CN107600399A - 一种用于快递终端精确投递的多旋翼无人机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于快递终端精确投递的多旋翼无人机，包括机脚支架、机身、机架、旋翼系统、配货标准箱五个部分。机脚支架在机身下方，支撑起整个无人机；机身为环形，在其内部均匀布置有飞控装置、精确定位装置和备用电池；旋翼系统通过机架与机身相连，旋翼系统的电机和旋翼设置在机架的末端，旋翼护罩固定在机架上，环绕在相对应的旋翼四周保护旋翼；配货标准箱为长方形，设置在环形机身的内环空间处，其结构重心位于机身和机架所在平面上，并通过机身上的电控锁扣装置与机身完成锁扣、解锁动作，以及实现配货标准箱与机身之间的控制连接；本发明无人机定位精准，动态配重合理、稳定性高，载重量大，特别适合快递终端精确投递使用。

Description

一种用于快递终端精确投递的多旋翼无人机

技术领域

本发明涉及一种无人机技术，尤其涉及一种用于快递终端精确投递的多旋翼无人机技术。

背景技术

随着市场经济的快速发展，以及人们消费方式和购物理念的不断更新，快递产业对于国民经济和社会生活的发展起到越来越重要的作用。根据国家邮政局最新统计数据，2014年我国快递业务量达140亿件，跃居世界第一，同比增长52%，最高日处理量超过1亿件；快递业务收入完成2040亿元，同比增长42%。由此可看出，我国快递产业仍处于持续快速发展的重要战略机遇期。由于国民经济平稳较快发展，快递服务需求也将持续增长。

但是随着购物者对物流配送质量要求的提高、科学技术应用的更为广泛、快递配送人力成本的提高，快递业也存在无法回避的行业发展问题，尤其是随着商品经济日益发展、行业竞争日益激烈、流通渠道扁平化的日益显著，“最后一公里”配送体系的价值正在迅速凸显。也就是说快递行业最急需解决的问题在于连接快递客户的两端，如何处理好快递终端最后一公里的配送上，即从配送中心到用户手里的过程。

目前，现有快递业终端配送体系基本全部采用人力配送方式，其最大的不足之处在于：配货效率低、配货成本高和用户接货时间与送货时间不对称问题。现有快递终端配送都是人工采用逐一配送的方式，而由于客户群庞大、分散，如果逐一送货上门，其效率是非常低的。现在也通常采用送货至客户区某一集中点，通过电话、短信方式通知客户前来取货，这种方式在根本上就没有实现“送货上门”的快递理念，同时效率也比较低，往往因为少数未取货件需要较长的时间和人力进行处理。而且这种传统的人工配送方式，由于其效率较低，配送过程中所耗费的人力、物力成本相对也较高。而就顾客取货的便捷程度而言，如果采用“送货上门”的方式很难做到绝大多数配送时间和客户接货时间的一致，这更会导致配送效率的降低和成本的增高，同时更重要的时快递服务质量很难得到保证。而如果采用派件员在客户区定点配送方式，派件员所选择的地点对于所有客户来说并不总是方便的，若选择距离较远，会影响客户满意度，从而造成客户的流失。从客户角度，由于快件对于客户而言可能是未知的，并且派件员到达的时间具有其不确定性，收件人不能采用坐等的方式来进行快件的接收，因此快件到达后，收货人并不总是在派件人派送时所在的区域范围内，从而会造成许多不确定的问题。同时，传统的快递配送方式由派件员选择定点等待客户前来取货的方式，快件排列散乱，并且当快件数量较多时占地面积较大，并且增加了取件人找寻快件的时间成本。

目前，全球知名的快递公司亚马逊、谷歌、DHL等也开始关注无人机送货方式，并开始进行相关的技术研究，但其根据客户的实际情况，其设计的送货无人机投递误差大、载重量低、需要人力收货、飞行距离远。而我国客户相对集中，区域内配货量大，且根据淘宝、京东等众多商家公布的数据显示，快递邮件中有85%以上的快件重量是在3kg以下，这就急需定位精准、载重量大、稳定性高的快递无人机，实现快递终端30min内的货件送货上门，以及无人收货的精准投递。

目前，现有载货用的无人机其载货舱都在无人机的正下方, 机身结构都安排在载货舱的上部，但这种结构的问题是装载载货舱前和装载载货舱后起无人机整体结构重心变化较大,装货后重心下降，尤其是装载较重货物时，而无人机重心的变化对无人机的飞行控制尤为重要,其次, 电动无人机的续航能力直接取决于电池的供电能力，现有无人机的电池都在无人机的机身上，这样的话想增强续航能力，就得增加无人机机身上的电池，但无人机电池增大就要求无人机机身增大，同理无人机的旋翼相应也得增大，这样无人机整体体积就会增大，无人机太大的话，对于快递用是不合适的，同时飞机的噪声也会增大，这样在居民区送货也是不太现实的。

