一种自动装载快递的无人机装置的制作方法

本实用新型属于物流技术和自动控制技术领域，应用于无人机的自动装载包裹和调度，具体涉及一种自动装载快递的无人机装置。

背景技术：

随着电子商务的日益普及和繁荣，越来越多的人倾向于选择在网络上购买商品和服务。网络购物已经成为中国乃至全世界消费者们最重要的购物方式之一。电子商务的高速发展同时也带动了物流快递行业的发展。近年来，物流快递业的规模得到了显著扩大，服务质量也有极大提升。但是，在繁荣发展的背后，物流快递行业也面临着诸多问题。油价、人力成本等诸多运送成本的上涨对物流快递行业的进一步发展提出了严峻的挑战。为应对这一挑战，运用先进技术和现代化设备来提效率降成本已迫在眉睫。

无人机物流现已成为当下物流快递行业发展的一种趋势。用无人机来运送包裹的方式不占用城市的道路资源，既可缓解城市的交通压力，又可有效的避免交通堵塞造成的延误。无人机运送包裹的路线在空中，且多为直线，因此可无视复杂地形造成的影响，在胡同小巷众多的有复杂交通状况的城市，能直接将包裹运送到目的地，可以节省很多运送时间和运送成本。对于较远距离的少量包裹，使用无人机运送相比人力运送能节省更多的运送成本。此外，采用无人机运送包裹可以大量减少人力的投入。

现今的无人机在运送包裹时，往往将包裹置于无人机自带的机内货仓或置于无人机外设的货仓中；虽然方法可行，但是货仓限制了包裹的大小尺寸，尺寸较大的包裹无人机无法运送，有较大的局限性；且货仓的重量侵占了无人机的有效载荷，限制了能够携带的包裹的重量；而且货仓的使用使得无人机一次只能运送一件包裹，运送效率堪忧。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术中无人机运送过程中包裹存放的问题，提供一种自动装载快递的无人机装置，通过调度中心、无人机、自动装载快递装置和快递盒四者协同来进行包裹的装载和运送，提高自动化程度、无人机使用率和包裹运送效率，具体技术方案如下：

一方面，提供一种自动装载快递的无人机装置，所述无人机装置包括调度中心、无人机、自动装载装置和快递盒，所述调度中心与所述无人机、自动装载装置和快递盒之间均通信连接，通过所述调度中心控制并调度所述无人机、自动装载装置和快递盒实现快递运送；其中：

所述自动装载装置包括调度传送带、入口传送带、指定数量队列传送带以及与队列传送带对应设置的推送装置和装载平台，所述入口传送带与调度传送带导通连接，用于将快递盒传送上所述调度传送带，所述推送装置设置在调度传送带靠近队列传送带的一侧，且每一所述队列传送带对应设置有一所述推送装置，通过所述推送装置将所述调度传送带上快递盒送至所述队列传送带，并由队列传送带传送至所述装载平台；所述无人机提取所述装载平台上的快递盒进行运送。

进一步的，所述无人机的底部设置有无人机连接装置，且在所述无人机连接装置内装设有用于无人机与所述调度中心通信的信号接收装置和用于夹持快递盒的夹持装置。

进一步的，所述夹持装置包括电机、转轮、环形伸缩夹和拉绳，所述电机通过轴承连接所述转轮，并在所述转轮上下两侧均设置有一所述环形伸缩夹，所述转轮通过所述拉绳分别与两个所述环形伸缩夹连接；其中，所述电机用于驱动所述转轮旋转，所述转轮旋转后通过所述拉绳带动环形伸缩夹，实现所述夹持装置的打开和闭合操作。

进一步的，所述环形伸缩夹包括第一伸缩装置和第二伸缩装置；其中，所述第一伸缩装置包括内环、上环、中环和下环四个伸缩环；所述内环、上环、中环均为下端开口上端开孔的空心圆环体结构；所述下环为下端不开口上端开孔的空心圆环体结构；所述内环固定在所述无人机连接装置内；所述上环活动套装在所述内环的内腔中；所述中环活动套装在所述上环的内腔中；所述下环活动套装在所述中环的内腔中；所述下环下端设有铁磁性物质；所述下环上端外壁设有铁磁性物质；所述伸缩环弯曲角度均为30°；且所述伸缩环均由光滑材料制成；

所述第二伸缩装置包括首环、颔环、颈环和尾环四个伸缩环；所述首环、颔环、颈环、尾环四个伸缩环均为下端开口上端开孔的空心圆环体结构；所述首环固定在无人机连接装置内；所述颔环活动套装在首环的内腔中；所述颈环活动套装在颔环的内腔中；所述尾环活动套装在颈环的内腔中；所述尾环下端设有铁磁性物质；所述尾环上端内壁设有磁性物质；所述伸缩环弯曲角度均为30°；且所述伸缩环均由光滑材料制成。

