CN105151303B - 一种无人机投送装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无人机投送装置及方法。该无人机投送装置包括无人机、目标定位单元、投送杆、释放构件以及控制单元。所述目标定位单元用于获取投放目标地点的位置参数。所述投送杆的上端部自由旋转地连接在所述无人机的底部上，所述投送杆的下端部与所述释放构件连接。所述控制单元与所述无人机、所述目标定位单元通信连接。所述释放构件通过所述控制单元控制成选择性地保持和释放投放物以将所述投放物空投至所述投放目标地点。本发明的无人机投送装置可以实现倾斜投送、水平投送，而且投送速度快，货物装卸时间短。本发明的无人机投送装置的成本低廉、非常适合广泛的商业应用。

Description

一种无人机投送装置及方法

技术领域

本发明涉及一种无人机投送装置及方法，尤其是一种能够倾斜空投的无人机投送装置及方法。

背景技术

在需要紧急救援的情况下，例如需要火灾救援的情况下，需要在非常短的时间内投放相应的物资。目前的无人机投送装置大多为垂直投放，而且需要较多的装卸时间，容易错过救援的最佳时间。

此外，随着网络销售和电子商务的兴起，越来越多的快递需要快速配送或定制配送，并且购买的商品大多数为小且轻的快递包裹。随着用工成本的不断提高，快递成本居高不下。并且由于大多数快递包裹使用货车进行标准运送，没有新意，且运送速度慢。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种无人机投送装置，可以实现倾斜投送、水平投送，而且投送速度快，货物装卸时间短。

本发明通过如下技术方案实现：一种无人机投送装置，所述无人机投送装置包括无人机、目标定位单元、投送杆、释放构件以及控制单元，

所述目标定位单元用于获取投放目标地点的位置参数，

所述投送杆的上端部自由旋转地连接在所述无人机的底部上，所述投送杆的下端部与所述释放构件连接，

所述控制单元与所述无人机、所述目标定位单元通信连接，

所述释放构件通过所述控制单元控制成选择性地保持和释放投放物以将所述投放物空投至所述投放目标地点。

作为上述技术方案的进一步改进，所述投送杆为刚性杆。

作为上述技术方案的进一步改进，所述释放构件为电永磁吸盘、电磁吸盘或机械卡爪。

作为上述技术方案的进一步改进，所述无人机为四旋翼无人机、六旋翼无人机、八旋翼无人机或直升机。

作为上述技术方案的进一步改进，所述目标定位单元包括用于测量所述投放物与所述投放目标地点之间的水平距离的测距传感器和用于确定所述投放目标地点的角度方位的摄像头。

作为上述技术方案的进一步改进，所述测距传感器为超声波测距传感器、雷达测距传感器、红外线测距传感器或激光测距传感器。

作为上述技术方案的进一步改进，所述无人机投送装置还包括用于测量所述投送杆的旋转角度的角度传感器，所述角度传感器设置在所述投送杆的旋转轴上。

作为上述技术方案的进一步改进，所述无人机投送装置还包括用于测量所述投放物的重量的拉力计，所述拉力计连接在所述投送杆与所述释放构件之间。

作为上述技术方案的进一步改进，所述无人机投送装置还包括用于测量所述投送杆的末端的加速度的加速度计和用于测量所述投送杆的末端的角度的陀螺仪。

本发明还提供一种无人机投送方法，利用上述的无人机投送装置实现，其包括以下步骤：

S100：通过目标定位单元获取投放目标地点的距离和高度；

S200：所述控制单元根据通过目标定位单元获取的投放目标地点的距离和高度，参照预先设定的投放目标地点的距离和高度与投送轨迹的对应关系，确定所述无人机需要完成的投送轨迹；

S300：基于所述投送轨迹，所述控制单元控制所述无人机运动；以及

S400：所述控制单元控制所述释放构件，释放投放物以按指定轨迹将所述投放物空投至所述投放目标地点。

本发明的有益效果是：本发明的无人机投送装置可以实现倾斜投送、水平投送，而且投送速度快，货物装夹时间短。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的无人机投送装置的示意电气框图；

图2是根据本发明的另一实施方式的无人机投送装置的示意电气框图；

图3是图2的无人机投送装置的外观示意图；

图4是用于说明图2的无人机投送装置的投放原理的示意图；

图5是图2的无人机投送装置的除无人机之外的结构的分解示意图；

图6是根据本发明的一个实施方式的无人机投送方法的示意流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的说明。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

