CN112193416A - 无人机及物流配送系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种无人机及物流配送系统，其中，无人机包括机体、飞行控制器以及挂载系统，挂载系统包括：驱动件；同步传动机构，由驱动件驱动；和多个挂载件，分别位于驱动件两侧并与同步传动机构连接，以在同步传动机构的带动下从两侧同步锁止或释放挂载物。利用驱动件驱动同步传动机构从而带动挂载件同步从挂载物的两侧进行锁止或释放，以实现挂载物的装卸，完成挂载物的运输配送。通过设置同步传动机构，可以实现采用一个动力源即能完成装卸过程，减轻了装卸系统的重量，减少了无人机的负载，从而保证无人机的续航能力。挂载件在挂载物的两侧同步动作，避免了挂载物在锁止和释放的过程中发生倾斜，以保证挂载物的锁止和释放过程的安全和可靠性。

Description

无人机及物流配送系统

技术领域

本公开涉及物流运输领域，具体地，涉及一种无人机及物流配送系统。

背景技术

随着技术的不断发展，利用无人机进行货物运输将成为物流配送的重要的方式。目前，对于将货物装载在无人机上或者从无人机上卸载的工序，通常还需要人工操作，影响了无人机配送的效率。此外，在无人机未完全停稳或者带电设备没有关闭的情况下，手动操作还存在一定的安全隐患。

相关技术中，还可以在无人机上设置由动力源驱动的挂载系统，通过挂载系统实现挂载物的运输配送。但是，现有的无人机的挂载系统的构造相当复杂，通常由多条管状结构支撑挂载并采用多个动力源提供动力支持，这使得挂载系统的重量增加，对无人机的整机续航能力带来较大影响。

发明内容

本公开的一个目的是提供一种无人机，该无人机具有安全可靠的配送能力，并能够保证无人机的续航能力。

本公开的另一个目的是提供一种物流配送系统，该物流配送系统具有安全可靠的配送能力，并能够保证无人机的续航能力。

为了实现上述目的，本公开提供一种无人机，包括机体、飞行控制器以及挂载系统，所述挂载系统包括：

驱动件；

同步传动机构，由所述驱动件驱动；和

多个挂载件，分别位于所述驱动件两侧并与所述同步传动机构连接，以在所述同步传动机构的带动下从两侧同步锁止或释放挂载物。

可选地，所述同步传动机构包括对称设置在所述驱动件两侧的两套连杆机构，多个挂载件包括第一挂载件和第二挂载件，所述第一挂载件和所述第二挂载件分别连接在一套所述连杆机构。

可选地，所述连杆机构为平面连杆机构且包括依次铰接的第一杆、第二杆和第三杆，所述第一杆与所述驱动件的输出轴固定连接，所述第三杆用于与无人机转动连接，所述第一挂载件和所述第二挂载件分别设置在一个所述连杆机构的所述第三杆上，以随对应的所述第三杆同步转动而实现锁止或释放所述挂载物。

可选地，两个所述连杆机构共用一个所述第一杆，所述第一杆与所述驱动件的输出轴垂直布置，且中心与所述输出轴的轴心重合，两个所述连杆机构的第二杆对称连接在所述第一杆的两端。

可选地，所述第三杆和与其连接的挂载件在面向所述挂载物一侧的夹角设置成钝角。

可选地，所述挂载件和所述第三杆之间垂直连接有用于固定到无人机上的转轴，该转轴与所述输出轴平行设置。

可选地，所述挂载件构造为钩状结构，位于所述驱动件两侧的钩状结构对向布置。

可选地，所述挂载件和/或所述同步传动机构的部件至少部分为工字型结构，该工字型结构的截面为工字型截面。

可选地，所述挂载件和/或所述同步传动机构的部件上设置有镂空结构。

可选地，所述同步传动机构包括对称设置在所述驱动件两侧的两套齿轮齿条机构，所述挂载件分别连接在一套所述齿轮齿条机构的齿条上，所述齿轮齿条机构的齿轮与所述驱动件的输出轴同轴连接，两套所述齿轮齿条机构共用一个齿轮，两个所述齿条平行设置在所述齿轮的对侧。

