CN109661296A - 用于为自由飞行的自主控制式无人机自动化地装货和卸货的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于为自由飞行的自主控制式无人机自动化地装载物品和/或卸载物品的装置，所述装置包括：用于所述无人机的着陆平台(101)、用于储存物品的储存装置(102)、机器人(103)，所述机器人被实施和配置为自动化地从所述储存装置(102)取出物品并且为在所述着陆平台(101)上通过所述无人机进行接收做准备，以及自动化地接收由无人机提供在所述着陆平台(101)上的物品并且存放在所述储存装置(102)中，以及所述装置包括用于控制所述机器人(103)的控制设备(104)。本发明还涉及一种具有这种装置的车辆，特别是送货车辆。

Description

用于为自由飞行的自主控制式无人机自动化地装货和卸货的 装置
技术领域
本发明涉及一种用于为自由飞行的自主控制式无人机自动化地装货和卸货的装置，以及一种具有这种装置的车辆，特别是送货车辆。本发明特别是应用于邮件与包裹邮寄服务以及运输与货运行业。
背景技术
目前主要通过操作人员手动为这类无人机装卸货。其缺点在于，为此需要耗费大量的时间，以及需要较大的空间来确保操作人员的相应活动自由度。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种装置，其能够以时间上高效的方式为自由飞行的自主控制式无人机装货和卸货，其中用于装卸货的空间需求相对现有技术而言有所减小。
本发明用以达成上述目的的解决方案为独立权利要求的特征。有利改进方案和技术方案参阅从属权利要求。
本发明用以达成上述目的的解决方案为一种用于为自由飞行的自主控制式无人机自动化地装载物品和/或卸载物品的装置。本发明所提出的装置包括用于无人机的着陆平台、用于储存物品的储存装置、机器人，所述机器人被实施和配置为自动化地从所述储存装置取出物品并且为在所述着陆平台上通过无人机进行接收做准备，以及自动化地接收由无人机提供在所述着陆平台上的物品并且存放在所述储存装置中，以及所述装置包括用于控制所述机器人的控制设备。
所述机器人优选具有多节式的自动操作臂，该自动操作臂在其远端具有用于接收和保持物品的执行器。执行器优选构建为抓持器。本发明构思当然也包含所有其他目前已知的适于接收和保持物品的装置。
自动操作臂的元件有利地通过致动器驱动的旋转接头和/或通过线性接头相连。机器人、着陆平台和储存装置以某种方式彼此相对布置，使得执行器可以在其3D工作腔(3D-Arbeitsraum)中接收储存在储存装置中的物品并且提供在着陆平台上。“3D工作腔”的概念在此定义执行器可以达到的所有三维方位。
旋转接头有利地使得与旋转接头连接的元件围绕旋转轴旋转。在自动操作臂的一种有利改进方案中，设有两个元件和一个执行器，其通过三个线性接头相互串连并且与机器人底座连接，其中线性接头能够分别沿一个运动轴运动，且其中三个运动轴分别相互垂直。
设在自动操作臂上的线性接头中的一或数个有利地具有推进/推动链驱动装置或主轴驱动装置。
机器人有利地具有用于在从储存装置朝着陆平台或从着陆平台朝储存装置运输期间固定物品的装置。
本发明所提出的装置的一种有利改进方案的特征在于，所述着陆平台在无人机的规定/目标着陆位置上具有开口，并且所述机器人适于从下方穿过着陆平台中的开口来提供通过无人机取走的物体以及从无人机接收物体并将其存放入储存装置。开口有利地为可封闭的。着陆平台有利地具有足够的表面精度，使得在其上着陆的无人机即使在风的影响下也尽可能不打滑。
可以以不同的方式设计物品从执行器至无人机或从无人机至执行器的移交。这样执行器就能抓住仍然固定在无人机上的物品，其中机器人向无人机发送信号，该信号致使无人机释放物品。在另一实施方式中，所述执行器具有平整的面，该面优选相对着陆平台的表面平坦地定向。在这个实施方式中，在无人机在这个平整的面的中心着陆后，无人机释放所运输的物品，使得这个物品贴靠在该平整的面上并且可以由执行器固定在该处，以便将其存放在储存装置中。
本发明所提出的装置的一种有利改进方案的特征在于，所述机器人的控制设备具有用于与所述无人机的控制单元进行数据交换的通信工具，并且所述控制设备根据所述无人机的控制单元的数据来控制所述机器人。无人机的控制单元有利地适于将至少如下两个信息传输至机器人的控制设备：“无人机着陆并且准备好交出运输物品”、“无人机着陆并且准备好接收运输物品”。这些信息有利地启动机器人的相应移交程序。在该移交程序期间，有利地还在控制设备与控制单元件进行其他信息交换。
特别是在无人机飞向着陆平台以从储存装置取走某个物品的情况下，有利地将无人机在着陆平台上的到达时间传输至机器人的控制设备，使得机器人能够及时地为无人机到达着陆平台准备相应的物品。
所述装置有利地还包括用于对着陆平台上方的半空间进行障碍物扫描的装置。这个装置优选包括3D激光扫描仪、3D摄影机、雷达扫描仪、超声波扫描仪、红外扫描仪或者上述的组合。有利地在该装置中对该装置测得的数据进行分析，其中产生出障碍物数据。障碍物数据有利地给出着陆平台的围绕基准点的空间区域，在这些空间区域内存在障碍物。有利地将这些障碍物数据传输至无人机的控制单元，并且控制单元在无人机的飞行引导中会将这些障碍物数据考虑在内。
所述装置进一步优选包括用于发出测位和/或飞行引导信号的发射器，所述测位和/或飞行引导信号用于对着陆至着陆平台上的预定着陆位置的无人机进行精确的飞行引导，由无人机接收该信号并由控制单元在无人机的飞行引导中进行考虑。发射器所发出的信号有利地为电磁信号、声信号、光信号或者上述的组合。
本发明的另一方面涉及一种车辆，特别是送货车辆，其具有前述装置。
在本发明所提出的车辆的一种实施方式中，所述着陆平台布置在车辆的车顶上。其中，着陆平台有利地不伸出车辆的车顶的轮廓线。所述着陆平台有利地具有可封闭的中心开口。机器人与储存装置有利地整合在车辆的装载空间结构中。所述储存装置有利地包括一或数个货架。有利地在装载空间结构的左右内壁上各布置有一个货架。可以通过车辆中的机构简单地取出或重新装入货架。机器人有利地布置在装载空间结构中的布置在两个侧壁侧之间的货架的过道中。
附图说明
更多优点、特征和细节参阅下文(视情况而定结合附图)对至少一个实施例进行的详细描述。相同、相似和/或功能相同的零件是用同一附图标记表示。
其中：
图1为本发明所提出的装置的示意图。
具体实施方式
图1示出本发明所提出的用于为自由飞行的自主控制式无人机自动化地装载物品和/或卸载物品的装置的示意图。
所述装置包括用于无人机的着陆平台101、用于储存物品的储存装置102、机器人103，该机器人被实施和配置为自动化地从储存装置102取出物品并且提供在着陆平台101上以通过无人机进行接收，以及自动化地接收由无人机提供在着陆平台101上的物品并且存放在储存装置102中，以及所述装置包括用于控制机器人103的控制设备104。储存装置102在此实施为货架并且在所示横截面中在最下方和最上方的货架格层中具有物品。
着陆平台101具有开口108，执行器以从下方穿过该开口的方式提供用于通过无人机接收的物品。其中，无人机以使其着陆支架处于该平台上的方式着陆在平台上，并且无人机机身可以从下方被执行器进入，以便从执行器接收该物品。
机器人103在此包括三节式的自动操作臂105，该自动操作臂在其远端具有用于接收和保持物品的执行器106。自动操作臂105在其近端与机器人底座连接。为了将元件和执行器与机器人底座连接在一起，在此设有致动器驱动的旋转接头。通过控制设备104来控制对应的致动器。此外，控制设备104具有用于与无人机的控制单元107进行数据交换的通信工具106，其中控制设备104根据无人机的控制单元107的数据来控制机器人103。
尽管通过优选实施例对本发明进行了详细阐释和说明，但本发明并不局限于这些揭示的示例，且本领域技术人员可以据此在不脱离本发明的保护范围的情况下推导出其他变体。故显而易见地，存在大量变体方案。同样显而易见的是，例示性述及的实施方式实际上仅为示例，其不以任何方式对本发明的诸如保护范围、用途或配置构成限制。确切言之，前文的描述和附图说明使得本领域技术人员能够将例示性实施方式具体地实施，其中，在不超出经权利要求书及其法律上的对应内容(如说明书中之进一步阐释)定义的保护范围的情况下，了解揭示的发明构思的本领域技术人员可以进行各种修改，例如就各个在例示性实施方式中述及的元件的功能或布局进行修改。

