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Die Erfindung betrifft ein System zum Be- und/oder Entladen von selbstfliegenden Lasttransportvorrichtungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Allgemein sind aus dem Stand der Technik unbemannte selbstfliegende Vorrichtungen bekannt, welche ebenfalls als Drohnen bzw. als Unmanned Aerial Vehicle (UAV) bezeichnet werden. Die selbstfliegenden Vorrichtungen verfügen aufgrund ihrer Ausgestaltung über „Vertical Take Off and Landing (VTOL)“ Eigenschaften, wodurch diese auf einem kleinen Landeplatz aufsetzen und wieder von diesem starten können. Eine klassische Landebahn wird für Start und Landung der selbstfliegenden Vorrichtung nicht benötigt, so dass ein Start und eine Landung an nahezu jedem Ort ermöglicht wird. Die unbemannten selbstfliegenden Vorrichtungen kommen dabei in unterschiedlichsten Aufgabengebieten zum Einsatz, wie beispielsweise der Inspektion, Überwachung oder Vermessung sowie für die Anfertigung von Filmen oder Fotografien. Die unbemannten selbstfliegenden Vorrichtungen sind dabei jeweils spezifisch für das jeweilige Aufgabengebiet optimiert. Insbesondere sind aus dem Stand der Technik beispielsweise für den Bereich der Logistik selbstfliegende unbemannte Lasttransportvorrichtungen bekannt, mittels derer Paketlieferungen innerhalb einer Stadt oder zeitkritische Lieferungen sowie Lieferungen zu abgeschiedenen Orten vorgenommen werden können.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten unbemannten selbstfliegenden Lasttransportvorrichtungen weisen den Nachteil auf, dass die Beladung der vorgenannten Lasttransportvorrichtungen zumeist manuell durch entsprechendes Personal erfolgen muss, was zu einem hohen Zeitaufwand als auch damit verbundenen Kosten führt. Die bisher bekannten Systeme zur autonomen Be- und Entladung von selbstfliegenden unbemannten Lufttransportvorrichtungen weisen den Nachteil auf, dass diese eine hohe Komplexität und damit verbunden einen hohen Steuerungs- bzw. Regelungsaufwand aufweisen und zudem unpräzise sind. Weiterhin weisen die bekannten Systeme eine hohe Störgrößenempfindlichkeit gegenüber äußeren Einflüssen wie beispielsweise Witterung auf und bedürfen daher einer aufwendigen Regelung bei dem Lande bzw. Startprozess. Insbesondere weisen die bekannten Systeme eine geringe Robustheit gegenüber Wind bzw. Wettereinflüssen auf.
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W02018/097913 A1 offenbart eine Landestruktur für unbemannte Luftfahrzeuge.
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W02016/019567 A1 offenbart eine Energieversorgungsstation für ein unbemanntes Luftfahrzeug.
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US 2016 / 0 039 541 A1 offenbart unbemannte Luftfahrzeuge und insbesondere das Andocken an Ladestationen, die autonom arbeiten können.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System zum Be- und/oder Entladen von selbstfliegenden Lasttransportvorrichtungen zu schaffen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale des Anspruchs 1.
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Eine unbemannte selbstfliegende Lasttransportvorrichtung mit einem Aufnahmebehälter für Lasten mit mindestens einer Ladeöffnung und mindestens einer gegenüber dem Aufnahmebehälter schwenkbar und/ oder verschiebbar angeordneten Sicherungseinrichtung für die Lasten aufweist, die von einer ersten Ausgangsposition in eine zweite Endposition schwenkbar und/ oder verschiebbar ist, wobei die Sicherungseinrichtung die mindestens eine Ladeöffnung in der ersten Ausgangsposition versperrt und in der zweiten Endposition die mindestens eine Ladeöffnung freigibt.
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Die Steuerung der unbemannten selbstfliegenden Lasttransportvorrichtung kann dabei sowohl autonom oder durch Steuerbefehle eines Benutzers erfolgen. Die Steuerbefehle können dabei durch den Nutzer beispielweise an einer Art Steuerungsvorrichtung, insbesondere einer Fernsteuerung vorgegeben und mittels geeigneter Datenverbindung kabelgebunden oder kabellos an die Lasttransportvorrichtung übertragen werden.
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Es kann dabei vorgesehen sein, dass der Lastaufnahmebehälter integral an der lasttragenden Grundstruktur der selbstfliegenden Lasttransporteinrichtung ausgebildet ist.
