CN110286654A - 一种基于无人机的物流运输方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种基于无人机的物流运输系统，所述基于无人机的物流运输系统包括基站、站间运输系统和指挥中心，所述基站包括存取柜、站内运输系统和自动机场，所述站间运输系统包括智能货箱和无人机，其中：所述存取柜通过站内转运系统与自动机场对接，存取柜接收需要运输的货物，存取柜将存放货物的信号发送给站内运输系统，由站内运输系统将货物基站的自动机场位置处的智能货箱中，无人机读取所述货物对应的运输信号，将智能货箱运输至目的地所在的基站的自动机场。从而可以减少基站人员数量，降低人员配置成本，有利于减少派送范围的限制。

Description

一种基于无人机的物流运输方法和系统

技术领域

本发明属于物流领域，尤其涉及一种基于无人机的物流运输方法和系统。

背景技术

随着电子商务技术的发展，越来越多的人们使用网络平台完成物品的购买，使得物流服务得到了较快的发展，人们可以通过快递服务有效的获取到所购买的产品，既提供了人们购买产品的便利性，又可为人们购买产品提供更多的选择。

目前的物流服务公司，为了有效的将产品运送至客户，一般需要发展较多的员工人数，从而在物流服务范围内分布较多的服务网点，当运输系统将产品运输至服务网点时，由服务网点的工作人员将产品派送至客户。由于边远的中小城镇地区居住人员比较分散，在这些地方建立物流成本较高。使得物流公司仍然不能全面的覆盖我国的部分边远地区，物流派送的区域范围仍会受到限制。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了基于无人机的物流运输系统和方法，以解决现有技术中建立物流成本较高，不能有效的覆盖边远地区，使派送范围受限的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种基于无人机的物流运输系统，所述基于无人机的物流运输系统包括基站、站间运输系统和指挥中心，所述基站包括存取柜、站内运输系统和自动机场，所述站间运输系统包括智能货箱和无人机，其中：

所述存取柜通过站内转运系统与自动机场对接，存取柜接收需要运输的货物，存取柜将存放货物的信号发送给站内运输系统，由站内运输系统将货物基站的自动机场位置处的智能货箱中，无人机读取所述货物对应的运输信号，将智能货箱运输至目的地所在的基站的自动机场；

无人机将智能货箱运送至自动机场，站内运输系统根据运输信号从智能货箱取出货物，将所述货物运送至所述存取柜存放。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能实现方式中，所述基于无人机的物流运输系统还包括气象系统，所述气象系统所采集的气象信号发送至所述指挥中心，所述指挥中心根据所述气象信号和所述基站所需要运输的货物的信号，向无人机发送运输信号。

结合第一方面，在第一方面的第二种可能实现方式中，所述基于无人机的物流运输系统还包括报警装置，所述报警装置接收由无人机机状态传感设备、存取柜工作状态传感设备、站内运输系统的状态传感设备以及自动机场工作状态传感设备所采集的状态信号并输出警报信号。

结合第一方面，在第一方面的第三种可能实现方式中，所述存取柜包括存货箱、重力传感器和费用装置，所述重力传感器采集待运输的货物的重量信号，将所述重量信号发送给费用装置生成相应的计费信息，并接收用户的付费信号后，向所述站内运输系统发送运输信号。

结合第一方面，在第一方面的第四种可能实现方式中，所述站内运输系统包括货物存取机器人、货物转运机器人、货物装卸机器人和无人机调度机器人，所述货物存取机器人将投放的货物取出传送给转运机器人，转运机器人将所述货物存放在存取柜，或所述装卸机器人从无人机中装卸货物给转运机器人，由转运机器人将货物存放在存取柜，所述调度机器人根据存放的货物，调度无人机进入离站内或调离无人机由基站内到自动机场。

结合第一方面，在第一方面的第五种可能实现方式中，所述自动机场包括无人机引导装置、无人机定位装置和无人机升降平台，所述无人机定位装置采集无人机位置信号，所述无人机引导装置根据无人机位置信息，向无人机发送引导信号，所述升降平台对无人机的位置进行基站内和基站外的切换。

