CN107813934A - 一种用于无人机的安全投放系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于无人机的安全投放系统，包括设置在无人机上的控制系统、距离传感器、电动机、与电动机连接的绳轮、可分离地卷绕在绳轮上的绳带、具有无线信号发送功能的挂钩、用于检测绳带速度的测速传感器以及限位轮组，限位轮组与绳带之间的摩擦力略大于绳轮和挂钩的重力，本发明在使用时会执行以下步骤：无人机到达投放地点上空保持悬停，电动机带动绳轮转动释放绳带，测速传感器绳带速度，控制系统判断包裹是否落地，落地后收件人打开挂钩取下包裹后，绳带收起后无人返回，完成一次投放作业。相比现有技术，其不需要快递柜，并且可以直接投放给收件人，使用更加的方便快捷，同时绳带可与绳轮分离，不会造成无人机被恶意拉下的问题。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，具体是一种用于无人机的安全投放系统。
背景技术
随着快递行业和无人机技术的发展，现在已经出现利用无人机来投放快递包裹的技术。如申请号为201610075391.2，名称为无人机快递系统的专利，公开了采用无人机投放快递的技术，但是该技术需要结合快递柜一起使用，推广起来费用高昂，并且在一些无条件设置快递快递柜的地方，无人机便无法将快递包裹投送给收件人，因此需要新的技术，能够将快递包裹直接投送给收件人，同时由于使用环境的安全性不确定，新技术也需保证投送过程中无人机的安全。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种能将快递包裹直接投送给收件人的无人机的投放系统。
本发明解决问题采用的技术方案是：
一种用于无人机的安全投放系统，包括设置在无人机上的控制系统和距离传感器，还包括设置在无人机上的电动机、与电动机的转轴连接的绳轮、可分离地卷绕在绳轮上的绳带、固定连接在绳带末端的具有无线信号发送功能的挂钩、设置在无人机上的用于检测绳带释放速度的测速传感器以及限位轮组，所述绳带穿过限位轮组，所述限位轮组与绳带之间的摩擦力略大于绳轮和挂钩的重力，所述投放系统在投放包裹过程中执行如下步骤：步骤一，无人机到达投放地点上空，距离传感器检测与地面的距离数据并传输给控制系统，控制系统控制无人机移动至高度小于绳带长度的位置并且保持悬停状态；步骤二，控制系统控制电动机带动绳轮正向转动释放绳带，使吊挂在挂钩上的包裹以一定速度下降；步骤三，在包裹下降过程中，测速传感器检测绳带的速度并将数据传输给控制系统，控制系统判断该速度是否等于或接近于0，若否，则继续执行步骤二，若是，则控制电动机断电停机，此时包裹着地；步骤四，收件人打开挂钩，挂钩发送无线信号给控制系统，控制系统判断包裹是否取下，若否，则保持当前状态，若是，则执行步骤五；步骤五，控制系统控制无人机上升到一定高度，再控制电动机带动绳轮反向转动卷起绳带，绳带收起后无人机返回。
进一步，在步骤三中，所述电动机断电停机后，所述控制系统再控制无人机下降一段距离。
进一步，还包括设置在无人机上的警报器，从步骤三无人机下降一段距离到步骤五无人机上升到一定高度的过程中，所述测速传感器检测绳带的速度并将数据传输给控制系统，控制系统对速度的判断执行以下步骤：步骤a，判断该速度是否为0，若是，则保持当前状态，若否，则执行步骤b；步骤b，判断该速度是否大于最大预设值，若是，则控制警报器发出警报声，若否，则执行步骤c；步骤c，以第一次速度数据的时间为起始时间，对速度数据以一定频率进行采集，在预设的时间内，判断采集到的速度数据平均值是否不小于预设值，若否，则控制警报器发出警报声，若是，则保持当前状态。
进一步，限位轮组包括上限位轮组和下限位轮组，所述绳带上限位轮组和下限位轮组，所述测速传感器包括测速码盘，所述测速码盘铰接在无人机内并且顶着上限位轮组和下限位轮组之间的绳带，令绳带向一侧弯曲。
进一步，所述挂钩包括挂钩主体、铰接在挂钩主体上的用于开闭的锁舌以及设置在挂钩主体内的无线发送模块，所述无线发送模块的触发开关设置在接近锁舌一侧的位置上；当所述锁舌旋转打开至最大角度的过程中，所述触发开关一直处于被锁舌按压的状态。
