CN108290632B - 基于飞行单元的货物降落设备以及使用该设备的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于飞行单元的货物降落设备以及使用该设备的系统，更具体地讲，涉及一种基于飞行单元的货物降落设备以及使用该设备的系统，其能够通过类似通常称为无人机的无人驾驶飞行器的飞行单元来将货物安全地运送到给定目的地并自动地将货物降落到给定目的地。该基于飞行单元的货物降落设备包括：主板，其用于接收下降和返回命令以控制货物降落设备的操作；货物安装部，其用于安装货物；以及升降部，其用于通过卷绕连接到飞行单元的下侧的线缆来使货物降落设备升降，并且具有用于供应驱动力以控制货物降落设备的升降速度的第一马达。

Description

基于飞行单元的货物降落设备以及使用该设备的系统

技术领域

本发明涉及基于飞行单元的货物降落设备以及使用该设备的系统，更具体地讲，涉及一种基于飞行单元的货物降落设备以及使用该设备的系统，其能够通过类似无人驾驶飞行器(通常称为无人机)的飞行单元将货物安全地运送到给定目的地并自动地将货物降落到给定目的地。

背景技术

随着通过类似TV家庭购物、通过互联网购物的电子商务、通信网络销售等在线销售的商品的量急剧增加，货物运输规模扩大。最近，货物运输最重要的是将货物快速地运送到接收者(类似当日送达系统)以满足他们的需求。

货物运输服务具有这样的体系：货物被收集到按区域设置的中央配送中心，然后基于购物公司所提供的送货信息被运送到送货地址。此时，通过仅用于运送货物的运输车辆来运送货物。

顺便一提，在使用运输车辆的货物运输的情况下，由于每时每刻变化的交通状况以及限速，运送环境可能改变，另外，如果由于目的地的交通设施较差而难以运送货物，或者如果道路由于灾害而被冲走，则无法运送货物，或者运送可能延迟。

因此为了解决上述问题，在传统实践中已提出了使用无人驾驶飞行器的货物运送设备，特别是，作为无人驾驶飞行器的无人驾驶机器人无人机被广泛使用。

无人驾驶机器人无人机在初始过程中是为军事目的开发的，但由于操纵简单和小型化，也被广泛用于民用或商用目的。特别是，用于图像拍摄和休闲目的的无人机得以动态发展。

在传统实践中已知的货物运输无人机由于其上可装载的货物的重量的限制而不能稳定地固定到货物，并且即使可装载的货物的重量提高，仍存在问题。因此，其仅仅被开发用于进行重量相对低的商品(例如，食品)的运送，从而降低了其可扩展性。

进一步参照传统实践中所提出的韩国专利No.10-1654799、韩国专利申请公开No.10-2014-0038495、韩国专利申请公开No.10-2015-0011273和韩国专利申请公开No.10-2016-0052238，公开了各种无人机和货物降落设备，其中，安装货物的部件连接到具有转子的飞行单元本身。如果通过无人机将货物运送到接收者，则无人机应该直接着陆在运送目的地或下降到较低的高度，即，下降到接收者的手与其接触的较短距离。在这种情况下，不利的是，在无人机着陆或下降过程中无人机的燃料消耗可能增加。此外，无法依靠高速旋转的转子确保接收者的安全。

发明内容

技术问题

因此，为了解决上述问题而作出本发明，本发明的目的在于提供一种基于飞行单元的货物降落设备以及使用该设备的系统，其可通过无人驾驶飞行单元来防止货物的运送由于自然灾害或山区运送困难而延迟。

本发明的另一目的在于提供一种基于飞行单元的货物降落设备，其可在飞行单元被牢牢地紧固到甚至沉重的货物的同时允许用于运输货物的飞行单元飞行。

本发明的另一目的在于提供一种基于飞行单元的货物降落设备，其即使在飞行单元没有直接着陆或者没有下降到较低高度的同时也可将货物稳定地运送到接收者。

问题的解决方案

为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种基于飞行单元的货物降落设备，该货物降落设备包括：主板，其用于接收下降和返回命令以控制货物降落设备的操作；货物安装部，其用于在其上安装货物；以及升降部，其用于通过卷绕连接到飞行单元的下侧的线缆来使货物降落设备升降，并且具有用于供应驱动力以控制货物降落设备的升降速度的第一马达。

