CN219728535U - 一种多货物自动投放无人机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多货物自动投放无人机，包括无人机机身、移动导轨和货舱，移动导轨固定于无人机机身底部，货舱固定在移动导轨底部，无人机机身上设有无人机控制模块，无人机控制模块可控制移动导轨带动货舱水平移动，无人机控制模块可控制货舱自动开闭。本实用新型的优点在于：可充分利用无人机的储存空间并实现货物的自动投放，同时可保证无人机在货物投放过程中的飞行稳定性，提升工作效率。

Description

一种多货物自动投放无人机

技术领域

本实用新型属于运输机械技术领域，具体涉及一种多货物自动投放无人机。

背景技术

近年来，随着物流行业的发展，出现了配送需求增加、人力成本上升、服务场景复杂化等问题，急需一种能够高效率、低成本地完成运输工作的运载工具。无人机拥有可靠性高、灵活性高、不受地形和交通环境限制等特点，在物流行业，无人机可以应用在城市、山村等地区，这些地方或是人口集中，对物流的需求量大，或是交通不便，物流运输成本高。

申请号为CN202210474844.4的专利公开了一种物流用无人机，其包括无人机本体，无人机本体四周设有支杆，支杆的一端与无人机本体转动连接，支杆的另一端设有电机座，电机座上设有电机，电机与桨叶连接，无人机本体的底部两侧设有竖杆，竖杆底部设有横杆，在横杆卡放有载物板，载物板上对称设有滑槽，滑槽内设有沿其水平滑移的压紧组件，压紧组件与滑槽内壁之间设有第一弹簧，还包括控制系统，所述控制系统包括路线规划模块、视觉辅助定位模块和红外线感应模块。该无人机的下方空间并未用于装载货物，无人机空间利用率较低，载物板通过弹簧压紧组件固定货物，容易出现无人机飞行过程中货物纵向移动的问题，可靠性较低。

申请号为202121214462.5的专利公布了一种多物品投递无人机，其包括有四旋翼投递无人机和用于无人机充电的自动充电器，所述四旋翼投递无人机包括有无人机电池、GPS、叶片桨、电机、支架、抛投器，所述无人机电池与抛投器控制电板连接，所述电机、GPS分别与无人机飞控连接，所述叶片桨通过电机驱动转动，所述支架固定连接在抛投器上，所述抛投器包括有单片机、伺服电机以及物品仓，还包括有红外测距传感器和相机，通过红外测距传感器检测到四旋翼投递无人机飞至指定地点时，所述相机拍摄指定地点照片传输至移动设备进行确认，通过四旋翼投递无人机遥控器发出信号，所述单片机接收信号并控制伺服电机打开物品仓进行投放。该无人机虽然可以装载多个货物，但其货舱位置固定，当部分货舱投放后无人机的重心位置将会改变，进而难以再次平稳起飞到其它地点进行货物投放。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种多货物自动投放无人机，可充分利用无人机的储存空间并实现货物的自动投放，同时可保证无人机在货物投放过程中的飞行稳定性，提升工作效率。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种多货物自动投放无人机，包括无人机机身、移动导轨和货舱，移动导轨固定于无人机机身底部，货舱固定在移动导轨底部，无人机机身上设有无人机控制模块，无人机控制模块可控制移动导轨带动货舱水平移动，无人机控制模块可控制货舱自动开闭。

进一步地，无人机机身包括电池仓、脚架连接座、脚架和四个机臂，脚架通过脚架连接座固定于电池仓底部两侧，四个机臂均匀分布于电池仓四周并与电池仓固定连接，机臂上设有电机座，电机座上设有无刷电机，无刷电机的输出轴上设有桨叶，移动导轨固定于电池仓底部，无人机控制模块设于电池仓顶部，电池仓内设有可拆卸无人机电池，无人机控制模块和无人机电池电性连接。

进一步地，无人机控制模块包括飞控、单片机、视觉模块和超声波避障模块，飞控、单片机和无人机电池依次电性连接，视觉模块和超声波避障模块均与飞控电性连接。

进一步地，移动导轨包括导轨槽、齿条、导轨槽支架、步进电机、齿轮和导轨滑块，导轨槽支架固定于电池仓底部，导轨槽设有两个，两个导轨槽并行固定于导轨槽支架上，导轨滑块与两个导轨槽均滑动连接，步进电机固定于一个导轨槽上，齿条固定于导轨滑块上，齿轮与步进电机的输出轴固定连接并与齿条啮合，步进电机与单片机电性连接。