结合第一方面，在第一方面的第六种可能实现方式中，所述智能货箱设置有标签、电池安装部和配合接口，所述配合接口与安装在电池安装部的电池相连，在智能货箱与无人机配合时，所述配合接口与所述无人机相连，所述无人机根据所述标签读取对应的航线信号和目标位置信号。

本发明实施例的第二方面提供了一种基于第一方面所述基于无人机的物流运输系统的基于无人机的物流运输方法，所述基于无人机的物流运输方法包括：

源基站的存取柜接收待发送的货物，根据指挥中心的运输信号，由站内运输系统将所述货物运输至自动机场；

根据所述运输信号，将所述货物装入智能货箱，所述智能货箱与无人机配合，无人机获取动力电能，并读取飞行线路进行飞行至目标基站；

在目标基站的自动机场停落所述无人机，由站内运输系统将与所述无人机配合的智能货箱中的货物运输至存取柜。

结合第二方面，在第二方面的第一种可能实现方式中，所述方法还包括：

获取源基站与目标基站之间的多条线路的线路信息，所述线路信息包括的线路时长、线路更换电池的次数、线路的总路程；

获取所述货物的运输属性，所述运输属性包括紧急件和普通件；

根据所述货物的运输属性，确定相应的权重系数，根据所述权重系数和线路信息，选择与所述运输属性对应的线路。

结合第二方面，在第二方面的第二种可能实现方式中，所述方法还包括：

指挥中心获取存取柜中所存放的货物的状态和/或无人机的使用状态；

根据所述存取柜中所存放的货物的状态和/或无人机的使用状态，调用相邻基站中停放较多空闲的无人机，或将无人机运输的货物存放在有较多空闲存取位的存取柜的邻近基站。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过设定基站、站间运输系统和指挥中心，基站内的存取棋局可以使得货物可以通过收取货物和投放货物，站内运输系统可以将货物在存取柜和自动机场之间运输，所述站间运输系统的智能货箱可以盛放货物，由无人机飞往目标所在的基站，将货物存放至目标基站中的存取柜中。和现有技术相比，可以减少基站人员数量，降低人员配置成本，有利于减少派送范围的限制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的基于无人机的物流运输系统的示意图；

图2是本发明实施例提供的更进一步的基于无人机的物流运输系统示意图；

图3是本发明实施例提供的户投递货物的流程示意图；

图4是本发明实施例提供的飞行线路的计算方法的实现流程示意图；

图5是本发明实施例提供的无人机敛件的实现流程示意图；

图6是本发明实施例提供的无人机运输流程示意图；

图7是本发明实施例提供的无人机投件流程示意图；

图8是本发明实施例提供的无人机、基站和站间运输系统交互流程示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1为本申请实施例提供的一种基于无人机的物流运输系统的示意图，所述基于无人机的物流运输系统包括基站1、站间运输系统2和指挥中心3，所述基站1包括存取柜11、站内运输系统12、自动机场13、机库14和电池存储系统15，所述站间运输系统2包括智能货箱21和无人机22，其中：

所述存取柜11通过站内转运系统12与自动机场13对接，存取柜11接收需要运输的货物，存取柜11将存放货物的信号发送给站内运输系统12，由站内运输系统12将货物放入基站的自动机场13位置处的智能货箱21中，无人机22读取所述货物对应的运输信号，将智能货箱21运输至目的地所在的基站的自动机场13；