根据本发明，可取地，货物安装部通过附接到货物的安装销来安装货物，并且具有适于可拆卸地在其上安装安装销的插入孔。

根据本发明，可取地，货物安装部具有第二马达，该第二马达适于以被紧固到插入到插入孔中的安装销或与插入到插入孔中的安装销分离的方式使杆向前或向后移动。

根据本发明，可取地，插入孔的中心位置与货物降落设备的重心对应地形成。

根据本发明，可取地，货物安装部具有后向限位开关，该后向限位开关围绕第二马达在插入孔的相对侧被设置为与第二马达间隔开给定距离。

根据本发明，可取地，升降部包括：多个导辊，其围绕货物降落设备的中心彼此间隔开给定距离设置；以及滑轮，其用于卷绕线缆。

根据本发明，可取地，滑轮具有与所述多个导辊对应的多个台阶。

根据本发明，可取地，滑轮的所述多个台阶具有彼此相同的旋转轴，以使得滑轮的台阶整体地旋转以允许线缆按照彼此相同的速度卷绕在其上或从其退绕。

根据本发明，可取地，升降部具有固定地设置在导辊和滑轮之间以防止线缆缠绕的多个引导防护装置。

根据本发明，可取地，基于飞行单元的货物降落设备还包括上升限位开关，该上升限位开关用于在货物降落设备与飞行单元接触时使升降部的操作停止。

本发明的有益效果

根据本发明，基于飞行单元的货物降落设备可防止货物的运送由于自然灾害或山区运送困难而延迟，并且可允许飞行单元被牢牢地紧固到甚至沉重的货物以使得飞行单元能够安全地飞行。

另外，根据本发明的基于飞行单元的货物降落设备即使在飞行单元没有直接着陆或者没有下降到较低高度的同时(例如，即使在飞行单元悬停的同时)也可将货物稳定地运送到接收者。

此外，根据本发明的基于飞行单元的货物降落设备可自动地操作，从而减少飞行单元的操作中的不必要的操纵。

附图说明

图1是示出根据本发明的基于飞行单元的货物降落设备的操作构思的立体图。

图2是示出图1的基于飞行单元的货物降落设备的下降状态的立体图。

图3是示出货物利用图2的基于飞行单元的货物降落设备落下的状态的立体图。

图4是示出根据本发明的基于飞行单元的货物降落设备的俯视图。

图5是示出根据本发明的基于飞行单元的货物降落设备的右视图。

图6是示出根据本发明的基于飞行单元的货物降落设备的左视图。

图7是示出根据本发明的基于飞行单元的货物降落设备的安装销的立体图。

图8是示出根据本发明的基于飞行单元的货物降落设备上所形成的多个插入孔的立体图。

图9是示出根据本发明的另一实施方式的安装有弹性带的基于飞行单元的货物降落设备的立体图。

图10是示出货物利用图9的基于飞行单元的货物降落设备落下的状态的立体图。

图11是示出根据本发明的另一实施方式的安装有收紧装置的基于飞行单元的货物降落设备的立体图。

图12是示出货物利用图11的基于飞行单元的货物降落设备落下的状态的立体图。

图13是示出根据本发明的基于飞行单元的货物降落设备的操作方法的流程图。

具体实施方式

以下，将参照附图详细给出根据本发明的基于飞行单元的货物降落设备的说明。应该理解，所公开的实施方式仅仅是本发明的示例，其可按照各种形式来具体实现。所公开的实施方式的组件的位置或布置可改变，并且附图中的标号是为了描述方便而确定的，因此，本发明的范围不限于此。此外，为了描述清晰和方便，附图中所示的组件的长度、面积和厚度可能被夸大。