进一步的，所述拉绳包括a拉绳和b拉绳，所述a拉绳一端连于所述下环上端，另一端固定在所述转轮上；所述b拉绳一端连于所述尾环上端，另一端固定在所述转轮上。

进一步的，所述快递盒包括包裹、快递盒连接装置和拉环，所述快递盒连接装置上设置有第二信号接收装置、夹持装置以及系绳，所述第二信号接收装置装设于所述快递盒连接装置内部，所述快递盒通过所述第二信号接收装置与所述调度中心进行数据交互；所述夹持装置设置于所述快递盒连接装置与包裹接触的一面；所述系绳设置在所述快递盒连接装置的外侧，用于将包裹、快递盒连接装置和拉环系在一起；

所述拉环上还设置有铁磁性物质；所述包裹上设有包含包裹信息的标签。

进一步的，所述调度传送带是一条由若干个螺旋上升段和同等数量螺旋下降段组成的闭合循环传送带；

所述推送装置包括扫描装置和推动装置，所述扫描装置与所述推动装置串联设置，且所述推动装置靠近所述队列传送带设置，所述扫描装置用于扫描所述标签读取包裹的信息，所述推动装置用于将快递盒从所述调度传送带推送到所述队列传送带上；

所述装载平台内部设置有第一信号装置、电磁铁和空槽，所述装载平台通过所述第一信号装置与所述调度中心通信，所述电磁铁设置于所述装载平台的中心位置，且在所述电磁铁两侧各设置有一所述空槽，所述装载平台通过所述空槽可向两侧分开，增加所述装载平台表面积；所述电磁铁与所述拉环和无人机连接装置以及快递盒连接装置上的铁磁性物质配合实现对快递盒在装载平台的连接和无人机的运送操作。

进一步的，所述队列传送带在同一轴线上且相互平行设置。

另一方面，提供一种自动装载快递的无人机装置的装载方法，应用于上述的自动装载快递的无人机装置，所述方法包括：

s1、由调度中心控制快递盒在入口传送带、调度传送带上传送，由扫描装置扫描快递盒上标签，得到扫描信息；

s2、判断所述扫描信息与所述调度中心提供的对应快递盒的信息是否符合，若符合，则通过推动装置将符合所述扫描信息的快递盒推动至队列传送带；若不符合，过滤对应快递盒；

s3、队列传送带在调度中心的控制下，按照快递盒推动到队列传送带上的先后顺序排列；

s4、根据无人机的运送包裹信息，通过调度中心控制队列传送带上的快递盒按照先和顺序将快递盒传送到装载平台；

s5、无人机从装载平台上与对应运送快递盒对接后，启动无人机按照设定目的地进行快递配送。

进一步的，所述方法还包括：

快递盒相互之间的连接：

调度中心发出通电指令控制电磁铁通电并工作；由电磁铁产生的磁力将下层装载平台上的快递盒的拉环吸起；由第一信号接收装置接收调度中心发来的控制指令，控制所述环形伸缩夹从装载平台空槽伸出并夹住电磁铁吸住拉环；调度中心发出断电指令控制电磁铁断电停止工作，实现快递盒在装载平台上的相互链接操作；

快递盒与无人机之间的链接：

由调度中心控制无人机至最上层装载平台，同时，发送通电指令至最上层装载平台，由第一信号接收装置接收，控制电磁铁通电产生磁力；由磁力将下层装载平台上快递盒上拉环吸起；调度中心发送控制信号控制夹持装置夹住拉环，同时，发送断电指令控制电磁铁断电，磁力消失；控制无人机飞行，实现包裹运送任务。

与现有技术相比，本实用新型的自动装载快递的无人机装置及其装载方法的有益效果为；本实用新型抛弃了传统无人机运载快递中货仓的设计，避免了因设置货仓而限制了运送包裹尺寸以及货仓会增加无人机负载和货仓每次只能运送一件货物的负面影响；能够快速高效的完成无人机快递装载操作，且装载操作全程自动执行，无需人力搬运快递和人工操作参与；能够执行运输多件快递前往多个目的地的复杂任务，且可在目的地自主卸货，不需要其他辅助；提高了自动化程度、无人机使用率和包裹运送效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例中所述自动装载快递的无人机装置的结构组成图示意；

