CN108482674A - 一种能够配合高楼层快递接收箱进行快递投递的无人机 - Google Patents

Abstract

一种能够配合高楼层快递接收箱进行快递投递的无人机，其特征在于，包括中央控制部分、辅助控制传感部分、飞行器主体部分以及快递装卸部分。所述中央控制部分具有一般无人机的主要功能，主要是实现无人机的飞行控制、能够使无人机按照规划的路线进行飞行。所述辅助控制传感部分包含了多种传感器，辅助无人机进行精准定位以及检查快件的装卸。所述飞行器主体部分，包括螺旋桨、机翼、充电支架、机身等能够实现无人机在空中进行稳定的飞行以及稳定的置空能力。所述快递装卸部分位于无人机机身的下部，包括两个伺服电机、连接绳、脚架、快递罩、底板，能够实现快件装载与卸载的自动化。本发明一种能够配合高楼层快递接收箱进行快递投递的无人机，实现了居民楼里的消费者足不出户就能收取快递，真正地解决了“最后一公里”的问题。

Description

一种能够配合高楼层快递接收箱进行快递投递的无人机

技术领域

本发明属于投递无人机以及高端智能装备技术领域，涉及一种能够配合高楼层快递接收箱进行快递投递的无人机。

背景技术

随着快递业务的不断发展，人们的生活对快递的依赖也越来越大，仅依靠人力来进行快递配送越来越不能满足消费者对于快递高效率递送的要求。近年来国内各大快递公司也在积极地探索新的快递递送方案，其中利用无人机进行快递递送的方案是一种被较为看好的方式。2018年3月27日，顺丰公司获得了国内首张无人机航空运营（试点）许可证，允许该公司在试点范围内进行商业运营,这无疑会加速快递无人机的发展。

目前快递无人机较多地还是需要人工进行快件的安放，自动化程度不高。而且现有的无人机投递方法是将快件投放到某一固定位置由专人进行收取或者直接递送到快递柜中。快递配送中的“最后一公里”的问题没有得到根本的解决。目前，实现自动化安装快递的无人机还尚需专用的快递盒，这无疑又增加了运送的成本。本发明中的无人机能够实现快件的自动化装载并能配合高楼层的快递接收箱实现自动投递，能够节省人力、提高效率，且极大地方便了消费者，使消费者能够足不出户就收到快递；而且该无人机不需要专用的快递箱能够适用于大多数的快件配送，在一定程度上降低快件投递成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够配合高楼层快递接收箱进行快递投递的无人机，解决了现有技术中存在的问题。本发明设计了一种新型的无人机结构，当无人机在停泊时能够进行快速充电；一种新的适用于快件自动装载和卸载的结构，解决了以往无人机装载时需要专用的快递箱和自动化程度低的问题。本发明还在无人机上使用了多种类型的传感器，不仅能够实现快递的自动的准确停泊装载，还能确保快递在高楼层能够实现精确配送，真正地解决最后一公里的问题，实现住在高层楼房中的消费者足不出户就能够收到快递。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是，一种能够配合高楼层快递接收箱进行快递投递的无人机，包括中央控制部分、辅助控制传感部分、飞行器主体部分以及快递装卸部分。

中央控制部分是无人机的主要部件，位于无人机的机身中，具有一般无人机的主要功能，主要是实现无人机的飞行控制，能够使无人机按照规划的路线飞行。

优选的中央控制部分中使用了GPS以及气压传感器，GPS的作用是确定无人机的位置，但其计算海拔高度误差一般有十米左右。气压传感器的使用能够辅助确定海拔高度，使无人机在立体空间中定位更加精准，在居民楼楼层高度的确定上更为可靠和准确。

辅助控制传感部分使用了多种传感器，包括红外定位传感器、激光扫描器、超声波距离检测传感器。红外定位传感器有四个分别位于无人机的机翼中部靠外的位置，能够实现无人机需要进行快件装载时降落在准确位置，当在高楼层进行投递时精准地使无人机停留在合适的位置进行投递，防止投空产生不必要的危险和损失。激光扫描器有四个分别位于机身的四个面的中心部位，能够实现当无人机按照规划的路线飞行到大概的配送位置时，对位于高楼上的快递接收箱的信息进行扫描，将快递箱的位置信息与快递最终的配送信息进行对比，而且由于快递箱的条码设计在快递接收箱的上方，所以也能够进一步提高定位的精度。超声波距离传感器位于机身底面的中心，通过装载卸载前后检测到的距离的不同，能够判断快件是否被成功地装载或卸载。

