抓取式送货飞行器及其送货方法与流程

本发明涉及无人机技术领域。

背景技术：

无人驾驶飞行器，简称无人机(uav，unmannedaerialvehicle)，是一种以无线电遥控或自身程序控制为主的不载人飞行器。其具有机动灵活、反应快速、无人飞行、操作要求低的优点。无人机通过搭载多类传感器，可以实现影像实时传输、高危地区探测功能，是卫星遥感与传统航空遥感的有力补充。目前，无人驾驶飞行器的使用范围已经扩宽到军事、科研、民用三大领域，具体在电力、通信、气象、农业、海洋、勘探、摄影、防灾减灾、农作物估产、缉毒缉私、边境巡逻、治安反恐等领域应用甚广。其中，因小型无人驾驶飞行器具有使用简单、携带相对较方便等特点，在民用方面的应用尤为突出。

目前，已经出现了通过无人机进行送货的技术方案，其通过在无人机上搭载抓取结构，通过抓取结构装载货物，再通过无人机将货物送至目标位置。但上述送货无人机的在飞行过程中，无人机和抓取结构不能根据环境需求进行调整。尤其的，在环境恶劣的情况下，因为搭载货物对无人机的飞行造成了不利影响，增加了安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供了一种抓取式送货飞行器及其送货方法，本发明的送货无人机具有飞行辅助结构，所述飞行辅助结构用以在飞行过程中提供飞行动力辅助、货物维护辅助和/或飞行器本体结构维护辅助；进一步，飞行辅助结构能够根据环境需求调整结构、姿态和/或位置，以适应环境进行飞行，更安全高效。

为实现上述目标，本发明提供了如下技术方案：

一种抓取式送货飞行器，包括飞行器本体结构，所述飞行器本体结构连接有抓取结构，所述抓取结构用以抓取货物；所述飞行器本体结构和/或抓取结构上设置有飞行辅助结构，所述飞行辅助结构用以在飞行过程中提供飞行动力辅助、货物维护辅助和/或飞行器本体结构维护辅助。

进一步，所述飞行辅助结构能够根据环境需求调整自身的和/或货物的结构、姿态和/或位置，以适应环境进行飞行。

进一步，还包括飞行辅助控制器，所述飞行辅助控制器的输入端与风速风向传感器电连接，飞行辅助控制器的输出端与飞行辅助结构连接，所述风速风向传感器用以监测风环境参数。

进一步，所述飞行辅助结构为设置在抓取结构上的螺旋桨，所述螺旋桨为可折叠结构，包括叶片驱动组件和折叠式叶片。

进一步，所述飞行辅助结构为设置在抓取结构两侧的翼翅，所述飞行辅助控制器控制翼翅相对于抓取结构折叠或展开。

所述翼翅通过旋转支座安装在抓取结构上，通过所述旋转支座调整翼翅的姿态角参数。

进一步，所述飞行辅助结构为设置在飞行器本体结构或抓取结构上的风帆，所述飞行辅助控制器控制风帆展开或收回。

所述飞行辅助控制器还能控制风帆的迎风角度和风帆的高低。

进一步，所述飞行辅助结构为设置在抓取结构上的角度调节组件，所述角度调节组件用以根据环境调整货物的倾斜角度，以适应环境进行飞行。

进一步，还包括飞行辅助控制器，所述飞行辅助控制器的输入端与温湿度传感器电连接，飞行辅助控制器的输出端与飞行辅助结构连接，所述温湿度传感器用以监测环境的温湿度参数；所述飞行辅助结构为设置在抓取结构上的隔温防护层，所述飞行辅助控制器控制隔温防护层覆盖部分货物或全部货物。

本发明还提供了一种送货飞行器的送货方法，包括如下步骤：

通过飞行器上的抓取结构抓取待配送货物；

飞行器携带前述待配送货物进行送货；

飞行过程中，通过所述飞行器本体结构和/或抓取结构上设置的飞行辅助结构提供飞行动力辅助、货物维护辅助和/或飞行器本体结构维护辅助。

进一步，还包括步骤，飞行过程中，同时采集飞行器的飞行环境信息；根据所述飞行环境信息，通过飞行辅助结构调整飞行辅助结构的和/或待配送货物的结构、姿态和/或位置，以适应前述飞行环境。