进一步，所述触发开关处于被锁舌按压状态时，所述无线发送模块会持续不断向控制系统发送信号，所述触发开关复位时，所述无线发送模块停止发送信号，所述步骤四中控制系统判断包裹是否取下的步骤为：步骤d，控制系统以一定频率对接收的信号进行采集；步骤f，控制系统以最近一次采集到信号的时间为起始时间，在预设的时间内，若采集到信号，则判断包裹未取下，若未采集到信号，则判断包裹已取下。
进一步，所述挂钩还包括有用于锁定锁舌的数字密码锁。
进一步，所述绳轮的轮辋上设置有凹向绳轮轴线的凹槽，所述绳带内侧的一端插入在该凹槽中。
本发明的有益效果：本发明在使用时，无人机通过遥控或预设路线到达投放地点上空，自动放下绳带，将包裹放置与地面上，收件人打开挂钩取下包裹后，绳带收起后无人返回，完成一次投放作业，绳带采用可分离地卷绕在绳轮的方式，当包裹投放到地面后，电动机处于断电停机状态，若出现有人恶意拽绳带，绳轮会随着旋转直至最后与绳带分离，不会造成无人机被拉下，保证投放过程无人机的安全。由于不需要快递柜，比现有技术成本更为低廉，可以直接投放给收件人，使用起来更加的方便快捷，另外投放过程中无人机也能保证安全。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的A处的放大示意图；
图3是本发明绳带卷绕在绳轮上的示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明创造的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明创造的目的、特征和效果。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参照图1至图3，一种用于无人机的安全投放系统，包括设置在无人机上的控制系统和距离传感器，还包括设置在无人机上的电动机1、与电动机1的转轴连接的绳轮2、可分离地卷绕在绳轮2上的绳带3、固定连接在绳带3末端的具有无线信号发送功能的挂钩4、设置在无人机上的用于检测绳带2释放速度的测速传感器5以及限位轮组6，所述绳带3穿过限位轮组6，所述限位轮组6与绳带3之间的摩擦力略大于绳轮2和挂钩4的重力，这里摩擦力略大于绳轮2和挂钩4的重力，让挂钩4空载情况下，绳轮2和挂钩4依靠自身重力不会自行下降，其摩擦力略微大于其重力，只要保证挂钩4吊挂包裹后，电动机1断电停机状态下，包裹能依靠的自身重力下降即可，所述投放系统在投放包裹过程中执行如下步骤：步骤一，无人机到达投放地点上空，距离传感器检测与地面的距离数据并传输给控制系统，控制系统控制无人机移动至高度小于绳带3长度的位置并且保持悬停状态；步骤二，控制系统控制电动机1带动绳轮2正向转动释放绳带3，使吊挂在挂钩2上的包裹以一定速度下降，该一般为较小的速度，减少包裹下降过程中对无人机的影响；步骤三，在包裹下降过程中，测速传感器5检测绳带3的速度并将数据传输给控制系统，控制系统判断该速度是否等于或接近于0，若否，则继续执行步骤二，若是，则控制电动机1断电停机，此时包裹着地；步骤四，收件人打开挂钩4，挂钩4发送无线信号给控制系统，控制系统判断包裹是否取下，若否，则保持当前状态，若是，则执行步骤五；步骤五，控制系统控制无人机上升到一定高度，再控制电动机1带动绳轮2反向转动卷起绳带3，绳带3收起后无人机返回。本实施例中，步骤三中控制系统判断该速度是否等于或接近于0，作用是包裹着地后便不会拉动绳带3，所述绳带3的速度会降为0，但由于控制的滞后性，电动机1还会旋转，绳带3随着甩出一点，即使有限位轮组6的摩擦力，绳带3也可能会出现较小的移动，此时绳带3的速度稍大于0，控制系统也会判断为包裹着地。而步骤五中，无人机先上升到一定高度，目的是避免出现绳轮2反向转动卷起绳带3时，若有人拖曳绳带3而使无人机下坠的问题，先上到一定的高度再收起绳带3，安全性更佳，该高度升到人手够不着的位置即可，一般是使挂钩4离地面3米左右。
