CN118239234A - 一种基于无人机的山区货物配送柜及无人机智能配送方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及山区配送技术领域，尤其涉及一种基于无人机的山区货物配送柜及无人机智能配送方法，包括，配送组件，其包括内部设置有置物腔且顶端开口的柜体；对配送柜、编码器、配送台进行整合，配送柜对货物进行存储，当需要配送时，安装在柜体内部载物台下方的激光打码器对货物进行打码，再通过夹持组件与传送组件的配合，使用活动夹爪将物流盒夹持固定，通过传送组件将物流盒从载物台送至配送台，在此过程中，将物流盒翻转180°，也即当物流盒升至配送台时，位于物流盒底部的标记码翻转朝上，无人机在配送前需要读取标记码，确保配送物正确，标记码朝上，能够方便无人机进行读取，人工只需定期对机柜内进行物料补充即可，提高无人机配送效率。

Description

一种基于无人机的山区货物配送柜及无人机智能配送方法

技术领域

本发明涉及山区配送技术领域，尤其涉及一种基于无人机的山区货物配送柜及无人机智能配送方法。

背景技术

在山区水利建设中，地形复杂、交通不便是常见现象。山区地势起伏，沟壑纵横，水资源分布不均，且易受干旱、洪涝等自然灾害影响。为提高山区水资源的综合利用效率和防洪排涝能力，加大水资源保护力度，开展山区水利建设尤为重要。

然而，山路崎岖难行，交通闭塞，传统的陆路物流配送方式，难以在山区顺利开展，采用骡马和人力运输，配送过程十分缓慢，且暴雨等极端天气，为考虑工人安全，都会停止运输，导致货物难以快速配送至施工区域，极大的影响了山区水利建设的进度。

目前，配送柜在物流服务中应用具备自助存取、身份验证、实时通知等功能，但当运用在无人机物流时，仍需人工辅助配合，完成包裹的打码、输码取件、以及在无人机上装配包裹等工作。影响无人机物流整体的配送效率，且山区路险、人口相对稀疏，而现有配送柜仍对人有较高的依赖性，既增加了工人的劳动强度，也提高企业的人力成本。

发明内容

鉴于目前，利用无人机进行配送时，需要物流员将货物从货仓内取出，贴上标记码并送至指定配送台，等待无人机接取，此过程繁琐，影响配送效率的问题，提出了本发明。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于无人机的山区货物配送柜，包括，配送组件，其包括内部设置有置物腔且顶端开口的柜体，所述柜体的顶部活动设置有配送台，所述柜体的一侧设置有与置物腔相贯的投料口，在所述置物腔内且位于投料口的下方设置有载物台；以及，传送组件，其包括设置于置物腔内正对投料口的一侧且与所述载物台垂直布置的第一电控导轨，所述第一电控导轨有两个且呈对称布置，两个所述第一电控导轨上均滑动设置有滑块，两个滑块之间设置有升降板，所述升降板的中部活动连接有夹持组件，所述夹持组件用于夹持装有待配送物的物流盒。

作为本发明所述基于无人机的山区货物配送柜的优选方案，其中：所述载物台的中部设置有贯通的窗口，所述载物台的下方设置有激光打码器，所述激光打码器的输出端正对所述窗口。

作为本发明所述基于无人机的山区货物配送柜的优选方案，其中：所述夹持组件包括安装杆，以及设置于安装杆端部的活动夹爪，所述安装杆呈手摇柄状，且所述安装杆远离活动夹爪的一端贯穿升降板中部且设置有换向件。

作为本发明所述基于无人机的山区货物配送柜的优选方案，其中：所述置物腔正对投料口的一侧设置有换向导槽，所述换向导槽设置于两个第一电控导轨之间，所述换向件能够沿着换向导槽滑动且在换向导槽的两端实现翻转。

作为本发明所述基于无人机的山区货物配送柜的优选方案，其中：所述换向导槽的两端均设置有对称布置的滑动槽，同一端的两个所述滑动槽之间设置有滑动件，两个滑动件相背离的一侧与换向导槽的相邻侧壁之间设置有弹性件，换向导槽的任意一个竖直侧壁中部设置有翻转辅助块，所述翻转辅助块呈等腰三角形。

