一种可提升中转续航能力的物流无人机制造技术

本发明专利技术属于无人机技术领域，公开了一种可提升中转续航能力的物流无人机，采用“一空两陆”的空中货物中转方式选择的新模式运送货物，并采用丁”字形杠杆接触充电结构进行无人机空中补充动力；物流运输时，优先考虑由货主无人机完成一次货物直达中转，其次再考虑由快递驿站无人机完成二次中转；为提供更长续航返航里程，其中“丁”字形对接杠杆用于完成主副无人机水平对接，进行固定互连充电。本发明专利技术通过主副无人机的配合使用，有效提高现有物流无人机单机运送的效率；有效提高货主选择接货地点的灵活性；有效弥补单机长时续航返航能力的短板，延长物流无人机的航行里程，而且本发明专利技术解决了单机中途充电、双机中转中充电的问题。

A Logistics UAV with Enhanced Transit Capability

【技术实现步骤摘要】
一种可提升中转续航能力的物流无人机
本专利技术属于物流无人机中转货物和充电
，尤其涉及一种可提升中转续航能力的物流无人机。
技术介绍
目前，最接近的现有技术：伴随着自动化技术的不断智能化发展，具有飞行稳定、便携并且质轻的无人机正在被广泛的应用到大众生活的方方面面。像在娱乐、便民生活以及服务行业等均得到广泛应用。随着人们生活水平的逐步提高，物流服务行业得到人们的极大关注，而无人机在物流服务行业的应用也迎来了发展的高潮。但单机物流无人机的运送效率和带电量是有限的，因此提高物流无人机中转货物和续航返航能力，成为当前解决无人机飞行的主要问题。现有物流无人机的货物配送主要是基于双机中转直达式的方式，无法解决货主因客观因素不能及时接货的问题，这不仅无法保证物流无人机和货主之间配送与接货的灵活性，而且无法延长物流无人机的航行里程。因此，物流无人机长时续航返航问题仍待研究解决。现有物流无人机的充电方式主要考虑飞回起飞点充电、借助中途桩点充电以及双机垂直接触式充电。其中，飞回起飞点充电会在不同程度降低物流无人机的运送效率；借助中途桩点充电易受周围建筑物以及天气的限制，造成飞行风险；双机垂直接触式充电容易受上下机身不稳定悬停的影响，易造成无人机悬停风险。综上所述，现有技术存在的问题是：(1)现有技术不能有效解决单机无人机运输货物的长时续航返航问题。主要体现在现有物流无人机的充电方式主要考虑飞回起飞点充电、借助中途桩点充电的方式，但这种选择充电方式并没有将无人机与起始点、无人机与中途桩点基站之间的位置和路径进行优化，使得物流无人机在运送货物需要补充电能时无法得到及时有效的电能补充，造成物流无人机因电力不足而出现坠机。同样的，当无人机选择借助中途桩点基站去补充点能时，会出现在无人机前往过程中因电能不足无法到达充电桩点而造成无人机飞行危险等问题。对于现有物流无人机采用配备机械臂的双机垂直接触式的充电方式，由于配备了机械臂的无人机，除了要考虑自身重心稳定之外，还要考虑由于机械臂的超冗余性，配备在无人机上的机械臂对于运动轨迹和角度变换的空间就会受限，因此，使得借助机械臂进行双机垂直式接触充电的方式在实际应用中具有一定的局限性。(2)不能解决无人机配送货物的单一局限问题。现有物流无人机的中转货物配送主要是基于双机中转直达的方式，无法满足货主选择接收货物的灵活性。物流主无人机给货主副无人机发送接货信息之后，货主可能会因客观因素(比如有其他非常重要的事情或者货主无人机当前不适合外出作业)无法在规定信息反馈时间内做出接货答复，这样的延时和反馈信息中断，不仅会导致无法满足货主接收货物的灵活性，而且考虑主无人机有限的带电量，这样的延时和中断也会加剧主无人机的航时短，给无人机的飞行带来风险。(3)不能解决无人机长时续航返航问题。a、当前的无人机充电方式，无法保证无人机择优充电和稳定充电，使得充电过程不现实甚至不安全，从而影响无人机长时续航返航的能力。