作为优选的实施例，在步骤三中，所述电动机1断电停机后，所述控制系统再控制无人机下降一段距离。下降后令绳带3在地面留有足够的长度，方便收件人取件操作。另外，还包括设置在无人机上的警报器，从步骤三无人机下降一段距离到步骤五无人机上升到一定高度的过程中，所述测速传感器5检测绳带3的速度并将数据传输给控制系统，控制系统对速度的判断执行以下步骤：
步骤a，判断该速度是否为0，若是，则保持当前状态，若否，则执行步骤b；
步骤b，判断该速度是否大于最大预设值，若是，则控制警报器发出警报声，若否，则执行步骤c；最大预设值不超过每秒1米，优选为每秒0.5米。步骤b中若警报器发出警报声，则表示有人突然用力拉绳带3，令速度突然增加，这种情况判断为恶意拉绳带3，以警报声警示；
步骤c，以第一次速度数据的时间为起始时间，对速度数据以一定频率进行采集，在预设的时间内，判断采集到的速度数据平均值是否不小于预设值，若否，则控制警报器发出警报声，若是，则保持当前状态。步骤c中若有人以较慢的速度持续拉动绳带3，这种情况会出现在预设的时间内的平均速度等于或超过预设值，判断为恶意拉绳带3，警报器发出警报声。其中预设的时间不超过5秒，优选为3秒，预设值优选为每秒0.05米。
本实施例中，参照图2，限位轮组6包括上限位轮组61和下限位轮组62，所述绳带3上限位轮组61和下限位轮组62，所述测速传感器5包括测速码盘51，所述测速码盘51铰接在无人机内并且顶着上限位轮组61和下限位轮组62之间的绳带3，令绳带3向一侧弯曲。实际中测速传感器5还包括测速模块52，测速模块52和测速码盘51为非常成熟的现有技术，成本低廉，使用方便。测速码盘51上限位轮组61和下限位轮组62之间的绳带3，能有效降低该区域内绳带3的晃动，保证测量的准确。
本实施例中，参照图1，挂钩4包括挂钩主体41、铰接在挂钩主体41上的用于开闭的锁舌42以及设置在挂钩主体41内的无线发送模块，所述无线发送模块的触发开关43设置在接近锁舌42一侧的位置上；当所述锁舌42旋转打开至最大角度的过程中，所述触发开关43一直处于被锁舌42按压的状态。触发开关43处于被锁舌42按压状态时，所述无线发送模块会持续不断向控制系统发送信号，所述触发开关43复位时，即锁舌42闭合，不再按压到触发开关43时，所述无线发送模块停止发送信号，所述步骤四中控制系统判断包裹是否取下的步骤为：步骤d，控制系统以一定频率对接收的信号进行采集；步骤f，控制系统以最近一次采集到信号的时间为起始时间，在预设的时间内，若采集到信号，则判断包裹未取下，若未采集到信号，则判断包裹已取下。该技术中，收件人按压锁舌42令其打开，此时可以取下包裹，锁舌42转动过程中便一直按压触发开关43使无线发送模块发送信号，控制系统根据接收到的信号判断包裹是否取下。判断过程主要依据无线发送模块是否一直在发送信号，若是，则判断收件人还打开锁舌42，包裹还没取下并且会自动将该采集到信号的时间作为起始时间；若预设的时间内已经采集不到信号，则判断收件人已经取下包裹，松开锁舌42令其闭合，该预设的时间一般为5到10秒，而控制系统采集信号的频率一般为不低于每秒3次，通常为5次。另外所述挂钩4还包括有用于锁定锁舌42的数字密码锁44，使只有知道数字密码的收件人才能打开挂钩4，进一步保证投放的安全。
另外，参照图3，所述绳轮2的轮辋上设置有凹向绳轮2轴线的凹槽，所述绳带3内侧的一端插入在该凹槽中。将绳带3的一端插入凹槽内，令绳轮2转动卷绕绳带3不会打滑，同时若有人拽绳带3至最后，会使绳带3的一端从凹槽内拉出，实现分离，避免无人机被拉下。
本投放系统设置在无人机上，不需要快递柜，成本低廉，可以直接投放给收件人，适合无条件设置快递柜，路途不方便送件等地方，使用时快递员先电话通知收件人到附件合适投放快递的空阔地点，同时将挂钩4的开锁数字密码用短信或其它形式发送给收件人，然后遥控无人机或无人机按照预设路线到达投放地点完成投放作业。为进一步提高安全性，可在无人机上设置摄像头，投放过程中全程摄像。