无人机22将智能货箱21运送至自动机场13，站内运输系统12根据运输信号从智能货箱21取出货物，将所述货物运送至所述存取柜11存放。

无人机调度机器人141实现无人机在机库14的取放。

电池存储系统15由电池阵列151和充电系统152组成，实现电池的存储和充电。

具体的，如图2所示，所述存取柜11可以接收包括货箱110、重力传感器111和费用装置112，所述货箱可以用于存放货物。一种实施方式为，在预定的第一部分存货箱中用于存放需要运输的货物，在预定的第二部分存货箱中用于存放所收到的货物；又一种实施方式为，货箱中可以存放任意类型的货物，包括待发货物和待取货物，所述存货箱中存放有货物时，由基站控制中心记录所存放货物的类型，存放的货物可以不受存货箱类型的限定，从而能够更加充分利用存货箱的空间。

所述重力传感器可以设置在货物接收口位置，当用户存放需要发送的货物时，由重力传感器采集所述货物的重量，将所采集的重量发送给费用装置，所述费用装置可以通过触摸屏等输入设备，接收用户输入的货品运输的要求，比如时限要求等，输出相应的费用信息。在接收到用户的付费信号后，向基站控制中心或指挥中心发送运输请求，站内运输系统根据所述请求将货物进行站内运输。

如图3为用户投递货物的流程示意图，描述如下：

在步骤S301中，用户输入投递请求，投递窗口打开并可伴随指示灯闪烁；

可以通过触摸屏的人机界面，完成投递请求的输入。在输入投递请求后，存取柜根据当前的存货箱的使用状态，查找当前可用的存货箱，并打开该存货箱，可由用户将货物放入到该存货箱中。

在步骤S302中，用户将货物放入存货箱并确认后，投递窗口关闭，重力传感器采集货物重量，并弹出运单信息输入请求。

用户将货物放入存货箱后，用户点击确认按键，可以将存货箱关闭，由重力传感器开始采集货物的重量。也可在货物放入存货箱一定时长后，存货箱自动关闭，或者提示用户关闭。

所述输入请求可以为表格，也可以为输入二维码的链接，用户可以通过手机扫描二维码，由手机输入相应的运单信息。

在步骤S303中，费用装置根据运单信息以及货物重量，输出费用信息；

费用装置可以根据运单信息中的运输距离、运输到的目标区域、运输的时长要求，结合货物的重量，按照预定的计费规则，计算当前货物所需要的运输费用，并将所述运输费用通过屏幕显示。

在步骤S304中，接收到用户输入的费用信号后，可以根据用户的选择，打印输出回执单，或者打印输出发票。

用户可以根据屏幕输出的二维码进行支付，也可以通过现金收取装置完成费用的输入。

存取柜在收到用户输入的费用后，可以自动的输出回执单，提示用户收取回执单，也可以根据用户的指示，输出回执单，或者还可以输出发票。

所述站内运输系统12可以包括货物存取机器人120、货物转运机器人121、货物装卸机器人122，所述货物存取机器人将存入的货物取出传送给转运机器人，转运机器人将所述货物转运到装卸机器人处，或所述装卸机器人从无人机中卸货给转运机器人，由存取机器人将货物存放在存取柜。所述站内运输系统可以根据基站控制中心的调度信息，完成货物的运输，也可以由机器人之间的通信交互，以及机器人与存取柜、机器人与无人机之间通信，完成货物的运输。

所述机库14包括无人机调度机器人141，所述调度机器人拾取自动机场上降落的无人机放入基站内部，或拾取基站内的无人机摆放至自动机场相应位置。

所述智能货箱21设置有标签210、电池安装部211和配合接口212，所述配合接口与安装在电池安装部的电池相连，在智能货箱与无人机配合时，所述配合接口与所述无人机相连，所述无人机根据所述标签读取对应的航线信号和目标位置信号。

所述标签中可以存放所述货物对应的目标基站以及飞行线路。所述飞行线路可以由基站控制中心或指挥中心计算得到。所述飞行线路的计算，如图4所示，可以包括如下步骤：

在步骤S401中，获取源基站与目标基站之间的多条线路的线路信息，所述线路信息包括的线路时长、线路更换电池的次数、线路的总路程；

线路时长可以影响货物的到达时间，线路更换电池的次数，可以影响无人机电池的使用寿命，以及更换电池所耗费的总的时间，所述线路的总路程也会影响货物的到达时间。

在步骤S402中，获取所述货物的运输属性，所述运输属性包括紧急件和普通件；

所述运输属性中的紧急件，需要在较短的时间内到达，因此在选择线路时，需要对影响到达时间的运输属性分配较大的权重系数，对于普通件，则可以重点考虑电池寿命或路程远近等因素。