图2为本实用新型实施例中所述无人机连接装置的结构图示意；

图3为本实用新型实施例中所述夹持装置的结构俯视图示意；

图4为本实用新型实施例中所述夹持装置的结构平视图示意；

图5为本实用新型实施例中所述夹持装置打开闭合示意图；

图6为本实用新型实施例中所述装载平台的结构图示意；

图7为本实用新型实施例中所述装载平台的合拢打开示意图；

图8为本实用新型实施例中所述快递盒连接装置的结构图示意；

图9为本实用新型实施例中快递盒被推送上队列传送带示意图；

图10为本实用新型实施例中快递盒被推送上装载平台示意图；

图11为本实用新型实施例中所述自动装载快递的无人机装置的实施流程图示意；

图12为本实用新型实施例中装载平台与快递盒之间的连接过程图示意；

图13为本实用新型实施例中装载平台与快递盒之间的连接流程图示意；

图14为本实用新型实施例中无人机与快递盒连接的过程图示意；

图15为本实用新型实施例中无人机与快递盒连接的流程图示意。

标识说明：0-调度中心、1-无人机、11-无人机连接装置、111-信号接收装置、2-自动装载装置、21-调度传送带、22-入口传送带、23-队列传送带、24-推送装置、25-装载平台、251-第一信号接收装置、252-电磁铁、253-空槽、3-快递盒、31-包裹、311-标签、32-快递盒连接装置、321-第二信号接收装置、322-系绳、33-拉环、331-铁磁性物质、4-夹持装置、41-电机、42-转轮、43-环形伸缩夹、431-第一伸缩装置、4311-内环、4312-上环、4313-中环、4314-下环、432-第二伸缩装置、4321-首环、4322-颔环、4323-颈环、4314-尾环、44-拉绳、441-a拉绳、442-b拉绳。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本实用新型实施例中，提供了一种自动装载快递的无人机装置及其装载方法，其中，参阅图1，所述无人机装置包括调度中心0、无人机1、自动装载装置2和快递盒3，调度中心0与无人机1、自动装载装置2和快递盒3之间均通信连接，具体的，本实用新型中通过调度中心0发送指令来控制并调度无人机1、自动装载装置2和快递盒3的操作，让无人机1、自动装载装置2和快递盒3相互协作，实现快递运送任务。

在实施例中，自动装载装置2包括调度传送带21、入口传送带22、指定数量队列传送带23以及与队列传送带23对应设置的推送装置24和装载平台25，入口传送带22与调度传送带21导通连接，快递盒从入口传送带22放入后传送至调度传送带21，并且在调度传送带的传送过程中由推送装置24将快递盒4推送至队列传送带23便于快递盒运送任务的后续操作；具体的，推送装置24设置在调度传送21带靠近队列传送带23的一侧，且每一队列传送带23对应设置有一推送装置24，随后由队列传送带23传送至装载平台25；最后，由无人机提取在装载平台25上的快递盒3，按照设定的目的地由调度中心0来控制无人机飞行，完成快递盒的运送操作。

参阅图2，在本实用新型实施例中，无人机1的底部设置有无人机连接装置11，且在无人机连接装置11内装设有用于无人机1与调度中心0通信的信号接收装置111和用于夹持快递盒的夹持装置4。

结合图3，在本实用新型实施例中，夹持装置4包括电机41、转轮42、环形伸缩夹43和拉绳44，电机41通过轴承连接转轮42，环形伸缩夹43设置有两个，分别装设在转轮42的上下两侧，转轮42通过拉绳44与两个环形伸缩夹43连接；具体的，通过电机41来驱动转轮42旋转，转轮42旋转后通过拉绳44带动环形伸缩夹44，从而实现夹持装置4的打开和闭合操作，由此保证可通过无人机1来对快递盒进行提取，实现运送。

参阅图4，环形伸缩夹43包括第一伸缩装置431和第二伸缩装置432；其中，第一伸缩装置431包括内环4311、上环4312、中环4313和下环4314四个伸缩环；内环4311、上环4312、中环4313均为下端开口上端开孔的空心圆环体结构；下环4314为下端不开口上端开孔的空心圆环体结构，且内环4311、上环4312、中环4313和下环4314四个伸缩环均设置有直径大小不一致的内腔；具体的，内环4311固定在无人机连接装置11内；上环4312活动套装在内环4311的内腔中；中环4313活动套装在上环4312的内腔中；下环4314活动套装在中环4313的内腔中；下环4314下端设有铁磁性物质；下环4314上端外壁设有铁磁性物质；第二伸缩装置432包括首环4321、颔环4322、颈环4323和尾环4324四个伸缩环；首环4321、颔环4322、颈环4323和尾环4324四个伸缩环均为下端开口上端开孔的空心圆环体结构，且首环4321、颔环4322、颈环4323和尾环4324中均开设有一直径大小不同的内腔；具体的，首环4321固定在无人机连接装置11内；颔环4322活动套装在首环4321的内腔中；颈环4323活动套装在颔环4322的内腔中；尾环4324活动套装在颈环4323的内腔中；尾环4324下端设有铁磁性物质；尾环4324上端内壁设有磁性物质；拉绳包括a拉绳441和b拉绳442，a拉绳441一端连于下环4314上端，另一端固定在转轮42上；b拉绳442一端连于尾环4324上端，另一端固定在转轮42上。