b、仅仅采用基于双机中转直达式的货物配送方式，当主无人机给副无人机发送了准备接货信息之后，主无人机并没有在规定应答时间内收到副无人机是否能前往接货的反馈信息时，就会出现一定的延时和信息中断，使得物流主无人机系统的对当前配送请求出现错估，加剧耗电过程，缩短航行里程，造成无法长时续航和返航等问题。解决上述技术问题的难度：由于无人机本身携带的电量有限，若考虑让无人机采用中途补电，就要考虑无人机与中途基站之间的最佳路径选择问题，同时还要考虑无人机外出作业时天气变化所带来的影响，具有一定的随机可变性。若采用配备机械臂的双机垂直接触式的充电方式，就会对配备机械臂的柔性化提出很高的要求，使得符合灵活冗余且稳定接触具有一定的局限性。解决上述技术问题的意义：通过设计新的充电结构和提出新的货物配送模式，可以解决上述单机中途充电、双机中转直达式配送以及配备机械臂的双机垂直接触式的充电方式所带来的技术问题，能有效提高现有物流无人机运送的效率；能有效提高货主选择接货地点的灵活性；能有效弥补单机长时续航返航能力的短板。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种可提升中转续航能力的物流无人机。本专利技术是这样实现的，一种可提升中转续航能力的物流无人机充电控制方法，所述可提升中转续航能力的物流无人机充电控制方法包括：步骤一，根据视觉传感器和无人机定位系统，获取空中物流主无人机当前飞行状态、当前带电量多少以及与副无人机之间的空中水平距离。步骤二，货主副无人机接受物流订单信息和物流主无人机位置信息后，前往空中完成货物中转。步骤三，根据无人机控制系统中心和自动对焦模块确认物流主无人机与货主副无人机双水平对齐。步骤四，空中物流主无人机控制横向杠杆水平伸缩接触，接触无误且充电环标记显示对齐，由无人机系统控制中心控制物流主无人机与货主副无人机锁定连接。步骤五，物流主无人机与货主副无人机对接锁定后，空中物流主无人机控制两对横向杠杆末端的充电环，完成正负极导通，进行物流主无人机与货主副无人机水平接触充电。进一步，步骤二空中完成货物中转的方法包括：1)物流主无人机基于无线通信优先考虑发送物流订单信息给货主。2)货主基于收到的物流订单信息确认是否派遣货主副无人机到空中接受货物，完成货物一阶段中转交接。若货主因客观因素无法及时派遣货主副无人机接货，物流主无人机收到反馈信息后，给快递驿站副无人机发送物流订单信息，进行二阶段货物中转。3)二阶段货物中转时，物流主无人机通过系统控制中心和定位系统，找到距离最近的快递驿站，快递驿站无人机系统调度中心接受信息后，可派遣快递驿站副无人机去中转货物，完成二阶段货物中转。进一步，步骤四空中物流主无人机控制横向杠杆水平伸缩接触，空中补充动力结构采用安装在物流主无人机正上方中间位置的一对“丁”字形可伸缩横向平行杠杆，采用接触充电方式给货主副无人机补充动力。进一步，步骤五进行物流主无人机与货主副无人机水平接触充电方法包括：通过无人机主控系统信息和自动对焦模块进程进行控制。控制物流主无人机、货主副无人机到达相同高度，物流主无人机的两对可缩横向平行杠杆完成与、货主副无人机正负对接，然后进行充电环连接和锁定，最后充电回路导通，实现物流主无人机与货主副无人机水平接触充电。本专利技术的另一目的在于提供一种物流无人机配送系统实现可提升中转续航能力的物流无人机充电控制系统包括：视觉传感器和无人机定位系统，用于获取物流主无人机当前飞行状态、当前带电量多少以及与货主副无人机之间的空中水平距离。货主副无人机控制系统，用于通过货主副无人机接受物流订单信息和物流主无人机位置信息后，前往空中完成货物中转。无人机控制系统中心，显示货主副无人机、物流主无人机接触无误且充电环标记对齐后，控制货主副无人机、物流主无人机锁定连接。自动对焦模块，用于确认货主副无人机、物流主无人机水平对齐。空中补充动力结构控制模块，用于控制安装在无人机正上方中间位置的一对“丁”字形可伸缩平行杠杆，货主副无人机、物流主无人机对接锁定后，控制物流主无人机的两对横向杠杆末端的充电环，完成正负极导通，进行货主副无人机、物流副无人机水平接触充电。