进一步地，齿条两端设有限位块。

进一步地，货舱顶部固定于导轨滑块底部，货舱包括多个小货舱，多个小货舱由多个固定于货舱内且沿货舱长度方向等间距排列的货舱内隔板分隔而成，每个小货舱均包括有摄像头传感器、伺服电机、货舱舱门和铰链，摄像头传感器固定于小货舱内的货舱内隔板底部；货舱舱门设于小货舱底部且通过铰链铰接于货舱的侧壁上，伺服电机固定于货舱的侧壁上，伺服电机的输出轴与铰链的转轴同心，货舱舱门与伺服电机的输出轴固定连接，伺服电机与摄像头传感器均与单片机电性连接。

进一步地，电池仓顶部还设有GPS定位模块，GPS定位模块与飞控电性连接。

进一步地，货舱的侧壁和导轨滑块上均开设有若干减重孔。

本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型通过在无人机机身与货舱之间安装移动导轨，并通过无人机控制模块控制移动导轨带动货舱水平移动，进而调节无人机重心，有效解决了传统多物品投递无人机部分货舱货物投放后，整体货舱质量发生变化，导致无人机重心偏移，无法再次起飞到其它地点投放的问题，整体结构简单，易于控制，大大提高了无人机部分货舱投放后再次起飞以及飞行过程中的稳定性。

2、本实用新型采用摄像头传感器代替人工监测货物的位置，货物完全进入货舱后控制伺服电机关闭舱门，高效且快捷；投放货物时，通过视觉模块辅助无人机精确到达定投放地点，同时单片机控制伺服电机打开货舱舱门，货物在自身重力作用下脱离无人机，完成投放过程，整个过程不需要人工参与，提高了工作效率的同时降低了人工成本。

3、本实用新型通过在货舱侧板及导轨滑块上分布有减重孔，在不影响结构强度的同时减轻重量，提升载货能力，同时可当作观察孔直接看到货物的状态。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型中无人机机身的结构示意图；

图3为本实用新型中移动导轨的结构示意图；

图4为本实用新型中货舱的结构示意图；

图5为本实用新型中货舱的内部结构示意图；

图6为本实用新型的控制原理示意图；

图7为本实用新型的工作流程示意图。

附图标记：A、无人机机身；B、移动导轨；C、货舱；1、桨叶；2、无刷电机；3、电机座；4、机臂；5、GPS定位模块；6、电池仓；7、无人机控制模块；8、无人机电池；9、脚架连接座；10、脚架固定螺丝；11、脚架；12、导轨槽；13、限位块；14、齿条；15、导轨槽固定螺丝；16、导轨槽支架；17、步进电机；18、齿轮；19、导轨滑块；20、货舱固定螺丝；21、货舱顶板；22、摄像头传感器；23、货舱长侧板；24、货舱短侧板；25、货舱内隔板；26、铰链固定螺丝；27、伺服电机；28、货舱舱门；29、铰链。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1-5所示，一种多货物自动投放无人机，包括无人机机身A、移动导轨B和货舱C，其中移动导轨B固定在无人机机身A底部，货舱C固定在移动导轨B上，无人机机身A上设有无人机控制模块7，无人机控制模块7可控制移动导轨B带动货舱C水平移动，也可控制货舱C自动开闭。

具体的，如图1、2所示，无人机机身A包括电池仓6、脚架连接座9、脚架11和四个机臂4，其中脚架连接座9固定在电池仓6底部，脚架11则通过脚架固定螺丝10固定在脚架连接座9两端进而固定在电池仓6底部两侧，四个机臂4均匀分布于电池仓6四周，机臂4一端与电池仓6固定连接，机臂4另一端安装有电机座3，电机座3上安装有无刷电机2，无刷电机2的输出轴上固定有桨叶1。在本实施例中，无人机以四旋翼无人机为基础，机臂4采用碳纤维材料制成，具有重量轻、强度高的特点，两对无刷电机2带动桨叶1以不同方向旋转，在提供升力的同时抵消桨叶1带来的反扭矩，使无人机飞行平稳可靠。

如图1、6所示，电池仓6内设有无人机电池8，无人机电池8采用插拔设计可拆卸安装在电池仓6内，将无人机电池8插入电池仓6中即可一键启动起飞，便于缩短电池更换的时间。无人机控制模块7安装在电池仓6顶部，其包括飞控、单片机、视觉模块和超声波避障模块，其中飞控、单片机和无人机电池8依次电性连接，无人机电池8为单片机提供电力，视觉模块和超声波避障模块均与飞控电性连接。飞控为稳定无人机飞行姿态并控制无人机飞行的控制系统，视觉模块能够检测无人机是否到达指定投放位置，并能防止在投放过程中发生位置偏移，超声波避障模块能够在无人机飞行过程中躲避障碍，三者均属于现有技术，这里对于相关的控制原理不再详细赘述。

