大賽作品詳情
作品名稱：太陽能無線充電無人機智能起降平臺
學校名稱：山東理工大學
參賽隊伍：太陽能小分隊
參賽學生：張凱 盧玉龍 孫緒昊
指導老師：孔凡霞
詳細說明
一、研究目的
本項目旨在設計研發一種適用于多旋翼無人機的集 無 線充電與收納維護于一體的多功能無人機智能起降平臺，可作為無人農場及其他適用環境下的配套設施。該平臺包括太陽能充放電裝置，快速無線充電裝置，無人機精準起飛和降落輔助裝置，遠程控制裝置，收納裝置。此平臺通過精準起飛和降落輔助裝置實現無人機的精準起飛和降落；通過太陽能電池板產生清潔電能；通過快速無線充電裝置為無人機進行智能安全快速的充電；通過遠程控制裝置實現對無人機工作狀態進行監控和控制及工作任務下達和數據采集；通過收納裝置收納工作結束后的無人機，收納裝置集防雨，防風，防雷，遮陽，防盜的功能于一體，在惡劣環境下可充分保護無人機。本項目具有智能、可靠、環保、經濟等特點，實現了多旋翼無人機借助太陽能進行自主充電，不需要外部供電，且可以做到全程智能化、無人化，提高了無人機工作效率和減少人力消耗，還可以在無人機閑置時輕松收納無人機，在無人農場設施建設具有廣闊的應用價值。
二、研究背景
二、研究背景
1. 國內外均有無人機起降平臺的相關研究成果，其中包括全地形無人機起降平臺，線路巡檢無人機野外起降平臺，多旋翼無人機自主起降方法等，近年來隨著無人機被大量應用在各行各業中，各種功能不同的無人機起降平臺層出不窮。但應用在無人農場中的少之又少。
2. 國內無人農場配套設備種類少，涉及面窄，可選擇性不高，開發前景較好，應用前景廣泛
3. 國內外現有多種無人機起降輔助系統，但都需要較為復雜的結構來實現，大多數需要機身掛載外設進行輔助，急需一款以主動控制形式控制無人機起降的輔助系統。在不給無人機增加外設的情況下自主操控無人機起飛降落，提高了平臺的適用性，減少了無人機非必要載重，為其他工作設備提供空間和間接提高了無人機承載能力和續航能力。
4. 基于太陽能電供的無人機起降平臺國內外有相關研究成果，但是只支持其自身系統供電需求，無法為無人機進行自動充電等其他功能，功能局限。基于無線充電的無人機起降平臺國內外有相關研究成果，但其依靠交流電源供電，在無人農場及野外作業時比較局限，且充電功率不高，無人機降落不準確，充電效率低，充電不智能都有很大的改進空間。
三、創新點
三、創新點
1. 基于太陽能，多旋翼無人機的自主起降及其智能無線充電平臺，與傳統充電設備相比具有安全環保、成本低、維護方便的優勢。使用太陽能供電，屬于清潔能源，減少能源浪費，不需要人為送電。
2. 基于視覺識別的起飛降落輔助系統，可將UWB定位技術和藍牙5.1的定向技術（AOA, AOD）結合使用達到厘米級精準定位，無人機發全程智能控制，自主調整航線，極大程度減小降落偏差，與傳統GPS定位相比具有精度高，定位準的明顯優勢，可有效避免應定位不準而造成無人機損壞，影響正常農業生產。
3. 此平臺可隨太陽方位自動改變太陽能電池板方向（類似向日葵），便于最大程度接收轉化太陽能。相較于固定式太陽能板，效率更高。
4. 平臺可自主收納儲藏已降落的無人機，在大風，暴雨，雷電等惡劣天氣下可有效保護無人機安全，大大減小人工投入。
5. 平臺內部設有多個相互交叉層疊的無線充電線圈，利用用電磁感應為無人機進行安全快速的無線充電，該方法相較于傳統單線圈無線充電，充電容錯率高，可實現更高功率充電，充電安全迅速，方便無人機快速啟動工作。
6. 可采用5G網絡技術進行低延時智能遠程控制、數據傳遞、任務下發、航線規劃等，相較于傳統網絡，5G網絡具有延遲低，速度快等特點，更方便工作對無人機的實時監測與控制。