Claims (9)

1.一种车辆，特别是送货车辆，其具有用于为自由飞行的自主控制式无人机自动化地装载物品和/或卸载物品的装置，所述装置包括：
用于所述无人机的着陆平台(101)，
用于储存物品的储存装置(102)，
机器人(103)，所述机器人被实施和配置为自动化地从所述储存装置(102)取出物品并且提供在所述着陆平台(101)上以通过所述无人机进行接收，以及自动化地接收由无人机提供在所述着陆平台(101)上的物品并且存放在所述储存装置(102)中，以及
用于控制所述机器人(103)的控制设备(104)。
2.根据权利要求1所述的车辆，
其中所述机器人(103)具有多节式的自动操作臂(105)，所述自动操作臂在其远端具有用于接收和保持物品的执行器(106)。
3.根据权利要求2所述的车辆，
其中所述自动操作臂(105)的元件通过致动器驱动的旋转接头和/或通过线性接头相连。
4.根据权利要求3所述的车辆，
其中所述线性接头中的一或数个具有推进链驱动装置。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆，
其中所述着陆平台(101)在所述无人机的目标着陆位置上具有开口(108)，并且所述机器人(103)适于从下方穿过所述着陆平台(101)中的开口(108)来提供通过无人机取走的物体以及从无人机接收物体并将其存放入所述储存装置(102)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的车辆，
其中所述机器人(103)具有用于在从物品运输期间固定物品的装置。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的车辆，
其中所述机器人(103)的控制设备(104)具有用于与所述无人机的控制单元(107)进行数据交换的通信工具(106)，其中所述控制设备(104)根据所述无人机的控制单元(107)的数据来控制所述机器人(103)。
8.根据权利要求7所述的车辆，
其中所述控制单元(107)适于将至少如下两个信息传输至所述控制设备(104)：
无人机着陆并且准备好交出运输物品，
无人机着陆并且准备好接收运输物品。
9.根据权利要求1至8所述的车辆，
其中所述着陆平台(101)布置在所述车辆的车顶上。
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