如图1、3、6所示，移动导轨B包括导轨槽12、齿条14、导轨槽支架16、步进电机17、齿轮18和导轨滑块19。其中导轨槽支架16固定于电池仓6底部，导轨槽12设有两个，两个导轨槽12通过导轨槽固定螺丝15并行固定在导轨槽支架16上，两个导轨槽12的槽口相对，导轨滑块19则设于两个导轨槽12之间并与两个导轨槽12均滑动连接，进而在两个导轨槽12的约束下导轨滑块19可沿水平方向移动；步进电机17安装在一个导轨槽12上，齿条14固定在导轨滑块19上，齿轮18与步进电机17的输出轴固定连接并与齿条14啮合，步进电机17与单片机电性连接，通过单片机控制步进电机17运行，步进电机17再通过齿轮18带动齿条14平移，进而带动导轨滑块19平移。另外，在齿条14两端设有限位块13，限位块13优选与齿条14一体成型，在限位块13的限位作用下，使得齿轮18只能两个限位块13之间啮合转动，进而防止齿条14与齿轮18脱离。

利用步进电机17带动导轨滑块19平移，结构简单可靠，便于控制，通过移动导轨B的设置，当部分货舱C中货物投放导致无人机的重心发生改变后，单片机可控制步进电机17逆时针或顺时针旋转，从而带动下方的货舱C左、右平移，进而可调节无人机的重心，避免无人机因重心偏移而无法稳定起飞或飞行，大大提高了无人机的工作稳定性。

如图1、4、5、6所示，货舱C顶部固定于导轨滑块19上，货舱C包括多个小货舱，且多个小货舱由多个固定于货舱C内且沿货舱C长度方向等间距排列的货舱内隔板25分隔而成，货舱内隔板25优选与货舱C一体成型。具体的，在本实施例中，货舱C包括货舱固定螺丝20、货舱顶板21、货舱长侧板23和货舱短侧板24，货舱长侧板23、货舱短侧板24和货舱内隔板25均设置两个，货舱顶板21设置有一个，两块货舱长侧板23通过货舱固定螺丝20连接两块货舱短侧板24，货舱顶板21则固定在货舱长侧板23和货舱短侧板24的顶面上，进而组成货舱C的整体长方体框架，其中货舱顶板21固定在导轨滑块19底部，货舱长侧板23和货舱短侧板24形成货舱C的侧壁，两块货舱内隔板25则固定在货舱长侧板23上，进而将货舱C整体平均分为三个小货舱。每个小货舱均包括有摄像头传感器22、伺服电机27、货舱舱门28和铰链29，其中摄像头传感器22安装在小货舱C内的货舱内隔板25底部，货舱舱门28设于小货舱底部且通过铰链29铰接在货舱C的侧壁上，铰链29两端通过铰链固定螺丝26分别与货舱长侧板23和货舱舱门28固定连接，使得货舱舱门28能在铰链29的约束下以铰链29转轴为中心转动。伺服电机27安装在货舱长侧板23上，伺服电机27的输出轴与铰链29的转轴同心，即两者的轴心线共线，货舱舱门28与伺服电机27的输出轴固定连接，伺服电机27与摄像头传感器22均与单片机电性连接。

单片机控制伺服电机27运行，进而带动货舱舱门28绕铰链29转轴转动，从而控制货舱C自动开闭。货舱C采用摄像头传感器22代替人工监测货物的位置，当摄像头传感器22监测到货物完全进入货舱C后，摄像头传感器22向单片机传输控制信号，单片机则根据接收到控制信号控制伺服电机27关闭货舱舱门28，高效且快捷；投放货物时，视觉模块辅助无人机精确到达定投放地点，同时单片机控制伺服电机27打开货舱舱门28，货物在自身重力作用下脱离无人机，完成投放过程，投放过程中不需要人工参与，提高了工作效率的同时降低了人工成本。

另外，如图1、6所示，电池仓6顶部还设有GPS定位模块5，GPS定位模块5与飞控电性连接，GPS定位模块5为无人机提供定位，帮助无人机实现路径规划、自动返航等功能，这里对应的具体控制原理也为现有技术，不再详细赘述。如图3、4所示，导轨滑块19和货舱长侧板23上均开设有若干减重孔，在不影响结构强度的前提下可减轻无人机的重量，进而提升无人机的载货能力，其中通过货舱长侧板23上的减重孔还可便于观察货物的状态。

