一种智能配送无人机及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种智能配送无人机及其控制方法，包括在无人机主体上设有的无刷电机和若干个旋翼臂，无人机主体下部连接货舱主体，无人机主体和货舱主体上设卡扣装置；货舱主体包括投送管道和若干个货舱，各货舱中分别设有夹持货物的夹紧装置和推送装置，并设有脚架；在无人机主体上分别设有摄像头、GPS定位装置和红外线测距装置；以及与摄像头、红外线测距装置和GPS定位装置连接的控制系统。本发明专利技术能够完成目标识别、路径规划、实时测距和自动避障功能，减小了地面道路的条件限制，实现货物自主配送。

【技术实现步骤摘要】
一种智能配送无人机及其控制方法
本专利技术属于配送机器人领域，特别涉及一种智能配送无人机装置及其控制方法。
技术介绍
随着我国快递业的不断发展,包裹数量急剧增加，导致快递“最后一公里”配送任务重、难度高。传统的“最后一公里”配送任务主要由人工完成，往往存在配送不及时、包裹易丢失、取货时间地点不灵活、大件配送体系不完善等问题,不能满足人们对高质量快递业服务末端配送的需求。配送机器人概念应运而生，阿里巴巴的物流机器人已经在浙江大学等地进行了试用并获得了良好的反响。但现有的物流机器人存在着诸如：受地面道路的条件限制较大，难以在地表崎岖与交通拥堵的环境下进行配送；配送无人机具有受地面道路的条件限制更小，人力成本更低，可以用来完成特定场所的自动配送工作的特点，可以更快速的进行货物配送；但现有的配送无人机多采用挂绳悬挂式配送方式，不仅不安全而且每次只能配送一个货物，配送效率较低。现有技术只能人为的操作遥控器来控制无人机完成指定的操作或提前设定目的地进行定点飞行，无法实现无人机自主配送。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种智能配送无人机及其控制方法，其作为配送机器人的一种，较一般的配送机器人受地面道路的条件限制更小，人力成本更低，可以用来完成特定的场所的自动配送工作。如解决隔离区或山区的货物配送问题，采用本专利技术的智能配送无人机能更好实现。本专利技术的其主体上安装了摄像头、GPS定位装置和红外线测距装置，配合系统程序，完成目标识别、路径规划、实时测距和自动避障功能，实现自主配送，减小道路条件对无人机配送的影响；货舱主体含有三个货物存放区，能一次配送三个货物，大大提高货物配送的效率。本专利技术是通过下述技术方案来实现上述目的。一种智能配送无人机，包括货舱主体、无人机主体、夹紧装置、推送装置、卡扣装置、脚架、摄像头、GPS定位装置和红外线测距装置；无人机主体上设有无刷电机连接的若干个旋翼臂，无人机主体下部连接货舱主体，卡扣装置设在无人机主体和货舱主体上；货舱主体包括无人机主体下部的投送管道和若干个货舱，各货舱中分别设有夹持货物的夹紧装置和推送装置，在三个货舱外板上分别设有脚架；还包括设在货舱主体上的摄像头、货舱主体前的红外线测距装置和无人机主体上的GPS定位装置；以及与摄像头、红外线测距装置和GPS定位装置连接的控制系统。对于上述技术方案，本专利技术还有进一步优选的方案：优选的，所述无人机主体包括上层板和下层板，旋翼臂与上层板连接，上层板通过旋翼臂与下层板连接；旋翼臂端部设置无刷电机和螺旋桨，下层板下方固定有固定板。优选的，所述货舱主体中部下方为投送管道，通过三个框型板连接构成；在三个框型板外侧分别连接平行布置的连杆和限位板，通过连杆连接货舱框板和外侧板，三块侧板的外侧都固定有推送装置和脚架。优选的，所述货舱主体后货舱两侧面安装有左侧连接板和右侧连接板，左侧连接板和右侧连接板以及货舱主体前部都安装有卡扣装置。优选的，所述卡扣装置包括卡扣卡槽和卡扣定位件，卡扣卡槽包括通过螺钉连接的两个短垫片和一个长垫片组成的一个能卡住上方卡扣的卡槽结构，卡扣卡槽固定在前侧板、左侧连接板和右侧连接板上。