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Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der Aufnahmebehälter an der Unterseite ein Bodenelement aufweist. Die Unterseite des Aufnahmebehälters bildet dabei die im Normalflugzustand der unbemannten selbstfliegenden Lasttransportvorrichtung dem Erdboden zugewandte Ebene. Wobei sich die aufgenommene Last dabei im Wesentlichen zwischen dem Bodenelement an der Unterseite und der eigentlichen unbemannten selbstfliegenden Lasttransportvorrichtung an der Oberseite befindet. Dies hat den Vorteil, dass die durch die unbemannte, selbstfliegende Lasttransporteinrichtung im Aufnahmebehälter aufgenommene Last sicher transportiert werden kann. Die mögliche Vorsehung eines Bodenelementes, auf welchem die aufgenommene Last im Normalflugzustand aufliegt, weist dabei insbesondere den Vorteil auf, dass die Last im horizontalen Flugzustand auch bei einem möglichen Versagen der Sicherungseinrichtung weiterhin transportiert werden kann, ohne während des Flugzustandes unmittelbar verloren zu gehen. Das Bodenelement muss dabei nicht einstückig sein, sondern kann ebenfalls aus einer Vielzahl von Teilelementen bzw. Strukturen gebildet werden.
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Nach einer Weiterbildung kann der Aufnahmebehälter von dem Bodenelement abstehende Seitenelemente aufweisen. Die Seitenelemente können sich dabei von dem Bodenelement ausgehend in Richtung der unbemannten selbstfliegenden Lasttransportvorrichtung erstrecken. Damit ergibt sich im Normalflugzustand der Drohne die Situation, dass die in dem Aufnahmebehälter befindliche Last auf dem Bodenelement aufliegen kann und an einer oder mehreren Seiten von Seitenelementen umgeben ist. Die Seitenelemente können dabei ebenfalls mehrstückig ausgebildet sein. Die Vorsehung von zusätzlichen Seitenelementen weist den Vorteil auf, dass die Last aus dem Aufnahmebehälter bei dem Auftreten von Seitenkräften nicht herausrutschen kann. Durch das Zusammenwirken der Seitenelemente und des Bodenelementes wird die Last sicher in dem Aufnahmebehälter umfangen.
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Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die mindestens eine Ladeöffnung durch mindestens eine Aussparung in mindestens einem Seitenelement ausgebildet ist.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass in dem Aufnahmebehälter ein Aufnahmekanal mit einer definierten Länge entlang einer Längsachse und einem Querschnitt ausgestaltet ist. Der Querschnitt des Aufnahmekanals weist dabei im Wesentlichen die Abmessung als auch die geometrische Form der aufzunehmenden Last auf bzw. ist an diese angepasst. Die Länge entlang der Längsachse kann dabei im Wesentlichen der Länge der aufzunehmenden Last entsprechen. Das Vorsehen eines Aufnahmekanals für den Lasttransport weist dabei den besonderen Vorteil auf, dass die aufzunehmende Last an zumindest zwei Flächen geführt wird bzw. an diesen Flächen anstößt. Die Last kann somit in den Aufnahmekanal lediglich über dessen Öffnungen eintreten bzw. diesen über diese verlassen. Der Querschnitt des Aufnahmekanals kann sich entlang der Längsachse verjüngen oder die Querschnittsform ändern. Die Form des Querschnitts kann dabei über beliebige geometrische Formen, wie beispielsweise ein Quadrat, ein Oval oder einen Kreis ausgestaltet werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform können zwei Ladeöffnungen vorgesehen sein, wobei eine erste Ladeöffnung als Beladeöffnung und eine zweite Ladeöffnung als Entladeöffnung ausgestaltet ist, die vorzugsweise an gegenüberliegenden Seiten des Aufnahmebehälters ausgestaltet sind. Die Ladeöffnungen können dabei im Wesentlichen den Querschnitt beziehungsweise die geometrische Form der aufzunehmenden Last aufweisen, dabei können die Öffnungen ebenfalls etwas größer als die Abmessungen der Last ausgestaltet sein, so dass diese vereinfacht durch die Öffnung hindurchgeführt werden kann. Dies hat den besonderen Vorteil, dass eine Zu- bzw. Abführung der Last über die Öffnung ebenfalls möglich ist, wenn die Last eine leichte Schräglage aufweist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Bodenelement des Aufnahmebehälters gegenüber der Horizontalen um einen Winkel geneigt und/oder neigbar ausgestaltet sein. Die Horizontale ist dabei die sich gegenüber dem Vektor der Schwerkraft der aufzunehmenden Last orthogonal erstreckende Ebene. Die Neigung um einen Winkel gegenüber der Horizontalen ist dabei so zu verstehen, dass diese passiv bzw. unveränderlich ausgebildet ist. Der Begriff neigbar ist damit so auszulegen, dass der Winkel des Bodenelements gegenüber der Horizontalen aktiv beeinflussbar bzw. veränderbar ist. Eine derartige Veränderung des Neigungswinkels kann beispielsweise mit einer Aktuator- beziehungsweise Stelleinrichtung realisiert werden. Das Vorsehen eines geneigten und/oder neigbaren Bodenelements weist dabei den Vorteil auf, dass die auf die Last wirkende Schwerkraft für die Be- beziehungsweise Entladung der unbemannten selbstfliegenden Lasttransportvorrichtung genutzt werden kann. Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass die Neigung des Bodenelementes aktiv steuer- bzw. regelbar ist, um beispielsweise auch bei Kurvenflügen oder Flugschräglagen die Last stets horizontal zu halten.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Bodenelement des Aufnahmebehälters gegenüber der Horizontalen in Richtung der mindestens einen Ladeöffnung abfallend oder aufsteigend ausgebildet. Dabei kann es vorgesehen sein, dass das Bodenelement insbesondere in Richtung der Entladeöffnung abfallend und/oder in Richtung der Beladeöffnung ansteigend ausgeführt ist. Dies hat den Vorteil, dass nach Freigabe der Sicherungseinrichtung die Last aufgrund der wirkenden Schwerkraft in den Aufnahmebehälter hineinrutscht bzw. aus der Entladeöffnung herausrutscht.
