自动卸货载具及无人机的制作方法

本实用新型主要涉及无人运载领域，尤其涉及一种自动卸货载具及无人机。

背景技术：

无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的飞行设备。民用的无人机应用范围较广，包括航拍、农业、植保、自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄等。

在上述各种无人机应用中，快递运输能够极大程度的节省人力物力，提高运输效率，因此无人机货运未来可能会成为更为主流的运输方式。对于目前的无人机来说，通常的运输模式是发货人员将货物安装在无人机的专用载具中，例如安装在无人机下方的拖网内，然后操作无人机升空并前往卸货地点，当无人机抵达卸货地点后，无人机降落在地面，并由处于卸货地点的收货人员将专用载具打开，将货物取出。在这个过程中，无人机主要起到途中运输的作用，在运输的起点和终点均需要人员进行配合，占用了不少人力，尤其在卸货地点往往还需要收货人员具有一定的卸货经验，以免在卸货过程中误操作而使得无人机无法正常升空。另一方面，如果收货人员并未在无人机到达时处于卸货地点，则无人机需要长时间滞留在卸货地点，直到收货人员抵达并取出货物后才能重新升空返回，这势必会使无人机的效率受到极大影响。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提出一种自动卸货载具及无人机，能够提高无人运载工具的物品运输效率。

为实现上述目的，本实用新型的一个方面提供了一种自动卸货载具，包括：安装座、多个载物臂和载物臂驱动机构，所述安装座用于与无人运载工具进行固定，所述多个载物臂通过所述载物臂驱动机构与所述安装座连接，能够在所述载物臂驱动机构的驱动作用下张开或收拢，所述多个载物臂在收拢状态下能够形成承载被载物体的空间，在张开状态下解除对被载物体的约束。

进一步的，所述载物臂包括臂体和支撑部，所述支撑部形成或设置在臂体上，在所述多个载物臂的收拢状态下，所述臂体和支撑部对被载物体形成支撑和夹持限位作用，在所述多个载物臂的张开状态下，所述臂体和支撑部解除对所述被载物体的支撑和夹持限位作用。

进一步的，所述臂体的根部与所述载物臂驱动机构铰接，能够在所述载物臂驱动机构的驱动下相对于所述安装座转动，各个所述载物臂的所述支撑部至少形成或设置在所述臂体的自由端，能够随所述臂体的转动而相互靠拢或相互分离。

进一步的，所述多个载物臂包括至少两组载物臂，所述至少两组载物臂分别位于被载物体的不同侧面。

进一步的，每组所述载物臂包括至少两个所述载物臂，每组所述载物臂通过连接件相互固定连接，且相对于所述被载物体的侧面均匀排列。

进一步的，处于对侧的不同组所述载物臂的运动平面重合。

进一步的，所述臂体的截面尺寸从根部到自由端的截面尺寸逐渐减小。

进一步的，在所述臂体上靠近自由端的部位设有加强结构。

进一步的，所述臂体上开设有多个减重孔。

进一步的，所述载物臂驱动机构包括动力输出元件和传动元件，所述动力输出元件固定安装在所述安装座上，并通过所述传动元件连接所述多个载物臂，所述动力输出元件通过输出动力，能够使所述多个载物臂相对于所述安装座移动或转动，以切换所述多个载物臂的张开状态和收拢状态。

进一步的，所述载物臂包括臂体和支撑部，所述支撑部形成或设置在臂体上，所述传动元件包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的两端分别与所述臂体的根部和所述安装座转动连接，所述第二连杆的两端分别与所述臂体的根部和所述动力输出元件的输出端转动连接，且所述第一连杆在所述臂体的根部的转动轴线与所述第二连杆在所述臂体的根部的转动轴线不重合。

进一步的，所述多个载物臂包括至少两组载物臂，每组所述载物臂包括至少两个所述载物臂，每组所述载物臂中的至少两个所述载物臂的臂体根部之间固定连接有具有不同转动轴线的第一连接轴和第二连接轴，所述第一连杆和第二连杆分别与所述第一连接轴和第二连接轴枢接。

