CN106950997A - 无人机自主卸货的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机自主卸货的方法及装置，涉及无人机技术领域。其中的方法包括：无人机开启自主卸货模式；无人机判断是否处于下降过程；无人机判断是否到达预设的悬停点；无人机在下降至悬停点时进行卸货。从而实现了无人机自主卸货。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种无人机自主卸货的方法及装置。
背景技术
物流无人机能够完成乡镇配送站点至工作人员间货物的全流程自主运输。
无人机沿规划的航线自主巡航，到达目标点上空时自主下降。无人机载有贵重的货物时选择自主降落，由工作人员手动取出货物，然后无人机自主返航。
然而，传统的卸货方式中无人机需要在降落之后再度起飞。如果降落点地面不平整，无人机再度起飞需要进行大角度的姿态调整，不利于无人机平稳起飞。同时，无人机降落后，在无人机动力***不断电的情况下，工作人员直接进行取货存在一定的危险性。
发明内容
本发明解决的一个技术问题是，如何实现无人机的自主卸货。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种无人机自主卸货的方法，包括：无人机开启自主卸货模式；无人机判断是否处于下降过程；无人机判断是否到达预设的悬停点；无人机在下降至悬停点时进行卸货。
在一些实施例中，无人机在下降至悬停点时进行卸货包括：无人机在进行卸货的同时，利用卸货产生的加速度向上空爬升。
在一些实施例中，无人机的飞行控制***向无人机的伺服舵机发送卸货指令，同时向无人机的动力***发送增大油门的控制指令；无人机的伺服舵机根据卸货指令执行卸货操作；无人机的动力***根据增大油门的控制指令控制物流无人机向上空爬升。
在一些实施例中，无人机判断是否处于下降过程包括：无人机计算在预设时间段内的航迹中的起始航点至终止航点的向量在高度方向的分量；无人机根据分量所代表的方向判断是否处于下降过程。
在一些实施例中，悬停点在卸货点上空预设高度处设置。
在一些实施例中，无人机在下降至悬停点时进行卸货包括：无人机的飞行控制***在下降至悬停点时向无人机的伺服舵机发送控制信号；无人机的伺服舵机根据控制信号移动横杆进行卸货。
在一些实施例中，无人机在下降至悬停点时进行卸货包括：无人机调度悬停点所对应的货物，并在下降至悬停点时将悬停点所对应的货物进行卸载。
根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种无人机自主卸货装置，包括：开关模块，用于开启无人机自主卸货模式；状态判断模块，用于判断无人机是否处于下降过程；位置判断模块，用于判断无人机是否到达预设的悬停点；卸货模块，用于无人机在下降至悬停点时进行卸货。
在一些实施例中，卸货模块用于：控制无人机在进行卸货的同时，利用卸货产生的加速度向上空爬升。
在一些实施例中，卸货模块包括：指令发送单元，用于控制无人机的飞行控制***向无人机的伺服舵机发送卸货指令，同时向无人机的动力***发送增大油门的控制指令；卸货控制单元，用于控制无人机的伺服舵机根据卸货指令执行卸货操作；爬升控制单元，用于控制无人机的动力***根据增大油门的控制指令使物流无人机向上空爬升。
在一些实施例中，状态判断模块包括：向量计算单元，用于计算无人机在预设时间段内的航迹中的起始航点至终止航点的向量在高度方向的分量；状态判断单元，用于根据分量所代表的方向判断无人机是否处于下降过程。
在一些实施例中，无人机自主卸货装置还包括悬停点设置模块，用于在卸货点上空预设高度处设置悬停点。
在一些实施例中，卸货模块包括：信息发送单元，用于通过无人机的飞行控制***在下降至悬停点时向无人机的伺服舵机发送控制信号；第一卸货单元，用于控制无人机的伺服舵机根据控制信号移动横杆进行卸货。
在一些实施例中，卸货模块包括：货物调度单元，用于调度悬停点所对应的货物；第二卸货单元，用于在无人机下降至悬停点时将悬停点所对应的货物进行卸载。
根据本发明实施例的又一个方面，提供了一种无人机自主卸货装置，包括：存储器；以及耦接至存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器中的指令，执行前述的无人机自主卸货的方法。
根据本发明实施例的再一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质存储有计算机指令，指令被处理器执行时实现前述的无人机自主卸货的方法。
本发明提供了一种无人机自主卸货的方法，能够判断无人机处于下降过程并到达预设的悬停点，并使得无人机在下降至悬停点时进行卸货，从而实现了无人机自主卸货。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出本发明无人机自主卸货的方法的一个实施例的流程示意图。
图2示出无人机进行卸货的一个实施例的流程示意图。
图3示出了飞行控制***驱动伺服舵机打开和关闭时发出的控制信号。