优选的，所述卡扣定位件包括L型铝合金板、固定片、U型板、卡扣和扭转弹簧，L型铝合金板固定在下层板和固定板上；通过螺栓将U型板和卡扣固定在固定片和L型铝合金板之间，扭转弹簧固定在卡扣中间。优选的，所述推送装置包括电机输出轴啮合的减速齿轮组，减速齿轮组与齿条啮合，齿条连接齿条固定件，齿条固定件分别连接于三个夹紧装置的夹紧外壳上。优选的，所述夹紧装置通过齿条固定件与推送装置连接；夹紧装置夹紧外壳内侧壁设有水平向内延伸的圆柱，圆柱内放置有预紧弹簧，受力支座上设有与水平圆柱相插入的小直径圆柱；受力支座外端面连接有活动夹片，活动夹片与夹紧外壳外侧壁弧形面相向布置；限位杆穿过夹紧外壳上下两侧限位槽与货舱上的限位板的限位槽活动连接，限定夹紧装置在货舱中的位置。优选的，限位杆中段上下分别设有限位挡块和限位螺纹，通过螺母连接限位杆，将限位杆在限位杆支撑的任意位置夹紧。相应地，本专利技术给出了一种智能配送无人机的控制方法，包括：S1，客户下单，订单信息导入商家电脑端；S2，操作员在电脑前将所有货物投送目的地及其所需投送的货物对应顺序信息导入无人机控制系统；S3，无人机控制系统自检电量是否充足；如是，则此无人机控制系统接收指令信息，并且等待存货员向货舱存放货物；若否，则不接收指令，继续充电，指令由下一台无人机根据电量判断是否可以接收；S4，存货员人工打开无人机主体与货舱主体的卡扣，使无人机主体与货舱主体分离，将待配送货物放置到货舱后，连接无人机主体和货舱主体；S5，无人机控制系统自检是否存放货物；如是，无人机开启配送程序；若否，继续等待装货；S6，开启配送程序后，无人机GPS定位装置测定无人机当前所处位置，判断与第一个带配送货物目的地之间的位置关系，做出初步的路径规划；S7，无人机起飞，开始红外测距装置实时测距判断初步的规划路径上是否有障碍物阻挡；若是，则向红外测距装置测得没有障碍阻挡的方向飞行，绕过障碍物，无人机便实时绕过障碍物逐渐逼近目的地；若否，则按照初步的规划路径抵达目的地；S8，无人机到达目的地，无人机降低飞行高度，对应货物所在货舱的推动装置启动，进行货物的投放；S9，投放完成，无人机控制系统判断货舱货物是否投递完；若是，无人机返回出发地进行下一个批货物投送；若否，则通过步骤S1～S8投送剩余货物。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下有益效果：本专利技术整个配送过程可以做到自主定位、路径规划、目标识别、自动避障、货物搬运与精准投递；克服了地面交通状况对配送的限制，每次配送只能配送一个货物，配送效率较低的问题，可以用来完成特定的场所的自动配送工作。1、本专利技术由于采用了上述技术方案的控制系统及其外设的共同配合工作，解决了物流配送无人机受地面道路条件限制的缺陷，难以在地表崎岖与交通拥堵的环境下进行配送的问题。2、本专利技术由于采用了上述技术方案的货舱主体含有多个货物存放区，能一次配送多类个货物，解决了每次配送效率较低的问题。3、本专利技术由于采用了上述技术方案的夹紧装置，解决了无人机飞行时货物在货舱内晃动的问题。4、推送装置在控制系统的控制下，使货物从货舱推出，进行投送货物。5、通过在无人机主体上安装了摄像头、GPS定位装置和红外线测距装置；配合系统程序，使用STM32单片机硬件芯片和摄像头配合对图像进行处理，完成目标识别、路径规划、实时测距和自动避障功能，减小了地面道路的条件限制，实现货物自主配送。6、通过在无人机主体上安装了摄像头、GPS定位装置和红外线测距装置；配合系统程序，使用STM32单片机硬件芯片和摄像头配合对图像进行处理，完成目标识别、路径规划、实时测距和自动避障功能，减小了地面道路的条件限制，实现货物自主配送。...