进一步的，所述动力输出元件为直线电机、气缸或液压缸，在所述动力输出元件的输出端上固定连接有连接底座，所述动力输出元件的输出端通过所述连接底座与所述第二连杆铰接。

进一步的，还包括到位探测开关，能够探测被载物体是否到达所述多个载物臂之间的载货位置，以便所述载物臂驱动机构在被载物体到达所述载货位置时，驱动所述多个载物臂收拢。

进一步的，所述载物臂驱动机构包括动力输出元件和传动元件，所述动力输出元件固定安装在所述安装座上，并通过所述传动元件连接所述多个载物臂,所述到位探测开关包括接触式传感单元，在所述动力输出元件的输出端上固定连接有连接底座，所述接触式传感单元设置在所述连接底座下方对应于被载物体的位置，能够在被载物体到达所述载货位置时由被载物体以接触或挤压方式实现触发。

进一步的，所述接触式传感单元为微动开关。

进一步的，所述无人运载工具为无人机或无人车，所述载物臂驱动机构由所述无人机或无人车上的控制器自动控制或者由被载物品的发出方远程控制来实现所述多个载物臂的张开或收拢。

进一步的，所述无人运载工具为无人机，在所述多个载物臂的张开状态下，至少三个所述载物臂的臂体的自由端位于同一水平面，以实现所述无人机的起落支撑作用。

为实现上述目的，本实用新型的另一个方面提供了一种无人机，包括机体和飞行翼，其特征在于，还包括前述的自动卸货载具，所述自动卸货载具通过安装座固定在机体的下方。

进一步的，在所述机体的下方还设置有起落架，所述自动卸货载具位于所述起落架的架体之间。

基于上述技术方案，本实用新型采用多个载物臂对被运载的物体(简称被载物体)进行承载，并利用载物臂驱动机构驱动载物臂张开或收拢，来实现载物臂对被载物体的承载和释放，这样就能够实现无人运载工具对被载物体的自动卸货，不需要收货人员配合进行卸货，因此对人员配合要求较低，另一方面，由于无人运载工具可以在运送地点卸货后返回或者去往下一送货地点，因此不需要长时间滞留在当前卸货地点，因此极大的提高了无人运载工具的送货效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型无人机的一实施例的结构示意图。

图2为本实用新型自动卸货载具的一实施例的结构示意图。

图3为图2中椭圆圈对应结构的放大示意图。

图4为本实用新型自动卸货载具实施例的载物臂张开状态的示意图。

图5为本实用新型自动卸货载具实施例的载物臂收拢状态的示意图。

图6为本实用新型自动卸货载具实施例的载物臂处于收拢状态时臂体和支撑部与被载物体的位置关系的放大示意图。

图7为本实用新型无人机的另一实施例的结构示意图。

图8为图7无人机实施例在空载状态下的结构示意图。

具体实施方式

以下详细说明本实用新型。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。

本实用新型中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”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实用新型，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型保护范围的限制。

如图1所示，为本实用新型无人机的一实施例的结构示意图。在本实施例中，无人机包括机体2、飞行翼3和自动卸货载具1。其中，机体2包括了无人机所需的各类电气元件和电源组件，例如电路板、飞行控制系统、电池等。飞行翼3与机体2连接，能够执行无人机的升降功能，飞行翼3可采用固定翼或者图1所示的旋翼形式，也可以采用固定翼和旋翼的组合形式。

自动卸货载具1是用来运载被载物体的工具，其被安装在机体2的下方，以便根据需要在任意地理位置卸货或者在运送地点自动卸货。卸货位置可以在空中的预设高度，也可以实现在降落后的自行卸货操作。