本发明由于采用以上技术方案，与现有技术相比，作为举例，具有以下的优点和积极效果：本发明的送货飞行器，其上设置有飞行辅助结构，所述飞行辅助结构用以在飞行过程中提供飞行动力辅助、货物维护辅助和/或飞行器本体结构维护辅助；进一步，所述飞行辅助结构还能够根据环境需求调整自身的和/或货物的结构、姿态和/或位置，以适应环境进行飞行，使得送货飞行器更安全高效。

附图说明

图1为本发明实施例提供的抓取式送货飞行器的结构示意图一。

图2为图1中的抓取结构的结构示意图。

图3为图1中的送货飞行器的飞行辅助结构展开状态下的结构示意图。

图4至图5为本发明实施例提供的送货飞行器的第二种结构示意图。

图6为本发明实施例提供的送货飞行器的第三种结构示意图。

图7为本发明实施例提供的送货飞行器的第四种结构示意图。

图8为本发明实施例提供的送货飞行器调节货物姿态的结构示意图。

附图标记说明：

送货飞行器200；

机身210，旋翼组件220，抓取结构230，可折叠翼翅240，整流罩250，螺旋桨260，风帆270；

铰支座231，吊具232，外套管233，内杆234，l型夹爪235，缓冲结构235a；

货物300。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明公开的抓取式送货飞行器及其送货方法作进一步详细说明。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

需说明的是，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所述的或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

实施例

参见图1所示，一种抓取式送货飞行器200，包括飞行器本体结构。

所述飞行器本体结构包括机身210、旋翼组件220以及设置在机身210内的智能控制组件(图中未示出)。所述智能控制组件可以包括微处理器、存储器、通信模块、电源和飞行控制模块等。当然，所述飞行器本体结构还可以根据需要，设置耳机插孔、电源键、闪光灯、听筒、扬声器、usb接口等结构以实现相应的功能，上述各结构的设置可参考现有技术中各种现有无人机的常规设置，在此不再赘述。

所述旋翼组件220可以包括飞行翼和飞行动力装置。所述飞行翼可采用二片旋翼、三片旋翼或四片以上旋翼。所述飞行动力装置可采用活塞式、电动式、涡喷式、涡扇式、涡桨式、冲压式或喷气式，本实施例中，飞行动力装置采用电动式发动机。优选的采用无刷电机作为飞行翼的动力装置。

所述飞行器本体结构连接有抓取结构230。所述抓取结构230用以抓取货物。所述抓取结构230，优选的通过吊具安装于机身210下方区域，所述吊具可相对于机身210进行伸缩，所述伸出长度可以进行调整。

所述的抓取，是指将待抓取货物固定在飞行器下方上，以便于飞行器携带该货物飞行。所述的货物，可以是任意可携带对象，可以是无生命的物品也可以是生命体。

所述抓取结构，可以为夹具、吊钩或吸盘。当采用吸盘时，所述吸盘优选的采用电磁吸盘，所述电磁吸盘的供电装置可以响应飞行器的控制。本实施例中，所述的抓取结构为夹具，具体的，为一种夹爪。参见图2所示，所述抓取结构230包括由外套管233和内杆234组成的夹臂，外套管233通过吊具232安装于机身210下方，内杆234的一端嵌套在外套管233内，可在外套管233内滑动；内杆234的另一端连接l型夹爪235。通过所述外套管233和内杆234，l型夹爪235可在夹臂上移动以调节l型夹爪235之间的距离，以此适应不同尺寸的货物。

所述l型夹爪235包括弯钩部，所述弯钩部上方设置有缓冲结构235a，弯钩部在夹持货物时能够更好地固定货物。

所述飞行器本体结构上设置有飞行辅助结构，所述飞行辅助结构用以在飞行过程中提供飞行动力辅助、货物维护辅助和/或飞行器本体结构维护辅助。或者，所述抓取结构上设置有飞行辅助结构，所述飞行辅助结构用以在飞行过程中提供飞行动力辅助、货物维护辅助和/或飞行器本体结构维护辅助。

作为举例而非限制，所述提供飞行动力辅助的飞行辅助结构可以是整流罩、螺旋桨、平行翼翅、风帆等结构。所述提供货物维护辅助的飞行辅助结构可以是保温层、防护层、防撞层等结构。所述提供飞行器本体结构维护辅助的飞行辅助结构可以是防撞层、紧固件紧固装置等结构。