飞行器主体部分，包括螺旋桨、机翼、充电支架、机身等能够实现无人机在空中进行稳定的飞行以及稳定的置空能力。

优选的机翼中心处设计有充电支架，该支架既可以在无人机停泊时提供支撑作用，又能够实现快速充电，提高无人机的续航能力。

快递装卸部分位于无人机机身的下部，包括两个伺服电机、连接绳、脚架、快递罩、底板。两个伺服电机布置在无人机机身的底面的两侧，与连接绳相连；脚架设计为中空，布置在机身底面的四角，同时也构成了无人机快递的储存部分的构架；连接绳布置在中空的脚架中，连接绳的首端链接在伺服电机上，连接绳底端设计有专用的连接扣，能够使连接绳与底板进行连接；快递罩使用的是高强度轻质塑料，进行了镂空处理，不仅能够起到减轻重量的作用还能在无人机派送的过程中降低风阻；底板使用轻质铝合金，保证其强度。

优选的底板四角处设计有葫芦形卡环，方便连接扣的卡入。底板的中间布置有角度不同的滚轴，水平方向的滚轴能够使快递更轻松的滑入快递箱；45°放置的滚轴起导向作用使快递在滑入快递箱的时候沿着中心线进行滑动，进一步确保快件能够准确地滑入快递箱。

进一步的当无人机进行快递装载时，两个伺服电机同时工作使底板落下，当快件装入无人机时，激光扫描器扫描到快件已经放入完成后，两电机同时工作，使底板上升，直到指定位置。当无人机进行快件的卸载的时候，两个伺服电机以不同的速度运行，使底板倾斜一定的角度，使快件在自重的作用下能够以一定的速度滑落到快递箱中，完成递送。

进一步的，底板滚柱的方向要与伺服电机的方向进行配合，即两伺服电机的连线要与底板上水平放置的滚柱垂直，若为其他位置，则不利于快件的顺利投递，易发生危险。底板上葫芦形卡环也应与两伺服电机的连线相垂直，防止在快递卸载时发生脱扣，造成危险。

优选的，底板上的滚柱内置弹簧，能够方便的使滚柱卡在底板上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是

1. 本发明中气压传感器的使用能够辅助无人机精确地对高度进行确认，适用于楼层高度的准确定位 。

2. 本发明中辅助控制部分中多种传感器的使用能够实现无人机的准停以及快件装卸的判断。

3. 本发明中无人机下部的快递装卸部分使用了两个伺服电机，能够实现无人机自动装载和卸载快递的功能。

4. 本发明中无人机底部的快递装卸部分的底板设计为一种特定结构，利用不同角度间滚柱的配合实现快件卸载时的导向作用，提高快件在高层投递的准确性以及安全性。

5. 本发明提高了物流行业的自动化水平，提高效率，节省人力，而且真正地解决了最后一公里的快递入户问题，进一步地提高了快递行业的服务能力。

附图说明

图1是本发明的无人机的正二等轴侧图；

图2是本发明的无人机的仰视图；

图3是本发明的无人机的正视图；

图4是本发明的无人机正视图中B-B方向的剖视图。

图5是本发明的无人机底板上滚轴的正视图

图6 是本发明的无人机连接扣的正视图及剖视图

图7是本发明的无人机底板上葫芦形卡环正视图

图8是本发明的无人机配送快递的流程图

图中，1.螺旋桨，2.充电支架，3.机身，4.激光扫描器，5.快递罩，6底板.，7.脚架，8.机翼，9.红外定位传感器，10.连接扣，11，滚轴，12.葫芦形卡环，13.伺服电机，14. 超声波距离传感器，15连接绳。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明：

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在快递无人机较多地还是需要人工进行快件的安放，自动化程度不高。而且现有的无人机投递方法是将快件投放到某一固定位置由专人进行收取或者直接递送到快递柜中。快递配送中的最后一公里的问题没有得到根本的解决。目前，实现自动化安装快递的无人机还尚需专用的快递箱，这无疑使运送的成本增加的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种能够配合高楼层快递接收箱进行快递投递的无人机进行快递配送的解决方案。

