CN106005417B - 一种无人机机载货物吊装装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机机载货物吊装装置，包括至少一个通信模块、控制器、旋转舵机和机载吊架；其中通信模块通过信号线连接控制器，控制器通过信号线连接旋转舵机；其中机载吊架分为动子和定子，动子与定子之前通过转动副连接，摇臂一端连接舵机输出轴，一端连接插销，负责将舵机的转动传递给插销，动子受旋转舵机驱动，可通过旋转使插销插入或拔出定子上的销孔，定子有连杆、销孔和吊环导引槽，连杆一端固定在无人机底部，另外一端连接销孔和导引槽，导引槽入口竖直向下，出口平面与销孔端面垂直。基于本发明所公开的机载货物吊装装置，可实现无人机对包装好的货物的快速准确吊装。
Description
技术领域
本发明涉及一种货物自动吊装装置，更特别地说，是指一种针对使用无人机进行货物运输的无人机机载货物吊装装置。
背景技术
传统物流行业在运输阶段，主要采用有人驾驶载具进行货物的运载与配送，这种形式在地形复杂、路面交通不便的地区受到限制，运输效率降低，人力成本升高。另外，传统的依赖于人力驾驶载具的运输方式，运送时间难以进一步缩短，要实现例如一小时内的同城配送，即便付出高昂的人力成本，受限于城市交通拥堵等原因，也无法保证能够完成。
随着无人机技术的不断发展，在一些场合为了满足特定的需求，使用无人机对货物进行运载或配送逐渐成为了应用研究的热点。采用无人机运货可在很大程度上摆脱地形限制，如山脉、河流和峡谷等，也不再依赖地面陆路或水路交通状况，使要运送的货物能够快速、直接、高效和安全地抵达目的地。在偏远地区、受灾地区、紧急救援现场和城市快速运输等应用场景中，无人机运输技术将产生极大的经济和社会效益。
目前国内外相关研究机构和公司进行了一系列无人机运输货物技术的研究与试验。较为常见的是采用多旋翼或其他形式的可垂直起降飞机，通过在机体底部安装吊装货舱的形式，完成运送货物的任务。这一类的系统目前具有以下问题：
(1)大多数无人机运载系统，货物装载和卸载阶段，仍然需要人工的参与。 装载系统不具备自动化能力，需要人工手动将包裹或货物吊舱装到无人机机体上；无人机到达目的地后，也需要人工辅助，才能将货物从无人机上卸下。这样不但降低了整个运送流程的效率，也使得整个系统对环境依赖度大大增加。
(2)一部分具有自动装载和投放能力的无人机，对包裹适配性较差。受限于无人机有限的空间，载货机构对包裹的形状、大小都有严格限制，系统容错和适应能力也随之受限。
(3)一部分无人机采用与有人驾驶飞机类似的弹舱结构，系统复杂，重量大，占用资源多。虽然弹舱结构可实现货物自动装载与投放的功能，但对于无人机这种资源极其有限的飞行平台来说，实现弹舱结构需要付出高昂的成本。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种无人机机载货物吊装装置，包括：至少一个通信模块、控制器、旋转舵机和机载吊架；其中通信模块通过信号线连接控制器，控制器通过信号线连接旋转舵机；其特征在于：其中机载吊架分为动子和定子，动子与定子之前通过转动副连接，动子有摇臂和插销，摇臂一端连接舵机输出轴，一端连接插销，负责将舵机的转动传递给插销，动子受旋转舵机驱动，可通过旋转使插销插入或拔出定子上的销孔，定子有连杆、销孔和吊环导引槽，连杆一端固定在无人机底部，另外一端连接销孔和导引槽，导引槽入口竖直向下，出口平面与销孔端面垂直，导引槽从下至上内部的斜面为逐渐缩小的趋势，入口和出口的竖直投影为长方孔。
控制器通过通信模块与地面辅助装载装置通信，控制器控制旋转舵机的运动，旋转舵机定子外壳与机载吊架的定子连接，旋转舵机动子与机载吊架的动 子连接，机载吊架的动子与定子通过铰链连接，机载吊架的动子的摇臂末端有插销，可通过旋转舵机的驱动，插入或拔出吊架定子的销孔，吊架定子连杆端部地面有导引槽，斜面结构可使货物包装上的吊环在一定范围内滑入定位。
附图说明
图1是根据本发明实施例的无人机运输货物自动装载和投放系统示意图；
图2是根据本发明实施例的无人机机载货物吊装装置示意图；
图3是根据本发明实施例的无人机运输货物自动装载和投放的过程示意图。
附图标记：
无人机 101；
机载货物吊装模块 102；
控制器 301；
通信模块 302；
机载吊架 303；
旋转舵机 304；
铰链 305；
机载吊架动子 306；
摇臂 307；
吊架定子 308；
导引槽 309；
插销 310；
销孔 311。
具体实施方式
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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图详细描述根据本发明实施例的无人机机载货物吊装装置。
如图1和图2所示，根据本发明实施例的无人机机载货物吊装装置可以包括：少一个通信模块302、控制器301、旋转舵机304和机载吊架303；其中通信模块302通过信号线连接控制器301，控制器301通过信号线连接旋转舵机304；其中机载吊架分为动子306和定子308，动子306与定子308之前通过转动副连接，动子有摇臂307和插销310，摇臂307一端连接舵机输出轴，一端连接插销310，负责将舵机的转动传递给插销，动子受旋转舵机304驱动，可通过旋转使插销310插入或拔出定子上的销孔311，定子有连杆、销孔和吊环导引槽309，连杆一端固定在无人机底部，另外一端连接销孔311和导引槽309，导引槽309入口竖直向下，出口平面与销孔端面垂直，导引槽309从下至上内部的斜面为逐渐缩小的趋势，入口和出口的竖直投影为长方孔。