作为举例而非限制，对应于前述抓取结构230，在l型夹爪235与内杆234的连接处设置有铰支座231，通过所述铰支座231连接有翼翅作为飞行辅助结构。

优选的，所述飞行辅助结构能够根据环境需求调整自身的和/或货物的结构、姿态和/或位置，以适应环境进行飞行。作为举例而非限制，比如根据环境中的风环境调整飞行辅助结构和货物的姿态、位置；又比如，根据环境中的温湿度调整货物的隔热结构。

具体的，所述送货飞行器上可以设置飞行辅助控制器，所述飞行辅助控制器的输入端与风速风向传感器电连接，飞行辅助控制器的输出端与飞行辅助结构连接。风速风向传感器可以设置在机身210或抓取结构230上，所述风速风向传感器用以监测风环境参数。

参见图1所示，所述飞行辅助结构可以为设置在抓取结构230两侧的可折叠翼翅240，通过所述飞行辅助控制器控制翼翅相对于抓取结构230折叠或展开。作为举例而非限制，比如通过铰接支座将翼翅安装在抓取结构230的两端，所述铰接支座的铰接轴与一电动伸缩杆连接，电动伸缩杆与电动机电连接。当风速风向传感器监测到的风速较大时，可以通过电动伸缩杆控制翼翅展开。具体的，比如可以通过电动机控制所述伸缩杆伸长，带动铰接轴正向转动，从而带动与铰接轴连接的翼翅相对抓取结构230展开，参见图3所示。展开的翼翅可以提高飞行器的飞行高度，还可以通过后调整翼翅调整气流方向，类似于现有技术中固定翼飞机的固定翼。

而当风速变小，飞行环境转为良好的情况下，通过送货飞行器200本体的旋翼组件220进行飞行即可，此时，可以通过电动伸缩杆控制翼翅折叠。具体的，比如可以通过电动机控制所述伸缩杆收缩，带动铰接轴反向转动，从而带动与铰接轴连接的翼翅相对抓取结构230折叠。

优选的，所述可折叠翼翅240还可以通过旋转支座安装在抓取结构230上，通过所述旋转支座可以调整可折叠翼翅240的姿态角参数。采用这样的结构，可以进一步通过伸展的翼翅调整送货飞行器的上升气流、水平气流等。所述姿态角参数可以由飞行辅助控制器来监测和调整。

参见图4所示，为本实施例的另一实施方式，所述飞行辅助结构为设置在抓取结构上的螺旋桨260，所述螺旋桨260为可折叠结构，包括叶片驱动组件和折叠式叶片。

作为举例而非限制，比如抓取结构230上设置有可容纳螺旋桨260的腔体，通常情况下，螺旋桨260被收纳在所述腔体中，在需要使用螺旋桨提供辅助升力、推力或牵引力时，控制所述螺旋桨260从所述腔体中伸出。具体的，所述螺旋桨260可相对于抓取结构230的上表面伸出或收缩；或者，所述螺旋桨260可相对于抓取结构230的后表面伸出或收缩；或者，所述螺旋桨260可相对于抓取结构230的前表面伸出或收缩。

进一步，所述抓取结构具有至少一个整流罩，通过飞行辅助控制器控制所述整流罩相对于抓取结构收回或伸出。具体的，所述抓取结构230的侧壁上设置有可收缩式整流罩250。作为举例而非限制，比如采用充气结构来实现。在需要整流罩时，通过充气形成整流罩250，参见图4所示；在无需整流罩时，通过排气控制整流罩收回至抓取结构230的侧壁上。图5示例了，带有整流罩250和尾推螺旋桨260的抓取结构230抓取货物300后，飞行器200携带其进行飞行的方式。

参见图6所示，为本实施例的另一实施方式，所述飞行辅助结构为设置在飞行器本体结构或抓取结构230上的风帆270，所述飞行辅助控制器控制风帆270展开或收回。优选的，所述飞行辅助控制器还能控制风帆270的迎风角度和风帆的高低。

继续参见图6所示，示例了在飞行器本体结构的机身210上设置风帆270的方式。所述风帆优选的采用帆板结构，所述飞行辅助控制器为帆板控制系统，帆板与帆板控制系统电连接。帆板的角度通过倾角传感器来检测，作为举例而非限制，比如采用sca60c高精度单轴倾角传感器，利用sca60c检测帆板的转动角度。帆板控制系统的系统处理电路采用单片机为核心器件，对传感器输出信号进行处理和实时显示，采用pwm波控制风扇的转速，调节风力大小，改变帆板角度，并且可以根据需要预置帆板的角度。

