CN107697268A - 一种快递无人机 - Google Patents

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Abstract

一种快递无人机，固定翼动力组件安装在机身前端。两组旋翼分别安装在左机翼和右机翼的下表面。快递舱通过安装在机身重心部位下表面的快递舱挂架悬挂在该机身下方。机身在垂直起降阶段为水平状态，转为巡航阶段的攻角为3.5°。当选用不同的快递舱时，通过调整快递舱舱体两端螺杆的旋入量，实现调整该快递舱舱体两侧滑轮之间的间距，满足该两侧滑轮与导轨之间的配合。在快递舱的底表面均布有四条采用硬质泡沫材料制成的着陆缓冲条，用于无人机着陆时起到缓冲作用，同时在无人机起飞时起到支撑作用。本发明能够针对不同类型的快递包裹选用不同的快递舱，实现一次性运送多件快递包裹，并能够远距离快速派送，提升了派送的经济性。

Description

一种快递无人机
技术领域
本发明属于无人机应用技术领域，具体涉及一种复合式布局的快递无人机。
背景技术
随着互联网技术的飞速发展，网购成为越来越多人的选择，随之而来的是快递业务的快速发展。传统的快递派送模式有许多问题难以解决，物流派送最后一公里瓶颈就是快递企业面对的一个普遍问题，此外，派送时效和终端用户体验也是快递企业面临的主要问题。
在网购商品调研中发现，大部分包裹是重量轻的小件包裹，小部分是不太重的中件包裹，重量重的大尺寸包裹很少，怎样才能将这些中、小件包裹快速、安全的送到客户手中，并取得广大客户的满意，是目前亟需解决的一个技术问题。快递包裹的新的市场需求，催生出快递包裹的新的经营方式。
目前的快递无人机多为多轴旋翼类无人机，携带非标准的储物箱，一般只能携带一件快递，使用效率非常低，且拆卸方式不简便。而且由于多旋翼无人机续航时间短、飞行速度慢，导致这类无人机只能做超短途运输，活动半径非常小。
申请号为2016205131.1的实用新型专利中提出了一种快递无人机，该无人机采用常规固定翼+四旋翼倾转旋翼方式，货舱通过耳片与机梁相连。其缺点是由于目前倾转旋翼技术不成熟，飞行状态不安全；此外货舱与机梁的这种连接形式不方便。
申请号为201620697179.5的实用新型专利中提出了一种小型垂直起降快递无人机，该无人机采用倾转机翼的方式，动力***采用了三旋翼模型。其缺点是三旋翼模式，垂直起降阶段航向不稳定，且倾转机构复杂，倾转机翼控制方式不成熟，存在很大的安全隐患。
在讲求配送时效和终端用户体验的今天，面对海量包裹的快递需求，提出一种时效高、运送量大、覆盖范围广、快递包裹取放方便的新型快递派送方式已经迫在眉睫。
发明内容
为克服现有技术中存在的安全隐患、投送效率低的不足，本发明提出了一种快递无人机
本发明包括机身、机翼、尾翼、固定翼动力组件、左前旋翼组件、右前旋翼组件、右后旋翼组件、左后旋翼组件、快递舱和快递舱挂架。其中：固定翼动力组件安装在机身前端。两组旋翼分别安装在左机翼和右机翼的下表面，并且在各机翼上的展向位置距离所在机翼翼根16％展长处。所述的两组旋翼中分别有两个旋翼组件；所述两个旋翼组件分别安装在机臂的两端，在左机翼一侧形成了左前旋翼组件和左后旋翼组件；在右机翼一侧形成了右前旋翼组件和右后旋翼组件。快递舱通过安装在机身重心部位下表面的快递舱挂架悬挂在该机身下方。所述机身在垂直起降阶段为水平状态，转为巡航阶段的攻角为3.5°。所述机身包括机身头部、机身中部和机身尾部。所述机翼和尾翼的安装角α均为2.5～5°。