根据本公开的第二个方面，提供一种物流配送系统，包括：

无人机，所述无人机为本公开提供的无人机；以及

推送机构，用于在所述无人机处于装载位置时，将所述挂载物推向所述无人机，以使所述挂载系统能够抓取所述挂载物。

可选地，还包括用于支撑所述无人机的台面，所述台面的下方具有物品通道，所述推送机构设置在所述物品通道中，以使得所述无人机处于所述装载位置时，所述推送机构将所述挂载物向上推向所述无人机。

通过上述技术方案，利用驱动件驱动同步传动机构从而带动挂载件同步从挂载物的两侧进行锁止或释放，以实现挂载物的装卸，完成挂载物的运输配送。通过设置同步传动机构，可以实现采用一个动力源即能完成装卸过程，减轻了装卸系统的重量，减少了无人机的负载，从而保证无人机的续航能力。另外，挂载件能够在挂载物的两侧同步动作，避免了挂载物在锁止和释放的过程中发生倾斜，以保证挂载物的锁止和释放过程的安全和可靠性。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开一示例性实施方式提供的无人机挂载系统锁止挂载物时的示意图；

图2是本公开一示例性实施方式提供的无人机挂载系统释放挂载物时的示意图；

图3是本公开一示例性实施方式提供的无人机挂载系统处于锁止位置时的正视图；

图4是本公开一示例性实施方式提供的无人机挂载系统处于释放位置时的正视图；

图5是图3中A的局部放大图；

图6是本公开一示例性实施方式提供的挂载件的结构示意图；

图7是本公开另一示例性实施方式提供的挂载系统的示意图。

附图标记说明

10-挂载物，11-挂载孔，20-驱动件，30-同步传动机构，311-第一杆，3110-调节孔，312-第二杆，313-第三杆，314-转轴，321-齿轮，322-齿条，323-安装座，324-滑轨，41-第一挂载件，42-第二挂载件，51-工字型结构，52-镂空结构。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内”、“外”是指相应部件轮廓的内和外。使用的术语“第一”、“第二”不表示任何顺序及重要性，而是用于区别一个要素与另一个要素。另外，下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

参照图1至图4，本公开提供一种挂载系统，使用该挂载系统的无人机和使用该无人机进行运输的物流配送系统。其中，无人机包括机体、飞行控制器以及本公开提供的挂载系统，挂载系统安装在无人机的机体上，并且通过设置在无人机上的飞行控制器对挂载系统进行控制。这里的飞行控制器可以为直接对无人机自带的控制器进行改进后而得，使其在原有的用于控制无人机飞行等一系列功能的基础上，进一步具备控制挂载系统装卸挂载物10的功能，即在本公开的实施方式中，用于控制挂载系统的控制模块集成在无人机的飞行控制器上，无需额外设置独立的控制器，可以节省部分器件而提高空间利用率。在其他实施方式中，也可以设置独立的控制器以控制挂载系统动作，在这种情况下，飞行控制器和新增的只用于控制挂载系统的控制器可以独立运作及维护。

其中，如图1至图4所示，本公开提供的挂载系统包括驱动件20、由驱动件20驱动的同步传动机构30和分别位于驱动件20两侧并与同步传动机构30连接的多个挂载件，其中，挂载件能够在同步传动机构30的带动下从两侧同步锁止或释放挂载物10。这里，驱动件20可以采用现有的舵机加以改进而得到，或者也可以采用其他的动力源。驱动件20可以设置在无人机的机体底部的中心区域，或根据挂载系统的重心进行设置，以尽可能地使运输挂载物10的过程中平稳地保持在无人机正下方。其中，挂载件可以依靠摩擦力而锁止在挂载物10的表面，也可以在挂载物10上设置有供挂载件进行锁止的挂载部，如可以为如图1和图2中的挂载孔11，或者也可以为可供挂载件部分地伸入的挂载槽。当挂载物10为箱体时，挂载孔11或挂载槽可以设置在箱体周向上的四个侧面，以便于挂载系统能够在任意相对的两侧进行挂载。

通过上述技术方案，利用驱动件20驱动同步传动机构30从而带动挂载件同步从挂载物10的两侧进行锁止或释放，以实现挂载物10的装卸，完成挂载物10的运输配送。通过设置同步传动机构30，可以实现采用一个动力源即能完成装卸过程，减轻了装卸系统的重量，减少了无人机的负载，从而保证无人机的续航能力。另外，挂载件能够在挂载物10的两侧同步动作，避免了挂载物10在锁止和释放的过程中发生倾斜，以保证挂载物10的锁止和释放过程的安全和可靠性。