参见图7所示，示例了在抓取结构230上设置风帆270的方式。所述的风帆270为柔性片状材料制作，作为举例而非限制，比如编织布、塑料膜等。所述风帆270可以设置在抓取结构230尾部，作为阻力伞，所述阻力伞能够从抓取结构230尾部弹出并打开。由于阻力伞打开的方向与飞行器的飞行方向相反，因此可称为逆向打开。阻力伞展开后，其能向飞行器提供逆向的动力，从而减小飞行器的飞行速度。当然，上述风帆的设置方式作为举例而非限制，所述风帆270也可以根据需要设置在抓取结构230的两侧、前部等位置，以适应不同的环境需求。

参见图8所示，为本实施例的另一实施方式，所述飞行辅助结构为设置在抓取结构上的角度调节组件，所述角度调节组件用以根据环境调整货物的倾斜角度，以适应环境进行飞行。参见图8，所述抓取结构的吊具和夹臂通过角度调节组件(图中未示出)连接，通过角度调节组件可以调整货物的倾斜角度，从而调整飞行过程中由于货物带来的气流干扰、阻力，比如根据风向风速，调整货物的倾斜角度与风向一致。

作为举例而非限制，所述角度调节组件可以包括分别设置在吊具两侧的第一液压杆和第二液压杆，第一液压杆和第二液压杆的液压缸端均固定安装在吊具上，第一液压杆和第二液压杆的伸缩杆端均与夹臂铰接，通过调节第一液压杆和第二液压杆的伸缩杆的伸出长度，调节夹臂的倾斜角度，从而带动夹臂下的货物进行倾斜。

本实施例的另一实施方式中，还包括飞行辅助控制器，所述飞行辅助控制器的输入端与温湿度传感器电连接，飞行辅助控制器的输出端与飞行辅助结构连接，所述温湿度传感器用以监测环境的温湿度参数；所述飞行辅助结构为设置在抓取结构上的隔温防护层，所述飞行辅助控制器控制隔温防护层覆盖部分货物或全部货物。

考虑到对货物的保护，在需要时，通过所述飞行辅助控制器控制隔温防护层覆盖部分货物或全部货物。作为举例而非限制，比如当货物为需要冷冻保鲜的货物时，当温湿度传感器监测到环境温度过高时，将监测的温度数据传输至飞行辅助控制器，飞行辅助控制器根据预设的温度阈值，在实际温度超过温度阈值的情况下，控制隔温防护层从抓取结构中伸出或弹出，覆盖部分货物，比如覆盖货物的上表面，减小货物与环境的热传导。当然，也可以通过隔温防护层覆盖全部货物形成包覆防护层，进一步减小货物与环境的热传导效应。

所述隔温防护层优选的采用保温隔热材料制作，比如隔热软毡。

本发明的另一实施例，还提供了一种利用前述抓取式送货飞行器的送货方法。

所述方法包括如下步骤：通过飞行器上的抓取结构抓取待配送货物；飞行器携带前述待配送货物进行送货；飞行过程中，通过所述飞行器本体结构和/或抓取结构上设置的飞行辅助结构提供飞行动力辅助、货物维护辅助和/或飞行器本体结构维护辅助。

优选的，在飞行过程中，采集飞行器的飞行环境信息；根据所述飞行环境信息，通过飞行辅助结构调整飞行辅助结构的和/或待配送货物的结构、姿态和/或位置，以适应前述飞行环境。

所述送货飞行器包括飞行器本体结构。所述飞行器本体结构包括机身、旋翼组件以及设置在机身内的智能控制组件。所述智能控制组件可以包括微处理器、存储器、通信模块、电源和飞行控制模块等。当然，所述飞行器本体结构还可以根据需要，设置耳机插孔、电源键、闪光灯、听筒、扬声器、usb接口等结构以实现相应的功能，上述各结构的设置可参考现有技术中各种现有无人机的常规设置，在此不再赘述。

所述旋翼组件可以包括飞行翼和飞行动力装置。所述飞行翼可采用二片旋翼、三片旋翼或四片以上旋翼。所述飞行动力装置可采用活塞式、电动式、涡喷式、涡扇式、涡桨式、冲压式或喷气式，本实施例中，飞行动力装置采用电动式发动机。优选的采用无刷电机作为飞行翼的动力装置。

