作為鋰電設(shè)備大電流接插端子專家,艾邁斯深知電池電量是所有鋰電設(shè)備的限制因素,對于無人機而言,這尤其成問題,因為無人機必須在它們攜帶的電池數(shù)量,它們攜帶的其他更有用的物品的數(shù)量以及它們可以使用多長時間之間進行權(quán)衡取舍。
在普通的無人機上,無人機多使用能量密度較高的鋰離子二次電池。大部分多軸飛行器的飛手都會準備幾塊相同的電池,在檢測到電池電量不足時就要考慮往回飛,著陸然后更換電池了。而來自伯克利的三位研究者設(shè)計了一款原型機,展示了一種特別的無人機的“空中換電”。
(照片:加州大學伯克利分校,每個飛行電池可以為主四旋翼飛機供電約6分鐘,然后飛走,然后換上新的飛行電池)
在這款無人機上,最為引人注目的是安裝在無人機頂部的托盤,這個托盤就像是飛機的空中加油口一樣,在飛行中用于承接新的電池,托盤的底部有著與新的電池接口與之連接。
重量為820克的大型四旋翼飛行器搭載了自己的2.2 Ah鋰聚合物電池,該電池本身的飛行時間約為12分鐘。每個小型四旋翼飛機重320克,包括自己的0.8 Ah電池和1.5 Ah電池作為貨物。小旋翼飛行器不能一直保持高空飛行,但這沒關(guān)系,因為飛行電池時,他們唯一的工作就是從地面轉(zhuǎn)到大型四旋翼并再返回。
飛行電池的工作原理
當每個飛行電池接近主四旋翼時,較小的四旋翼將位于安裝在較大無人機頂部的無源對接托盤上方約30厘米的位置。然后,它緩慢下降到約3厘米以上,等待其對齊正確,然后掉落,降落在托盤上,這有助于將其腳與電觸點對齊。一旦建立連接,主四旋翼飛機就能夠從較小的無人機的電池有效載荷完全為自身供電。每個飛行電池可以為主四旋翼飛機供電約6分鐘,然后飛走,然后換上新的飛行電池。如果一切順利,則主四旋翼僅在拆裝和對接階段使用其主電池,在測試中,這將其飛行時間從12分鐘增加到將近一個小時。在這個過程中,艾邁斯認為鋰電池換電插頭的質(zhì)量相當關(guān)鍵,黃銅鍍真金的接插件能夠更加有效的保障換電過程中接觸的完整性,并且在UL/CE/ROHS等資質(zhì)上均獲得認證。
(照片:加州大學伯克利分校,飛行中的電池降落在主無人機頂部安裝的托盤上,并將其支腳與電氣觸點對齊)
所有這一切都發(fā)生在運動捕捉環(huán)境中,這是一個很大的限制,研究人員希望弄清楚這種精確的對接動作可以在室外工作,或者在主無人機移動時進行。在無人駕駛飛機的連續(xù)監(jiān)視很重要的情況下,有一些潛在的應(yīng)用程序—您可能會說,關(guān)閉兩架相同的無人機可能是實現(xiàn)這一目標的更簡單方法,但它也需要兩架(大概是花哨的)無人機,而不是一架加一架。一堆相對簡單且便宜的飛行電池。
加利福尼亞大學伯克利分校高性能機器人實驗室的Karan P. JAIn和Mark W. Mueller撰寫了“飛行電池:飛行中的電池切換以增加多旋翼飛行時間” ,可在arXiv上找到。
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