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Besonders bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass zwischen der mindestens einen Sicherungseinrichtung und dem Aufnahmebehälter mindestens eine Federeinrichtung angeordnet ist und die mindestens eine Sicherungseinrichtung durch Aufbringen einer externen Kraft von der ersten Ausgangsposition in die zweite Endposition gegen den Widerstand der Federeinrichtung überführbar ist. Die Federeinrichtung kann dabei beispielsweise als Linearfeder, Drehfeder und/oder Schraubenfeder ausgebildet sein. Die Anordnung einer Federeinrichtung an der Sicherungseinrichtung weist den Vorteil auf, dass die Sicherungseinrichtung lediglich durch das Aufbringen einer externen Kraft entriegelt beziehungsweise geöffnet oder freigegeben werden kann. Zur Betätigung der Sicherungseinrichtung ist dabei die Überwindung der Kraft beziehungsweise des Moments der Federeinrichtung notwendig. Die Federkraft beziehungsweis das Federmoment der Federeinrichtung kann dabei derart gewählt werden, dass eine unbeabsichtigte Betätigung der Sicherungseinrichtung beispielsweise aufgrund einer Lastverschiebung oder aufgrund von Vibrationen innerhalb des Drohnenfluges verhindert wird. Alternativ kann die Federeinrichtung als Magnet, Schrittmotor oder Servomotor ausgebildet werden, die Verlagerung der Sicherungseinrichtung kann dabei aktiv durch die vorgenannten Elemente erfolgen.
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Weiterhin kann es vorzugsweise vorgesehen sein, dass zwischen der mindestens einen Sicherungseinrichtung und dem Aufnahmebehälter eine betätigbare Verriegelungseinrichtung zur Feststellung der Sicherungseinrichtung in der ersten Ausgangsposition und/oder der zweiten Endposition angeordnet ist. Die zusätzliche Verriegelungseinrichtung hat dabei den Vorteil, dass diese eine ungewollte Verlagerung der Sicherungseinrichtung, insbesondere können auch ungewollte Vibrationen im Flugbetrieb verhindert werden. Die Betätigung der Verriegelungseinrichtung kann dabei mittels Schritt- oder Servomotor erfolgen.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsform kann es vorgesehen sein, dass der Aufnahmebehälter und/oder die mindestens eine Sicherungseinrichtung gitterförmig ausgebildet sind. Die gitterförmige Ausgestaltung der Struktur des Aufnahmebehälters und/oder der Sicherungseinrichtung weist dabei den Vorteil auf, dass auftretende Windlasten im Bereich der Lasttransportvorrichtung reduziert werden. Weiterhin kann das benötigte Gewicht durch die Vorsehung von Materialaussparungen beziehungsweise durch die Ausführung als gitterförmige Struktur weiter reduziert werden.
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An dem Lastaufnahmebehälter und/oder dem Bodenelement kann weiterhin mindestens eine Reibminderungseinrichtung zur Reduktion der zwischen der Last und dem Aufnahmekanal und/oder dem Bodenelement auftretenden Reibung angeordnet sein. Die Reibminderungselemente können dabei an den der Last zugewandten Innenseiten des Kanals vorgesehen werden. Ebenfalls können Reibminderungselemente an der aufzunehmenden Last vorgesehen werden. Das Reibminderungselement kann dabei über Gleitflächen, welche einen niedrigen Haft- bzw. Gleitreibungskoeffizienten aufweisen, durch drehbare Kugel- oder Wälzlager bzw. Kugellager ausgestaltet werden. Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass durch die Ausrichtung der Lauffläche der Kugellager entlang der Längsrichtung des Lastaufnahmekanals eine Be- beziehungsweise Entladerichtung vorgegeben wird.