在本申请中，诸如“包括”、“包含”或“具有”的术语旨在指定说明书中所描述的任何部件，应该理解，其不排除一个或更多个附加部件的存在或可能添加的可能性。

当说到一个元件被描述为“连接”或“联接”到另一元件时，一个元件可直接连接或联接到另一元件，但是应该理解，在这两个元件之间可存在另一元件。

图1是示出根据本发明的基于飞行单元的货物降落设备的操作构思的立体图，图2是示出图1的基于飞行单元的货物降落设备的下降状态的立体图，图3是示出货物利用图2的基于飞行单元的货物降落设备落下的状态的立体图。

参照图1至图3，根据本发明的基于飞行单元的货物降落设备100按照允许其下侧连接到货物10的方式连接到飞行单元1的下侧。即，根据本发明的基于飞行单元的货物降落设备100被夹在飞行单元1和货物10之间以帮助货物10上升和下降。如果飞行单元1由于货物10的降落点上存在障碍物而无法着陆，或者甚至如果飞行单元1难以在能够将货物10转移给接收者的较低高度飞行，则飞行单元1可在停留在给定高度的同时通过货物降落设备100正常地降落货物10。

此时，根据本发明的基于飞行单元的货物降落设备100可直接连接到货物10，而无需任何单独的装载货物10的容器。

在这种情况下，当说到一个元件被描述为“连接”或“联接”到另一元件时，一个元件可利用所有类型的物理连接(例如，粘附、附接、紧固、结合、联接等)直接或间接地连接或联接到另一元件。还应该理解，飞行单元1是选自适合于运输货物10的各种无人驾驶飞行器中的任一种，而不管其尺寸和形状如何。此外，根据本发明，飞行单元1是固定翼飞机，但是更可取地，鉴于其操作的稳定性，是能够悬停的旋翼飞机。根据本发明，例如，飞行单元1是具有多转子的无人机或旋翼飞机。

稍后将讨论根据本发明的基于飞行单元的货物降落设备100的操作方法，现在首先将参照图4至图7给出根据本发明的基于飞行单元的货物降落设备100的详细配置的说明。

图4是示出根据本发明的基于飞行单元的货物降落设备的俯视图，图5是示出根据本发明的基于飞行单元的货物降落设备的右视图，图6是示出根据本发明的基于飞行单元的货物降落设备的左视图，图7是示出根据本发明的基于飞行单元的货物降落设备的安装销的立体图。

如图4所示，根据本发明的基于飞行单元的货物降落设备100包括：主板140，其用于接收降落和返回命令以控制货物降落设备100的操作；货物安装部110，其上用于安装货物10；以及升降部120，其用于通过卷绕连接到飞行单元10的下侧的线缆131来使货物降落设备100升降，并且具有用于供应驱动力以控制货物降落设备100的升降速度的第一马达132。

货物降落设备100的壳体101由具有可塑性的铝合金或者高分子有机化合物的组合制成，以确保货物降落设备100的耐久性和轻便性，但未必限于此。此外，壳体101被配置为安装货物安装部110、升降部120、第一马达132和导辊130(将稍后讨论)。此外，可取地，壳体101具有有点矮的六面体的形状，但未必限于此。参照图4，主板140位于壳体101的一侧，货物安装部110在壳体101的底部以在其上安装货物10。

如图5所示，货物安装部110位于壳体101内部的底部以在货物降落设备100的下侧安装货物10，并且货物安装部110包括：插入孔111，其形成在壳体101的底侧以可拆卸地安装安装销200；以及第二马达112，其用于以与插入到插入孔111中的安装销200紧固或分离的方式移动杆113。