图4示出本发明无人机自主卸货装置的一个实施例的结构示意图。
图5示出了本发明无人机自主卸货装置的另一个实施例的结构图。
图6示出了本发明无人机自主卸货装置的又一个实施例的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
发明人在考虑到传统卸货方式存在的弊端后，发明了无人机的自主卸货方法。对于不易碎的货物，当无人机自主下降至目标点上方较低高度时悬停保持稳定，并在满足一定的条件时抛下货物自主返航。自主卸货的整个过程都由无人机自主判断并完成，减少工作人员的参与，降低无人机落地的风险并保证了工作人员的安全。
下面结合图1描述本发明提供的无人机自主卸货的方法的一个实施例。
图1示出本发明无人机自主卸货的方法的一个实施例的流程示意图。如图1所示，该实施例的无人机自主卸货的方法包括：
步骤S102，无人机开启自主卸货模式。
为了避免无人机在自主降落的情况下进行自主卸货，无人机可以至少设定两种卸货模式。其中的一种是自主卸货模式，在自主卸货模式下，无人机对是否满足自主卸货的触发逻辑进行判断；另一种是人工卸货模式，在人工卸货模式下，无人机不对是否满足自主卸货的触发逻辑进行判断。
步骤S104，在卸货点上空预设高度处设置悬停点。
例如，可以在卸货点相对高度1.0米处设置悬停点。根据货物不同的属性(例如易碎程度)，可以选择不同的相对高度设置悬停点。悬停点与卸货点具有相同的经纬度。此外，还可以设置无人机在悬停点的悬停时间(例如3秒)。
步骤S106，无人机判断是否处于下降过程。
在无人机判断是否处于下降的过程中，无人机可以计算在预设时间段内的航迹中的起始航点至终止航点的向量在高度方向的分量，并根据这一分量所代表的方向判断是否处于下降过程。
例如，无人机在预设时间段内的航迹中的起始航点为P1，P1的经度为Lon1，纬度为Lat1，高度为Hgh1。无人机在预设时间段内的航迹中的终止航点为P2，P2的经度为Lon2，纬度为Lat2，高度为Hgh2。
由起始航点为原点，建立由起始航点至终止航点的相对矢量关系并归一化，即公式(1)：
其中，表示起始航点至终止航点的直线距离。将公式(1)在经度、纬度、高度三个方向展开可以得到公式(2)：
如果满足则可以判断无人机处于下降过程中。
步骤S108，无人机判断是否到达预设的悬停点。
无人机可以周期性的持续判断当前所在位置的经度、纬度、高度。无人机当前所在位置的经度、纬度、高度分别与预设的悬停点的经度、纬度、高度时，判断无人机到达预设的悬停点。
一种优选的方案是，当无人机判断当前所在位置的经度、纬度、高度满足预设值条件时控制无人机减速。例如，无人机判断当前所在位置的经度、纬度与卸货点的经度、纬度相同，并且当前所在位置的高度与地面高度之差为5米时，控制无人机减速下降。无人机减速下降更有利于无人机稳定在悬停点。
步骤S110，无人机在下降至悬停点时进行卸货。
如果无人机的航迹中存在多个悬停点，无人机同时载有多个货物，那么无人机在下降过程中可以调度该悬停点所对应的货物，并在下降至悬停点时将悬停点所对应的货物进行卸载。
上述实施例提供了一种无人机的自主卸货方法。对于不易碎的货物，当无人机自主下降至目标点上方较低高度时悬停保持稳定，并在满足一定的条件时抛下货物。自主卸货的整个过程都由无人机自主判断并完成，减少工作人员的参与，降低无人机落地的风险并保证了工作人员的安全。
另外，发明人还对无人机卸货以及无人机向上空爬升的过程进行了研究。发明人发现，无人机在悬停点进行卸货的过程中，无人机的质量会发生变化。此时如果依然控制无人机在悬停点悬停,无人机的飞行控制***需要在发出卸货指令之后，向无人机的动力***发送减小油门的控制指令，以保持无人机位置的相对稳定。而具体控制油门减小到何种程度以及减小油门的时长，与所卸货物的质量以及无人机的质量有关。飞行控制***需要进行复杂的计算，才能使无人机在悬停点附近悬停。并且，即便飞行控制***具有精确计算的能力，无人机依然会在悬停点附近晃动，在影响无人机安全性的同时，还会造成一定的能源消耗。
有鉴于此，发明人针对该过程提出了改进的技术方案。在图1所示实施例的步骤S110中，无人机可以在进行卸货的同时，利用卸货产生的加速度向上空爬升。
例如，无人机的飞行控制***向无人机的伺服舵机发送卸货指令，无人机的伺服舵机根据卸货指令执行卸货操作；同时，无人机的飞行控制***向无人机的动力***发送增大油门的控制指令，无人机的动力***根据所述增大油门的控制指令控制物流无人机向上空爬升。
假设从飞行控制***发送卸货指令到伺服舵机完成卸货所需时间为t1，并假设从飞行控制***发送增大油门的控制指令到动力***执行爬升操作所需时间为t2。在理论上，t1和t2可以忽略不计。优选的，可以提前检测t1和t2的数值，并根据t1与t2的差值调整飞行控制***发送卸货指令以及增大油门的控制指令的时间差，使得伺服舵机在执行卸货操作的同时动力***执行爬升操作，从而进一步增强时间同步效果。