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Erfindungsgemäß ist ein System zum Be- und/oder Entladen von selbstfliegenden Lasttransportvorrichtungen mit einer selbstfliegenden Lasttransportvorrichtung und mindestens einer Ladevorrichtung mit mindestens einer Führungseinrichtung vorgesehen, wobei die Führungseinrichtung die selbstfliegende Lasttransportvorrichtung beim Landen an der Landevorrichtung führt, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die selbstfliegende Lasttransportvorrichtung mindestens ein von der selbstfliegenden Lasttransportvorrichtung abstehendes Leitelement aufweist und die Führungseinrichtung zumindest einen Führungskanal aufweist, wobei das Leitelement beim Landen an der Ladevorrichtung mit Hilfe des Führungskanals führbar ist.
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Die Vorsehung eines angepassten Systems aus der Kombination eines von der selbstfliegenden Lasttransportvorrichtung abstehenden Leitelements und einem durch eine Führungseinrichtung an der Ladevorrichtung ausgebildeten Führungskanal weist den Vorteil auf, dass ein hochgenaues Absetzten der selbstfliegenden Lasttransportvorrichtung auf der Ladevorrichtung ermöglicht wird. Insbesondere werden durch die Kombination des Leitelements und des Führungskanals die horizontale Lage und Ausrichtung der Drohe im Landeanflug derart beeinflusst, dass die Drohne hochgenau auf dem gewünschten Landeort der Ladevorrichtung aufsetzt. Durch das vorgenannte System werden weiterhin aufwendige Regel- bzw. Steuerungsroutinen für die Steuerung der Drohne im Landeanflug vermieden, so dass insbesondere auf hochgenaue Systeme zur Positionsdetektion der Drohne im Landeanflug verzichtet werden kann. Das vorgenannte System aus einem abstehenden Leitelement und einem entsprechend angepassten Führungskanal weist dabei den weiteren Vorteil auf, dass dieses System eine geringe Komplexität und wenige Bauteile zur Realisierung benötigt und darüber hinaus unabhängig von äußeren Störgrößen ist.
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Das Leitelement kann beispielsweise die Form eines von der Lasttransportvorrichtung abstehenden Stiftes, eines Bügels oder eines flächigen Elements aufweisen.
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Besonders bevorzugt weist die selbstfliegende Lasttransportvorrichtung mindestens zwei beabstandete Stiftelemente als Leitelemente auf.
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Die Ausbildung von Leitelementen an der Lasttransportvorrichtung hat dabei den Vorteil, dass über die Zusammenwirkung der Leitelemente mit dem Führungskanal nicht nur lediglich die horizontale Position, sondern vielmehr auch die Winkelausrichtung der Lasttransportvorrichtung, sowohl gegenüber der Horizontalen als auch gegenüber der Vertikalen beeinflusst werden kann.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Führungskanal einen trichterförmigen Eingangsbereich und einen gradlinigen zweiten Bereich aufweist. Die Trichterform kann dabei durch jegliche zwei- oder dreidimensionale Form gebildet werden, welche in Richtung auf den Ladenplatz hin einen sich verjüngenden Führungskanal bildet. Die trichterförmige Ausgestaltung des Eingangsbereichs des Führungskanals hat dabei den Vorteil, dass eine in den Bereich des Ladeplatzes anfliegende Lasttransportvorrichtung über den sich in Richtung des Ladeplatzes verjüngenden trichterförmigen Eingangsbereich zentriert wird. Die selbstfliegende Transportvorrichtung wird somit über den trichterförmigen Eingangsbereich des Führungskanals auf die gewünschte Landeposition des Ladeplatzes hingeführt. In Kombination mit dem geradlinigen zweiten Bereich des Führungskanals oberhalb des Ladeplatzes kann die selbstfliegende unbemannte Lasttransportvorrichtung im selbstfliegenden Zustand exakt oberhalb des gewünschten Ladeplatzes gehalten bzw. ausgerichtet werden. Die selbstfliegende Lasttransportvorrichtung kann dabei durch die Verringerung der Auftriebskraft durch das Zusammenwirken des geradlinigen zweiten Bereiches des Führungskanals mit dem einen oder mehreren Leitelementen der Lasttransporteinrichtung exakt auf dem Ladeplatz abgesetzt werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Ladevorrichtung mindestens eine Ladeschiene auf, die an einem Ende