图2-6示出了自动卸货载具1的一个具体实施例，在本实施例中，自动卸货载具1具体包括：安装座11、多个载物臂12和载物臂驱动机构。安装座11用于与无人运载工具进行固定，对于图1所示的无人机来说，自动卸货载具1可以通过安装座11固定在无人机的机体2的下方。多个载物臂12可以通过所述载物臂驱动机构与所述安装座11连接，并能够在所述载物臂驱动机构的驱动作用下张开或收拢。多个载物臂12在收拢状态下能够形成承载被载物体5的空间，被载物体处于该空间内能够被无人机稳定的携带升空，而在多个载物臂12的张开状态下，则解除多个载物臂12对被载物体5的约束，使得被载物体能够在自身重力的作用下或者其他部件的驱动作用下从载物臂12之间脱离。

载物臂12可以具体包括臂体12a和支撑部12b，支撑部12b可以形成在臂体12a上，例如在臂体12a上直接铣削出支撑部，或者通过一体成型的方式直接形成臂体12a和支撑部12b。支撑部12b也可以采用安装部件(例如圆钉、螺钉等)、安装结构(例如螺纹结构、嵌接结构、粘接结构等)设置在臂体12a上。

在所述多个载物臂12的收拢状态下(可参考图5)，所述臂体12a和支撑部12b能够对被载物体5形成支撑和夹持限位作用。臂体12a和支撑部12b可以根据与被载物体的配合面对被载物体5的不同侧面进行夹持限位，并在被载物体5的底面上形成支撑，以使得被载物体5能够被稳定的承载。参考图4、5所分别示出的状态图和图6所示的配合结构，可以看到被载物体5可以在侧面(也可包括底面)形成内凹结构5a，以便使臂体12a嵌入到被载物体5的侧面，如果底面也设置内凹结构，则支撑部12b也可以嵌入在内凹结构内形成对被载物体5的支撑作用。利用这样的配合结构，可以使载物臂12能够形成对被载物体5更多方向的约束作用，避免被载物体5发生蹿动，从而确保被载物体5在运送过程中不容易掉落。

在所述多个载物臂12的张开状态下(可参考图4)，臂体12a和支撑部12b解除对所述被载物体5的支撑和夹持限位作用，以便被载物体5在自身重力的作用下或者其他部件的驱动作用下从载物臂12之间脱离。

臂体12a可以在载物臂驱动机构的驱动下运动，运动方式可以包括移动或者转动，或者移动和转动的混合运动。图2中示出的臂体12a的根部与所述载物臂驱动机构铰接，能够在所述载物臂驱动机构的驱动下相对于所述安装座11转动。相应的，各个所述载物臂12的所述支撑部12b至少形成或设置在所述臂体12a的自由端，能够随所述臂体12a的转动而相互靠拢或相互分离。

当臂体12a在驱动下向外扩张，则其自由端则会相互分离，使得支撑部12b相互之间也相对远离，从而解除对被载物体5的支撑作用能够。而当臂体12a在驱动下向内收合，则其自由端则会相互靠拢，使得支撑部12b相互之间相互靠近，直至将被载物体5夹持牢靠，并形成稳定支撑。

支撑部12b除了设置在臂体12a的自由端，也可以设置在臂体12a的其他位置，例如臂体12a的中部或中下部，增加更多的支撑部可以获得更加稳定的支撑作用，相应的可在被载物体的外轮廓上形成或设置与支撑部12b相配合的结构。

对于被载物体来说，较多的载物臂12可以对被载物体形成各方向的约束作用，为了便于载物臂12的操作，优选使多个载物臂12包括至少两组载物臂12，并使至少两组载物臂12分别位于被载物体5的不同侧面，以便对被载物体形成多个侧面的夹持限位和支撑作用。图2示出的载物臂12包括两组，分别位于被载物体5的对侧，相应的，也可以在被载物体5的另一垂直方向的对侧也设置两组载物臂12，以形成更稳定的夹持限位和支撑作用。

载物臂5的数量和设置位置可以综合被载物体的形状、重量范围、无人机的载重能力等因素考虑。对于每组载物臂12来说，如果臂体较宽，可以只包括一个载物臂12，而为了减轻臂体12本身的重量，也可以包括两个以上宽度较小的载物臂12，每组所述载物臂12可通过连接件相互固定连接，且相对于所述被载物体5的侧面均匀排列。

