一种基于多旋翼教学无人机物流物品专区释放系统的制作方法

1.本发明涉及无人机物流领域，具体来说是一种基于多旋翼教学无人机物流物品专区释放系统。


背景技术：

2.多旋翼无人机在物流配送过程中，首先需要解决的是安全问题，因为多旋翼无人机在物流配送过程中往往在人员生活区，尤其是本次疫情期间封闭小区内无人机的配送服务，更是居民日常活动的场所，并且物流无人机的使用需要培训和学习之后才能稳定控制，为了使学员能够在各类复杂环境中学习到操作物流无人机的技巧，教学时就需要在各类复杂环境中进行实操学习。
3.多旋翼无人机在抓取(释放)物品过程中一般采取两种方式，一种是通过机腹比较宽大的起落架之间的空间，增设机械抓，让货物收纳于起落架之间，然后送达位置后降落，释放机械抓，飞机复飞离开，一种是携带物品到指定区域进行抛投，这两种方式都不能保证人员和物品的安全，特别是对于小区、农村等复杂地貌不利于无人机降落的区域，并且无人机在空中时，如果遇到突然情况(例如：突然遭遇气流、夹持机构故障或者电量不足)，则很容易造成物品掉落的后果，进而影响学员学习，其存在着：无法在复杂地貌的将物品放下和对于物品在空中时约束不足容易掉落的技术问题。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于：提供一种基于多旋翼教学无人机物流物品专区释放系统，解决了现有技术中存在的问题，如：无法在复杂地貌的将物品放下和对于物品在空中时约束不足容易掉落。
5.为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
6.一种基于多旋翼教学无人机物流物品专区释放系统，包括无人机本体，还包括卷扬机构、夹持机构、支撑机构、限位机构、辅助机构、连接盒、连接线和物流盒，所述无人机本体底部可拆卸地连接所述连接盒开口端面，所述卷扬机构连接所述连接盒且设置于所述连接盒内，所述卷扬机构与所述夹持机构之间通过所述连接线连接，所述夹持机构用于夹持所述物流盒，所述卷扬机构用于升降所述夹持机构，所述限位机构设置于所述夹持机构与所述连接盒之间，所述限位机构用于防止所述夹持机构摆动，所述支撑机构设置于所述无人机本体下方；
7.所述支撑机构包括支撑腿、连接杆、支撑板和驱动机构，所述支撑腿一端固定连接所述连接盒，所述支撑腿设有四个，四个所述支撑腿成对地设置于所述连接盒的两侧，所述连接杆设有两个，一个所述连接杆的两端分别固定连接两个所述支撑腿，另一个所述连接杆的两端分别固定连接另外两个所述支撑腿，两个所述连接杆互相平行，所述支撑板的两侧分别可滑动地连接两个所述连接杆，所述支撑板顶部端面设有凹槽，所述凹槽用于放置所述物流盒，所述支撑板与两个所述连接杆之间均设有所述驱动机构，所述驱动机构用于
驱动所述支撑板滑动。
8.进一步的，所述支撑机构还包括滑杆和过渡杆，所述滑杆设有与所述连接杆适配的通孔，所述滑杆设有两个，两个所述连接杆分别可滑动地设置于两个所述滑杆的通孔，所述过渡杆的一端固定连接所述滑杆侧面，所述过渡杆的另一端固定连接所述支撑板的一侧，所述过渡杆设有四个，四个所述过渡杆成对地设置于所述支撑板的两侧。
9.进一步的，所述驱动机构包括驱动电机、驱动齿轮和齿条，所述连接杆设有开口朝上的凹槽，所述齿条设置于所述凹槽内且固定连接所述连接杆，所述驱动齿轮与所述齿条啮合，所述驱动齿轮固定连接所述驱动电机输出轴，所述驱动电机连接所述过渡杆。
10.进一步的，所述夹持机构包括安装板、主动齿轮、从动齿轮、夹持电机和连杆机构，所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合，所述安装板的一侧固定连接所述夹持电机，所述夹持电机输出轴连接所述主动齿轮，所述连杆机构设有两个且对称设置，两个所述连杆机构分别连接所述主动齿轮和所述从动齿轮；
