一种用于无人机传递物件的收发巢
技术领域
本发明涉及自动化物流技术领域,尤其涉及了一种用于无人机传递物件的收发巢。
背景技术
随着科学技术的飞速发展,目前邮政(快递)行业所涉及的交通运输、网络数字化管理和分拣自动化设备越来越先进,但邮件投递还主要依赖人力,投递环节成了这一行业的自动化瓶颈。在社会逐渐老龄化的今天,就业人口越来越少,经济和生活水平却越来越高,同时人们倾向于越来越少的体力劳动,再加上因特网销售和支付平台的普及,邮政(快递)行业的邮递量将越来越大;另外随着各行各业人群收入的普遍提高,邮递员也不会例外,邮递员的收入提高但个人工作量不会相应增加,这表明邮递员的人工单价将越来越高。邮递工作是辛苦的体力活,其劳动生产力也期盼着与科技发展同步得到解放,因此诸多因素导致邮递人手将越来越紧缺,邮递费用居高不下,投递时间占用较长,投递速度难以进一步加快。
上述问题的解决的办法就是实现邮政(快递)行业自动化,投递手段智能机器化,目前业内开始研究采用无人机投递邮件。限于当前无人机的控制技术,无法实现对城市复杂居住环境居民的精确投递,再考虑到城市居民的居住密度高、往来邮件多、投送距离短,采用人工投递邮件在城市暂时还是最可行的方式。而乡村居住密度低,往来邮件少,设置邮政(快递)点在经济上不合理,就可以将无人机运用于偏僻乡村的邮件投递。但采用无人机对乡村居民投递邮件存在以下问题:一是无人机必须能在无人操作的条件下精确找到目标并自动交付物件;二是无人机必须能储存足够的能量(电能或燃料),以满足乡村较远路程的飞行。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的就在于提供了一种用于无人机传递物件的收发巢,解决了无人机自动寻找、自动交付物件以及航程匹配的问题,实现城乡邮件一体化传递。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是这样的:
一种用于无人机传递物件的收发巢,包括巢斗、主翼板、伸缩臂,所述巢斗的上部开有一敞口,所述主翼板设置于巢斗的敞口周边;所述伸缩臂的端部与巢斗固定连接,伸缩臂的根部固定连接于固定物或机构上;
还包括电子模块,所述电子模块通过互联网实现电子通信、用于控制所述伸缩臂与主翼板的动作,并与无人机进行无线通信;
还包括无人机位置测控设备,用于对无人机进行位置测量和控制;
所述收发巢设置有地址码,用于为无人机提供导航目标。
其中每一个收发巢都有唯一的地址码,为无人机提供导航目标,且地址码至少但不限于包含经度、纬度、高度和编号数据。本发明的收发巢的地址码还可以包括朝向等特征数据以及其他数据,其中朝向包括东EE、南SS、西WW、北NN、东北NE、东南SE、西北NW、西南SW等各个朝向。为方便使用,地址码可以用代码的方式出现,按照代码从数据库取出地址码数据,以便无人机寻找目标;地址码还可以制作成条形码供用户方便使用。本发明的收发巢可安装在主人的阳台、窗口、门口或院落里,在安装收发巢时同时测定和编制该收发巢的地址码数据予以保存。地址码数据中有了编号就可以在降低经度、纬度和高度的测量精度以及降低卫星导航精度的情况下,仍然能保证不重码,因为精度降低后有可能造成多个收发巢(位于同一幢大楼)具有相同的经度、纬度和高度现象,或者卫星导航设备无法区别多个相近收发巢的精确位置,这时就依赖用编号加以区分。
作为一种优选方案,所述无人机位置测控设备包括超声波、红外线、激光、蓝牙、wi-fi模块的一种或多种;所述无人机位置测控设备至少有三个,且分别安装于巢斗的敞口边缘和主翼板的端部外侧边缘,且无人机位置测控设备与电子模块电路连接。