【技术保护点】
1.一种智能配送无人机，其特征在于，包括货舱主体、无人机主体、夹紧装置、推送装置、卡扣装置、脚架、摄像头、GPS定位装置和红外线测距装置；/n无人机主体上设有无刷电机连接的若干个旋翼臂，无人机主体下部连接货舱主体，卡扣装置设在无人机主体和货舱主体上；/n货舱主体包括无人机主体下部的投送管道和若干个货舱，各货舱中分别设有夹持货物的夹紧装置和推送装置，在若干个货舱外板上分别设有脚架；还包括设在货舱主体上的摄像头、货舱主体前的红外线测距装置和无人机主体上的GPS定位装置；以及与摄像头、红外线测距装置和GPS定位装置连接的控制系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种智能配送无人机，其特征在于，包括货舱主体、无人机主体、夹紧装置、推送装置、卡扣装置、脚架、摄像头、GPS定位装置和红外线测距装置；
无人机主体上设有无刷电机连接的若干个旋翼臂，无人机主体下部连接货舱主体，卡扣装置设在无人机主体和货舱主体上；
货舱主体包括无人机主体下部的投送管道和若干个货舱，各货舱中分别设有夹持货物的夹紧装置和推送装置，在若干个货舱外板上分别设有脚架；还包括设在货舱主体上的摄像头、货舱主体前的红外线测距装置和无人机主体上的GPS定位装置；以及与摄像头、红外线测距装置和GPS定位装置连接的控制系统。


2.根据权利要求1所述的一种智能配送无人机，其特征在于，所述无人机主体包括上层板和下层板，旋翼臂与上层板连接，上层板通过旋翼臂与下层板连接；旋翼臂端部设置无刷电机和螺旋桨，下层板下方固定有固定板。


3.根据权利要求1所述的一种智能配送无人机，其特征在于，所述货舱主体中部下方为投送管道，通过三个框型板连接构成；在三个框型板外侧分别连接平行布置的连杆和限位板，通过连杆连接货舱框板和外侧板，三块侧板的外侧都固定有推送装置和脚架。


4.根据权利要求1所述的一种智能配送无人机，其特征在于，所述货舱主体后货舱两侧面安装有左侧连接板和右侧连接板，左侧连接板和右侧连接板以及货舱主体前部都安装有卡扣装置。


5.根据权利要求4所述的一种智能配送无人机，其特征在于，所述卡扣装置包括卡扣卡槽和卡扣定位件，卡扣卡槽包括通过螺钉连接的两个短垫片和一个长垫片，组成一个能卡住上方卡扣的结构，卡扣卡槽分别固定在前侧板、左侧连接板和右侧连接板上。


6.根据权利要求5所述的一种智能配送无人机，其特征在于，所述卡扣定位件包括L型铝合金板、固定片、U型板、卡扣和扭转弹簧，L型铝合金板固定在下层板和固定板上；通过螺栓将U型板和卡扣固定在固定片和L型铝合金板之间，扭转弹簧固定在卡扣中间。


7.根据权利要求1所述的一种智能配送无人机，其特征在于，所述推送装置包括电机输出轴啮合的减速齿轮组，减速齿轮组与齿条啮合，齿条连接齿条固定件...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦艳梅，蒋左，王陶，邱泽铠，朱靖东，刘凌，
申请(专利权)人：西安文理学院，
类型：发明
国别省市：陕西;61