mindestens eine Landestation für die selbstfliegende Lasttransportvorrichtung aufweist. Die Vorsehung der Ladevorrichtung aus einer Kombination einer Ladeschiene mit einem an einem oder gegebenenfalls an beiden Enden vorgesehenen Landestationen für die selbstfliegende Lasttransportvorrichtung weist den Vorteil auf, dass die Lasttransportvorrichtung auf der Landestation abgesetzt werden kann. Darauffolgend kann eine Be- beziehungsweise Entladung der innerhalb der Lasttransportvorrichtung aufgenommenen Last erfolgen, wobei diese anschließend von dem Bereich der Landestation an die Ladeschiene übergeben werden kann. Die Ladeschiene kann dabei derart ausgestaltet sein, dass darin eine oder eine Mehrzahl von Lasten aufgenommen werden können. Die Ladeschiene kann somit der Lagerung beziehungsweise Bevorratung von zu beladenden beziehungsweise von zu entladenen Lasten dienen. Es kann damit ein vollautonomes Be- und Entladungssystem für die Lasten der Lasttransportvorrichtung vorgesehen sein.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Ladeschiene von der Landestation aus abfallend oder ansteigend ausgebildet. Die von der Landestation aus abfallende Konfiguration der Ladeschiene weist dabei den Vorteil auf, dass im Rahmen der Entladung der selbstfliegenden Lasttransportvorrichtung die wirkende Schwerkraft genutzt werden kann. Es kann somit vorgesehen sein, dass zur Entladung der Drohne lediglich die Schwerkraft genutzt werden kann, in dem Sinne, dass die Last aus dem Lastaufnahmebehälter der selbstfliegenden Lasttransportvorrichtung durch die Schwerkraft in den Bereich der Ladeschiene rutscht und dort aufgenommen wird. Insbesondere können somit in dem Bereich der Ladeschiene bei einer entsprechenden Länge der Ladeschiene mehrere Lasten hintereinander aufgenommen werden bzw. durch die Lasttransportvorrichtung abgeladen werden, ohne dass ein manueller Eingriff notwendig wäre. Die Ausgestaltung als abfallende Ladeschiene hat dabei den Vorteil, dass auf aktive Elemente im Bereich der Ladevorrichtung weitgehend verzichtet werden kann, wodurch eine erhöhte Ausfallstabilität gewährleistet werden kann. Eine von der Landestation aus ansteigende Ladeschiene kann dabei entsprechend für die Beladung der selbstfliegenden unbemannten Lasttransportvorrichtung genutzt werden, dadurch, dass durch die auf die Last wirkende Schwerkraft diese von der Ladeschiene automatisch in den Bereich der Lastaufnahmevorrichtung der selbstfliegenden Lasttransportvorrichtung rutscht.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Ladevorrichtung eine Beladevorrichtung und/oder eine Entladevorrichtung ist.
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Im Bereich der Ladevorrichtung können insbesondere in dem Bereich der Ladeschiene Reibminderungseinrichtungen ausgebildet werden. Dies weist den Vorteil auf, dass die über die Ladevorrichtung zu be- oder entladenden Lasten möglichst einfach, insbesondere unter Nutzung des Eigengewichts verlagert werden können.
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Die Ladevorrichtung mit der Ladeschiene kann kompatibel zu aus dem Stand der Technik bekannte Kanban- bzw. Durchlaufregale beispielsweise aus dem Bereich der automobilen Produktionsumgebung ausgestaltet werden. Dies weist den Vorteil auf, dass vorhandene Kanban- und Durchlaufregale mit den erfindungsgemäßen Ladevorrichtungen nachgerüstet werden können und damit das erfindungsgemäße System in bestehende Produktionsumgebungen integriert werden kann.
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Weiterhin kann in dem Bereich zwischen der Landestation und der Ladeschiene der Ladevorrichtung eine Dosiereinrichtung ausgestaltet werden. Die Dosiereinrichtung weist den Vorteil auf, dass bei gleichzeitiger Bevorratung mehrerer Lasten in dem Bereich der Ladeschiene lediglich eine bzw. eine vorgewählte Anzahl von Einzellasten der Lastaufnahmeeinrichtung der selbstfliegenden Lasttransportvorrichtung zugeführt wird.
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Zwischen der Landestation und der Ladeschiene können weiterhin trichterförmige Blechanschläge ausgestaltet werden.
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Nachfolgend wird ein Verfahren beschrieben, welches nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist.