本实用新型的工作流程如图7所示，具体流程如下：

(1)无人机启动，接收物品投放信息。

(2)三个货舱舱门28打开，开始装配货物。

(3)无人机判断每个小货舱中的摄像头传感器22是否触发，若是，关闭该小货舱对应的货舱舱门28；若否，则继续等待装配货物。

(4)无人机通过无人机控制模块7规划路径，开始起飞，并沿出发点到目的地的直线路径飞行。

(5)超声波模块和视觉模块实时检测路径前方是否有障碍物，若是，则无人机自主避障，重新规划到目的地的直线路径，并沿此路径飞行；若否，无人机沿原来规划的直线路径飞行。

(6)无人机降低飞行高度，视觉模块辅助无人机精准定位到达指定投放地点，对应货物的货舱舱门28打开，进行货物的投放。

(7)无人机检测三个小货舱中的货物是否投放完，若是，无人机返回出发地，结束投放任务；若否，无人机调整货舱C重心，返回步骤(4)，经相同的步骤再次投放货物。

最后，尽管上述描述已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种多货物自动投放无人机，其特征在于：包括无人机机身(A)、移动导轨(B)和货舱(C)，移动导轨(B)固定于无人机机身(A)底部，货舱(C)固定在移动导轨(B)底部，无人机机身(A)上设有无人机控制模块(7)，无人机控制模块(7)可控制移动导轨(B)带动货舱(C)水平移动，无人机控制模块(7)可控制货舱(C)自动开闭。

2.根据权利要求1所述的多货物自动投放无人机，其特征在于：无人机机身(A)包括电池仓(6)、脚架连接座(9)、脚架(11)和四个机臂(4)，脚架(11)通过脚架连接座(9)固定于电池仓(6)底部两侧，四个机臂(4)均匀分布于电池仓(6)四周并与电池仓(6)固定连接，机臂(4)上设有电机座(3)，电机座(3)上设有无刷电机(2)，无刷电机(2)的输出轴上设有桨叶(1)，移动导轨(B)固定于电池仓(6)底部，无人机控制模块(7)设于电池仓(6)顶部，电池仓(6)内设有可拆卸无人机电池(8)，无人机控制模块(7)和无人机电池(8)电性连接。

3.根据权利要求2所述的多货物自动投放无人机，其特征在于：无人机控制模块(7)包括飞控、单片机、视觉模块和超声波避障模块，飞控、单片机和无人机电池(8)依次电性连接，视觉模块和超声波避障模块均与飞控电性连接。

4.根据权利要求3所述的多货物自动投放无人机，其特征在于：移动导轨(B)包括导轨槽(12)、齿条(14)、导轨槽支架(16)、步进电机(17)、齿轮(18)和导轨滑块(19)，导轨槽支架(16)固定于电池仓(6)底部，导轨槽(12)设有两个，两个导轨槽(12)并行固定于导轨槽支架(16)上，导轨滑块(19)与两个导轨槽(12)均滑动连接，步进电机(17)固定于一个导轨槽(12)上，齿条(14)固定于导轨滑块(19)上，齿轮(18)与步进电机(17)的输出轴固定连接并与齿条(14)啮合，步进电机(17)与单片机电性连接。

5.根据权利要求4所述的多货物自动投放无人机，其特征在于：齿条两端设有限位块(13)。

6.根据权利要求4所述的多货物自动投放无人机，其特征在于：货舱(C)顶部固定于导轨滑块(19)底部，货舱(C)包括多个小货舱，多个小货舱由多个固定于货舱(C)内且沿货舱(C)长度方向等间距排列的货舱内隔板(25)分隔而成，每个小货舱均包括有摄像头传感器(22)、伺服电机(27)、货舱舱门(28)和铰链(29)，摄像头传感器(22)固定于小货舱内的货舱内隔板(25)底部；货舱舱门(28)设于小货舱底部且通过铰链(29)铰接于货舱(C)的侧壁上，伺服电机(27)固定于货舱(C)的侧壁上，伺服电机(27)的输出轴与铰链(29)的转轴同心，货舱舱门(28)与伺服电机(27)的输出轴固定连接，伺服电机(27)与摄像头传感器(22)均与单片机电性连接。

7.根据权利要求3所述的多货物自动投放无人机，其特征在于：电池仓(6)顶部还设有GPS定位模块(5)，GPS定位模块(5)与飞控电性连接。

8.根据权利要求4所述的多货物自动投放无人机，其特征在于：货舱的侧壁和导轨滑块(19)上均开设有若干减重孔。