在卸货的同时，无人机自主爬升，即低空悬停点为该段航迹飞行的起点，爬升至相同经纬度，高度为例如100米的目标航点。由于无人机所受重力的变化对无人机来说相当于外部干扰，无人机将货物下抛的同时，相对静止悬停状态的无人机会产生向上的加速度。发明人考虑到无人机在卸货结束后向上空爬升也需要向上的加速度，因此可借助扰动产生的加速度向上空加速爬升，从而有效缓解了无人机在悬停点晃动带来的负面影响，并在一定程度上节约了无人机所消耗的能源。
下面结合图2描述无人机进行卸货的过程。图2示出无人机进行卸货的一个实施例的流程示意图。如图2所示，步骤S110具体可以包括：
步骤S2101，无人机的飞行控制***在下降至悬停点时向无人机的伺服舵机发送控制信号，无人机的伺服舵机根据控制信号移动横杆进行卸货。
例如，飞行控制***通过相应的接口向伺服舵机发送PWM控制信号。当PWM控制信号的数值为1934时，伺服舵机控制横杆移动与数值1934相对应的行程进行卸货。
步骤S2103，设置自主卸货指令已触发的标志位。
自主卸货指令已触发的标志位可以对已经自主卸货的状态进行标记。当然，在无人机开启自主卸货模式之前，可以先对标志位进行判断，并仅在标志位标识尚未进行自主卸货时，无人机开启自主卸货模式。
步骤S2105，无人机的飞行控制***向无人机的伺服舵机发送控制信号，无人机的伺服舵机根据控制信号移动横杆结束卸货。
例如，当自主卸货指令标志位置位后，间隔一段时间(例如3秒)等待抛货过程完全结束。然后，由飞行控制***仍通过接口发出PWM信号驱动伺服舵机关闭。当PWM控制信号的数值为1304时，伺服舵机控制横杆移动与数值1304相对应的行程结束卸货。图3示出了飞行控制***驱动伺服舵机打开和关闭时发出的控制信号。
下面结合图4描述本发明一个实施例的无人机自主卸货装置。
图4示出本发明无人机自主卸货装置的一个实施例的结构示意图。如图4所示，该实施例的无人机自主卸货装置40包括：
开关模块402，用于开启无人机自主卸货模式。
状态判断模块404，用于判断无人机是否处于下降过程。
位置判断模块406，用于判断无人机是否到达预设的悬停点。
卸货模块408，用于无人机在下降至悬停点时进行卸货。
上述实施例提供了一种无人机的自主卸货的装置。对于不易碎的货物，当无人机自主下降至目标点上方较低高度时悬停保持稳定，并在满足一定的条件时抛下货物。自主卸货的整个过程都由无人机自主判断并完成，减少工作人员的参与，降低无人机落地的风险并保证了工作人员的安全。
在一些实施例中，卸货模块408用于：控制无人机在进行卸货的同时，利用卸货产生的加速度向上空爬升。
在一些实施例中，卸货模块408包括：
指令发送单元4081，用于控制无人机的飞行控制***向无人机的伺服舵机发送卸货指令，同时向无人机的动力***发送增大油门的控制指令。
卸货控制单元4082，用于控制无人机的伺服舵机根据卸货指令执行卸货操作。
爬升控制单元4083，用于控制无人机的动力***根据增大油门的控制指令使物流无人机向上空爬升。
上述实施例借助无人机质量变化的扰动产生的加速度向上空加速爬升，有效缓解了无人机在悬停点晃动带来的负面影响，并在一定程度上节约了无人机所消耗的能源。
在一些实施例中，状态判断模块404包括：
向量计算单元4042，用于计算无人机在预设时间段内的航迹中的起始航点至终止航点的向量在高度方向的分量。
状态判断单元4044，用于根据分量所代表的方向判断无人机是否处于下降过程。
在一些实施例中，无人机自主卸货装置40还包括悬停点设置模块405，用于在卸货点上空预设高度处设置悬停点。
在一些实施例中，卸货模块408包括：
信息发送单元4084，用于通过无人机的飞行控制***在下降至悬停点时向无人机的伺服舵机发送控制信号。
第一卸货单元4085，用于控制无人机的伺服舵机根据控制信号移动横杆进行卸货。
在一些实施例中，卸货模块408包括：货物调度单元4086，用于调度悬停点所对应的货物。
第二卸货单元4087，用于在无人机下降至悬停点时将悬停点所对应的货物进行卸载。
图5示出了本发明无人机自主卸货装置的另一个实施例的结构图。如图5所示，该实施例的无人机自主卸货装置50包括：存储器510以及耦接至该存储器510的处理器520，处理器520被配置为基于存储在存储器510中的指令，执行前述任意一个实施例中的无人机自主卸货的方法。
其中，存储器510例如可以包括***存储器、固定非易失性存储介质等。***存储器例如存储有操作***、应用程序、引导装载程序(Boot Loader)以及其他程序等。
图6示出了本发明无人机自主卸货装置的又一个实施例的结构图。如图6所示，该实施例的装置60包括：存储器510以及处理器520，还可以包括输入输出接口630、网络接口640、存储接口650等。这些接口630，640，650以及存储器510和处理器520之间例如可以通过总线650连接。其中，输入输出接口630为显示器、鼠标、键盘、触摸屏等输入输出设备提供连接接口。网络接口640为各种联网设备提供连接接口。存储接口650为SD卡、U盘等外置存储设备提供连接接口。