根据本发明，安装销200附接到货物10以使得货物降落设备100可利用安装销200被紧固到货物10。参照图7，各个安装销200为具有中空部分201的环型销，该中空部分201具有与杆113对应的形状和尺寸以允许杆113与其紧固。此外，安装销200具有设置在其下侧的附接板210以牢牢地固定到货物10。如果安装销200被插入到形成在壳体101的底端的插入孔111中，则杆113利用第二马达112的操作水平地移动并最终被紧固到安装销200，以使得飞行单元1即使在具有相当沉重的货物10的同时也可稳定地飞行。

另一方面，如图4至图6所示，安装销200被设置成一组，但是当然，考虑货物10的重量、性质、耐久性和形状设置多个安装销200以确保在运送货物10期间的稳定性。此时，设置一个货物安装部110以允许一个杆113被紧固到串联布置的多个安装销200，或者，设置数量与多个安装销200对应的货物安装部110以允许多个杆113被紧固到多个安装销200。然而，此时，应该注意的是，考虑货物10和货物降落设备100的负载来适当地布置货物安装部110以防止飞行单元1朝着一个方向倾斜。

接下来，将详细说明货物安装部110。

根据本发明，插入孔111形成在货物降落设备100的中心。更详细地讲，插入孔110的中心位置对应于货物降落设备100的重心。这是为了均匀地分布装载在货物降落设备100上的货物10的重量。因此，重要的是货物安装部110被适当地定位以使得当货物10被装载时，包括货物10的货物降落设备100的总重心不朝任一侧倾斜。因此，考虑到重量的分布，货物安装部110和升降部120围绕插入孔111位于彼此的相对侧，并且主板140和电池部160(将稍后讨论)位于彼此的相对侧。

再参照图4，根据本发明的货物安装部110还包括后向限位开关114，后向限位开关114围绕第二马达112在插入孔111的相对侧与第二马达112间隔开给定距离。如果插入到安装销200中的杆113向后移动以使货物10落下，则货物10在被紧固到安装销200的状态下降落。此时，通过后向限位开关114的形成，杆113的向后移动受到限制，并且第二马达112的操作停止。

根据本发明，另一方面，升降部120包括围绕货物降落设备100的中心彼此间隔开给定距离设置的多个导辊130以及用于卷绕线缆131的滑轮121。导辊130固定地设置在壳体101的一侧以由在重力方向上(在垂直于飞行单元1的方向上)悬挂在飞行单元1上的线缆131支撑，并且如图5所示，当从货物降落设备100一侧看时，可旋转导辊位于线缆131从垂直方向在水平方向上弯曲90°的位置。在上述配置下，导辊130用作改变施加到线缆131的张力方向的滑轮。

可取地，导辊140围绕货物降落设备100的中心彼此间隔开给定距离设置，以使得在货物10降落时，货物降落设备100可在维持水平状态的同时下降。例如，如图4至图6所示，四个导辊140围绕货物降落设备100的中心朝着拐角设置。如果每次卷绕在导辊130上或从导辊130退绕的线缆131的长度彼此相同，则货物降落设备100可在其重心没有任何偏心的情况下稳定地下降。此外，线缆131对应地连接到多个导辊130，以使得货物降落设备100的中心的负载可适当地分布。

升降部120的滑轮121适于卷绕线缆131，并且根据本发明，滑轮121具有与导辊130的数量对应的多个台阶。如图4至图6所示，如果设置四个导辊130，则滑轮121具有四个台阶。

在这种情况下，连接到导辊130的多条线缆131连接到滑轮121的多个台阶，并且滑轮121的多个台阶具有彼此相同的旋转轴，以使得其整体地旋转。结果，线缆131按照彼此相同的速度卷绕在滑轮121的台阶上或从滑轮121的台阶退绕。如果滑轮121的台阶单独地旋转，则导辊130在每次线缆131的长度方面具有彼此不同的偏差，从而不可取地导致货物降落设备100的重心偏心。然而，根据本发明，可通过滑轮121来防止这种问题。更详细地讲，连接到导辊130的线缆131利用滑轮121同时卷绕在导辊130上或从导辊130退绕，从而稳定地升降货物降落设备100。