11.所述连杆机构包括主动杆、连杆、从动杆、加长杆和压板，所述主动杆的一端固定连接所述主动齿轮，所述主动杆的另一端可转动地连接所述连杆的一端，所述连杆的另一端可转动地连接所述从动杆的一端，所述从动杆的另一端可转动地连接所述安装板，所述加长杆与所述从动杆均设置于所述主动杆下方，所述连杆远离所述主动杆的一端固定连接所述加长杆的一端，所述加长杆的另一端固定连接所述压板，两个所述压板互相平行，两个所述压板相对地一侧均为竖直平面，两个所述压板之间用于夹紧所述物流盒。
12.进一步的，还包括棘爪、挡块和自锁电机，所述棘爪中部连接所述自锁电机输出端，所述自锁电机固定连接所述安装板的一侧，所述棘爪呈楔形的一端用于抵接所述主动齿轮以稳定两个所述压板之间的夹紧力，所述棘爪另一端设置于所述挡块下方，所述挡块固定连接所述安装板，所述挡块用于所述棘爪与所述主动齿轮抵接时防止所述棘爪转动。
13.进一步的，所述无人机本体底部与所述连接盒开口端面通过若干螺钉连接。
14.进一步的，所述限位机构包括限位套和限位杆，所述连接线的一端固定连接所述限位杆的一端，所述限位杆的另一端固定连接所述夹持机构顶部，所述连接线的另一端连接所述卷扬机构，所述限位套顶部固定连接所述连接盒底部，所述限位套设有与所述限位杆适配的通孔，所述通孔贯穿所述连接盒底部，所述连接线设置于所述通孔内。
15.进一步的，所述连接线为反光伞绳。
16.进一步的，所述辅助机构包括双目识别相机、高音喇叭和照明灯，所述无人机本体固定连接所述双目识别相机、所述高音喇叭和所述照明灯。
17.本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
18.1、通过使物流盒放置于支撑板的凹槽内，其竖直方向得以被约束，并且其水平方向被限位机构约束，在无人机本体在空中飞行时，可以保证物流盒的稳定，支撑板可以很好的保证物流盒不意外掉落，达到了双重限位以防止突发情况下物流盒掉落的有益效果。
19.2、通过夹持机构将物流盒夹住，驱动机构驱动支撑板在连接杆上滑动，使得支撑板可以避开物流盒的上下运动范围，然后卷扬机构收卷或者放下连接线以使物流盒上下运动，可以使无人机本体在空中时就可以放下或抓取物品，不需要降落，达到了在复杂地貌也可以完成物流任务的有益效果。
20.3、通过棘爪楔形端和主动齿轮抵接，挡块挡住棘爪，两个压板不能朝松开夹紧力
的方向松开，保证了夹紧力的稳定，达到了维持物流盒始终被压紧的有益效果。
21.4、通过双目识别相机，能够实现自动避障，自动判断距离，识别货物投递(抓取)目标，通过机载照明灯对目标点提供实时照明，高音喇叭提供实时喊话通讯，实时指导地面人员如何将物品放置机械抓下，当气流环境出现异常时也能及时告知地面人员远离躲避，达到了适用于多种场景的有益效果。
附图说明
22.图1为本发明一种基于多旋翼教学无人机物流物品专区释放系统整体结构图；
23.图2为夹持机构抓取或放下物流盒时示意图；
24.图3为图2的正视示意图；
25.图4为夹持机构示意图；
26.图5为夹持机构背视示意图；
27.图6为夹持机构正视示意图；
28.图7为支撑机构俯视图示意图；
29.图8为图7中a处放大示意图；
30.图9为连接盒剖视示意图。
31.附图标记列表
[0032]1‑
无人机本体，2
‑
限位杆，3
‑
安装板，4
‑
主动齿轮，5
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从动齿轮，6
‑
棘爪，7
‑
挡块，8
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主动杆，9
‑
从动杆，10