优选的，内环4311、上环4312、中环4313和下环4314以及首环4321、颔环4322、颈环4323和尾环4324八个伸缩环的弯曲角度均为30°，且均由光滑材料制备形成，以此来增强伸缩环内壁的光滑性，减少摩擦阻力。

优选的，尾环4324的直径大于下环4314的直径，下环4314可深入至尾环4324的内腔中。

参阅图5，在具体实施例中，拉绳包括a拉绳441和b拉绳442；所述a拉绳441一端连于下环4314上端，另一端固定在转轮42上；所述b拉绳442一端连于尾环4324上端，另一端固定在转轮42上。

在实施例中，转轮42逆时针转动时可以将拉绳44放出，环形伸缩夹43在重力的作用下闭合；转轮42顺时针转动时可以将拉绳44收回，环形伸缩夹43在拉绳拉力的作用下打开；其中，拉绳44在收回时对伸缩装置的拉力应满足：f>下环磁铁体积*密度*下环磁铁倍数+尾环磁铁体积*密度*尾环磁铁倍数。

结合图8，在具体实施例中，快递盒31包括包裹31、快递盒连接装置32和拉环33，快递盒连接装置32上设置有第二信号接收装置321、夹持装置4以及系绳322，第二信号接收装置321装设于快递盒连接装置32内部，快递盒3通过第二信号接收装置321与调度中心0进行数据交互；夹持装置4设置于快递盒连接装置32与包裹31接触的一面；系绳322设置在快递盒连接装置32的外侧，用于将包裹、快递盒连接装置和拉环33系在一起；其中，快递盒连接装置32可为任意形状，例如，若快递盒连接装置32为正方形，则在正方形是个侧边上均设置有系绳322，若为圆形，则每隔90°圆弧设置一条系绳322。

在本实用新型实施例中，拉环33上还设置有铁磁性物质；包裹上设有包含包裹信息的标签。

在本实用新型实施例中，调度传送带21是一条由若干个螺旋上升段和同等数量螺旋下降段组成的闭合循环传送带；推送装置24包括扫描装置和推动装置，扫描装置和推动装置串联连接，且推动装置靠近队列传送带设置；在实施例中，由扫描装置扫描标签读取包裹的信息，由推动装置将快递盒从调度传送带21推送到队列传送带23上，实现调度传送带的调度功能；再由队列传送带23传输至装载平台25；参阅图6和图7，装载平台25内部设置有第一信号装置251、电磁铁252和空槽253；具体的，通过第一信号装置251实现装载平台25与调度中心0之间的数据交互通信，电磁铁252设置于装载平台25的中心位置，且在电磁铁252两侧各设置有一空槽253；实际操作中，装载平台25通过空槽253可向两侧分开，以实现对快递盒的夹持，使得快递盒可以增加装载平台25表面积，以适应不同大小的快递盒3的放置；电磁铁252与拉环33和无人机连接装置11以及快递盒连接装置上的铁磁性物质配合实现对快递盒在装载平台的连接和无人机的运送操作。

在实施例中，队列传送带23在同一轴线上且相互平行设置，即将队列传送带23按照不同高度位置设置，以便于可以从不同位置从调度传送带21上接收到经由推送装置24推送过来的快递盒。

参阅图9和图10，在本实用新型实施例中，当快递盒由调度传送带21推送到队列传送带23上时，则按照快递盒在队列传送带23上的排队顺序依次通过无人机运送，具体的，假设设置有三条高度位置不一样的队列传送带23，最下方依次放置有快递盒a1、快递盒c1，中间传送带依次排列有快递盒a2、快递盒b2和快递盒c2，最上方传送带依次排列有快递盒a3、快递盒b3和快递盒c3，且快递盒a1、快递盒a2和快递盒a3在同一轴线上，快递盒b2和快递盒b3在同一轴线上，快递盒c1、快递盒c2和快递盒c3在同一轴线上，且安排有无人机a、无人机b和无人机c进行快递运送，由于快递盒a1、快递盒a2和快递盒a3最靠近装载平台25，则可通过调度中心0控制无人机a至最上方装载平台25，实现对快递盒a1、快递盒a2和快递盒a3的运送，同时，由于快递盒a1处于最下方，因此按照快递盒a1、快递盒a2、快递盒a3的顺序进行快递盒的运送操作；其他快递盒在队列传送带23上的推送和运送原理相同，在此不再进行赘述。