另外，根据本发明，升降部120还包括多个引导防护装置122，多个引导防护装置122固定地设置在导辊130和滑轮121之间以防止线缆131缠绕。在连接导辊130和滑轮121的各条线缆131上设置至少一个或更多个引导防护装置122。如图4所示，引导防护装置122被设置为维持在线缆131弯曲的点和/或线缆131线性延伸的区段处线缆131的张力并且还防止线缆131彼此缠结。

更详细地，引导防护装置122选自小夹具、小辊和销，但是其应该与线缆131具有低摩擦。

通过导辊130和引导防护装置122，即使线缆131的卷绕方向多次改变，线缆131也可维持适当的张力，从而稳定地升降货物降落设备100。

另一方面，第一马达132适于向货物降落设备100的升降部120供应驱动力并且还调节升降部120的升降速度。例如，第一马达132可以是具有低功耗和噪声的DC马达。

主板140适于控制货物降落设备100和升降部120，并且电池部160适于向货物降落设备100供电。主板140和电池部160的位置可自由地改变，不受特别限制。此时，考虑到其重量，将所述位置确定为允许货物降落设备100的重心与插入孔111的中心对应。

另一方面，根据本发明的货物降落设备100还包括上升限位开关150，上升限位开关150被安装在壳体101的顶部以在与飞行单元1接触时停止升降部120的操作。上升限位开关150按照与上述后向限位开关114相似的原理来操作，并且用于限制升降部120的线缆131的卷绕操作。因此，通过上升限位开关150，可使货物降落设备100的操作自动化，以优化基于飞行单元的货物降落设备100的操作的便利性。

接下来，将给出关于根据本发明的其它实施方式的货物降落设备100的说明。

图9是示出根据本发明的另一实施方式的安装有弹性带的基于飞行单元的货物降落设备的立体图，图10是示出货物利用图9的基于飞行单元的货物降落设备落下的状态的立体图，图11是示出根据本发明的另一实施方式的安装有收紧装置的基于飞行单元的货物降落设备的立体图，图12是示出货物利用图11的基于飞行单元的货物降落设备落下的状态的立体图。

如图9所示，根据本发明的另一实施方式的基于飞行单元的货物降落设备100具有至少一个或更多个弹性带300以更稳定地运输货物10。即，没有利用将安装销200紧固到货物安装部110，而是利用在其上安装弹性带300来运输货物10，并且如图9所示，可利用弹性带300的安装以及安装销200的紧固来运输货物10。弹性带300按照围绕货物10的外表面的方式被嵌入到货物降落设备100的一侧170和另一侧171中，以弹性地支撑货物10。此外，在货物降落设备100的另一侧设置切割器172以在货物10降落时切断弹性带300。

如图11所示，根据本发明的另一实施方式的基于飞行单元的货物降落设备100具有从其下侧突出的至少一个或更多个收紧装置300’以向货物10的侧表面提供支撑力。按照与弹性带300相同的方式，收紧装置300’可代替安装销200使用或与安装销200一起使用，从而允许更稳定地运输货物10。

如本发明的上述实施方式中所提及的，货物降落设备100具有确保货物10运送中的稳定性的各种安全装置，从而使飞行单元1飞行期间的振动最小化并防止由于气动阻力而发生非预期的货物掉落事故。

最后，将给出关于根据本发明的基于飞行单元的货物降落设备的操作方法的说明。图13是示出根据本发明的基于飞行单元的货物降落设备的操作方法的流程图。

如图13所示，首先，将安装销200固定到要运送的货物的顶部。如上所述，安装销200在其下侧具有附接板210，并且例如，附接板210具有诸如卡锁环或粘扣带(Velcrotape)的可附接部以使得可容易地将安装销200安装在货物10上。

如上所述，货物降落设备100设置有接收控制命令的主板140，并且因此通过该主板140，第二马达112操作以使杆113向前移动，以使得货物降落设备100可联接到安装销200。