为了使载物臂12对被载物体的夹持和支撑作用更均衡，优选使处于对侧的不同组所述载物臂12的运动平面重合。在其他实施例中，处于对侧的不同组所述载物臂12的运动平面也可以不重合，只需要确保被载物体的重心落在各个载物臂12之间即可。

对于臂体12a来说，优选使臂体12a的截面尺寸从根部到自由端的截面尺寸逐渐减小，以使得质量较大的根部距离枢轴较近，并使较远位置的自由端质量较小，从而减小驱动力矩，使得驱动更加容易。在其他实施例中，也可以采用从根部到自由端截面尺寸相同的结构，或者其它截面尺寸关系的结构，只要能够确保臂体12a能够被驱动运动，并且能够和支撑部12b共同实现被载物体5的夹持限位和支撑作用即可。

在所述臂体12a上靠近自由端的部位可以设置加强结构12c，例如图2中示出的多组凸起，这些凸起可以使自由端用于承载被载物体5的部分更不容易变形或不容易发生较大幅度的变形，从而确保被载物体5更稳定的支撑。

为了尽量提升无人运载工具的载物能力，可以通过使臂体12a尽量减少重量来使得自动卸货载具1的重量减轻，除了改造臂体12a的结构形式之外，优选在臂体12a上开设有多个减重孔12d。

载物臂驱动机构可以直接驱动载物臂12运动，其可具体包括动力输出元件13和传动元件14。其中，动力输出元件13固定安装在所述安装座11上，并通过所述传动元件14连接所述多个载物臂12，所述动力输出元件13通过输出动力，能够使所述多个载物臂12相对于所述安装座11移动或转动，以切换所述多个载物臂12的张开状态和收拢状态。

仍参考图2，所述载物臂12包括臂体12a和支撑部12b，所述支撑部12b形成或设置在臂体12a上，所述传动元件14包括第一连杆14a和第二连杆14b，所述第一连杆14a的两端分别与所述臂体12a的根部和所述安装座11转动连接，所述第二连杆14b的两端分别与所述臂体12a的根部和所述动力输出元件13的输出端转动连接，且所述第一连杆14a在所述臂体12a的根部的转动轴线与所述第二连杆14b在所述臂体12a的根部的转动轴线不重合。

对于多个载物臂12包括至少两组载物臂12，每组所述载物臂12包括至少两个所述载物臂12的情况。可以在每组所述载物臂12中的至少两个所述载物臂12的臂体12a根部之间固定连接具有不同转动轴线的第一连接轴12e和第二连接轴12f，并使所述第一连杆14a和第二连杆14b分别与所述第一连接轴12e和第二连接轴12f枢接。这样在动力输出元件13的驱动作用下，通过第一连杆14a和第二连杆14b带动第一连接轴12e和第二连接轴12f运动，可以使多个载物臂12同步运动，避免因载物臂12张开不协调时导致被载物体无法以合适的姿态脱离。

在动力输出元件13的选择上，优选采用能够输出直线行程的直线电机、气缸或液压缸。为了同时驱动多组载物臂12的第二连杆14b，动力输出元件13的输出端可以通过一个连接底座13a与所述第二连杆14b铰接，该连接底座13a可以固定连接在动力输出元件13的输出端上。

对于无人机或者无人车等无人运载工具来说，上述载物臂驱动机构的各种实现形式均可由无人运载工具上的控制器自动控制或者由被载物品的发出方远程控制，来实现所述多个载物臂12的张开或收拢，从而使得本实用新型自动卸货载具能够实现按需卸货和自动卸货。相应的，由于这个卸货过程不需要收货人员配合，因此对人员配合的经验要求较低。此外，由于无人运载工具可以在运送地点卸货后按照发出方的指令返回或者自动返回，也可以按照发出方的指令去往下一送货地点或者自动去往下一送货地点，因此不需要长时间滞留在当前卸货地点，因此极大的提高了无人运载工具的送货效率。

