁铁4、金属触点3和加压单元5。所述电磁铁安装架和电磁铁4安装在旋翼飞机1的四个角上，且4个电磁铁并联，所述金属触点3安装在电磁铁安装架和电磁铁4上，；所述降落平台2是金属板结构(能够被电磁铁吸合)，且每个金属板相互绝缘，每两块金属板长条的中心距离远小于每两个电磁铁中心距离的1/3；每个金属板26都配有各自对应的加压单元5。

如图2所示，每个加压单元5均包括一电压控制模块21、正电压源22、正电压源开关23、负电压源24、负电压源开关25。所述电压控制模块21可以为单片机电路，所述正电压源开关23和负电压源开关25可以为MOS管或三极管，以保证开关的转换速度；所述每个金属板26都配有一套加压单元5。当电压控制模块21控制正电压源开关23闭合时，金属板26加正电压；当电压控制模块21控制负电压源开关25闭合时，金属板26加负电压；当电压控制模块21既不控制正电压源开关23，也不控制负电压源开关25时，金属板26不加电压。

如图3所示，加压单元5对金属板26加压，加压按如下方式循环：空(NC)、正电压(+)、空(NC)、负电压(-)、负电压(-)、负电压(-)……空(NC)，即每次循环只给一块金属板加正电压，且该正电压前后都不加电压，其余金属板加负电压，且每个金属板26相互绝缘，并不会产生电流。

降落平台2的所有金属板26在某一时刻所加的电压也呈现如下规律：空(NC)、正电压(+)、空(NC)、负电压(-)、负电压(-)、负电压(-)……空(NC)，以保证旋翼飞机降落时，有一个触点接触到正电压，其余三个触点中至少有一个触点接触到负电压。

如图4所示，电磁铁安装架和电磁铁4与金属触点3的电气结构包括电磁铁安装架和电磁铁4、金属触点3和二极管41。电磁铁并联在电路中，每个电磁铁对应一个金属触点3，每个电磁铁的两端各通过一个二极管41连接到金属触点3。当金属触点3接触到正负电压后，由于电磁铁的并联设计，4个电磁铁都加上了电压。

本发明的工作原理是：

旋翼飞机1准备降落时，由于旋翼飞机1的四个角上有金属触点3，当触点接触到降落平台2时，由于降落平台2的长条形设计及加压电路5对每个金属板26循环加如下电压：空(NC)、正电压(+)、空(NC)、负电压(-)、负电压(-)、负电压(-)……空(NC)，且降落平台2的所有金属板26在某一时刻所加的电压也呈现下规律：空(NC)、正电压(+)、空(NC)、负电压(-)、负电压(-)、负电压(-)……空(NC)。通过不间断地电压循环，总有一触点在某一刻接触到降落平台2的加正电压的金属板，另外三个触点中有不少于一个触点接触到降落平台2的加负电压的金属板，这时，基于金属触点和电磁铁的电气设计，金属触点3与电磁铁4、金属板26组成的回路产生电流；由于电磁铁的并联结构，旋翼飞机4个脚上的电磁铁4都会产生电流，正电压源和负电压源的电流都会变化，从而可以判断出旋翼飞机1已经降落。此时，停止电压扫描，且加压单元继续给流过电流的金属板加压,则金属板的电压持续升高，电磁铁4磁性增强，电磁铁4与金属板26产生的竖直方向的吸引力就持续增大，该吸引力吸引旋翼飞机1，从而保证旋翼飞机1的稳定降落。

作为较佳的选择，该系统还可以包括充电单元。所述充电单元安装在旋翼飞机1上且与电磁铁4并联，包括充电正极和充电负极。当旋翼飞机1稳定降落后，降落平台2作为电源输入端，接触到加正电压的金属板26的触点作为充电正极，用于在旋翼飞机1充电时与降落平台2电源输入端的正极进行电连接，接触到加负电压的金属板26的触点作为充电负极，用于在旋翼飞机1充电时与降落平台电源输入端的负极进行电连接，完成旋翼飞机1的充电功能。

本发明能够解决风力大时旋翼飞机降落不稳的问题，确保旋翼飞机的安全降落，且降落平台为能够被电磁铁吸合的金属板结构，成本低，节省资源。此外，对于降落的旋翼飞机能够进行充电，真正做到旋翼飞机的无人值守。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现，未予以详细说明和局部放大呈现的部分，为现有技术，在此不进行赘述。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和特点相一致的最宽的范围。