如图1所示，本实施例的无人机投送装置1000包括无人机100、目标定位单元201、投送杆220、释放构件240以及控制单元101。投放物300被保持在释放构件240的底部。释放构件240由控制单元101进行控制。在运送过程中，释放构件240保持投放物300。在投放时，控制单元101可以控制释放构件240，使得释放构件240在指定的时间点释放投放物300。

本实施例的无人机投送装置1000通过投送杆220的惯性摆动，利用释放构件240在规定的时间释放投放物300，实现倾斜投送、水平投送，而且投送速度快，货物装卸时间短。

其中，如图1所示，所述目标定位单元201用于获取投放目标地点O的位置参数。位置参数例如为所述投放物300与投放目标地点O的水平距离和垂直距离等。

在本实施例中，所述目标定位单元201包括用于测量所述投放物300与所述投放目标地点O之间的水平距离X的测距传感器203和用于确定所述投放目标地点O的角度方位的摄像头202。角度方位例如由投放物300与投放目标地点O形成的直线与铅垂线形成的夹角A来表示。通过夹角A和水平距离X，可以计算出投放物300与投放目标地点O形成的距离L、以及投放物300与投放目标地点O在铅垂方向上的距离Y。在通过摄像头202拍摄的画面上，根据投放目标地点O在该拍摄画面上的位置，可以通过软件功能计算出所述投放物300与投放目标地点O的垂直距离等位置参数。

在本实施例中，投放目标地点O为某层高楼阳台400。然而，本发明不仅限于此，投放目标地点O也可以为不便于垂直投放的地点或可以垂直投放的地点。

其中，所述测距传感器203可以为超声波测距传感器、雷达测距传感器、红外线测距传感器或激光测距传感器。所述测距传感器203的测试范围优选为3米至10米。在无人机100上已设置测距传感器和摄像头的情况下，本实施例的无人机投送装置1000可以将无人机100上的测距传感器和摄像头采集的数据用于获取投放目标地点O的位置参数，无需重复设置测距传感器和摄像头，节省成本，简化结构。当然，本发明不限于此，也可以独立设置测距传感器和摄像头。

如图3至图5所示，所述投送杆220的上端部自由旋转地连接在所述无人机100的底部上。所述无人机100的底部设置有旋转座272。所述投送杆220的上端部设置有连接部276。连接部276经旋转轴和轴承274枢接在所述旋转座272上。由此，投送杆220可以绕旋转轴自由转动。

所述投送杆220的下端部与所述释放构件240连接。虽然在图3至图5中，所述投送杆220的下端部与所述释放构件240之间还连接有拉力计230，但所述投送杆220的下端部与所述释放构件240之间也可以直接连接，中间不设置其他构件。

所述控制单元101与所述无人机100、所述目标定位单元201双向通信连接。控制单元101由CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)、ROM(Read Only Memory只读存储器)、RAM(Random Access Memory随机存储器)以及与相互电连接的各部件进行各种信号的收发的输入输出接口等构成。控制单元101负责无人机投送装置1000的整体的动作控制。ROM存储无人机投送装置1000的基本工作的工作程序。RAM用作无人机投送装置1000的工作区域等。

所述释放构件240通过所述控制单元101控制成选择性地保持和释放投放物300以将所述投放物300空投至所述投放目标地点O。换言之，在无人机投送装置1000的无人机100飞行投放轨迹，投放物300具有期望的动能和势能时，控制单元101控制释放构件240，释放投放物300，以将所述投放物300空投至所述投放目标地点O。

其中，所述投送杆220为刚性杆。例如，所述投送杆220的材料、截面形状不受具体限制，可以为钢制、塑料制杆，其横截面形状可以是圆形、方形等。所述投送杆220的长度也可以根据具体情况而改变。例如，在投放至较远的位置时可以采用较长的投送杆。

其中，所述释放构件240为电永磁吸盘、电磁吸盘或机械卡爪。例如，所述释放构件240可以采用常熟华东汽车有限公司发明的快速释放机构(申请号：CN200810234792.3；申请日：2008.10.29)。

其中，所述释放构件240优选为电永磁吸盘，由于电永磁吸盘只在充磁和消磁过程的1至2秒内使用电能，工作中不使用任何能源而产生安全、强劲、高效的力量，既经济，又环保。

