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通过可切换的飞行电池使无人机几乎可以永远在空中飞行

2019-11-02 11:30 性质:转载 作者:艾迈斯电子 来源:搜狐
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作为锂电设备大电流接插端子专家,艾迈斯深知电池电量是所有锂电设备的限制因素,对于无人机而言,这尤其成问题,因为无人机必须在它们携带的电池数量,它们携带...

作为锂电设备大电流接插端子专家,艾迈斯深知电池电量是所有锂电设备的限制因素,对于无人机而言,这尤其成问题,因为无人机必须在它们携带的电池数量,它们携带的其他更有用的物品的数量以及它们可以使用多长时间之间进行权衡取舍。

在普通的无人机上,无人机多使用能量密度较高的锂离子二次电池。大部分多轴飞行器的飞手都会准备几块相同的电池,在检测到电池电量不足时就要考虑往回飞,着陆然后更换电池了。而来自伯克利的三位研究者设计了一款原型机,展示了一种特别的无人机的“空中换电”。

(照片:加州大学伯克利分校,每个飞行电池可以为主四旋翼飞机供电约6分钟,然后飞走,然后换上新的飞行电池)

在这款无人机上,最为引人注目的是安装在无人机顶部的托盘,这个托盘就像是飞机的空中加油口一样,在飞行中用于承接新的电池,托盘的底部有着与新的电池接口与之连接。

重量为820克的大型四旋翼飞行器搭载了自己的2.2 Ah锂聚合物电池,该电池本身的飞行时间约为12分钟。每个小型四旋翼飞机重320克,包括自己的0.8 Ah电池和1.5 Ah电池作为货物。小旋翼飞行器不能一直保持高空飞行,但这没关系,因为飞行电池时,他们唯一的工作就是从地面转到大型四旋翼并再返回。

飞行电池的工作原理

当每个飞行电池接近主四旋翼时,较小的四旋翼将位于安装在较大无人机顶部的无源对接托盘上方约30厘米的位置。然后,它缓慢下降到约3厘米以上,等待其对齐正确,然后掉落,降落在托盘上,这有助于将其脚与电触点对齐。一旦建立连接,主四旋翼飞机就能够从较小的无人机的电池有效载荷完全为自身供电。每个飞行电池可以为主四旋翼飞机供电约6分钟,然后飞走,然后换上新的飞行电池。如果一切顺利,则主四旋翼仅在拆装和对接阶段使用其主电池,在测试中,这将其飞行时间从12分钟增加到将近一个小时。在这个过程中,艾迈斯认为锂电池换电插头的质量相当关键,黄铜镀真金的接插件能够更加有效的保障换电过程中接触的完整性,并且在UL/CE/ROHS等资质上均获得认证。

(照片:加州大学伯克利分校,飞行中的电池降落在主无人机顶部安装的托盘上,并将其支脚与电气触点对齐)

所有这一切都发生在运动捕捉环境中,这是一个很大的限制,研究人员希望弄清楚这种精确的对接动作可以在室外工作,或者在主无人机移动时进行。在无人驾驶飞机的连续监视很重要的情况下,有一些潜在的应用程序—您可能会说,关闭两架相同的无人机可能是实现这一目标的更简单方法,但它也需要两架(大概是花哨的)无人机,而不是一架加一架。一堆相对简单且便宜的飞行电池。

加利福尼亚大学伯克利分校高性能机器人实验室的KARAn P. JAIn和Mark W. Mueller撰写了“飞行电池:飞行中的电池切换以增加多旋翼飞行时间” ,可在arXiv上找到。

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