所述左机翼和右机翼分别通过机翼主梁与位于距离机身前端26％机身长处主梁固定连接；所述的机翼主梁位于所在机翼的1/4弦长处。所述左机翼和右机翼均为矩形平直翼，展弦比均为8，机翼面积均为1.84m2。
所述左机翼副翼的内侧端面和外侧端面与翼根的距离分别是翼展展长的27.5％和47.5％。所述右机翼副翼的内侧端面和外侧端面与翼根的距离亦分别是翼展展长的27.5％和47.5％。各所述副翼的弦向宽度为1/4弦长。
所述尾翼的垂直尾翼通过位于该垂直尾翼翼根部1/4弦长处的主梁与机身尾部连接位。垂直尾翼平面形状为梯形。垂尾面积0.13m2，根稍比为1.6。该垂直尾翼末端的方向舵的弦向宽度为该垂直尾翼的1/4弦长，高度与垂尾高度相等；水平尾翼的平面形状为梯形，其展弦比为3.5，平尾面积0.337m2，根稍比为1.45。位于所述水平尾翼后缘的升降舵的展长与水平尾翼展长相同；该升降舵弦向最大宽度位于水平尾翼翼根处，为32.1％的水平尾翼翼根弦长；弦向最小宽度位于水平尾翼翼梢处，为31.7％的水平尾翼翼梢弦长。
所述左旋翼臂安装在左机翼展向距离翼根16％展长处，并固定在该左机翼的下表面。所述右旋翼臂安装在右机翼展向距离翼根16％展长处，并固定在该右机翼的下表面。所述安装后的左旋翼臂与右旋翼臂长度的1/2处与快递无人机的重心位置对应。
所述左旋翼臂前端与左机翼前缘之间的间距、左旋翼臂后端与左机翼后缘之间的间距均大于螺旋桨半径；所述右旋翼臂前端与右机翼前缘之间的间距、右旋翼臂后端与右机翼后缘之间的间距均大于螺旋桨半径。
所述的快递舱挂架为板架结构，包括相互平行的多根横梁和一对导轨。所述一对导轨分别固定在所述多根横梁两端的下表面；一对导轨之间相对应的表面上有与快递舱上的滑轮配合的滑道；在各所述滑道上安装有定位螺栓，以防止该快递舱在滑道上前后滑动。
所述的快递舱包括快递舱舱体、两组滑轮组件和着陆缓冲条。所述的快递舱舱体的上盖中部有对开的舱门。在所述快递舱舱体上盖的内表面的两端分别固定有加强筋；所述加强筋有内螺纹的通孔。所述两组滑轮组件通过固定板对称的安装在所述快递舱舱体的两侧，并使该固定板两端的安装孔分别与所述加强筋上的内螺纹通孔同心。各所述滑轮组件中的滑轮有多个，均通过轮轴安装在所述固定板的表面；
所述的轮轴为螺杆，该螺杆的根部为光杆，通过该螺杆将固定板与快递舱舱体固连，并以根部的光杆作为滑轮的轮轴。所述用于连接固定板两端的两根螺杆的长度为快递舱舱体的宽度与固定板厚度之和。当所选用的快递舱的外形尺寸较小时，通过调整所述连接固定板与快递舱舱体的两端的两根螺杆的旋入量，实现调整该快递舱舱体两侧滑轮之间的间距，满足该两侧滑轮与导轨之间的配合。
所述快递舱的长度为0.5～1米，宽度为0.3～0.5米，高度为0.25～0.4米。所述快递舱滑轮组件的长度为0.2～0.35米。
在所述快递舱的底表面均布有四条采用硬质泡沫材料制成的着陆缓冲条；各所述的着陆缓冲条相互平行的排布在该快递舱的底表面，并且相邻的两个着陆缓冲条之间的为0.1米。所述着陆缓冲条用于无人机着陆时起到缓冲作用，同时在无人机起飞时起到支撑作用。