在本实施例中，所述无人机100可以为四旋翼无人机、六旋翼无人机、八旋翼无人机或直升机。无人机100例如可以是深圳市大疆创新科技有限公司生产的四旋翼飞行器。

如图2至5所示，在本发明的另一实施例中，所述无人机投送装置1000A还包括用于测量所述投送杆220的旋转角度的角度传感器210。如图3至5所示，所述角度传感器210设置在所述投送杆220的旋转轴上。

如图2至5所示，在本发明的另一实施例中，所述无人机投送装置1000A还包括用于测量所述投放物300的重量的拉力计230，所述拉力计230连接在所述投送杆220与所述释放构件240之间。

如图2至5所示，在本发明的另一实施例中，所述无人机投送装置1000A还包括用于测量所述投送杆220的末端的加速度的加速度计250和用于测量所述投送杆220的末端的角度及角速度的陀螺仪260。

本发明还提供一种无人机投送方法，其利用上述的无人机投送装置1000实现。如图6所示，该无人机投送方法包括以下步骤：

S100：通过目标定位单元201获取投放目标地点O的距离和高度；

S200：所述控制单元101根据通过目标定位单元201获取的投放目标地点O的距离和高度，参照预先设定的投放目标地点O的距离和高度与投送轨迹的对应关系，确定所述无人机100需要完成的投送轨迹，其中，预先设定的投放目标地点O的距离和高度与投送轨迹的对应关系可以通过实验预先建立模型；

S300：基于所述投送轨迹，所述控制单元101控制所述无人机100运动；以及

S400：所述控制单元101控制所述释放构件240，释放投放物300以按投送轨迹将所述投放物300空投至所述投放目标地点O。

如上所述，本发明的无人机投送装置结构简单易行，借助普通易得的构件，便可以实现倾斜投送、水平投送，而且投送速度快，货物装夹时间短。另外，本发明的无人机投送装置的成本低廉、非常适合广泛的商业应用。因而，本发明具有较强的进步性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种无人机投送装置，其特征在于，所述无人机投送装置包括无人机、目标定位单元、投送杆、释放构件以及控制单元，

所述目标定位单元用于获取投放目标地点的位置参数，

所述投送杆的上端部自由旋转地连接在所述无人机的底部上，所述投送杆的下端部与所述释放构件连接，

所述控制单元与所述无人机、所述目标定位单元通信连接，

所述释放构件通过所述控制单元控制成选择性地保持和释放投放物以将所述投放物空投至所述投放目标地点。

2.根据权利要求1所述的无人机投送装置，其特征在于，所述投送杆为刚性杆。

3.根据权利要求1所述的无人机投送装置，其特征在于，所述释放构件为电永磁吸盘、电磁吸盘或机械卡爪。

4.根据权利要求1所述的无人机投送装置，其特征在于，所述无人机为四旋翼无人机、六旋翼无人机或八旋翼无人机。

5.根据权利要求1所述的无人机投送装置，其特征在于，所述目标定位单元包括用于测量所述投放物与所述投放目标地点之间的水平距离的测距传感器和用于确定所述投放目标地点的角度方位的摄像头。

6.根据权利要求5所述的无人机投送装置，其特征在于，所述测距传感器为超声波测距传感器、雷达测距传感器、红外线测距传感器或激光测距传感器。

7.根据权利要求1至6任一项所述的无人机投送装置，其特征在于，所述无人机投送装置还包括用于测量所述投送杆的旋转角度的角度传感器，所述角度传感器设置在所述投送杆的旋转轴上。

8.根据权利要求1至6任一项所述的无人机投送装置，其特征在于，所述无人机投送装置还包括用于测量所述投放物的重量的拉力计，所述拉力计连接在所述投送杆与所述释放构件之间。

9.根据权利要求1至6任一项所述的无人机投送装置，其特征在于，所述无人机投送装置还包括用于测量所述投送杆的末端的加速度的加速度计和用于测量所述投送杆的末端的角度的陀螺仪。

10.一种无人机投送方法，利用权利要求1所述的无人机投送装置实现，其特征在于包括以下步骤：

S100：通过目标定位单元获取投放目标地点的距离和高度；

S200：所述控制单元根据通过目标定位单元获取的投放目标地点的距离和高度，参照预先设定的投放目标地点的距离和高度与投送轨迹的对应关系，确定所述无人机需要完成的投送轨迹；

S300：基于所述投送轨迹，所述控制单元控制所述无人机运动；以及

S400：所述控制单元控制所述释放构件，释放投放物以按指定轨迹将所述投放物空投至所述投放目标地点。