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Bei einem Verfahren zur Positionierung einer unbemannten selbstfliegenden Lasttransportvorrichtung beim Landen an einer Ladevorrichtung kann zum Be- und/oder Entladen der Lasttransportvorrichtung vorgesehen sein, bei dem die folgenden Verfahrensschritte vorgesehen werden können:
- - Landen an einer Ladevorrichtung mit der selbstfliegenden Lasttransportvorrichtung, wobei die selbstfliegende Lasttransportvorrichtung mindestens ein Leitelement aufweist, das in einen trichterförmigen Eingangsbereich eines Führungskanals einer Führungseinrichtung der Ladevorrichtung eingreift und zu einem zweiten geradlinigen Bereich des Führungskanals weitergeleitet wird,
- - Absetzen der selbstfliegenden Lasttransportvorrichtung auf einer Landestation der Ladevorrichtung,
- - Be- und/oder Entladen der Lasttransportvorrichtung.
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Das vorgenannte Verfahren weist dabei die Vorteile auf, dass zunächst ein hochgenaues Absetzen der selbstfliegenden Lasttransportvorrichtung auf einer Landestation der Ladevorrichtung mittels des Zusammenwirkens des Führungskanals mit den Leitelementen ermöglicht wird. Weiterhin ist es an dem vorgesehenen Verfahren vorteilhaft, dass die Be- und/oder Entladung der Lasttransportvorrichtung vollautomatisiert ohne manuellen Eingriff erfolgen kann. Darüber hinaus kann erfindungsgemäß ein Verfahren zum automatisierten Be- beziehungsweise Entladen einer unbemannten Lasttransportvorrichtung durch die folgenden Schritte vorgesehen sein:
- - Anfliegen einer Landestation einer Ladevorrichtung mit der selbstfliegenden Lasttransportvorrichtung und Landen auf der Landestation,
- - Freigeben einer Be- beziehungsweise Entladungsöffnung der Lasttransportvorrichtung durch Verlagerung mindestens einer Sicherungseinrichtung während und/oder nach erfolgter Landung,
- - Be- und/oder Entladen der Lasttransportvorrichtung, wobei die zu beladende Last oder die geladene Last auf einer Ladeschiene der Landestation zugeführt beziehungsweise abgeführt wird,
- - Versperren der Be- beziehungsweise Entladungsöffnung vor und/oder während des Abfluges der Lasttransportvorrichtung durch Verlagerung der mindestens einen Sicherungseinrichtung,
- - Abfliegen der Lasttransportvorrichtung nach erfolgter Be- und/oder Entladung von der Landestation.
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Das vorgenannte Verfahren weist den Vorteil auf, dass eine Be- beziehungsweise Entladung der unbemannten Lasttransportvorrichtung automatisiert und ohne externen Eingriff ermöglichst wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es vorgesehen sein, dass die Verlagerung der Sicherungseinrichtung durch eine an der Landestation und/oder der Ladevorrichtung angeordnete Betätigungseinrichtung vorgenommen wird. Die Vorsehung der Betätigungseinrichtung an der Ladevorrichtung und/oder der Landestation hat dabei den Vorteil, dass das Gewicht der Betätigungseinrichtung nicht zusätzlich das Gewicht der selbstfliegenden Lasttransportvorrichtung erhöht. Die vorgesehene Anordnung hat den weiteren Vorteil, dass die Sicherungseinrichtung lediglich im Falle des Absetzens der Drohne auf der definierten Landestation die Sicherungseinrichtung verlagert wird, damit wird eine ungewollte Verlagerung der Sicherungseinrichtung verhindert.
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Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass die Verlagerung der Sicherungseinrichtung zur Freigabe der Be- beziehungsweise Entladungsöffnung aufgrund der Landung und des darauf auftretenden Kontakts der Sicherungseinrichtung mit der Betätigungseinrichtung bewirkt wird. Dies hat den Vorteil, dass die Betätigungseinrichtung nicht gezwungenermaßen über aktive Aktuatoren beziehungsweise Stelleinrichtungen verfügen muss. Vielmehr kann die Verlagerung der Sicherungseinrichtung dadurch bewirkt werden, dass die Sicherungseinrichtung bei der Landung der Lasttransportvorrichtung in Kontakt mit der Betätigungseinrichtung tritt. So ist es beispielsweise möglich, dass bei der Landung der Drohne die bei Reduktion der Auftriebskraft der Lasttransportvorrichtung zunehmende Gewichtskraft zur Betätigung der Sicherungseinrichtung genutzt werden kann.
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Weiterhin kann es besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass bei Beladung der Lasttransportvorrichtung die Last nach Freigabe der Beladungsöffnung automatisch von der Ladevorrichtung in die Lasttransportvorrichtung zugeführt und/oder bei Entladung der Lasttransportvorrichtung die Last nach Freigabe der Entladungsöffnung aus der Lasttransportvorrichtung automatisch in die Ladevorrichtung abgeführt wird. Die weist den Vorteil auf, dass die Last ohne zusätzliche Aktuationsvorrichtungen lediglich aufgrund des Eigengewichts verlagert werden kann.