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连杆，11
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加长杆，12
‑
压板，13
‑
加强杆，14
‑
限位套，15
‑
连接线，16
‑
夹持电机，17
‑
自锁电机，18
‑
电池盒，19
‑
物流盒，20
‑
高音喇叭，21
‑
双目识别相机，22
‑
支撑腿，23
‑
连接杆，24
‑
滑杆，25
‑
支撑板，26
‑
过渡杆，27
‑
驱动电机，28
‑
驱动齿轮，29
‑
连接盒，30
‑
齿条，31
‑
蓄电池，32
‑
照明灯。
具体实施方式
[0033]
下面将结合附图1
‑
9，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0035]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0036]
一种基于多旋翼教学无人机物流物品专区释放系统，包括无人机本体1，还包括卷扬机构、夹持机构、支撑机构、限位机构、辅助机构、连接盒29、连接线15和物流盒19，所述无人机本体1底部可拆卸地连接所述连接盒29开口端面，所述卷扬机构连接所述连接盒29且
设置于所述连接盒29内，所述卷扬机构与所述夹持机构之间通过所述连接线15连接，所述夹持机构用于夹持所述物流盒19，所述卷扬机构用于升降所述夹持机构，所述限位机构设置于所述夹持机构与所述连接盒29之间，所述限位机构用于防止所述夹持机构摆动，所述支撑机构设置于所述无人机本体1下方；
[0037]
所述支撑机构包括支撑腿22、连接杆23、支撑板25和驱动机构，所述支撑腿22一端固定连接所述连接盒29，所述支撑腿22设有四个，四个所述支撑腿22成对地设置于所述连接盒29的两侧，所述连接杆23设有两个，一个所述连接杆23的两端分别固定连接两个所述支撑腿22，另一个所述连接杆23的两端分别固定连接另外两个所述支撑腿22，两个所述连接杆23互相平行，所述支撑板25的两侧分别可滑动地连接两个所述连接杆23，所述支撑板25顶部端面设有凹槽，所述凹槽用于放置所述物流盒19，所述支撑板25与两个所述连接杆23之间均设有所述驱动机构，所述驱动机构用于驱动所述支撑板25滑动。
[0038]
如图1和图2所示，夹持机构将物流盒19夹住，驱动机构驱动支撑板25在连接杆23上滑动，使得支撑板25可以避开物流盒19的上下运动范围，然后卷扬机构收卷或者放下连接线15以使物流盒19上下运动，可以使无人机本体1在空中时就可以放下或抓取物品，不需要降落，达到了在复杂地貌也可以完成物流任务的有益效果，当卷扬机构将夹持机构升高至最高点时，限位机构与夹持机构配合，限制物流盒19水平方向的摆动，夹持机构升高至最高点时，驱动机构驱动支撑板25在连接杆23上滑动，使得支撑板25滑动至物流盒19的正下方，然后卷扬机构稍微放下连接线15使物流盒19稍微下降，使物流盒19放置于支撑板25的凹槽内，物流盒19在凹槽内时，其竖直方向得以被约束，并且其水平方向被限位机构约束，在无人机本体1在空中飞行时，可以保证物流盒19的稳定，并且在无人机本体1遭遇突发情况时(例如：突然遭遇气流、夹持机构故障或者电量不足)，支撑板25可以很好的保证物流盒19不意外掉落，达到了双重限位以防止突发情况下物流盒19掉落的有益效果。
[0039]
此外，所述卷扬机构为现有常规技术，其主要用于连接连接线15使其上升下降，并且其带有自锁装置，其安装连接方式本技术领域人员完全可以实现，本发明不涉及对卷扬机构的改造所以不再赘述。
[0040]