在步骤S403中，根据所述货物的运输属性，确定相应的权重系数，根据所述权重系数和线路信息，选择与所述运输属性对应的线路。

比如，由基站A到基站B包括如下三条线路，具体的线路信息如下：

线路1：总时长9+2+7.5+2+2+7.5＝30min，更换电池次数为4次，总路程6+5+10+5＝26km；

线路2：总时长7.5+60+7.5+2+7.5＝84.5min，更换电池次数为3次，总路程5+5+5＝15km；

线路3：总时长15+20+9+7.5＝51.5min，更换电池次数2次，总路程10+6+5＝21km。

线路选择过程中，基站控制中心通过综合考虑时间、路程、电池更换次数等多个因素，并对这些因素进行加权计算得出最优线路，如图5所示。

(1)对于加急件，时间权重较大，路程权重相对较小，因此可能线路1为最优线路；

(2)对于普通件，路程权重相对较大，时间权重相对较小，因此可能线路2为最优线路，

(3)对于普通件，如果考虑电池寿命，就需要增加更换电池次数权重，可能线路3为最优。

在获取所述货物对应的线路后，可将所述线路以及货物的单号写入所述智能货箱的标签中，所述标签可以为有源标签。所述无人机可以通过接口读取线路和货物的单号，根据线路进行运输。

如图2所示，所述自动机场13可以包括无人机引导装置130、无人机定位装置131和无人机升降平台132，所述无人机定位装置130采集无人机位置信号，所述无人机引导装置根据无人机位置信息，向无人机发送引导信号，所述升降平台对无人机的位置进行基站内和基站外的切换。

通过所述无人机定位装置131，可以确定无人机当前位置的装置。所述无人机定位装置可以包括视觉定位、超声定位、差分GPS/BD定位等。所述无人机引导装置130根据所述无人机定位装置的定位信号，引导无人机依靠在指定的位置，比如无人机升降平台132。通过所述无人机升降平台，将运货归来的无人机由基站外运送至基站内，或者将需要运货的无人机，由基站内运送至基站外。

如图5示出了无人机敛件的实现流程，详述如下：

在步骤S501中，基站控制中心或指挥中心获取运输方案，并将所述运输方案写入到智能货箱的标签；

所述运输方案包括运输线路，还可以包括货物的运单信息等。所述智能货箱可以按照统一的规格制造，所述智能货箱中设置电池安装部，可以装入充电电池，也可以将充电电池取下进行充电，安装电池和取下电池可以由装卸机器人的机械手自动完成。所述智能货箱的配合接口可与无人机进行通信，获取标签信息，或者通过所述配合接口，为无人机提供电能。

在步骤S502中，将选择的无人机停放至自动机场的起飞区域；

无人机的停放位置，可以结合无人机定位装置和无人机引导装置完成。

在步骤S503，机器人将所述智能货箱安装至所述无人机上，将电池安装至所述智能货箱中；

通过无人机与智能货箱的配合接口，可以为无人机提供电能，并且电池可以通过智能货箱的电池安装部进行更换，操作更加简单。所述智能货箱中的标签可以通过配合接口由无人机读取，从而按照标签中存储的线路进行飞行。

在步骤S504中，无人机根据读取的线路飞往目标基站。

由于电池重量的限制，在所述智能货箱中的电池的容量不能支持无人机超长距离的飞行，因此，在飞往目标基站过程中，可能需要路过中间基站，在中间基站更换无人机电池等，如图6所示为无人机运输流程示意图，详述如下：