实施例1：

如图1-图7所示，一种能够配合高楼层快递接收箱进行快递投递的无人机，包括中央控制部分、辅助控制部分、飞行器主体部分以及快递装卸部分。

中央控制部分是无人机的主要部件，位于无人机的机身3中，具有一般无人机的主要功能相似，主要是实现无人机的飞行控制，能够使无人机按照规划的路线飞行。

优选的中央控制部分中使用了GPS以及气压传感器，GPS的作用是确定无人机的位置，但其计算海拔高度误差一般有十米左右，气压传感器的气压传感器的使用能够辅助确定海拔高度，使无人机在立体空间中定位更加精准，在居民楼楼层高度的确定上更为可靠和准确。

辅助控制传感部分使用了多种传感器，包括红外定位传感器9、激光扫描器4、超声波距离检测传感器14。红外定位传感器9有四个分别位于无人机的机翼8中部靠外的位置，能够实现无人机需要进行快件装载时降落在准确位置，当在高楼层进行投递时精准地使无人机停留在合适的位置进行投递，防止投空产生不必要的危险和损失。激光扫描器4有四个分别位于机身3的四个面的中心部位，能够实现当无人机按照规划的路线飞行到大概的配送位置时，对位于高楼上的快递接收箱的信息进行扫描，将快递箱的位置信息与快递最终的配送信息进行对比，而且由于快递箱的条码设计在快递接收箱的上方，所以也能够进一步提高定位的精度。超声波距离传感器14位于机身3底面的中心，通过装载卸载前后检测到的距离的不同，能够判断快件是否被成功地装载或卸载。

飞行器主体部分，包括螺旋桨1、机翼8、充电支架2、机身3等能够实现无人机在空中进行稳定的飞行以及稳定的置空能力。

优选的机翼8中心处设计有充电支架2，该支架既可以在无人机停泊时提供支撑作用，又能够实现快速充电，提高无人机的续航能力。

快递装卸部分位于无人机机身3的下部，包括两个伺服电机13、连接绳15、脚架7、快递罩5、底板6。两个伺服电机13布置在无人机机身3的底面的两侧，与连接绳15相连；脚架7设计为中空，布置在机身3底面的四角，同时也构成了无人机快递的储存部分的构架；连接绳15布置在中空的脚架7中，连接绳15的首端链接在伺服电机13上，连接绳15底端设计有专用的连接扣10，能够使连接绳15与底板6进行连接；快递罩5使用的是高强度轻质塑料，进行了镂空处理，不仅能够起到减轻重量的作用还能在无人机派送的过程中降低风阻；底板6使用轻质铝合金，保证其强度。

优选的底板6四角处设计有葫芦形卡环12，方便连接扣10的卡入。底板6的中间布置有角度不同的滚轴11，水平方向的滚轴11能够使快递更轻松的滑入快递箱；45°放置的滚轴11起导向作用使快递在滑入快递箱的时候沿着中心线进行滑动，进一步确保快件能够准确地滑入快递箱。

进一步的当无人机进行快递装载时，两个伺服电机13同时工作使底板6落下，当快件装入无人机时，激光扫描器4扫描到快件已经放入完成后，两电机同时工作，使底板6上升，直到指定位置。当无人机进行快件的卸载的时候，两个伺服电机13以不同的速度运行，使底板6倾斜一定的角度，使快件在自重的作用下能够以一定的速度滑落到快递箱中，完成递送。

进一步的，底板6中滚轴11的方向要与伺服电机13的方向进行配合，即两伺服电机13的连线要与底板6上水平放置的滚轴11垂直，若为其他位置，则不利于快件的顺利投递，易发生危险。底板6上葫芦形卡环12也应与两伺服电机13的连线相垂直，防止在快递卸载时发生脱扣，造成危险。

优选的，底板6上的滚轴11内置弹簧，能够方便的使滚轴11卡在底板6上。

上述一种能够配合高楼层快递接收箱进行快递投递的无人机，如图1-图7所示示，具体包括以下动作：

1.当无人机接收到需要配送快件的信息之后，两伺服电机13同时将连接绳松15开，无人机的底板6在自重的作用下下落，当下落到设定位置时，机械手臂将快件放到底板上，此时超声波距离传感器14进行检测，检测到距离发生变化，认为快件已经装载完毕，则两伺服电机13同时收紧连接绳15到指定位置，将快件装入，此时快件装载成功。

2.无人机在快件装载成功后，按照规划的路线进行飞行，能够到达指定楼层的附近。

3．此时激光扫描器4开始进行搜索扫描，当扫描到消费者的快递接收箱的条码时，首先判断所扫描到的信息与当前需配送的快件的收货地址是否相同。若相同，则给无人机发出指令，使无人机能够慢慢靠近该快递接收箱，同时无人机调整自身方向，确保无人机底板6上的水平方向的滚轴11是与快递箱外表面相平行；且与快递箱进行通讯，使快递箱伸出。若不同，则根据扫描到的信息对当前位置进行修正，直至找到准确的配送位置。若尝试多次都无法找到准确位置，则将该快件配送到附近区域的快递柜中暂存，并给消费者发送相应的消息。