进一步的，所述支撑机构还包括滑杆24和过渡杆26，所述滑杆24设有与所述连接杆23适配的通孔，所述滑杆24设有两个，两个所述连接杆23分别可滑动地设置于两个所述滑杆24的通孔，所述过渡杆26的一端固定连接所述滑杆24侧面，所述过渡杆26的另一端固定连接所述支撑板25的一侧，所述过渡杆26设有四个，四个所述过渡杆26成对地设置于所述支撑板25的两侧。
[0041]
进一步的，所述驱动机构包括驱动电机27、驱动齿轮28和齿条30，所述连接杆23设有开口朝上的凹槽，所述齿条30设置于所述凹槽内且固定连接所述连接杆23，所述驱动齿轮28与所述齿条30啮合，所述驱动齿轮28固定连接所述驱动电机27输出轴，所述驱动电机27连接所述过渡杆26。
[0042]
如图7和图8所示，驱动机构、连接杆23、滑杆24和过渡杆26呈对称结构设置于支撑板25的两侧，保证了支撑板25的受力稳定，驱动电机27通过侧面固定连接的辅助连接块固定连接过渡杆26，驱动电机27驱动驱动齿轮28转动时，由于驱动齿轮28和齿条30啮合，所以驱动机构会带动滑杆24在连接杆23上滑动，驱动机构设置两个则保证了滑动的稳定性。
[0043]
进一步的，所述夹持机构包括安装板3、主动齿轮4、从动齿轮5、夹持电机16和连杆
机构，所述主动齿轮4与所述从动齿轮5啮合，所述安装板3的一侧固定连接所述夹持电机16，所述夹持电机16输出轴连接所述主动齿轮4，所述连杆机构设有两个且对称设置，两个所述连杆机构分别连接所述主动齿轮4和所述从动齿轮5；
[0044]
所述连杆机构包括主动杆8、连杆10、从动杆9、加长杆11和压板12，所述主动杆8的一端固定连接所述主动齿轮4，所述主动杆8的另一端可转动地连接所述连杆10的一端，所述连杆10的另一端可转动地连接所述从动杆9的一端，所述从动杆9的另一端可转动地连接所述安装板3，所述加长杆11与所述从动杆9均设置于所述主动杆8下方，所述连杆10远离所述主动杆8的一端固定连接所述加长杆11的一端，所述加长杆11的另一端固定连接所述压板12，两个所述压板12互相平行，两个所述压板12相对地一侧均为竖直平面，两个所述压板12之间用于夹紧所述物流盒19。
[0045]
如图4和图6所示，夹持电机16驱动主动齿轮4转动时，从动齿轮5和主动杆8随之一起转动，因为主动杆8、连杆10、从动杆9和安装板3呈类似于四连杆的形式，连杆10底部带动加长杆11和压板12运动时，由于两个压板12相对地一侧均为竖直平面，所以此竖直平面在运动时一直保持为竖直平面，所以较长的压板12可以更好的夹紧物流盒19的侧面，压板12与加长杆11之间还设有加强杆13以保证压板12的结构强度。
[0046]
进一步的，还包括棘爪6、挡块7和自锁电机17，所述棘爪6中部连接所述自锁电机17输出端，所述自锁电机17固定连接所述安装板3的一侧，所述棘爪6呈楔形的一端用于抵接所述主动齿轮4以稳定两个所述压板12之间的夹紧力，所述棘爪6另一端设置于所述挡块7下方，所述挡块7固定连接所述安装板3，所述挡块7用于所述棘爪6与所述主动齿轮4抵接时防止所述棘爪6转动。
[0047]
如图6所示，两个所述连杆机构中的两个主动杆8分别固定连接主动齿轮4和从动齿轮5，主动齿轮4逆时针转动时，两个压板12互相靠近，棘爪6楔形端被拨开，此时主动齿轮4如要顺时针转动，棘爪6楔形端和主动齿轮4抵接，并且挡块7挡住棘爪6，主动齿轮4被锁紧，即，两个压板12压紧物流盒19时，通过棘爪6楔形端和主动齿轮4抵接，挡块7挡住棘爪6，两个压板12不能朝松开夹紧力的方向松开，保证了夹紧力的稳定，达到了维持物流盒19始终被压紧的有益效果，在需要松开两个压板12时，自锁电机17转动棘爪6使其楔形端脱离主动齿轮4即可。
[0048]