作为本发明所述基于无人机的山区货物配送柜的优选方案，其中：所述换向件包括与安装杆固定连接的翻转板，以及设置于翻转板一侧且延伸至换向导槽内的第一换向柱和第二换向柱，所述第一换向柱和第二换向柱结构相同且呈对称布置。

作为本发明所述基于无人机的山区货物配送柜的优选方案，其中：所述滑动槽内沿其长度方向设置有导正柱，所述滑动件的两端设置有与所述导正柱相适配的滑孔。

作为本发明所述基于无人机的山区货物配送柜的优选方案，其中：所述柜体与投料口相邻的两侧均设置有与载物台平行布置的第二电控导轨，两个所述第二电控导轨呈对称分别且均滑动设置有滑轮，所述滑轮与配送台之间设置有翻转组件。

一种无人机智能配送方法，包括，定点在山区不同海拔处设置配送站点，并建立配送柜；获取配送点的中心位置信息，并根据中心位置建立坐标系，配送点的中心位置为坐标系原点；根据坐标系生成配送点与若干配送柜之间的距离模型；根据距离模型，生成配送策略；无人机根据配送策略对物料进行配送。

作为本发明所述无人机智能配送方法的优选方案，其中：所述根据距离模型，生成配送策略，包括：将若干配送柜根据其与配送点之间的直线距离由近到远依次排列；筛选出装有所需物料的配送柜，并根据其与配送点之间的直线距离由近到远依次排列；选取最近的且装有所需物料的配送柜，判断无人机从此配送柜出发，能否送达配送点；若能，则生成直线配送路径，出发点配送柜内的货物通过货物转运夹持装置从配送柜内载物台转运至配送柜上方的配送台，等待无人机接取货物并进行配送；若不能，则以其他配送柜为中转站，生成若干条到达配送点的折线路径方案，并根据最短的折线路径方案，安排无人机进行配送。

本发明的有益效果：1、本发明对配送柜、编码器、配送台进行整合，配送柜对货物进行存储，当需要配送时，安装在柜体内部载物台下方的激光打码器对货物进行打码，再通过夹持组件与传送组件的配合，使用活动夹爪将物流盒夹持固定，通过传送组件将物流盒从载物台送至配送台，在此过程中，将物流盒翻转180°，也即当物流盒升至配送台时，位于物流盒底部的标记码翻转朝上，无人机在配送前需要读取标记码，确保配送物正确，标记码朝上，能够方便无人机进行读取，人工只需定期对机柜内进行物料补充即可，提高无人机配送效率。

2、本发明通过根据接收点与周围配送站点（配送柜）之间的距离模型生成配送策略，并准确规划配送路径，有效地减少了路径冗余和配送时间，同时提高了配送准确度，提升了物流配送的效率，为物流配送提供了高效、精确的物流配送方案。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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它的附图。

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的剖视结构示意图。

图3为本发明中图2中A处的放大图。

图4为本发明中传送组件的结构示意图。

图5为本发明中传送组件的正视结构示意图。

图6为本发明中换向件在换向导槽最底端时的结构示意图。

图7为本发明中换向件沿换向导槽滑动与翻转辅助块接触时的结构示意图。

图8为本发明中换向件翻转状态示意图一。

图9为本发明中换向件翻转状态示意图二。

图10为本发明中换向件与上端滑动件接触时的结构示意图。

图11为本发明中换向件的结构示意图。

图中：100、配送组件；101、柜体；101a、投料口；102、配送台；103、载物台；103a、窗口；104、激光打码器；105、第二电控导轨；106、滑轮；107、控制器；200、传送组件；201、第一电控导轨；202、滑块；203、升降板；204、换向件；204a、翻转板；204b、第一换向柱；204c、第二换向柱；205、换向导槽；206、滑动槽；207、滑动件；207a、滑孔；208、弹性件；209、翻转辅助块；210、导正柱；300、夹持组件；301、安装杆；302、活动夹爪；400、翻转组件；500、置物腔。

具体实施方式

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

再其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

实施例

参照图1~图4，本实施例为本发明第一个实施例，提供了一种基于无人机的山区货物配送柜，包括配送组件100和传送组件200，其中，配送组件100包括内部设置有置物腔500且顶端开口的柜体101，柜体101的顶部活动设置有配送台102，柜体101的一侧设置有与置物腔500相贯的投料口101a，在置物腔500内且位于投料口101a的下方设置有载物台103，载物台103的中部设置有贯通的窗口103a，载物台103的下方设置有激光打码器104，激光打码器104的输出端正对窗口103a。