需要说明的是，以上只是结合实施例对本发明进一步的阐述，并不构成对本发明保护范围的限制，若对本技术进行简单的改动，均只是以基本相同的手段实现本发明创造的目的，都应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种用于无人机的安全投放系统，包括设置在无人机上的控制系统和距离传感器，其特征在于：还包括设置在无人机上的电动机（1）、与电动机（1）的转轴连接的绳轮（2）、可分离地卷绕在绳轮（2）上的绳带（3）、固定连接在绳带（3）末端的具有无线信号发送功能的挂钩（4）、设置在无人机上的用于检测绳带（2）释放速度的测速传感器（5）以及限位轮组（6），所述绳带（3）穿过限位轮组（6），所述限位轮组（6）与绳带（3）之间的摩擦力略大于绳轮（2）和挂钩（4）的重力，所述投放系统在投放包裹过程中执行如下步骤：
步骤一，无人机到达投放地点上空，距离传感器检测与地面的距离数据并传输给控制系统，控制系统控制无人机移动至高度小于绳带（3）长度的位置并且保持悬停状态；
步骤二，控制系统控制电动机（1）带动绳轮（2）正向转动释放绳带（3），使吊挂在挂钩（2）上的包裹以一定速度下降；
步骤三，在包裹下降过程中，测速传感器（5）检测绳带（3）的速度并将数据传输给控制系统，控制系统判断该速度是否等于或接近于0，若否，则继续执行步骤二，若是，则控制电动机（1）断电停机，此时包裹着地；
步骤四，收件人打开挂钩（4），挂钩（4）发送无线信号给控制系统，控制系统判断包裹是否取下，若否，则保持当前状态，若是，则执行步骤五；
步骤五，控制系统控制无人机上升到一定高度，再控制电动机（1）带动绳轮（2）反向转动卷起绳带（3），绳带（3）收起后无人机返回。
2.根据权利要求1所述的一种用于无人机的安全投放系统，其特征在于在步骤三中，所述电动机（1）断电停机后，所述控制系统再控制无人机下降一段距离。
3.根据权利要求2所述的一种用于无人机的安全投放系统，其特征在于还包括设置在无人机上的警报器，从步骤三无人机下降一段距离到步骤五无人机上升到一定高度的过程中，所述测速传感器（5）检测绳带（3）的速度并将数据传输给控制系统，控制系统对速度的判断执行以下步骤：
步骤a，判断该速度是否为0，若是，则保持当前状态，若否，则执行步骤b；
步骤b，判断该速度是否大于最大预设值，若是，则控制警报器发出警报声，若否，则执行步骤c；
步骤c，以第一次速度数据的时间为起始时间，对速度数据以一定频率进行采集，在预设的时间内，判断采集到的速度数据平均值是否不小于预设值，若否，则控制警报器发出警报声，若是，则保持当前状态。
4.根据权利要求1所述的一种用于无人机的安全投放系统，其特征在于限位轮组（6）包括上限位轮组（61）和下限位轮组（62），所述绳带（3）上限位轮组（61）和下限位轮组（62），所述测速传感器（5）包括测速码盘（51），所述测速码盘（51）铰接在无人机内并且顶着上限位轮组（61）和下限位轮组（62）之间的绳带（3），令绳带（3）向一侧弯曲。
5.根据权利要求1所述的一种用于无人机的安全投放系统，其特征在于所述挂钩（4）包括挂钩主体（41）、铰接在挂钩主体（41）上的用于开闭的锁舌（42）以及设置在挂钩主体（41）内的无线发送模块，所述无线发送模块的触发开关（43）设置在接近锁舌（42）一侧的位置上；当所述锁舌（42）旋转打开至最大角度的过程中，所述触发开关（43）一直处于被锁舌（42）按压的状态。
6.根据权利要求5所述的一种用于无人机的安全投放系统，其特征在于所述触发开关（43）处于被锁舌（42）按压状态时，所述无线发送模块会持续不断向控制系统发送信号，所述触发开关（43）复位时，所述无线发送模块停止发送信号，所述步骤四中控制系统判断包裹是否取下的步骤为：
步骤d，控制系统以一定频率对接收的信号进行采集；
步骤f，控制系统以最近一次采集到信号的时间为起始时间，在预设的时间内，若采集到信号，则判断包裹未取下，若未采集到信号，则判断包裹已取下。
7.据权利要求5所述的一种用于无人机的安全投放系统，其特征在于所述挂钩（4）还包括有用于锁定锁舌（42）的数字密码锁（44）。
8.根据权利要求1所述的一种用于无人机的安全投放系统，其特征在于所述绳轮（2）的轮辋上设置有凹向绳轮（2）轴线的凹槽，所述绳带（3）内侧的一端插入在该凹槽中。
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