本发明涉及物流运输领域，尤其涉及一种垂直自动装卸货系统装置及方法。
背景技术：
现代物流运输中，大量的货物必须经过多种交通工具的反复装卸和搬运，才能到达目的地。在整个货物运输过程，尤其是装卸环节，需要大量的人工参与，耗时费力，自动化程度不高。
无人机技术的发展，使得物流无人机能够承担部分的货物运输任务，提高了货物运输领域的自动化程度。然而，传统的装卸货方式中无人机需要先降落，然后工作人员手动装卸货，之后无人机再度起飞。这种的传统装卸货方式存在如下的弊端：
第一、如果降落地点地面不平整，无人机再度起飞需要进行大角度的姿态调整，不利于无人机携带货物平稳起飞。
第二、无人机降落后，在无人机动力系统不断电的情况下，工作人员直接进行装卸货存在一定的危险性。
第三、无人机如遇故障紧急降落或者因其他原因降落野外时，货物容易单独遗失，安全性不佳。
针对上述问题，现有技术中尚未提出有效的解决方案。
技术实现要素：
鉴于上述问题，本发明的一个目的在于提供一种垂直自动装卸货系统装置。该系统装置自动化程度高，可应用于无人机、无人车等新兴的货物运输领域。
本发明的第二个目的在于提供一种采用上述系统装置进行垂直自动装货的方法。
本发明的第三个目的在于提供一种采用上述系统装置进行垂直自动卸货的方法。
为实现上述第一个目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种垂直自动装卸货系统装置，，所述系统装置包括：
载货设备，货箱、传输轨道，以及升降机；
所述升降机通过在垂直方向升降来移动货箱以完成装载至载货设备或从载货设备上卸载至传输轨道的过程。
优选地，所述载货设备包括锁止机构，所述货箱包括竖直锁舌；所述竖直锁舌通过在竖直方向插入所述锁止机构卡合锁止。
优选地，所述载货设备的底部设置有多个所述锁止机构；所述货箱顶部分布有多个与所述锁止机构相匹配的竖直锁舌。
优选地，所述锁止机构的锁止过程为机械驱动；所述锁止机构的解锁过程为电力驱动。
优选地，所述升降机包括：
水平滚轮，通过滚轮水平滚动将位于将升降机上的货箱输送至传输轨道。
优选地，所述载货设备为无人机、无人车或者分拣装置。
优选地，所述载货设备为无人机；
所述无人机包括机体、飞行翼、起落架以及无人机底板；
所述起落架包括底座、设置在底座上的支撑杆，以及连接支撑杆的支架；
所述锁止机构设置在无人机底板上，锁止后的货箱位于所述无人机底板与所述起落架底座之间。
优选地，所述支撑杆为碳纤维管；所述底座为碳纤维加强尼龙板。
本发明还提供了采用如上的系统装置进行垂直自动装货的方法，包括如下步骤：
升降机托举货箱在垂直方向上升，将货箱的竖直锁舌垂直插入载货设备的锁止机构内进行锁止，货箱固定于载货设备完成装货。
本发明还提供了采用如上的系统装置进行垂直自动卸货的方法，包括如下步骤：
升降机升至载有货箱的载货设备下方，锁止机构进行解锁，货箱与载货设备分离、与升降机接触，升降机载着货箱下降至与传输轨道平齐、将货箱输送至传输轨道完成卸货。
本发明有益效果：
本发明的垂直自动装卸货系统装置，自动化程度高，利用锁止机构将货箱与载货设备锁止，能够将货物安全、精准地挂接于载货设备，稳固且卸货简便。
本发明的系统装置适用于无人机、无人车以及分拣装置等自动化载货工具，尤其适用于无人机的装卸货操作。
本发明的系统装置能够使得无人机无需降落到地面即可装卸货，甚至使得无人机无需降落，在悬停状态下即可进行装卸货操作。更无需等待无人机动力系统断电再进行操作，有效避免了工作人员直接进行装卸货存在的危险性。并且本发明的装卸货方式利于无人机携带货物平稳起飞，提高装卸货的效率。
针对无人机如遇故障紧急降落或者因其他原因降落野外时，货物容易单独遗失，安全性不佳的问题，本发明系统装置中，将锁止机构的锁止过程设计为机械驱动，其解锁过程设计为电力驱动。机械驱动的锁止过程易于装货操作，且不受电力系统的影响，节约资源；电力驱动的解锁过程使得装载货物的无人机具有断电防盗保护功能。在断电锁止的状态下，锁止机构与竖直锁舌相互咬死，无法机械分开，有效避免货物的单独遗失。
附图说明
图1示出了本发明实施方式一中的垂直自动装卸货系统装置示意图。
图2示出了本发明实施方式一中的货箱与无人机在载货状态下的示意图。
图3示出了本发明实施方式一中的无人机的俯视图。
图4示出了本发明实施方式一中的货箱的竖直锁舌与无人机的锁止机构在锁止状态下的示意图。
图5示出了本发明实施方式一中的货箱与无人机分离状态下的示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。在这些附图中，对于相同或者相当的构成要素，标注相同标号。以下仅为本发明的最佳实施方式，本发明并不仅限于下述内容。