进一步的，传送组件200包括设置于置物腔500内正对投料口101a的一侧且与载物台103垂直布置的第一电控导轨201，第一电控导轨201有两个且呈对称布置，两个第一电控导轨201上均滑动设置有滑块202，两个滑块202之间设置有升降板203，升降板203的中部活动连接有夹持组件300，夹持组件300为现有技术，用于夹持装有待配送物的物流盒。

再进一步的，夹持组件300包括安装杆301，以及设置于安装杆301端部的活动夹爪302，安装杆301呈手摇柄状，且安装杆301远离活动夹爪302的一端贯穿升降板203中部且通过轴承与升降板203转动连接。

具体的，将待配送物装盒打包，从投料口101a投入至柜体101的置物腔500内，并落在载物台103上，激光打码器104工作，发出的激光码穿过窗口103a给物流盒的底部打上标记码，夹持组件300工作，位于物流盒两侧的活动夹爪302收缩，对物流盒进行夹持固定，之后，传送组件200再工作，将物流盒从载物台103送至配送台102，等待无人机进行配送。

实施例

参照图2、图4~图11，本实施例为本发明的第二个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是：安装杆301远离活动夹爪302的一端设置有换向件204，置物腔500正对投料口101a的一侧设置有换向导槽205，换向导槽205设置于两个第一电控导轨201之间，换向件204能够沿着换向导槽205滑动且在换向导槽205的两端实现翻转。

进一步的，换向导槽205的两端均设置有对称布置的滑动槽206，同一端的两个滑动槽206之间设置有滑动件207，两个滑动件207相背离的一侧与换向导槽205的相邻侧壁之间设置有弹性件208，换向导槽205的任意一个竖直侧壁中部设置有翻转辅助块209，翻转辅助块209呈等腰三角形，如此设置，使换向件204在升降过程中，实现翻转的运动轨迹对称。

再进一步的，换向件204包括与安装杆301固定连接的翻转板204a，以及设置于翻转板204a一侧且延伸至换向导槽205内的第一换向柱204b和第二换向柱204c，第一换向柱204b和第二换向柱204c结构相同且呈对称布置。

再进一步的，滑动槽206内沿其长度方向设置有导正柱210，滑动件207的两端设置有与导正柱210相适配的滑孔207a，导正柱210与滑动板件滑动配合，对滑动板件起移动导向作用，同时，配合弹性起，还能起到导正的作用，使滑动件207在滑动停止后归正。

参照图5，在本实施例中，翻转辅助块209设置于换向导槽205的左侧中部，换向件204起始于换向导槽205的底端，且换向件204随着滑块202沿第一电控导轨201进行升降运动，并在升降运动的两个端部实现180°换向。

参照图6，在换向件204初始运动时，换向件204从换向导槽205底部向上移动，第一换向柱204b和第二换向柱204c处于同一水平线，随着换向件204继续上升，位于左侧的第一换向柱204b与翻转辅助块209的下斜侧面接触。

参照图7~图9，随着换向件204继续上升，翻转辅助块209的下斜侧面对第一换向柱204b起抵触作用，从而使换向件204发生偏转，并在第一换向柱204b移动至翻转辅助块209的尖端时，换向件204发生最大偏转，且在此时，第一换向柱204b和第二换向柱204c的左右位置关系已经发生颠倒，且第二换向柱204c位于第一换向柱204b的上方。

参照图9和图10，随着换向件204继续上升，第二换向柱204c与位于换向导槽205上端的滑动件207开始接触，此接触点与滑动板竖直中线偏移，因而，当换向件204继续上升，第二换向柱204c会对滑动件207施加的挤压力，且此挤压力会使滑动件207向上顶升且发生一定倾斜，弹性件208受压变形。

参照图10，随着换向件204继续上升，倾斜的滑动件207会使第二换向柱204c沿着产生的倾斜面移动，也即促使换向件204进一步发生偏转，而进一步的，在弹性件208与导正柱210的共同作用下，能够对滑动件207起导正作用，使滑动件207在稳定状态下保持水平，且在此时，第一换向柱204b和第二换向柱204c均与上端的滑动件207相抵，换向件204完成了180°的翻转。