根据本公开的一种实施方式，同步传动机构30可以包括对称设置在驱动件20两侧的两套连杆机构，多个挂载件可以为两个、四个或六个等，本公开实施例中，以多个挂载件包括第一挂载件41和第二挂载件42为例，第一挂载件41和第二挂载件42分别连接在一套连杆机构上。需要说明的是，第一挂载件41和第二挂载件42分别连接在连杆机构的从动件上，以在驱动件20同时驱动两套连杆机构时，可以带动第一挂载件41和第二挂载件42动作。第一挂载件41和第二挂载件42能够保持在挂载物10的对侧且关于挂载物10的中心对称，以使锁止和释放过程可靠安全。采用连杆机构的设置方式，可以通过驱动件20的运动而得到与驱动件20不同的运动规律，从而达到锁止与释放挂载物10的效果。并且连杆机构形状简单，便于加工，结构重量较轻，可以降低无人机的负载，保证无人机的续航能力。

进一步地，参照图3和图4所示，本公开实施例中的连杆机构可以为平面连杆机构且包括依次铰接的第一杆311、第二杆312和第三杆313，第一杆311与驱动件20的输出轴固定连接，即，第一杆311作为主动件，第二杆312和第三杆313作为从动件，第三杆313用于与无人机转动连接，第一挂载件41和第二挂载件42分别设置在一个连杆机构的第三杆313上，以随对应的第三杆313同步转动而实现锁止或释放挂载物10。本公开实施例中，由于平面连杆机构中的运动副都是面接触的低副，因而承受的压强小，磨损较轻，承载能力高，并且工作过程可靠。其中，可以通过改变第二杆312和第三杆313的长度来设计出符合要求的运动规律，以使第一挂载件41和第二挂载件42能够锁止或释放各种类型的挂载物10。

根据本公开的一种实施方式，第三杆313可以直接转动连接在无人机的机体的原有结构上，或者参照图1至图4，可以在挂载件和第三杆313之间垂直连接有用于固定到无人机上的转轴314，该转轴314与输出轴平行设置。第三杆313的一端与第二杆312连接，另一端与转轴314转动连接，挂载件的一端与连接在转轴314上的第三杆313的端部固定连接，另一端用于与挂载物10配合，当第三杆313绕着转轴314转动时，挂载件会随之同步转动，从而远离或靠近挂载物10。在无人机配送挂载物10的过程中，挂载件以及挂载物10会受到向下的重力，由于挂载件与第三杆313通过转轴314安装在无人机的机体上，因此该重力也主要由机体承受，从而可以避免驱动件20直接承受该重力，防止驱动件20损坏。

本公开实施例中，为了保证驱动件20两侧的连杆机构的动作同步，两套连杆机构关于驱动件20的输出轴对称设置，具体地，两个第一杆311可以对称设置在驱动件20的输出轴两侧，第一杆311可以直接套接在驱动件20的输出轴上，也可以通过套接在输出轴上的圆盘等进行安装，本公开对此不做限定。为了更好地使两个挂载件的动作同步，参照图3至图5，本公开实施例中，两个连杆机构可以共用一个第一杆311，第一杆311与驱动件20的输出轴垂直布置，且中心与输出轴的轴心重合，这里垂直布置指的是第一杆311的延伸方向与驱动件20的输出轴的延伸方向垂直，以图5为例，第一杆311在平行于纸面的方向上延伸，输出轴在垂直于纸面的方向上延伸，两个连杆机构的第二杆312对称连接在第一杆311的两端。下面结合图1至图4对挂载系统锁止和释放挂载物10的过程进行简单说明。首先，在图1和图3中，挂载系统处于锁止状态，在该状态，第一杆311沿着挂载物10的所要被锁止的两侧延伸布置，两个第二杆312分别在第一杆311的两端大致沿该第一杆的延伸方向设置，两个第三杆313与第二杆312呈角度布置并带动连接在其上的挂载件锁止在挂载物10的挂载孔11中，以对挂载物10进行运输；然后，在图2和图4中，挂载系统处于释放状态，在该状态，驱动件20通过输出轴驱动第一杆311转动，第一杆311带动第二杆312从挂载物10的两侧向内运动，从而使第三杆313也随之转动，而由于第三杆313与无人机转动连接，即第三杆313仅会绕着与无人机的连接点转动，使得第三杆313的与第二杆312连接的一端向内转动的同时，连接在第三杆313上的第一挂载件41和第二挂载件42会向挂载物10的外侧转动，即，使挂载件脱离于挂载孔11，从而释放挂载物10，以从无人机上卸下挂载物10。本公开实施例中提供的无人机挂载系统的整个装载和卸载的流程简单快捷，具有较高的物品装卸的效率。其中，驱动件20的输出轴与第一杆311可以通过花键配合，以使二者的连接可靠。参照图5，第一杆311上可以设置有多个并排设置的调节孔3110，第二杆312可以通过锁销等连接件安装在调节孔3110内，并且可以根据挂载物10的尺寸适应性地调整第二杆312安装至第一杆311上的位置，即，可以根据需求调整第二杆312安装至不同的调节孔3110处，以此改变第二杆312的长度，进而改变第一挂载件41和第二挂载件42的运动规律。