本实用新型的自动卸货载具1除了可以实现自动卸货功能，还能够在被载物体被装入到载物臂之间的载货位置时自动形成约束作用，即在自动卸货载具1中增加到位探测开关，能够探测被载物体5是否到达所述多个载物臂12之间的载货位置，以便所述载物臂驱动机构在被载物体5到达所述载货位置时，驱动所述多个载物臂12收拢。

到位探测开关可以包括非接触式传感单元或者接触式传感单元，非接触式传感单元可以为基于光、超声波或电磁等原理的传感器，例如光对射管、接近开关等。接触式传感单元可采用图3所示的微动开关13b等，相应的，接触式传感单元可以设置在所述连接底座13a下方对应于被载物体5的位置，能够在被载物体5到达所述载货位置时由被载物体5以接触或挤压方式实现触发。

上述自动卸货载具1可用于各类无人运载工具，尤其适用于无人机使用，可以极大地提高无人机的运送效率，提高无人机的使用率。此外，该自动卸货载具1也可以应用在其他场合，例如起吊装置中。

在图1所示的无人机实施例中，无人机的机体2的下方还可以设置起落架4，用于对无人机在地面上的起升和降落提供支撑，相应的，可以将自动卸货载具1位于所述起落架4的架体之间。

在图7、8中还提供了另一种无人机的实施例，相比于之前实施例中的无人机，本实施例的无人机可以取消或者将起落架拆卸掉。即通过载物臂12实现无人机的起落支撑作用，相应的，优选使所述多个载物臂12在张开状态下，使至少三个所述载物臂12的臂体12a的自由端位于同一水平面，以便形成稳定的支撑作用。也就是说，当无人机完成被载物品的投放后，可以直接利用载物臂12降落来替代起落架的作用。

下面结合图1-8说明一下安装了本实用新型自动卸货载具1的无人机的具体工作过程。

被载物体的发出方先将被载物体5置于载物臂12之间，当被载物体5到达多个载物臂12之间的载货位置时，被载物体5的上表面轮廓能够触发到连接底座13a上的微动开关13b，该微动开关13b可以向无人机的控制系统发送传感信号，提示控制系统目前被载物体5已到达载货位置。无人机的控制系统则会给动力输出元件13提供控制指令，使动力输出元件13的输出端向上运动，这就使得输出端通过连接底座13a所连接的第二连杆14b向上运动，而第二连杆14b又会带动第二连接轴12f围绕第一连接轴12e转动，相应的由第二连接轴12f所连接的多组载物臂12就会随之围绕第一连接轴12e转动，从而形成向内收拢的动作，直至载物臂12对被载物体形成夹持限位和支撑作用。

动力输出元件13的驱动也可以由远程的控制系统进行控制，用于直接对地面的货物进行抓取，省去发货人员的装载操作。

在被载物品装载完毕后，无人机可以在飞控系统的控制下升空，并飞行到预定的卸货地点，或者按照指令所提供的飞行路线进行飞行。当无人机的飞控系统判断无人机已到达卸货地点，或者无人机接收到远程卸货指令时，则动力输出元件13在接收到无人机的控制器发出的卸货指令或者收到发货方的远程卸货指令时，其输出端向下运动，带动第二连杆14b向下运动，而第二连杆14b又会带动第二连接轴12f围绕第一连接轴12e转动，相应的由第二连接轴12f所连接的多组载物臂12就会随之围绕第一连接轴12e转动，从而形成向外打开的动作，直至解除对被载物体5的限制。

在无人机的起落架位置还可以进一步设置光栅传感器，可检测被载物体是否已经投放。当确认被载物体已经完全通过光栅传感器，表示被载物体已经完全脱离了载具，此时可认定投放完毕。光栅传感器的信号经过无人机的飞控系统确认后，可以执行返航或去往下一预设地点。

以上对本实用新型所提供的自动卸货载具及无人机进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。