也即在本实施例中，将待配送物装盒打包，并从投料口101a投入至柜体101的置物腔500内，通过激光打码器104对物流盒底部打码标记，当需要进行配送时，通过夹持组件300与传送组件200的配合，使用活动夹爪302将物流盒夹持固定，通过传送组件200带动物流盒上升，将物流盒从载物台103送至配送台102，在上升过程中，当换向件204从换向导槽205的底部移动至顶部时，换向件204在与翻转辅助块209和移动件配合下完成了180°的翻转，带动夹持组件300完成的翻转，即物流盒完成了180°翻转，也即当物流盒升至配送台102时，位于物流盒底部的标记码翻转朝上，无人机在配送前需要读取标记码，确保配送物正确，标记码朝上，能够方便无人机进行读取。

其余结构与实施例1的结构相同。

实施例

参照图1~图4，本实施例为本发明的第三个实施例，该实施例不同于第二个实施例的是：柜体101与投料口101a相邻的两侧均设置有与载物台103平行布置的第二电控导轨105，两个第二电控导轨105呈对称分别且均滑动设置有滑轮106，滑轮106与配送台102之间设置有翻转组件400，翻转组件400为现有技术，能够实现配送台102的90°翻转。

柜体101的上部还设置有控制器107，控制器107与第二电控导轨105、第一电控导轨201、夹持组件300、以及翻转组件400电性连接，控制器107发出电信号，控制第二电控导轨105、第一电控导轨201、夹持组件300、以及翻转组件400运转，实现待配送物的夹持、待配送物的输送、配送台102的输送、配送台102的换向等工作。

在常态下，配送台102位于柜体101的顶部，且完全覆盖柜体101的顶端开口，当需要进行配送时，通过滑轮106与第二电控导轨105的配合，带动配送台102朝投料口101a的一侧移动，柜体101的顶端开口开启，且在滑轮106移动至第二电控导轨105末端时，柜体101的顶端开口完全开启，且在此时，翻转组件400工作，将配送台102进行90°翻转，对投料口101a进行遮挡，防止此时还有人对柜体101内部进行放料。

其余结构与实施例3的结构相同。

实施例

本实施例为本发明第四个实施例，提供了一种无人机智能配送方法，具体包括如下步骤：

S1：定点在山区不同海拔处设置配送站点，并建立配送柜；

S2：获取配送点的中心位置信息，并根据中心位置建立坐标系，配送点的中心位置为坐标系原点。

S3：根据坐标系生成配送点与若干基于无人机的山区货物配送柜之间的距离模型。

S4：根据距离模型，生成配送策略。

S5：无人机根据配送策略对物料进行配送。

进一步的，根据距离模型，生成配送策略，包括如下详细步骤：

S4-1：将若干配送柜根据其与配送点之间的直线距离，由近到远依次排列。

S4-2：筛选出装有所需物料的配送柜，并根据其与配送点之间的直线距离由近到远依次排列。

S4-3：选取最近的且装有所需物料的配送柜，判断无人机从此配送柜出发，能否送达配送点；若能，则生成直线配送路径，出发点配送柜内的货物通过货物转运夹持装置从配送柜内载物台103转运至配送柜上方的配送台102，等待无人机接取货物并进行配送；若不能，则以其他配送柜为中转站，生成若干条到达配送点的折线路径方案，并根据最短的折线路径制定配送方案，安排无人机进行配送。

综上，根据上述配送方案，通过将配送柜按照距离由近到远排列，优先选择最近的配送柜进行配送，减少配送时间，提高配送效率。

通过对装有所需物料的配送柜进行筛选和优先级排序，能够最大化利用各个配送柜的存货，减少配送中的空载运输，提高资源利用率。

根据配送点与配送柜之间的距离生成配送策略，实现最优路径规划，包括直线配送路径和折线路径方案，确保无人机能够高效地送达目的地。

当最近的配送柜无法直接将物料送达配送点时，能够智能地选择其他配送柜作为中转站，生成多条折线路径方案，并选择最短的路径进行配送，提高配送的准确性和及时性。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的（例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值（例如，温度、压力等）、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等）。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征（即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或与实现本发明不相关的那些特征）。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于无人机的山区货物配送柜，其特征在于：包括，