本发明能够针对不同类型的快递包裹选用不同的快递舱，实现一次性运送多件快递包裹，并能够远距离快速派送。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
快递舱拆装快捷方便。快递舱舱体两侧安装有快递舱滑轮组件，快递舱滑轮组件上安装有滚动滑轮，快递舱滑轮组件与机体上快递舱导轨相连接，通过滚动滑轮在快递舱导轨内部滚动来实现拆装快递舱，在快递舱导轨末端通过螺栓对快递舱滑轮进行限位。
快递舱可供选择使用的类型多。不同类型的快递包裹对运送环境的要求不同，本发明通过选用不同的快递舱体，提升了派送的经济性。
本发明采用的着陆缓冲条与快递舱一体化，简化起落架形式，减轻飞机结构重量。本发明所涉及的飞机对起降环境要求简单，因此没有专门给飞机设计起落架，而是在快递舱舱体底部设置了硬泡沫材质的缓冲结构，这些缓冲结构和快递舱对飞机起到了支撑作用，从而减轻了飞机的结构重量。
本发明具有有效覆盖范围广的特点。飞机以旋翼模式进行起降，以固定翼模式进行巡航飞行，旋翼起降模式用时少，所需能量较低；大部分能量用于固定翼巡航模式，而且固定翼巡航模式巡航速度快，功耗低，续航时间长，这使得飞机的有效覆盖范围大，能够进行远距离快递派送，并提高了无人机派送的安全性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为快递舱的结构示意图；
图3为图2的仰视图；
图4为快递舱导轨的结构示意图；
图5为快递舱滑轮组件的结构示意图。
图中：1.机身；2.机翼；3.尾翼；4.左旋翼臂；5.右旋翼臂；6.固定翼动力组件；7.左前旋翼组件；8.右前旋翼组件；9.右后旋翼组件；10.左后旋翼组件；11.飞控***；12.电池舱；13.快递舱挂架；14.快递舱导轨横梁；15.导轨；16.快递舱；17.快递舱滑轮组件；18.滑轮组件固定板；19.滑轮；20.着陆缓冲条；
具体实施方式
本实施例是一种复合式布局快递无人机，包括：机身1、机翼2、尾翼3、左旋翼臂4、右旋翼臂5、固定翼动力组件6、左前旋翼组件7、右前旋翼组件8、右后旋翼组件9、左后旋翼组件10、飞控***11、电池舱12、快递舱16和快递舱挂架13。
其中：固定翼动力组件6安装在机身1前端。两组旋翼分别安装在左机翼和右机翼的下表面，并且在各机翼上的展向位置距离所在机翼翼根16％展长处。所述的两组旋翼中分别有两个旋翼组件。所述两个旋翼组件分别安装在机臂的两端，在左机翼一侧形成了左前旋翼组件7和左后旋翼组件10；在右机翼一侧形成了右前旋翼组件8和右后旋翼组件9。快递舱16通过安装在机身重心部位下表面的快递舱挂架13悬挂在该机身下方。
所述机身1在垂直起降阶段为水平状态，转为巡航阶段的攻角为3.5度。所述机身1包括机身头部、机身中部和机身尾部；其中：
所述机翼2包括左机翼和右机翼；左机翼和右机翼分别通过机翼主梁与位于距离机身前端26％机身长处主梁固定连接；所述的机翼主梁位于所在机翼的1/4弦长处。所述机翼2为矩形平直翼，展弦比为8，机翼面积为1.84m2。在所述左机翼后缘和右机翼后缘分别安装有副翼；各副翼的内侧端面距离翼根处为27.5％的展长，各副翼的外侧端面距离翼根处为47.5％的展长；各所述副翼的弦向宽度为1/4弦长。