根据本公开的一种实施方式，参照图3、图4和6所示，挂载件可以构造为钩状结构，位于驱动件20两侧的钩状结构对向布置。钩状结构可以从两侧伸入到挂载物10的挂载孔11中，并钩挂住挂载物10，当挂载物10受重力作用时，构装结构可以抵接在挂载孔11的上部边缘并钩挂在挂载物10的内侧壁上，以防止在运输过程中挂载物10掉落，保障人身安全。并且即使挂载物10在运输过程中发生倾斜或重心不稳的情况下，钩状结构也可以保持始终钩挂在挂载物10中，提升运输过程的可靠性。

结合图3和图4，第三杆313和与其连接的挂载件在面向挂载物10一侧的夹角设置成钝角。如此设置，当第二杆312从挂载物10两侧向内带动第三杆313运动时，第三杆313可以具有较大的转动空间，这同时为挂载件提供了足够大的旋转角度，以最大限度地使挂载件靠近或远离挂载物10，使挂载物10的装卸过程更可靠，避免出现装载和卸载不完全的情况。

本公开实施例中，参照图5和图6，挂载件或者同步传动机构30的部件至少部分为工字型结构51，也可以在二者上均设置工字型结构51，该工字型结构51的截面为工字型截面。如可以在较长的第二杆312以及挂载件上形成有工字型结构51，也可以根据需求在其他部件上设置工字型结构51。工字型材料的侧向刚度大，抗弯能力强，并且这种空腹式构件，既可以减轻无人机的负载，又可以节省材料。

此外，本公开实施例中，还可以在满足强度要求的前提下，在挂载或同步传动机构30的部件上，或者在二者上设置有镂空结构52，以实现对挂载系统减重的效果。如当挂载件为上述的钩状结构时，可以在该钩状结构上设置镂空结构52。

根据本公开的另一种实施方式，如图7所示，同步传动机构30可以包括对称设置在驱动件20两侧的两套齿轮齿条机构，上述第一挂载件41和第二挂载件42分别连接在一套齿轮齿条机构的齿条322上，齿轮齿条机构的齿轮321与驱动件20的输出轴同轴连接，两套齿轮齿条机构共用一个齿轮321，两个齿条322平行设置在齿轮321的对侧。齿条322的一端与齿轮321啮合，另一端安装在安装座323上，两个挂载件分别固定在两个安装座323上，驱动件20上设置有沿齿条322方向延伸的滑轨324，安装座323可滑动地安装在滑轨324上，以在齿条322做直线运动时，通过安装座323带动挂载件沿滑轨324做直线运动以靠近或远离挂载物10，从而对挂载物10锁止或释放。

根据本公开的另一个方面，还提供一种物流配送系统，该物流配送系统包括无人机和推送机构。其中，无人机为上述的无人机，并具有该无人机的全部有益效果。推送机构用于在无人机处于装载位置时，将挂载物10推向无人机，以使挂载系统能够抓取挂载物10。通过推送机构将挂载物10推向无人机的底部后，无人机上的挂载系统能够将挂载物10抓取，从而实现无人机物流配送流程的全自动装载和卸载。