本专利技术的另一目的在于提供一种实现可提升中转续航能力的物流无人机空中补充动力结构，采用安装在无人机正上方中间位置的一对“丁”字形可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可提升中转续航能力的物流无人机充电控制方法，其特征在于，所述可提升中转续航能力的物流无人机充电控制方法包括：步骤一，根据视觉传感器和无人机定位系统获取空中物流主无人机当前飞行状态、当前带电量多少以及与副无人机之间的空中水平距离；步骤二，货主副无人机接受物流订单信息和物流主无人机位置信息后，前往空中完成货物中转；步骤三，根据无人机控制系统中心和自动对焦模块确认物流主无人机与货主副无人机双水平对齐；步骤四，空中物流主无人机控制横向杠杆水平伸缩接触，接触无误且充电环标记显示对齐，由无人机系统控制中心控制物流主无人机与货主副无人机锁定连接；步骤五，物流主无人机与货主副无人机对接锁定后，空中物流主无人机控制两对横向杠杆末端的充电环，完成正负极导通，进行物流主无人机与货主副无人机水平接触充电。

【技术特征摘要】
1.一种可提升中转续航能力的物流无人机充电控制方法，其特征在于，所述可提升中转续航能力的物流无人机充电控制方法包括：步骤一，根据视觉传感器和无人机定位系统获取空中物流主无人机当前飞行状态、当前带电量多少以及与副无人机之间的空中水平距离；步骤二，货主副无人机接受物流订单信息和物流主无人机位置信息后，前往空中完成货物中转；步骤三，根据无人机控制系统中心和自动对焦模块确认物流主无人机与货主副无人机双水平对齐；步骤四，空中物流主无人机控制横向杠杆水平伸缩接触，接触无误且充电环标记显示对齐，由无人机系统控制中心控制物流主无人机与货主副无人机锁定连接；步骤五，物流主无人机与货主副无人机对接锁定后，空中物流主无人机控制两对横向杠杆末端的充电环，完成正负极导通，进行物流主无人机与货主副无人机水平接触充电。2.如权利要求1所述的可提升中转续航能力的物流无人机充电控制方法，其特征在于，步骤二空中完成货物中转的方法包括：1)物流主无人机基于无线通信优先考虑发送物流订单信息给货主；2)货主基于收到的物流订单信息确认是否派遣货主副无人机到空中接受货物，完成货物一阶段中转交接；若货主因客观因素无法及时派遣货主副无人机接货，物流主无人机收到反馈信息后，给距离最近的快递驿站副无人机发送物流订单信息，进行二阶段货物中转；3)二阶段货物中转时，物流主无人机通过系统控制中心和定位系统，找到距离最近的快递驿站，快递驿站无人机系统调度中心接受信息后，可派遣快递驿站副无人机去中转货物，完成二阶段货物中转。3.如权利要求1所述的可提升中转续航能力的物流无人机充电控制方法，其特征在于，步骤四空中物流主无人机控制横向杠杆水平伸缩接触，空中补充动力结构，采用安装在物流主无人机正上方中间位置的一对丁字形可伸缩横向平行杠杆，以接触充电方式给货主副无人机补充动力。4.如权利要求1所述的可提升中转续航能力的物流无人机充电控制方法，其特征在于，步骤五进行物流主无人机与货主副无人机水平接触充电方法包括：通过无人机主控系统信息和自动对焦模块进程进行控制；控制物流主无人机、货主副无人机到达相同高度，物流主无人机的两对可缩横向平行杠杆完成与货主副无人机正负对接，然后进行充电环连接和锁定，最后充电回路导通，实现物流主无人机与货主副无人机水平接触充电。5.一种实现权利要求1所述的可提升中转续航能力的物流无人机充电控制方法的可提升中转续航能力的物流无人机充电控制系统，其特征在于，所述可提升中转续航能力的物流无人机充电控制系统包括：视觉传感器和无...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭建豪，马小萍，王耀南，殷旺，郑英帅，潘豹，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43