在步骤S601中，基站控制中心或指挥中心将运输方案发送给无人机和沿途各个基站；

所述基站、指挥中心可以通过4G网络进行通信，也可以通过WIFI等通信方式进行通信。所述运输方案包括运输线路，以及运输线路所对应的基站。

在步骤S602中，基站控制中心或指挥中心向无人机发送运输请求，无人机根据所述运输方案飞行至第一个节点基站；

根据运输方案中的运输线路，确定运输过程需要经过的多个节点基站，并依次飞往各个节点基站。

在步骤S603中，在飞达节点基站后，更换智能货箱中的电池，继续飞往下一个节点基站，直到飞达目标节点基站。

其中，所述节点基站的选取，可以根据电池的续航时间确定。比如，当沿途包括三个节点基站，当电池的续航时间使得无人机可以直接飞达第二个节点基站时，则可以在线路规划时，直接将第二个节点基站作为线路中的一个节点基站。

当无人机飞达目标基站时，无人机投件流程如图7所示，包括：

在步骤S701中，无人机向基站发送降落请求；

无人机可以通过向指挥中心发送降落请求，由指挥中心将所述降落请求发送至对应基站，也可以直接与基站建立连接。

在步骤S702中，基站与无人机建立连接，自动机场启动无人机超声、差分或者视觉等定位引导装置，使无人机降落在自动机场的指定区域，无人机定位装置将无人机移动至指定的位置；

在步骤S703中，由货物转运机器人将智能货箱与无人机分离，并对无人机输送的货物进行装卸操作；

在步骤S704中，升降平台启动，将无人机从基站外传送至基站内；

在步骤S705中，将无人机停放至机库14，所述升降平台复位。

所述升降平台复位后，可以对其它无人机进行升降操作。

另外，为本申请优选的实施方式中，所述基于无人机的物流运输系统还包括报警装置4，所述报警装置4接收由无人机机状态传感设备、存取柜工作状态传感设备、站内运输系统的状态传感设备以及自动机场工作状态传感设备所采集的状态信号并输出警报信号。所述无人机状态传感设备，用于采集无人机的工作状态等，所述存取柜工作状态，用于采集存取柜是否出现异常等信息。

优选的实施方式中，所述基于无人机的物流运输系统还包括气象系统5，所述气象系统5所采集的气象信号发送至所述指挥中心，所述指挥中心根据所述气象信号和所述基站所需要运输的货物的信号，向无人机发送运输信号。

所述无人机、基站和站间运输系统的通信网络，可以选用4G通信网络，相互之间可以进行信息交互。其交互方式可以如图8所示，包括如下步骤：

在步骤S801中，源基站的存取柜接收待发送的货物，根据指挥中心的运输信号，由站内运输系统将所述货物运输至自动机场；

在步骤S802中，根据所述运输信号，将所述货物装入智能货箱，所述智能货箱与无人机配合，无人机获取动力电能，并读取飞行线路飞行至目标基站；

在步骤S802中，在目标基站的自动机场停落所述无人机，由站内运输系统将与所述无人机配合的智能货箱中的货物运输至存取柜。

另外，本申请还可以根据基站的存取状态，对无人机进行协调处理，包括：

指挥中心获取存取柜中所存放的货物的状态和无人机的使用状态；

根据所述存取柜中所存放的货物的状态和无人机的使用状态，调用相邻基站中停放较多空闲的无人机，或将无人机运输的货物存放在有较多空闲存取位的存取柜的邻近基站。

通过协调基站间的存取状态，可以有效的适应货物存放较多、无人机数量较多时，无法及时的将货物收取，或者无法及时的更换无人机电池的突发状况。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于无人机的物流运输系统，其特征在于，所述基于无人机的物流运输系统包括基站、站间运输系统和指挥中心，所述基站包括存取柜、站内运输系统和自动机场，所述站间运输系统包括智能货箱和无人机，其中：