附图中数字代表的含义为：
1-无人机，2-货箱，3-传输轨道，4-升降机，5-锁止机构，6-竖直锁舌，11-机体，12-飞行翼，13-起落架，14-无人机底板，131-底座，132-支撑杆，133-支架，41-水平滚轮。
实施方式一
图1示出了本发明实施方式一中的垂直自动装卸货系统装置示意图。
如图1所示，一种垂直自动装卸货系统装置，包括作为载货设备使用的无人机1、货箱2、传输轨道3，以及升降机4。该升降机4通过在垂直方向升降来移动货箱2以完成装载至升降机或者从升降机上卸载至传输轨道3的过程。
无人机1包括锁止机构5，与无人机1配套使用的货箱2上具有竖直锁舌6，该竖直锁舌6为竖直挂接锁舌，通过在竖直方向插入锁止机构5进行卡合锁止，从而将货箱2挂接固定于无人机1。
升降机4包括水平滚轮41。升降机4通过水平滚轮41水平滚动将位于将升降机4上的货箱2输送至传输轨道3。
图2示出了本发明实施方式一中的货箱与无人机在载货状态下的示意图。
图3示出了本发明实施方式一中的无人机的俯视图。
如图2和图3所示，无人机1还包括机体11、飞行翼12、起落架13以及无人机底板14；其中起落架13包括底座131、设置在底座上的支撑杆132，以及连接支撑杆的支架133。
锁止机构5设置在无人机底板14上，与锁止机构5进行锁止后的货箱2位于无人机底板14以及起落架底座131之间。经过锁止机构5的锁止，货箱2被固定于无人机的机身11下部、起落架之间，无人机处于载货状态。
其中，支撑杆132为碳纤维管，底座131为碳纤维加强尼龙板。
图4示出了本发明实施方式一中的货箱的竖直锁舌与无人机的锁止机构在锁止状态下的示意图。
图4中，锁止机构5设置在无人机底板14上，其内部具有竖直槽。竖直锁舌位于货箱2的顶部。升降机4托举货箱2上升，将货箱2顶部的竖直锁舌6在垂直方向对准锁止机构5内部的竖直槽，之后继续托举直至竖直锁舌6完全滑入锁止机构5的竖直槽内部进行相互咬合，如图4所示状态，完成锁止的过程。
进一步地在无人机底板14上设置有多个上述的锁止机构5；相应地，货箱2的顶部分布有多个与锁止机构5相匹配的竖直锁舌。锁止机构与锁舌均匀分布。在锁止状态下，多个锁止机构与多个锁舌相互咬死，既保证了稳固性，又保证了无人机载物的平衡性。
图5示出了本发明实施方式一中的货箱与无人机分离状态下的示意图。
针对无人机如遇故障紧急降落或者因其他原因降落野外时，货物容易单独遗失，安全性不佳的问题，本实施方式将锁止机构的锁止过程设计为机械驱动；将锁止机构的解锁过程设计为电力驱动。当无人机1接收到解锁指令后，电力驱动使得锁止机构5中与锁止机构相互咬合的竖直锁舌6弹出，完成解锁过程，将货箱与无人机分离，如图5所示的状态。
机械驱动的锁止过程易于装货操作，且不受电力系统的影响，节约资源；电力驱动的解锁过程使得装载货物的无人机具有断电防盗保护功能。在断电锁止的状态下，锁止机构与竖直锁舌相互咬死，无法机械分开，唯一无损可解锁的方式为向舵机发送加密指令，有效避免了货物的单独遗失。
本实施方式中的系统装置能够使得无人机无需降落到地面即可装卸货，甚至使得无人机无需降落，在悬停状态下即可进行装卸货操作。更无需等待无人机动力系统断电再进行操作，有效避免了工作人员直接进行装卸货存在的危险性。并且装卸货方式利于无人机携带货物平稳起飞，提高装卸货的效率。
上述的垂直自动装卸货系统装置除了用于无人机装卸货操作，还可以用于无人车、分拣装置等其他载货设备的装卸货操作。
实施方式二
一种垂直自动装货的方法，采用如图2所示的系统装置进行，包括如下步骤：
升降机4托举货箱2在垂直方向上升，将货箱2顶部的竖直锁舌6在垂直方向对准无人机1的锁止机构5，之后继续托举直至竖直锁舌6完全滑入锁止机构5内部进行相互咬合锁止。经过锁止机构5的锁止，货箱2被固定于无人机的机身11下部、无人机底板14与起落架底座131之间，完成装货。
实施方式三
一种垂直自动卸货的方法，采用如图2所示的系统装置进行，包括如下步骤：
升降机4升至载有货箱2的无人机1的下方。当无人机1接收到解锁指令后，电力驱动使得锁止机构5中与锁止机构5相互咬合的竖直锁舌6弹出，完成解锁过程，将货箱2与无人机1分离、与升降机4接触。升降机4载着货箱2下降至与传输轨道3平齐，之后升降机4上的水平滚轮41滚动将货箱输送至传输轨道3，完成卸货。
以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进。这些变型和改进也视为本发明的保护范围。