控制器301通过通信模块302与地面辅助装载装置通信，控制器301控制旋转舵机304的运动，旋转舵机304定子外壳与机载吊架303的定子308连接，旋转舵机304动子与机载吊架303的动子306连接，机载吊架的动子306与定子308通过铰链305连接，机载吊架303的动子306的摇臂307末端有插销310，可通过旋转舵机304的驱动，插入或拔出吊架定子308的销孔311，吊架定子308连杆端部地面有导引槽309，斜面结构可使货物包装上的吊环在一定范围内滑入定位。
在其中一些实施实例中，通信模块302可以是无线的通信设备，基于无线 的通信协议，与通信模块416进行通信，使控制器301与控制器415能够进行信息交换。
在其中一些实施实例中，旋转舵机304的定子外壳可以安装在机载吊架的定子308上或无人机本体101的底部，旋转舵机的动子与机载吊架动子306连接，连接的方式可以是粘接、焊接或通过其他形式的联轴器连接。
在其中一些实施实例中，机载吊架的定子308安装在无人机本体底部，吊架定子可以是四边形的框架结构，吊架定子308与吊架动子306之间可以通过铰接305的方式连接，以使吊架动子306可以相对吊架定子308进行旋转运动，吊架定子308底部四角可以具有四个销孔311，吊架动子连接杆307端可以具有四个插销310。
在其中一些实施实例中，初始无人机101降落在停机坪上时，吊架动子的插销310处于吊架定子的销孔311外的，即待装位，当通信模块302接收到地面辅助装载装置发出的信号时，控制器301获得地面辅助装载装置发送的货物已经托举到装载位的信息，控制器301发送指令，控制舵机304旋转，使吊架动子的插销310通过货物包装上的吊环202中心，插入吊架定子的销孔311，即进入了吊装位，此时货物通过吊环已经吊装在无人机的吊架上。
在其中一些实施实例中，无人机从停机坪起飞，飞到目的地和投放点后，控制器301发送指令，控制旋转舵机304运动，使吊架动子的插销310从货物包装吊环和吊架定子的销孔311中拔出，货物在重力作用下，落到投放平面上，完成货物的自动投放过程。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明 书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种无人机机载货物吊装装置，包括：旋转舵机和机载吊架；其特征在于：其中机载吊架分为动子和定子，动子与定子之间通过转动副连接，以使吊架动子可以相对吊架定子进行旋转运动；动子有摇臂和插销，摇臂一端连接舵机输出轴，一端连接插销，负责将舵机的转动传递给插销，动子受旋转舵机驱动，可通过旋转使插销插入或拔出定子上的销孔，定子安装在无人机本体底部，定子是四边形的框架结构，定子底部所述四边形的各个端部均具有销孔，吊架动子具有对应数量的四个插销，导引槽入口竖直向下，出口平面与销孔端面垂直，导引槽内部从下至上的为逐渐缩小斜面。
2.根据权利要求1所述的无人机机载货物吊装装置，其特征在于，所述吊装装置还包括：至少一个通信模块、控制器；其中通信模块通过信号线连接控制器，控制器通过信号线连接旋转舵机；控制器通过通信模块与地面辅助装载装置通信，控制器控制旋转舵机的运动。
3.根据权利要求2所述的无人机机载货物吊装装置，其特征在于，待装位时吊架动子的插销处于吊架定子的销孔外，当通信模块接收到地面辅助装载装置发出的信号时，控制器获得地面辅助装载装置发送的货物已经托举到装载位的信息，控制器发送指令控制舵机旋转，使吊架动子的插销通过货物包装上的吊环中心，插入吊架定子的销孔，即进入了吊装位。
4.根据权利要求3所述的无人机机载货物吊装装置，其特征在于，无人机飞到目的地和投放点后，控制器发送指令控制旋转舵机运动，使吊架动子的插销从货物包装吊环和吊架定子的销孔中拔出。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的无人机机载货物吊装装置，其特征在于，定子底部还设置有吊环导引槽，所述吊环导引槽入口竖直向下，所述吊环导引槽出口平面与销孔端面垂直，所述吊环导引槽内部从下至上的为逐渐缩小的斜面，使吊环在一定范围内滑入定位。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的无人机机载货物吊装装置，其特征在于，旋转舵机定子外壳与机载吊架的定子连接，旋转舵机动子与机载吊架的动子连接。
7.根据权利要求6所述的无人机机载货物吊装装置，其特征在于，旋转舵机的定子外壳安装在无人机本体的底部。
8.根据权利要求6所述的无人机机载货物吊装装置，其特征在于，所述连接的方式是粘接或焊接。
9.一种无人机货物自动装载与投放系统，包括：运送货物的无人机以及无人机地面辅助货物装载装置，其特征在于：无人机上设置有如权利要求1-8中任一项所述的机载货物吊装装置。
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