所述无人机位置测控设备包括但不限于超声波传感器,且本发明对无人机进行位置测量的方法包括但不限于超声波、红外线、激光、蓝牙和wi-fi等多种技术类型,所述无人机位置测控设备与无人机所带的定位测控模块相互配合完成无人机的姿势和精准位置测量并控制。
作为一种优选方案,所述主翼板由主翼板铰链或主翼板推杆驱动翻转,该主翼板铰链为电动铰链或液压铰链;所述主翼板推杆为电动推杆或液压推杆。
作为一种优选方案,所述主翼板的端部连接有副翼,所述副翼与主翼板同步展开形成一无人机的停机坪或者同步收起外翻于巢斗外侧或者同步收起形成一巢斗的盖板。
作为一种优选方案,所述副翼由副翼推杆或副翼铰链驱动翻转,该副翼推杆为电动推杆或液压推杆;所述副翼铰链为电动铰链或液压铰链
作为一种优选方案,所述巢斗内设置有弹出机构或顶出机构。
作为一种优选方案,所述伸缩臂为带铰链式伸缩臂或多节连杆式伸缩臂或平行摇杆式伸缩臂或套管伸缩节式伸缩臂。
作为一种优选方案,所述伸缩臂由伸缩臂推杆或伸缩臂铰链驱动,该伸缩臂推杆为电动推杆或液压推杆;所述伸缩臂铰链为电动铰链或液压铰链。
作为一种优选方案,还包括有显示屏,用于显示画面、数据及进行操作。
本发明还提供了一种用于无人机传递物件的收发巢的使用方法,所述收发巢在待机状态收到任务无人机靠近时的无线电呼叫信号后,伸展伸缩臂,展开主翼板和打开无人机位置测控设备,发送应答信号使无人机由卫星导航模式切换到位置测控模式,同时定位信号源也开始工作,再通过测定无人机的位置坐标进行三维姿态控制,使无人机按正确的姿势准确降落在主翼板上,同时发送确认信号,待无人机离开后关闭无人机位置测控设备、收起主翼板、缩回伸缩臂,恢复待机状态。
与现有技术相比,本发明的有益效果:本发明解决了在传递物件过程中无人机自动寻找目标、自动交接物件的问题,其中每一个收发巢都有唯一的地址码,为无人机提供导航目标,电子模块一方面接入互联网,另一方面与无人机进行无线通信,通过无人机位置测控设备对无人机作位置测控,使用时收发巢展开主翼板后作为无人机的停机坪,当任务无人机靠近时,将其从卫星导航模式切换至位置测控模式,直接控制无人机降落在展开的主翼板上,从而完成与巢斗的物件传递,实现城乡邮件一体化传递。
附图说明
图1是本发明中带铰链式伸缩臂的收发巢结构示意图;
图2是本发明中多节连杆式伸缩臂的收发巢结构示意图;
图3是本发明中平行摇杆式伸缩臂的收发巢结构示意图;
图4是本发明的收发巢的主翼板展开原理图;
图5是本发明的收发巢的副翼展开原理图;
图6是本发明中套管伸缩节式伸缩臂的收发巢主翼板收起示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例:
如图1所示,一种用于无人机传递物件的收发巢,包括巢斗1、主翼板3、伸缩臂2,所述巢斗1的上部开有一敞口,所述主翼板3设置于巢斗1的敞口周边;所述伸缩臂2的端部与巢斗1固定连接,伸缩臂2的根部固定连接于固定物或机构上;
还包括电子模块4,所述电子模块4通过互联网实现电子通信、用于控制所述伸缩臂2与主翼板3的动作,并与无人机进行无线通信;其中所述电子模块4通过路由器接入互联网实现电子通信。
还包括无人机位置测控设备6,用于对无人机进行位置测量和控制;
所述收发巢设置有地址码,用于为无人机提供导航目标;
还包括有显示屏5,用于显示画面、数据及进行操作。
本发明优选所述无人机位置测控设备6为超声波传感器,且超声波传感器的个数不少于3个;所述超声波传感器安装于巢斗1的敞口边缘和主翼板的端部外侧边缘,且超声波传感器与电子模块4电路连接。
本发明优选所述伸缩臂2为带铰链式伸缩臂,且伸缩臂2通过伸缩臂固定端铰链21和伸缩臂中间铰链22实现水平伸展或缩回。
如图2所示,本发明优选所述伸缩臂2为多节连杆式伸缩臂,且伸缩臂2通过多节连杆式机构实现水平伸展或缩回,并由伸缩臂推杆23驱动,该伸缩臂推杆23为电动推杆或液压推杆。