此外，所述主动齿轮4设置于所述安装板3的一侧，所述自锁电机17与所述夹持电机16均设置于所述安装板3的另一侧，所述自锁电机17与所述夹持电机16的输出轴均穿过所述安装板3，所述安装板3远离所述主动齿轮4的一侧连接有电池盒18，所述电池盒18内设有电池，所述自锁电机17与所述夹持电机16均连接所述电池。
[0049]
进一步的，所述无人机本体1底部与所述连接盒29开口端面通过若干螺钉连接。
[0050]
进一步的，所述限位机构包括限位套14和限位杆2，所述连接线15的一端固定连接所述限位杆2的一端，所述限位杆2的另一端固定连接所述夹持机构顶部，所述连接线15的另一端连接所述卷扬机构，所述限位套14顶部固定连接所述连接盒29底部，所述限位套14设有与所述限位杆2适配的通孔，所述通孔贯穿所述连接盒29底部，所述连接线15设置于所述通孔内。
[0051]
如图3和图6所示，当卷扬机构升起连接线15和夹持机构至最高点时，限位杆2插在限位套14内，因为限位杆2固定连接夹持机构顶部，即安装板3顶部，所以夹持机构以及物流
盒19的水平方向被约束，达到了防止物流盒19水平方向摆动的有益效果。
[0052]
进一步的，所述连接线15为反光伞绳，很好的标注连接线15在空间中的位置。便于夜间识别。
[0053]
进一步的，所述辅助机构包括双目识别相机21、高音喇叭20和照明灯31，所述无人机本体1固定连接所述双目识别相机21、所述高音喇叭20和所述照明灯31。
[0054]
无人机本体1设有无线控制装置，与其无线连接的有操作控制设备，由无人机飞手控制，无线控制装置连接卷扬机构、双目识别相机21和高音喇叭20。
[0055]
夹持机构设有与上述无线控制装置连接的对应的无线控制器。
[0056]
无人机飞手通过操作控制设备，可以无线远程控制夹持机构、卷扬机构、双目识别相机21和高音喇叭20，其相互之间的安装连接方式本技术领域人员完全可以实现，本发明不涉及对其的改造所以不再赘述。
[0057]
双目识别相机21，能够实现自动避障，自动判断距离，识别货物投递(抓取)目标，前期大目标可以通过gps定位给无人机进行航线规划，飞离目前上空；通过机载照明灯31对目标点提供实时照明；高音喇叭20提供实时喊话通讯，实时指导地面人员如何将物品放置机械抓下，当气流环境出现异常时也能及时告知地面人员远离躲避，达到了适用于多种场景的有益效果。
[0058]
综上，实际工作过程为：在初始地点，无人机本体1未工作时，其通过支撑腿22放置于地面上，相关人员将物资放入到物流盒19中，如图1所示，此时无人机本体1处于初始状态，然后无人机本体1升至空中并且抵达目的地，抵达之后，如图2所示，驱动机构使支撑板25滑出物流盒19的上下运动范围，卷扬机构开始释放连接线15，释放长度10——15米，物流盒19放置在地面上之后，控制夹持机构松开物流盒19即可，同样的，在需要重新抓住货物时，无人机操作人员通过机载双目识别相机21，操作夹持机构，抓住货物，然后在控制卷扬机构升起连接线15和物流盒19，升至最高点时，控制驱动机构使支撑板25滑动至物流盒19下方，然后控制卷扬机构略微放下物流盒19，使其放在支撑板25的凹槽内即可。
[0059]
此外，夹持电机16，自锁电机17以及驱动电机27均为舵机，轻便且易于远程控制的特性更适用于本发明。
[0060]
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实说明书中实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。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，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。