发明内容

为了达到上述目的，实现定位精准、重心稳定，飞行稳定性好、载重量较大、续航能力可靠的多旋翼无人机，提出一种用于快递终端精确投递的多旋翼无人机。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：

一种用于快递终端精确投递的多旋翼无人机，包括机脚支架、机身、机架、旋翼系统和配货标准箱，所述的机脚支架固定在在机身的下方；所述的机身包括飞控装置、精确定位装置、备用电池和电控锁扣装置，飞控装置、精确定位装置和备用电池以环形方式均分布置在机身内，电控锁扣装置布置在环形机身的内环；所述的旋翼系统包括电机、旋翼和旋翼护罩，通过机架与机身相连，电机和旋翼安装在机架的末端，旋翼护罩固定在机架上；所述的配货标准箱设置在机身的内圈空间处，其结构重心位于机身和机架所在平面上通过机身上，所述的配货标准箱通过机身上的电控锁扣装置与机身进行锁扣、解锁连接。

进一步的，所述旋翼系统可分为四旋或六旋或八旋其中的一种，其载重量分别可达到2kg或3.5kg或5kg。

进一步的，所述精确定位装置可控制该无人机的投递误差在±5cm以内。

进一步的，当处于锁扣状态时可传输控制信号和电能，所述电控锁扣装置可自动或手动与配货标准箱锁扣、解锁。

进一步的，为了减弱叶片尖部产生的尾涡，加速尾涡衰减的功能，所述旋翼护罩为弧形结构，具有保护旋翼功能，同时还具有减弱叶片尖部产生的尾涡，加速尾涡衰减的功能

有益效果：本发明提供了一种可以用于居民区、办公区、楼宇区等客户相对集中，但配送相对分散快递终端的多旋翼无人机。该无人机可根据客户配送重量的需求，可将旋翼系统设计成四旋、六旋、八旋三种，其载重量分别可达到2kg、3.5kg和5kg，可以满足客户85%以上的快递配送需求，尤其是针对居民区日常生活需要，特别适合配送蔬菜、水果、日用品等体积适中，质量在5kg以内的快递配送。而且该无人机与现有的快递无人相比，其明显的优势在于：

（1）该无人机的货件投递误差在±5cm以内，远远领先于现有技术，这样就可以在客户阳台安装投递接收箱，准确投递在客户的投递接收箱内，无需考虑客户本人是否在家，可实现客户随时接收货件的功能；

（2）该无人机的机身设置成圆环形，飞控装置、精确定位装置、备用电池等结构也设置成环形均匀布置于机身内，配货标准箱设置在环形机身的内环空间处，其结构重心位于机身和机架所在平面上，无论是载货前还是载货后，无人机的重心基本保持不变，这样就可以对无人机的飞行控制进行精准控制，同时也可增加载货舱的载货重量，这样可保证无人机整体结构的配重平衡，尤其是载货和卸货后均能保证无人机的稳定飞行，安全性和可控性高；

（3）该无人机采用双供电系统，飞行时由配货标准箱所携带电池组的电量进行供电，挂上载货舱就能通过电控锁扣装置向无人机上的副电池上充电，这样就减轻了机身的质量，减小尺寸，同时可以保证持久的续航能力。同时，充电也变的简单，因为是向载货舱是上电池充电，可是实现无人机的不间断工作，提高无人机的利用率。可稳定保证该无人机的续航能力至少达30min，当无人机遇紧急情况失去动力时，由机身内部的备用电池提供应急供电，确保无人机在各种情况下的安全飞行；

（4）该无人机旋翼系统中的每个旋翼均配有旋翼护罩，在保护旋翼安全的基础上，还具有同时还具有减弱叶片尖部产生的尾涡，加速尾涡衰减的功能，可有效减少飞机噪声。

附图说明

图1为本发明的用于快递终端精确投递的多旋翼无人机结构示意图；

图2为本发明旋翼系统四旋翼结构示意图；

图3为本发明旋翼系统六旋翼结构示意图；

图4为本发明旋翼系统八旋翼结构示意图。

图5为本发明标准箱结构示意图。

图中：1-机脚支架，2-机身，2-1-飞控装置，2-2-精确定位装置，2-3-备用电池，2-4电控锁扣装置，3-机架，4-旋翼系统，4-1-电机，4-2-旋翼，4-3-旋翼护罩，5-配货标准箱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的具体实施说明:

如图1所示，本发明的一种用于快递终端精确投递的多旋翼无人机包括机脚支架1、机身2、机架3、旋翼系统4和配货标准箱5。机脚支架1固定在在机身2的下方；机身2包括飞控装置2-1、精确定位装置2-2、备用电池2-3和电控锁扣装置2-4，飞控装置2-1、精确定位装置2-2和备用电池2-3以环形方式均分布置在机身2内，电控锁扣装置2-4布置在环形机身2的内环；旋翼系统4包括电机4-1、旋翼4-2和旋翼护罩4-3，通过机架3与机身2相连，电机4-1和旋翼4-2安装在机架3的末端，旋翼护罩4-3固定在机架3上；所述配货标准箱5设置在机身2的内圈空间处，其结构重心位于机身2和机架3所在平面上，配货标准箱5通过机身2上的电控锁扣装置2-4与机身2进行锁扣、解锁连接；所述旋翼系统4可分为四旋或六旋或八旋其中的一种，其载重量分别可达到2kg或3.5kg或5kg；所述精确定位装置2-2可控制该无人机的投递误差在±5cm以内；所述电控锁扣装置2-4可自动或手动与配货标准箱5锁扣、解锁；所述旋翼护罩4-3为弧形结构。

首先在居民区、办公区、楼宇区等客户相对集中区域内建成快递终端配货仓库，以及无人机起降平台、充电间等。客户可通过手机APP客户端直接订购商品货物，客户下单后，货物存储控制系统直接生成订单，由人工将货物装载至配货标准箱5中，然后通过标准箱输送装置直接将配货标准箱5输送至无人机起飞平台，可通过自动或手动方式由电控锁扣装置2-4将配货标准箱5与机身2锁扣连接。连接好后无人机根据飞控装置2-1已接收的飞行路径控制信息进行起飞和飞行控制，在飞行过程中由精确定位装置2-2进行实时导航，将货物精准投递至客户货物接收装置中。完成投递后无人机再根据飞控装置2-1返回至无人机降落平台，自动或手动方式将配货标准箱5与机身2解扣。无人机返回至起飞平台准备下一次配送工作，配货标准箱5输送至充电间充电，完成后随时准备配货。

当无人机在飞行过程中遇到任何突发情况失去动力时，可由备用电池2-3提供应急供电，同时飞控装置2-1启动应急控制模式，原路径返回至无人机降落平台，确保无人机安全。旋翼系统4中的每个旋翼4-2均配置一个旋翼护罩4-3，这样可有效保护旋翼4-2，同时也可以改变声音传播方向，可有效减少该无人机的整体噪音。

如图2所示，为本发明旋翼系统四旋翼结构示意图，所述的该无人机旋翼4-2为四个，机架3为四轴设计，载重量为2kg以内。

如图3所示，为本发明旋翼系统六旋翼结构示意图，所述的该无人机旋翼4-2为六个，机架3为六轴设计，载重量为3.5kg以内。

如图4所示，为本发明旋翼系统八旋翼结构示意图，所述的该无人机旋翼4-2为八个，机架3为八轴设计，载重量为5kg以内。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明不应该局限于该实施方式和附图所公开的内容。凡是在本发明所提出方法的基本思路和框架之内所作的任何非实质性的修改、转换和改进均应包含在本发明的保护范围之内。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种用于快递终端精确投递的多旋翼无人机，其特征在于：包括机脚支架（1）、机身（2）、机架（3）、旋翼系统（4）和配货标准箱（5），所述的机脚支架（1）固定在在机身（2）的下方；所述的机身（2）包括飞控装置（2-1）、精确定位装置（2-2）、备用电池（2-3）和电控锁扣装置（2-4），飞控装置（2-1）、精确定位装置（2-2）和备用电池（2-3）以环形方式均分布置在机身（2）内，电控锁扣装置（2-4）布置在环形机身（2）的内环；所述的旋翼系统（4）包括电机（4-1）、旋翼（4-2）和旋翼护罩（4-3），通过机架（3）与机身（2）相连，电机（4-1）和旋翼（4-2）安装在机架（3）的末端，旋翼护罩（4-3）固定在机架（3）上；所述的配货标准箱（5）设置在机身（2）的内圈空间处，其结构重心位于机身（2）和机架（3）所在平面上通过机身（2）上，所述配货标准箱（5）的电控锁扣装置（2-4）与机身（2）进行锁扣、解锁连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于快递终端精确投递的多旋翼无人机，其特征在于：所述旋翼系统（4）可分为四旋或六旋或八旋其中的一种，其载重量分别可达到2kg或3.5kg或5kg。

3.根据权利要求1所述的一种用于快递终端精确投递的多旋翼无人机，其特征在于：所述精确定位装置（2-2）可控制该无人机的投递误差在±5cm以内。

4.根据权利要求1所述的一种用于快递终端精确投递的多旋翼无人机，其特征在于：所述电控锁扣装置（2-4）可自动或手动与配货标准箱（5）锁扣、解锁。

5.根据权利要求1所述的一种用于快递终端精确投递的多旋翼无人机，其特征在于：所述旋翼护罩（4-3）为弧形结构。