配送组件（100），其包括内部设置有置物腔（500）且顶端开口的柜体（101），所述柜体（101）的顶部活动设置有配送台（102），所述柜体（101）的一侧设置有与置物腔（500）相贯的投料口（101a），在所述置物腔（500）内且位于投料口（101a）的下方设置有载物台（103）；以及，

传送组件（200），其包括设置于置物腔（500）内正对投料口（101a）的一侧且与所述载物台（103）垂直布置的第一电控导轨（201），所述第一电控导轨（201）有两个且呈对称布置，两个所述第一电控导轨（201）上均滑动设置有滑块（202），两个滑块（202）之间设置有升降板（203），所述升降板（203）的中部活动连接有夹持组件（300），所述夹持组件（300）用于夹持装有待配送物的物流盒。

2.如权利要求1所述的基于无人机的山区货物配送柜，其特征在于：所述夹持组件（300）包括安装杆（301），以及设置于安装杆（301）端部的活动夹爪（302），所述安装杆（301）呈手摇柄状，且所述安装杆（301）远离活动夹爪（302）的一端贯穿升降板（203）中部且设置有换向件（204）。

3.如权利要求2所述的基于无人机的山区货物配送柜，其特征在于：所述载物台（103）的中部设置有贯通的窗口（103a），所述载物台（103）的下方设置有激光打码器（104），所述激光打码器（104）的输出端正对所述窗口（103a）。

4.如权利要求2或3所述的基于无人机的山区货物配送柜，其特征在于：所述置物腔（500）正对投料口（101a）的一侧设置有换向导槽（205），所述换向导槽（205）设置于两个第一电控导轨（201）之间，所述换向件（204）能够沿着换向导槽（205）滑动且在换向导槽（205）的两端实现翻转。

5.如权利要求4所述的基于无人机的山区货物配送柜，其特征在于：所述换向导槽（205）的两端均设置有对称布置的滑动槽（206），同一端的两个所述滑动槽（206）之间设置有滑动件（207），两个滑动件（207）相背离的一侧与换向导槽（205）的相邻侧壁之间设置有弹性件（208），所述换向导槽（205）的任意一个竖直侧壁中部设置有翻转辅助块（209），所述翻转辅助块（209）呈等腰三角形。

6.如权利要求5所述的基于无人机的山区货物配送柜，其特征在于：所述换向件（204）包括与安装杆（301）固定连接的翻转板（204a），以及设置于翻转板（204a）一侧且延伸至换向导槽（205）内的第一换向柱（204b）和第二换向柱（204c），所述第一换向柱（204b）和第二换向柱（204c）结构相同且呈对称布置。

7.如权利要求6所述的基于无人机的山区货物配送柜，其特征在于：所述滑动槽（206）内沿其长度方向设置有导正柱（210），所述滑动件（207）的两端设置有与所述导正柱（210）相适配的滑孔（207a）。

8.如权利要求7所述的基于无人机的山区货物配送柜，其特征在于：所述柜体（101）与投料口（101a）相邻的两侧均设置有与载物台（103）平行布置的第二电控导轨（105），两个所述第二电控导轨（105）呈对称分布且均滑动设置有滑轮（106），所述滑轮（106）与配送台（102）之间设置有翻转组件（400）。

9.一种无人机智能配送方法，其特征在于：包括如权利要求1~8任一所述的基于无人机的山区货物配送柜，以及，包括如下步骤：

定点在山区不同海拔处设置配送站点，并建立配送柜；

获取配送点的中心位置信息，并根据中心位置建立坐标系，配送点的中心位置为坐标系原点；

根据坐标系生成配送点与若干配送柜之间的距离模型；

根据距离模型，生成配送策略；

无人机根据配送策略对物料进行配送。

10.如权利要求9所述的无人机智能配送方法，其特征在于：所述根据距离模型，生成配送策略，包括：

将若干配送柜根据其与配送点之间的直线距离由近到远依次排列；

筛选出装有所需物料的配送柜，并根据其与配送点之间的直线距离由近到远依次排列；

选取最近的且装有所需物料的配送柜，判断无人机从此配送柜出发，能否送达配送点；

若能，则生成直线配送路径，出发点配送柜内的货物通过货物转运夹持装置从配送柜内载物台（103）转运至配送柜上方的配送台（102），等待无人机接取货物并进行配送；

若不能，则以其他配送柜为中转站，生成若干条到达配送点的折线路径方案，并根据最短的折线路径方案，安排无人机进行配送。