此后，如果飞行单元1飞行并到达运送目标空中，则在主板140的命令下货物降落设备100下降。此时，第一马达132操作以通过滑轮121传递旋转力，以使得线缆131退绕以允许货物降落设备100在水平状态下下降。

如果货物降落设备100到达适当高度，则第二马达112利用从外部接收或先前输入的降落命令来操作，以使得杆113向后移动以允许货物降落设备100与货物10分离。因此，通过安装销200悬挂在货物降落设备100上的货物10落到目标点。

接下来，通过第一马达132的反转使线缆131卷绕在升降部120上，以使得货物降落设备100返回其原始状态。此时，第一马达132的反转利用安装在壳体101的顶部的上升限位开关150停止。

如上所述，在飞行单元1飞行期间，根据本发明的基于飞行单元的货物降落设备100可没有任何摆动地将货物10稳定地固定到飞行单元1。

此外，根据本发明的基于飞行单元的货物降落设备100可在飞行单元1停留在给定空中的状态下使货物10下降，而无需任何直接着陆，从而增强使用飞行单元1的货物运送的便利性和效率。

另一方面，利用具有导辊130和滑轮121的升降部120，根据本发明的基于飞行单元的货物降落设备100可在其下降操作期间将其重心维持在水平状态，从而使货物10稳定地降落。

尽管参照特定例示性实施方式描述了本发明，但是本发明不受实施方式限制，而仅由所附权利要求书限制。将理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，本领域技术人员可改变或修改实施方式。

Claims (9)

1.一种基于飞行单元的货物降落设备，该基于飞行单元的货物降落设备包括：

主板，该主板用于接收下降和返回命令以控制所述货物降落设备的操作；

货物安装部，该货物安装部用于在其上安装货物；以及

升降部，该升降部用于通过卷绕连接到飞行单元的下侧的线缆来使所述货物降落设备升降，并且该升降部具有用于供应驱动力以控制所述货物降落设备的升降速度的第一马达，

其中，所述货物安装部通过附接到所述货物的安装销来在所述货物安装部上安装所述货物而无需任何单独的装载所述货物的容器，并且所述货物安装部具有适于可拆卸地在所述货物安装部上安装所述安装销的插入孔。

2.根据权利要求1所述的基于飞行单元的货物降落设备，其中，所述货物安装部具有第二马达，该第二马达适于以被紧固到插入到所述插入孔中的所述安装销或与插入到所述插入孔中的所述安装销分离的方式使杆向前或向后移动。

3.根据权利要求1所述的基于飞行单元的货物降落设备，其中，所述插入孔的中心位置与所述货物降落设备的重心对应地形成。

4.根据权利要求2所述的基于飞行单元的货物降落设备，其中，所述货物安装部具有后向限位开关，该后向限位开关围绕所述第二马达在所述插入孔的相对侧被设置为与所述第二马达间隔开给定距离。

5.根据权利要求1所述的基于飞行单元的货物降落设备，其中，所述升降部包括：

多个导辊，所述多个导辊围绕所述货物降落设备的中心被设置为彼此间隔开给定距离；以及

滑轮，该滑轮用于卷绕所述线缆。

6.根据权利要求5所述的基于飞行单元的货物降落设备，其中，所述滑轮具有与所述多个导辊对应的多个台阶。

7.根据权利要求6所述的基于飞行单元的货物降落设备，其中，所述滑轮的所述多个台阶具有彼此相同的旋转轴，以使得所述滑轮的所述多个台阶整体地旋转以允许所述线缆按照彼此相同的速度卷绕在所述滑轮的所述多个台阶上或从所述滑轮的所述多个台阶退绕。

8.根据权利要求5所述的基于飞行单元的货物降落设备，其中，所述升降部具有固定地设置在所述导辊和所述滑轮之间以防止所述线缆缠绕的多个引导防护装置。

9.根据权利要求1所述的基于飞行单元的货物降落设备，该基于飞行单元的货物降落设备还包括上升限位开关，该上升限位开关用于在所述货物降落设备与所述飞行单元接触时停止所述升降部的操作。

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