所述尾翼3包括垂直尾翼和水平尾翼。所述的垂直尾翼通过位于该垂直尾翼翼根部1/4弦长处的主梁与机身尾部连接，并通过螺栓限位。所述的水平尾翼固定安装在垂直尾翼上端；该水平尾翼的平面形状为梯形，展弦比为3.5，平尾面积0.337m2，根稍比为1.45。位于所述水平尾翼后缘的升降舵的展长与水平尾翼展长相同；该升降舵弦向最大宽度位于水平尾翼翼根处，为32.1％的水平尾翼翼根弦长；弦向最小宽度位于水平尾翼翼梢处，为31.7％的水平尾翼翼梢弦长。升降舵用于调整飞行器飞行过程中的纵向姿态。
垂直尾翼平面形状为梯形。垂尾面积0.13m2，根稍比为1.6。该垂直尾翼末端安装有方向舵。所述方向舵的弦向宽度为垂直尾翼的1/4弦长，高度与垂尾高度相等；方向舵用于调整飞行器飞行过程中的航向姿态。
所述机翼2和尾翼3均具有安装角α；安装角α为2.5～5°。本实施例中所述的安装角α为3°
所述左旋翼臂4安装在左机翼展向距离翼根16％展长处，并与左机翼的下表面通过螺栓连接。在所述左旋翼臂的两端分别安装有旋翼组件，安装在左旋翼臂机头一端的为左前旋翼组件7，安装在左旋翼臂机尾一端的为左后旋翼组件10。
所述右旋翼臂5安装在右机翼展向距离翼根16％展长处，并与右机翼的下表面通过螺栓连接。在所述右旋翼臂的两端分别安装有旋翼组件，安装在右旋翼臂机头一端的为右前旋翼组件8，安装在右旋翼臂机尾一端的为右后旋翼组件9。
所述左旋翼臂4与右旋翼臂5的长度需满足以下要求：安装后的左旋翼臂与右旋翼臂长度的1/2处与快递无人机的重心位置对应，并使
所述左旋翼臂前端与左机翼前缘之间的间距、左旋翼臂后端与左机翼后缘之间的间距均大于螺旋桨半径；所述右旋翼臂前端与右机翼前缘之间的间距、右旋翼臂后端与右机翼后缘之间的间距均大于螺旋桨半径。
所述左前旋翼组件7、右前旋翼组件8、右后旋翼组件9和左后旋翼组件10均包括驱动电机和螺旋桨。所述左前旋翼组件7和所述左后旋翼组件10与所述左旋翼臂4的电机座固定连接；螺旋桨与分别与对应的驱动电机输出轴固定连接，螺旋桨均采用JXF3095碳纤维桨。所述右前旋翼组件8和所述右后旋翼组件9分别与所述右旋翼臂的电机座固定连接；螺旋桨分别与对应的驱动电机的输出轴固定连接。四个螺旋桨位于同一平面，形成螺旋桨平面；在垂直起降和平飞阶段，螺旋桨平面均为水平状态。
所述固定翼动力组件6包括驱动电机以及螺旋桨。所述的驱动电机通过电机底座与机身固定连接；所述螺旋桨与固定翼动力组件中的驱动电机的输出轴固定连接。通过所述固定翼动力组件6为无人机在固定翼飞行阶段提供动力，螺旋桨为JXF2310碳纤维桨。
所述飞控***11包括飞控板；所述飞控板设置于所述机身1的重心位置；并且该飞控板始终与所述螺旋桨平面平行。
所述的快递舱挂架13为板架结构，包括相互平行的多根横梁14和一对导轨15。所述一对导轨分别固定在所述多根横梁两端的下表面。所述一对导轨15之间相对应的表面上有滑道，用于安放位于所述快递舱16上的滑轮，并通过螺栓定位，防止该快递舱在滑道上前后滑动。