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Es kann vorgesehen sein in einer Produktionsumgebung Flugbereiche bzw. Flugkorridore für die selbstfliegende Lasttransportvorrichtung mittels Netzen abzuspannen oder durch Wände abzuschirmen. Durch die vorgenannten Maßnahmen können die selbstfliegenden Lasttransportvorrichtungen sich ungehindert in vorhanden Produktionsumgebungen bewegen, insbesondere wird ein Zusammenstoß von sich in der Umgebung befindlichen Personen und der Lasttransportvorrichtung verhindert.
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Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine Schnittansicht einer unbemannten selbstfliegenden Lasttransportvorrichtung,
- 2 eine perspektivische Ansicht eines Aufnahmebehälters für Lasten,
- 3 eine perspektivische Ansicht einer Ladevorrichtung,
- 4 eine perspektivische Ansicht einer Beladungsvorrichtung,
- 5 eine perspektivische Ansicht einer Entladungsvorrichtung und
- 6 eine Aufsicht auf eine Führungseinrichtung der Ladevorrichtung.
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1 zeigt eine unbemannte selbstfliegende Lasttransportvorrichtung 1. Die Lasttransportvorrichtung 1 weist in der dargestellten Ausführungsform einen Aufnahmebehälter 11 zur Aufnahme von zu transportierenden Lasten 7 auf. Der dargestellte Aufnahmebehälter 11 weist zwei an gegenüberliegenden Seiten angeordnete Ladeöffnungen 15 auf, wobei es sich bei der dargestellten linken Ladeöffnung 15 um eine Beladeöffnung 15a und bei der auf der rechten Seite dargestellten Ladeöffnung 15 um eine Entladeöffnung 15b handelt. Der dargestellte Aufnahmebehälter 11 weist an seiner Unterseite 111 ein Bodenelement 112 auf, auf welchem im dargestellten Normalflugzustand der Lasttransportvorrichtung 1 die Last 7 aufliegt. Die dargestellte Lasttransportvorrichtung 1 weist in der dargestellten Ausführungsform einen Aufnahmekanal 116 mit einer Längsachse 118 und einer definierten Länge 117 entlang der Längsachse 118 auf. Der durch den Aufnahmekanal 116 ausgebildete Querschnitt 119 ist in der dargestellten Ausführungsform im Wesentlichen gleichbleibend. Das Bodenelement 112 des Aufnahmebehälters 11 ist gegenüber der Horizontalen 3 um einen Winkel 5 geneigt. Der Neigungswinkel 5 ist dabei in der dargestellten Ausführungsform unveränderlich, es sind jedoch auch Ausführungsformen denkbar, wobei der Neigungswinkel gegenüber der Horizontalen 3 beispielsweise mittels Aktuatoren aktiv beeinflussbar ist. Im Bereich des Lastaufnahmebehälters 11 ist eine Reibminderungseinrichtung 120 vorgesehen. In der dargestellten Ausführungsform ist die Reibminderungseinrichtung 120 als gleitende Fläche mit einem geringen Haft- und Gleitreibungskoeffizienten zu der aufzunehmenden Last hin ausgestaltet.
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Die 2 zeigt eine perspektivische Darstellung des Lastaufnahmebehälters 11. In der dargestellten Ausführungsform weist der Lastaufnahmebehälter 11 an der Unterseite 111 ein Bodenelement 112 auf. Des Weiteren erstrecken sich von dem Bodenelement 112 an zwei gegenüberliegenden Seiten Seitenelemente 113. Durch das Bodenelement 112 und die beiden Seitenelemente 113 wird der Aufnahmekanal 116 zur Aufnahme möglicher Lasten (in 2 nicht dargestellt) ausgebildet. Der Lastaufnahmebehälter weist weiterhin an der rechten Seite eine Beladeöffnung 15a und an der linken Seite ein Entladeöffnung 15b auf, welche jeweils mittels einer Sicherungseinrichtung 17, welche sich im dargestellten Ausführungsbeispiel in einer ersten Ausgangsposition 171 befindet, verriegelt ist. Die dargestellten Sicherungseinrichtungen 17 lassen sich durch Aufbringen externer Kräfte gegen den Widerstand der jeweiligen Federeinrichtung 18 in eine zweite Endposition 172 (nicht dargestellt) überführen. In der zweiten Endposition 172 ist die Beladeöffnung 15a beziehungsweise Entladeöffnung 15b freigegeben, wodurch eine Be- beziehungsweise Entladung der Last in den Lastaufnahmebehälter 11 ermöglicht wird. In der dargestellten Ausführungsform weisen sowohl die Sicherungseinrichtungen 17 als auch der Lastaufnahmebehälter eine gitterförmige Grundstruktur auf. Im Bereich des Bodenelements 112 ist eine flächige Reibminderungseinrichtung 120 ausgestaltet.