如图3所示,本发明优选所述伸缩臂2为平行摇杆式伸缩臂,且伸缩臂2通过平行摇杆式机构实现上、下伸展或缩回,并由伸缩臂推杆23驱动,该伸缩臂推杆23为电动推杆或液压推杆。
如图4所示,本发明优选所述主翼板3由主翼板铰链或主翼板推杆32驱动实现展开或收起,该主翼板铰链为电动铰链或液压铰链;所述主翼板推杆32为电动推杆或液压推杆。
如图5所示,所述主翼板3的端部连接有副翼31,所述副翼31与主翼板3同步展开形成一无人机的停机坪。
所述副翼31可由副翼推杆33驱动实现展开或收起,该副翼推杆33为电动推杆或液压推杆。
如图6所示,本发明优选所述伸缩臂2为套管伸缩节式伸缩臂,且伸缩臂2用于实现水平伸展或缩回;所述副翼31与主翼板3同步收起形成一巢斗1的盖板,使得收发巢的外形体积大大缩小。
本发明优选所述巢斗1内设置有弹出机构或顶出机构,方便将物件弹出或顶出;本实施例中为简化机构,巢斗1内不加弹出机构或顶出机构。
具体实施时,上述伸缩臂2的多种结构形式还可以组合使用,伸缩臂2的根部固定连接于固定物或机构上,其中固定物或机构为建、构筑物,当固定物或机构作上下或水平运动时可以带动伸缩臂2作复合运动;其中电子模块4包括计算机系统、有线和/或无线网卡、无线数传电台,用于实现与与互联网数字通信以及与无人机的点对点无线通信;其中显示屏5具有数据、画面显示和触摸操作功能,安装在室内;无人机位置测控设备6采用超声波定位技术,安装不少于3个超声波传感器,根据所接收到无人机发射的超声波的时间差采用一定的算法,由计算机自动计算出无人机的位置坐标,再计算这些坐标数据与目标坐标数据的偏差,这些偏差信号经编码器编码,再经遥控发射机调制成射频信号发送给无人机。
为用户安装收发巢时,需要测定和编制地址码。地址码的编制方法:收发巢地址码数据暂时考虑包含经度、纬度、高度、朝向和编号数据,每两种数据之间用斜杠(/)隔开,可写成“经度/纬度/高度/朝向/编号”。东经和北纬分别用E和N表示,西经用W表示,南纬用S表示;经纬度数据包含度(°)、分(′)、秒(″);经度单位“度”采用3位数,纬度单位“度”采用2位数,单位“分”采用2位数;单位“秒”最好能保留1位小数点(小数点本身可省略),即采用3位数表示,使其距离误差控制在3米;高度单位用米就具有足够精确度了,可采用3位数;朝向统一采用2个字符,比如“东”采用“EE”表示;编号采用3位数就足够了。中国区域的地址码数据具体可写成“E度(3位数)分(2位数)秒(3位数)/N度(2位数)分(2位数)秒(3位数)/米(3位数)/朝向(2字符)/编号(3位数)”。举例:苏州某栋建筑9楼朝南的一个阳台,其收发巢(1)地址码可编制成E12015308/N3108125/026/SS/006,表示东经120°15′30.8″,北纬31°08′12.5″,高度26米,朝向朝南,编号006。这种地址码数据太长,为方便使用,地址码可以用代码的方式出现,每一个地址码使用一个较为简单的代码(可以采用单纯的数字码,也可以采用字符和数字混合码)来表示,按照代码从数据库取出地址码数据,以便无人机寻找目标,也方便用户使用。地址码还可以制作成条形码供用户方便使用。
本发明还提供了一种用于无人机传递物件的收发巢的使用方法,所述收发巢在待机状态收到任务无人机靠近时的无线电呼叫信号后,伸展伸缩臂2,展开主翼板3和打开无人机位置测控设备6,发送应答信号使无人机由卫星导航模式切换到位置测控模式,同时定位信号源也开始工作,再通过测定无人机的位置坐标进行三维姿态控制,使无人机按正确的姿势准确降落在主翼板3上,同时发送确认信号,待无人机离开后关闭无人机位置测控设备6、收起主翼板3、缩回伸缩臂2,恢复待机状态。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。