进一步地，该物流配送系统还包括用于支撑无人机的台面，台面的下方具有物品通道，推送机构设置在物品通道中，以使得无人机处于装载位置，推送机构将挂载物10向上推向无人机。无人机前序任务完成后，飞回并降落在台面上，然后可以通过机器人抓手或者推杆机构，将无人机输送到位于物品通道的上方，在该位置，可以通过固定机构，例如固定夹夹紧无人机，防止无人机位置发生移动。推送机构可以设置为升降台，当无人机被输送至物品通道上方的位置后，推送机构向上升起，并将事先放置在其上的挂载物10举升至无人机的底部。推送机构上还可以设置有测距传感器，用于检测推送机构与无人机底部之间的距离，从而能够将挂载物10推送至挂载件伸出后即能够钩挂于挂载孔11中的位置，并且能够避免挂载物10被推送过度而触碰无人机的底部。物品通道中还可以设置有传送带，推送平台设置于传送带上，传送带将挂载物10朝向延伸方向传输至无人机下方的位置，然后推送平台向上将挂载物10推送至无人机的底部，最后再由挂载系统扣紧挂载物10，准备进行下一次的配送任务。

此外，物流配送系统还可以包括上述的挂载物10，在这种情况下，挂载物10作为容纳仓，为实际配送的货物提供容纳空间，例如该挂载物10可以为标准尺寸的外卖箱、快递箱，以与挂载系统配合。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (12)

1.一种无人机，其特征在于，包括机体、飞行控制器以及挂载系统，所述挂载系统包括：

驱动件(20)；

同步传动机构(30)，由所述驱动件(20)驱动；和

多个挂载件，分别位于所述驱动件(20)两侧并与所述同步传动机构(30)连接，以在所述同步传动机构(30)的带动下从两侧同步锁止或释放挂载物(10)。

2.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述同步传动机构(30)包括对称设置在所述驱动件(20)两侧的两套连杆机构，多个挂载件包括第一挂载件(41)和第二挂载件(42)，所述第一挂载件(41)和所述第二挂载件(42)分别连接在一套所述连杆机构。

3.根据权利要求2所述的无人机，其特征在于，所述连杆机构为平面连杆机构且包括依次铰接的第一杆(311)、第二杆(312)和第三杆(313)，所述第一杆(311)与所述驱动件(20)的输出轴固定连接，所述第三杆(313)用于与无人机转动连接，所述第一挂载件(41)和所述第二挂载件(42)分别设置在一个所述连杆机构的所述第三杆(313)上，以随对应的所述第三杆(313)同步转动而实现锁止或释放所述挂载物。

4.根据权利要求3所述的无人机，其特征在于，两个所述连杆机构共用一个所述第一杆(311)，所述第一杆(311)与所述驱动件(20)的输出轴垂直布置，且中心与所述输出轴的轴心重合，两个所述连杆机构的第二杆(312)对称连接在所述第一杆(311)的两端。

5.根据权利要求3所述的无人机，其特征在于，所述第三杆(313)和与其连接的挂载件在面向所述挂载物(10)一侧的夹角设置成钝角。

6.根据权利要求3所述的无人机，其特征在于，所述挂载件和所述第三杆(313)之间垂直连接有用于固定到无人机上的转轴(314)，该转轴(314)与所述输出轴平行设置。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的无人机，其特征在于，所述挂载件构造为钩状结构，位于所述驱动件两侧的钩状结构对向布置。

8.根据权利要求1-6中任意一项所述的无人机，其特征在于，所述挂载件和/或所述同步传动机构(30)的部件至少部分为工字型结构(51)，该工字型结构的截面为工字型截面。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的无人机，其特征在于，所述挂载件和/或所述同步传动机构(30)的部件上设置有镂空结构(52)。

10.根据权利要求1所述的无人机，其特征在于，所述同步传动机构(30)包括对称设置在所述驱动件(20)两侧的两套齿轮齿条机构，所述挂载件分别连接在一套所述齿轮齿条机构的齿条(322)上，所述齿轮齿条机构的齿轮(321)与所述驱动件(20)的输出轴同轴连接，两套所述齿轮齿条机构共用一个齿轮(321)，两个所述齿条(322)平行设置在所述齿轮(321)的对侧。

11.一种物流配送系统，其特征在于，包括：

无人机，所述无人机为根据权利要求1-10中任一项所述的无人机；以及

推送机构，用于在所述无人机处于装载位置时，将所述挂载物(10)推向所述无人机，以使所述挂载系统能够抓取所述挂载物(10)。

12.根据权利要求11所述的物流配送系统，其特征在于，还包括用于支撑所述无人机的台面，所述台面的下方具有物品通道，所述推送机构设置在所述物品通道中，以使得所述无人机处于所述装载位置时，所述推送机构将所述挂载物(10)向上推向所述无人机。

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