4.快递箱伸出后，红外定位传感器9开始工作，检测伸出快递箱上的定位点，定位成功后，无人机保持悬停状态。

5. 两伺服电机13开始工作，离快递箱近的伺服电机13以较快速度松开连接绳15，远离的伺服电机13则以较慢的速度松开连接绳15，此时底板6能够形成一定的倾角，快件在自重的作用下滑落到快递箱中。期间底板6的中水平方向的滚轴11能够使快递更轻松的滑入快递箱；45°放置的滚轴11起导向作用使快递在滑入快递箱的时候沿着中心线进行滑动，进一步确保快件能够准确地滑入快递箱。

6.在快递滑落的过程中超声波距离传感器持续工作，对比设定卸载成功的底板位置的距离，检测快件是否成功卸载。若当前检测到的距离与设定相同则认为卸载成功，延时一定时间后，发出指令收起底板6。若检测到的距离小于设定，则认为还未完成卸载，等待卸载完成。

7.底板6收起成功后，与快递箱通信，使其收回，无人机按照下一递送请求飞到指定位置。

8.无人机需要降落进行装载时，飞到要降落的位置时，红外定位传感器9开始工作，检测降落点处的定位点，定位成功后，无人机降落。充电支架2接触到电源，开始为无人机充电。根据当前是否有派送任务，伺服电机13动作将底板6放下或不动作等待任务。

9.每一次快件的成功配送都需要重复动作1-动作4。

Claims (5)

1.一种能够配合高楼层快递接收箱进行快递投递的无人机，其特征在于包括中央控制部分、辅助控制传感部分、飞行器主体部分以及快递装卸部分；

所述中央控制部分具有一般无人机的主要功能，主要是实现无人机的飞行控制、能够使无人机按照规划的路线飞行；

所述辅助控制传感部分包含了多种传感器，辅助无人机进行精准定位以及检查快件的装卸；

所述飞行器主体部分，包括螺旋桨、机翼、充电支架、机身等能够实现无人机在空中进行稳定的飞行以及稳定的置空能力；

所述快递装卸部分位于无人机机身的下部，包括两个伺服电机、连接绳、脚架、快递罩、底板，能够实现快件装载与卸载的自动化。

2.根据权利要求1所述的中央控制部分，其特征在于除具有一般无人机的主要模块外，还增加了气压传感器；

所述气压传感器用于提供精准的海拔高度。

3.根据权利要求1所述辅助控制传感部分，其特征在于包括红外定位传感器、激光扫描器、超声波距离检测传感器；

所述红外定位传感器有四个分别位于在无人机的机翼中部靠外的位置，能够实现无人机停泊或置空时位置的确定；

所述激光扫描器有四个分别位于机身的四个面的中心部位，能够实现对位于高楼上的快递接收箱的信息进行扫描的功能；

所述超声波距离传感器位于机身底面的中心，通过装载卸载前后检测到的距离的不同，能够判断快件是否被成功地装载或卸载。

4.根据权利要求1所述快递装卸部分，其特征在于包括两个伺服电机、连接绳、脚架、快递罩、底板；

所述两个伺服电机布置在无人机机身的底面的两侧，与连接绳相连；

所述脚架设计为中空，布置在机身底面的四角，同时也构成了无人机快递的储存部分的构架；

所述连接绳布置在中空的脚架中，连接绳的首端链接在伺服电机上，连接绳底端设计有专用的连接扣，能够使连接绳与底板进行连接；

所述快递罩使用的是高强度轻质塑料，进行了镂空处理，不仅能够起到减轻重量的作用还能在无人机派送的过程中降低风阻；

所述底板使用轻质铝合金，保证其强度。

5.根据权利要求1或4所述快递装卸部分的底板，其特征在于包括葫芦形卡环和滚轴；

所述葫芦形卡环位于底板四角，方便连接扣的卡入；

所述滚轴在底板的上布置角度不同，水平方向的滚轴能够使快递更轻松的滑入快递箱，45°放置的滚轴起导向作用使快递在滑入快递箱的时候沿着中心线进行滑动，进一步确保快件能够准确地滑入快递箱。