所述存取柜通过站内转运系统与自动机场对接，存取柜接收需要运输的货物，存取柜将存放货物的信号发送给站内运输系统，由站内运输系统将货物基站的自动机场位置处的智能货箱中，无人机读取所述货物对应的运输信号，将智能货箱运输至目的地所在的基站的自动机场；

无人机将智能货箱运送至自动机场，站内运输系统根据运输信号从智能货箱取出货物，将所述货物运送至所述存取柜存放。

2.根据权利要求1所述的基于无人机的物流运输系统，其特征在于，所述基于无人机的物流运输系统还包括气象系统，所述气象系统所采集的气象信号发送至所述指挥中心，所述指挥中心根据所述气象信号和所述基站所需要运输的货物的信号，向无人机发送运输信号。

3.根据权利要求1所述的基于无人机的物流运输系统，其特征在于，所述基于无人机的物流运输系统还包括报警装置，所述报警装置接收由无人机机状态传感设备、存取柜工作状态传感设备、站内运输系统的状态传感设备以及自动机场工作状态传感设备所采集的状态信号并输出警报信号。

4.根据权利要求1所述的基于无人机的物流运输系统，其特征在于，所述存取柜包括存货箱、重力传感器和费用装置，所述重力传感器采集待运输的货物的重量信号，将所述重量信号发送给费用装置生成相应的计费信息，并接收用户的付费信号后，向所述站内运输系统发送运输信号。

5.根据权利要求1所述的基于无人机的物流运输系统，其特征在于，所述站内运输系统包括货物存取机器人、货物转运机器人、货物装卸机器人和无人机调度机器人，所述货物存取机器人将投放的货物取出传送给转运机器人，转运机器人将所述货物存放在存取柜，或所述装卸机器人从无人机中装卸货物给转运机器人，由转运机器人将货物存放在存取柜，所述调度机器人根据存放的货物，调度无人机进入离站内或调离无人机由基站内到自动机场。

6.根据权利要求1所述的基于无人机的物流运输系统，其特征在于，所述自动机场包括无人机引导装置、无人机定位装置和无人机升降平台，所述无人机定位装置采集无人机位置信号，所述无人机引导装置根据无人机位置信息，向无人机发送引导信号，所述升降平台对无人机的位置进行基站内和基站外的切换。

7.根据权利要求1所述的基于无人机的物流运输系统，其特征在于，所述智能货箱设置有标签、电池安装部和配合接口，所述配合接口与安装在电池安装部的电池相连，在智能货箱与无人机配合时，所述配合接口与所述无人机相连，所述无人机根据所述标签读取对应的航线信号和目标位置信号。

8.一种基于上述权利要求1-7任一项所述基于无人机的物流运输系统的物流运输方法，其特征在于，所述基于无人机的物流运输方法包括：

源基站的存取柜接收待发送的货物，根据指挥中心的运输信号，由站内运输系统将所述货物运输至自动机场；

根据所述运输信号，将所述货物装入智能货箱，所述智能货箱与无人机配合，无人机获取动力电能，并读取飞行线路进行飞行至目标基站；

在目标基站的自动机场停落所述无人机，由站内运输系统将与所述无人机配合的智能货箱中的货物运输至存取柜。

9.根据权利要求8所述基于无人机的物流运输方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取源基站与目标基站之间的多条线路的线路信息，所述线路信息包括的线路时长、线路更换电池的次数、线路的总路程；

获取所述货物的运输属性，所述运输属性包括紧急件和普通件；

根据所述货物的运输属性，确定相应的权重系数，根据所述权重系数和线路信息，选择与所述运输属性对应的线路。

10.根据权利要求8所述基于无人机的物流运输方法，其特征在于，所述方法还包括：

指挥中心获取存取柜中所存放的货物的状态和/或无人机的使用状态；

根据所述存取柜中所存放的货物的状态和/或无人机的使用状态，调用相邻基站中停放较多空闲的无人机，或将无人机运输的货物存放在有较多空闲存取位的存取柜的邻近基站。