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Die 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ladevorrichtung, wobei die dargestellte Ausführungsform der Ladevorrichtung 9 im oberen Bereich eine Entladevorrichtung 9b und im unteren Bereich eine Beladevorrichtung 9a aufweist. Sowohl die Beladevorrichtung 9a als auch die Entladevorrichtung 9b weisen jeweils eine eigene Führungseinrichtung 91 auf. Die beiden dargestellten Führungseinrichtungen 91 weisen jeweils einen Führungskanal 93 zur Aufnahme von an der selbstfliegenden Lasttransportvorrichtung 1 vorgesehenen Leitelementen 13 (nicht dargestellt) auf. Sowohl die Beladevorrichtung 9a als auch die Entladevorrichtung 9b verfügen jeweils über eine Ladeschiene 933 sowie einer am Ende der Ladeschiene 935 vorgesehenen Landestation 95. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Be- und Entladevorrichtung 9a, 9b können im Bereich der Ladeschiene 933 mehre Lasten aufgenommen werden. An der Entladevorrichtung 9b ist im Bereich zwischen der Ladeschiene 933 und der Landestation 95 zwei Blechanschläge 937 angeordnet. Die Blechanschläge 937 weisen von der Landestation 95 zu der Ladeschiene 933 eine sich zunehmend verjüngende Form auf. Bei der Entladung von Lasten wird diese durch die Blechanschläge 937 ausgerichtet und auf die Ladeschiene 933 hin zentriert. Im Bereich der Beladevorrichtung 9a ist zwischen der Ladeschiene 933 und der Landestation 95 eine wippenförmige Dosiereinrichtung 936 angeordnet. Mittels der Dosiereinrichtung 936 wird sichergestellt, dass bei dem Beladevorgang der Lasttransportvorrichtung 1 lediglich eine gewünschte Anzahl von Lasten aus dem Bereich der Ladeschiene 933 in den Lastaufnahmebehälter 11 zugeführt wird.
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Die 4 zeigt eine vereinzelte Beladevorrichtung 9a mit einer Ladeschiene 933, die gegenüber der am Ende der Ladeschiene 935 angeordneten Landestation 95 abfallend ausgebildet ist. In der dargestellten Ausführungsform weist die Beladevorrichtung 9a eine Betätigungseinrichtung 934 auf, mittels derer die Sicherungseinrichtung 17 (nicht dargestellt) von der ersten versperrten Ausgangsposition in die zweite Endposition, in welcher die Ladeöffnung freigegeben ist, überführbar ist. An der Beladevorrichtung 9a ist weiterhin eine Dosiereinrichtung 936 ausgestaltet.
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Die 5 zeigt eine vereinzelte Entladevorrichtung 9b, bei welcher die Ladeschiene 933 von der am Ende der Ladeschiene 935 angeordneten Landestation 95 abfallend ausgebildet ist. Die Entladevorrichtung 9b verfügt ebenfalls über eine Betätigungseinrichtung 934 für die Sicherungseinrichtung 17 und zwei Blechanschläge 937 zur Ausrichtung und Zentrierung von zu entladenden Lasten.
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Die 6 zeigt eine Aufsicht einer vereinzelten Führungseinrichtung 91 für eine Ladevorrichtung 9. Die Führungseinrichtung 91 verfügt über einen Führungskanal 93 für das mindestens eine Leitelement 13 der unbemannten selbstfliegenden Lasttransportvorrichtung 1. Die Geometrie des Führungskanals ist an das mindestens eine Leitelement 13 angepasst. Der Führungskanal 93 weist zunächst einen trichterförmigen Eingangsbereich 931 und darauffolgend einen geradlinigen zweiten Bereich 932 auf. Die selbstfliegende Lasttransportvorrichtung 1 würde bei einem Anflug die dargestellte Führungseinrichtung 91 von der rechten Seite her kommend anfliegen, wodurch das mindestens eine Leitelement 13 der unbemannten selbstfliegenden Lasttransportvorrichtung 1 in den trichterförmigen Eingangsbereich 931 einfliegen würde. Dabei wird das Leitelement 13 durch den trichterförmigen Eingangsbereich 931 zentriert. Bei einem Weiterflug der unbemannten selbstfliegenden Lasttransportvorrichtung 1 in den zweiten geradlinigen Bereich 932 wird die selbstfliegende Lasttransportvorrichtung 1 oberhalb des Landeplatzes zentriert gehalten. Durch Reduktion der Auftriebskraft der Lasttransportvorrichtung kann diese auf einer Landestation 95 abgesetzt werden.