所述飞行器本体结构连接有抓取结构。所述抓取结构用以抓取货物。所述抓取结构，优选的通过吊具安装于机身下方区域，所述吊具可相对于机身进行伸缩，所述伸出长度可以进行调整。

所述抓取结构，本实施例中为夹具。具体的，为一种夹爪。具体的，所述抓取结构可以包括由外套管和内杆组成的夹臂，外套管通过吊具安装于机身下方，内杆的一端嵌套在外套管内，可在外套管内滑动；内杆的另一端连接l型夹爪。通过所述外套管和内杆，l型夹爪可在夹臂上移动以调节l型夹爪之间的距离，以此适应不同尺寸的货物。所述l型夹爪包括弯钩部，所述弯钩部上方设置有缓冲结构，弯钩部在夹持货物时能够更好地固定货物。

所述飞行器本体结构上设置有飞行辅助结构，所述飞行辅助结构用以在飞行过程中提供飞行动力辅助、货物维护辅助和/或飞行器本体结构维护辅助。或者，所述抓取结构上设置有飞行辅助结构，所述飞行辅助结构用以在飞行过程中提供飞行动力辅助、货物维护辅助和/或飞行器本体结构维护辅助。

作为举例而非限制，所述提供飞行动力辅助的飞行辅助结构可以是整流罩、螺旋桨、平行翼翅、风帆等结构。所述提供货物维护辅助的飞行辅助结构可以是保温层、防护层、防撞层等结构。所述提供飞行器本体结构维护辅助的飞行辅助结构可以是防撞层、紧固件紧固装置等结构。

作为举例而非限制，对应于前述抓取结构，在l型夹爪与内杆的连接处设置有铰支座，通过所述铰支座连接有翼翅作为飞行辅助结构。

优选的，所述飞行辅助结构能够根据环境需求调整自身的和/或货物的结构、姿态和/或位置，以适应环境进行飞行。作为举例而非限制，比如根据环境中的风环境调整飞行辅助结构和货物的姿态、位置；又比如，根据环境中的温湿度调整货物的隔热结构。

具体的，所述送货飞行器上可以设置飞行辅助控制器，所述飞行辅助控制器的输入端与风速风向传感器电连接，飞行辅助控制器的输出端与飞行辅助结构连接。风速风向传感器可以设置在机身或抓取结构上，所述风速风向传感器用以监测风环境参数。

或者，所述飞行辅助控制器的输入端与温湿度传感器电连接，飞行辅助控制器的输出端与飞行辅助结构连接，所述温湿度传感器用以监测环境的温湿度参数；所述飞行辅助结构为设置在抓取结构上的隔温防护层，所述飞行辅助控制器控制隔温防护层覆盖部分货物或全部货物。

考虑到对货物的保护，在需要时，通过所述飞行辅助控制器控制隔温防护层覆盖部分货物或全部货物。作为举例而非限制，比如当货物为需要冷冻保鲜的货物时，当温湿度传感器监测到环境温度过高时，将监测的温度数据传输至飞行辅助控制器，飞行辅助控制器根据预设的温度阈值，在实际温度超过温度阈值的情况下，控制隔温防护层从抓取结构中伸出或弹出，覆盖部分货物，比如覆盖货物的上表面，减小货物与环境的热传导。当然，也可以通过隔温防护层覆盖全部货物形成包覆防护层，进一步减小货物与环境的热传导效应。

所述隔温防护层优选的采用保温隔热材料制作，比如隔热软毡。

在上面的描述中，在本发明公开内容的目标保护范围内，各组件可以以任意数目选择性地且操作性地进行合并，这些组件中的每个组件自身还可以实现成硬件。另外，像“包括”、“囊括”以及“具有”的术语应当默认被解释为包括性的或开放性的，而不是排他性的或封闭性，除非其被明确限定为相反的含义。所有技术、科技或其他方面的术语都符合本领域技术人员所理解的含义，除非其被限定为相反的含义。在词典里找到的公共术语应当在相关技术文档的背景下不被太理想化或太不实际地解释，除非本公开内容明确将其限定成那样。

虽然已出于说明的目的描述了本公开内容的示例方面，但是本领域技术人员应当意识到，上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所述出现或讨论的顺序来执行功能。本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。