本发明还包括一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现前述任意一个实施例中的无人机自主卸货的方法。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种无人机自主卸货的方法，其特征在于，包括：
无人机开启自主卸货模式；
无人机判断是否处于下降过程；
无人机判断是否到达预设的悬停点；
无人机在下降至悬停点时进行卸货。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无人机在下降至悬停点时进行卸货包括：
无人机在进行卸货的同时，利用卸货产生的加速度向上空爬升。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，
无人机的飞行控制***向无人机的伺服舵机发送卸货指令，同时向无人机的动力***发送增大油门的控制指令；
无人机的伺服舵机根据所述卸货指令执行卸货操作；
无人机的动力***根据所述增大油门的控制指令控制物流无人机向上空爬升。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无人机判断是否处于下降过程包括：
无人机计算在预设时间段内的航迹中的起始航点至终止航点的向量在高度方向的分量；
无人机根据所述分量所代表的方向判断是否处于下降过程。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述悬停点在卸货点上空预设高度处设置。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无人机在下降至悬停点时进行卸货包括：
无人机的飞行控制***在下降至悬停点时向无人机的伺服舵机发送控制信号；
无人机的伺服舵机根据所述控制信号移动横杆进行卸货。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无人机在下降至悬停点时进行卸货包括：
无人机调度悬停点所对应的货物，并在下降至悬停点时将悬停点所对应的货物进行卸载。
8.一种无人机自主卸货装置，其特征在于，包括：
开关模块，用于开启无人机自主卸货模式；
状态判断模块，用于判断无人机是否处于下降过程；
位置判断模块，用于判断无人机是否到达预设的悬停点；
卸货模块，用于无人机在下降至悬停点时进行卸货。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述卸货模块用于：控制无人机在进行卸货的同时，利用卸货产生的加速度向上空爬升。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述卸货模块包括：
指令发送单元，用于控制无人机的飞行控制***向无人机的伺服舵机发送卸货指令，同时向无人机的动力***发送增大油门的控制指令；
卸货控制单元，用于控制无人机的伺服舵机根据所述卸货指令执行卸货操作；
爬升控制单元，用于控制无人机的动力***根据所述增大油门的控制指令使物流无人机向上空爬升。
11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述状态判断模块包括：
向量计算单元，用于计算无人机在预设时间段内的航迹中的起始航点至终止航点的向量在高度方向的分量；
状态判断单元，用于根据所述分量所代表的方向判断无人机是否处于下降过程。
12.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括悬停点设置模块，用于在卸货点上空预设高度处设置悬停点。
13.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述卸货模块包括：
信息发送单元，用于通过无人机的飞行控制***在下降至悬停点时向无人机的伺服舵机发送控制信号；
第一卸货单元，用于控制无人机的伺服舵机根据所述控制信号移动横杆进行卸货。
14.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述卸货模块包括：
货物调度单元，用于调度悬停点所对应的货物；
第二卸货单元，用于在无人机下降至悬停点时将悬停点所对应的货物进行卸载。
15.一种无人机自主卸货装置，其特征在于，包括：
存储器；以及
耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器中的指令，执行如权利要求1至7中任一项所述的无人机自主卸货的方法。
16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述指令被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述的无人机自主卸货的方法。
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