参阅图11，在本实用新型实施例中，无人机装置的快递自动装载的实现原理的过程具体包括如下步骤：

步骤一、由调度中心控制快递盒在入口传送带、调度传送带上传送，由扫描装置扫描快递盒上标签，得到扫描信息；具体的，快递盒在调度传送带上循环传送，调度传送带在调度中心的控制下由推送装置将快递盒依一定次序从调度传送带推送上队列传送带；结合图9，调度中心根据要降落在装载平台上的无人机的先后顺序、各架无人机要装载的包裹和各个无人机运送包裹的先后顺序等信息，来决定快递盒排列的先后顺序；调度中心将顺序信息发送给推送装置，并按照该顺序将快递盒推送上队列传送带；其中，快递盒的排列先后顺序为：先被无人机取走的快递盒排在队列传送带的前面，后被取走的快递盒排在队列传送带的后面；被同一架无人机先运送的快递盒排在下层，后运送的快递盒排在上层。

步骤二、判断扫描信息与调度中心提供的对应快递盒的信息是否符合，若符合，则通过推动装置将符合所述扫描信息的快递盒推动至队列传送带；若不符合，过滤对应快递盒；在实际操作过程中，因为每一次需要运送的包裹信息均在调度中心进行预先设置，因此，每一次运送包裹均需进行信息对比后才进行无人机配送，而通过扫描装置可实现对包裹信息的全面获取，再与调度中心信息对比，相互一致，则通过推送装置推送到队列传送带，并按早先后顺序排列，经由队列传送带传送到装载平台，调度中心控制无人机进行运送操作。

在本实用新型中，为了实现无人机一次对多个快递包裹的运送，在进行运送前还需将快递盒连接在一起，参阅图12和图13，具体过程为：

首先，快递盒被传送上装载平台后，装载平台内部的第一信号接收装置接收到调度中心发来的信号，电磁铁通产生磁力电，由磁力将下层装载平台上的快递盒上的拉环吸起；然后，快递盒连接装置内部的信号接收装置接收到调度中心发来的信号，通过环形伸缩夹从装载平台的空槽中伸出，夹住被电磁铁吸住的拉环；最后，在环形伸缩夹将吸住的拉环夹住后，第一信号接收装置接收到调度中心发来的断电信号，电磁铁断电不再产生磁力，电磁铁与拉环分开，实现上下快递盒之间的连接，并且快递盒以相互连接的状态在装载平台上等待，等待无人机到达后与无人机连接。

在本实用新型实施例中，为了通过无人机实现快递运送操作，还需要通过无人机将快递盒从装载平台上提取，实现快递盒与无人机之间的连接操作，参阅图14和图15，包括如下步骤：

首先，无人机到达，降落在最上层装载平台上；然后，装载平台内部的第一信号接收装置接收到调度中心发来的信号，电磁铁通电产生磁力，由于拉环上设置有铁磁性物质，则通电产生磁力将下层装载平台上的快递盒上的拉环吸起；然后，无人机连接装置内部的信号接收装置接收到调度中心发来的信号，经由环形伸缩夹从装载平台的空槽中伸出，夹住被电磁铁吸住的拉环；同时，装载平台接收到调度中心发来的信号，平台下部的电磁铁断电，电磁铁不再有磁力，此时，拉环与电磁铁松开；最后，各装载平台接收到调度中心发来的信号，向两侧分开，为无人机起飞让出通路；无人机起飞，带着装载的快递盒执行运送任务。

与现有技术相比，本实用新型的自动装载快递的无人机装置及其装载方法的有益效果为；本实用新型抛弃了传统无人机运载快递中货仓的设计，避免了因设置货仓而限制了运送包裹尺寸以及货仓会增加无人机负载和货仓每次只能运送一件货物的负面影响；能够快速高效的完成无人机快递装载操作，且装载操作全程自动执行，无需人力搬运快递和人工操作参与；能够执行运输多件快递前往多个目的地的复杂任务，且可在目的地自主卸货，不需要其他辅助；提高了自动化程度、无人机使用率和包裹运送效率。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，但并不限制本实用新型的专利范围，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本实用新型说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本实用新型专利保护范围之内。