所述的快递舱16包括快递舱舱体、两组滑轮组件17和着陆缓冲条20。所述的快递舱舱体的上盖中部有对开的舱门，便于取放物品。在所述快递舱舱体上盖的内表面的两端分别固定有加强筋，该加强筋长度略小于该快递舱舱体的宽度；所述加强筋有内螺纹的通孔。所述两组滑轮组件通过固定板18对称的安装在所述快递舱舱体的两侧，并使该固定板两端的安装孔分别与所述加强筋上的内螺纹通孔同心。各所述滑轮组件中的滑轮有多个，均通过轮轴安装在所述固定板的表面；所述的轮轴为螺杆，该螺杆的根部为光杆，端部为螺纹杆，通过该螺杆将固定板18与快递舱舱体固连，并以根部的光杆作为滑轮的轮轴。所述用于连接固定板两端的两根螺杆的长度为快递舱舱体的宽度与固定板厚度之和。
在所述快递舱16的底表面均布有四条采用硬质泡沫材料制成的着陆缓冲条20；各所述的着陆缓冲条相互平行的排布在该快递舱16的底表面，并且相邻的两个着陆缓冲条之间的为0.1米。所述着陆缓冲条用于无人机着陆时起到缓冲作用，同时在无人机起飞时起到支撑作用。
本实施例中，根据运输货物的不同选取不同尺寸的快递舱。当所选用的快递舱的外形尺寸较小时，通过调整所述连接固定板与快递舱舱体的两端的两根螺杆的旋入量，实现调整该快递舱舱体两侧滑轮之间的间距，满足该两侧滑轮与导轨15之间的配合。
所述快递舱16的长度为0.5～1米，宽度为0.3～0.5米，高度为0.25～0.4米。
所述快递舱滑轮组件17的长度为0.2～0.35米。
所述电池舱12设置于所述机身1的重心位置，用于安装动力电池及调节整机重心。

Claims (9)

1.一种快递无人机，其特征在于，包括机身、机翼、尾翼、固定翼动力组件、左前旋翼组件、右前旋翼组件、右后旋翼组件、左后旋翼组件、快递舱和快递舱挂架；其中：固定翼动力组件安装在机身前端；两组旋翼分别安装在左机翼和右机翼的下表面，并且在各机翼上的展向位置距离所在机翼翼根16％展长处；所述的两组旋翼中分别有两个旋翼组件；所述两个旋翼组件分别安装在机臂的两端，在左机翼一侧形成了左前旋翼组件和左后旋翼组件；在右机翼一侧形成了右前旋翼组件和右后旋翼组件；快递舱通过安装在机身重心部位下表面的快递舱挂架悬挂在该机身下方；所述机身在垂直起降阶段为水平状态，转为巡航阶段的攻角为3.5°；所述机身包括机身头部、机身中部和机身尾部；所述机翼和尾翼的安装角α均为2.5～5°。
2.如权利要求1所述快递无人机，其特征在于，所述左机翼和右机翼分别通过机翼主梁与位于距离机身前端26％机身长处主梁固定连接；所述的机翼主梁位于所在机翼的1/4弦长处；所述左机翼和右机翼均为矩形平直翼，展弦比均为8，机翼面积均为1.84m2；
所述左机翼副翼的内侧端面和外侧端面与翼根的距离分别是翼展展长的27.5％和47.5％；所述右机翼副翼的内侧端面和外侧端面与翼根的距离亦分别是翼展展长的27.5％和47.5％；各所述副翼的弦向宽度为1/4弦长。
3.如权利要求1所述快递无人机，其特征在于，所述尾翼的垂直尾翼通过位于该垂直尾翼翼根部1/4弦长处的主梁与机身尾部连接位；垂直尾翼平面形状为梯形；垂尾面积0.13m2，根稍比为1.6；该垂直尾翼末端的方向舵的弦向宽度为该垂直尾翼的1/4弦长，高度与垂尾高度相等；水平尾翼的平面形状为梯形，其展弦比为3.5，平尾面积0.337m2，根稍比为1.45；位于所述水平尾翼后缘的升降舵的展长与水平尾翼展长相同；该升降舵弦向最大宽度位于水平尾翼翼根处，为32.1％的水平尾翼翼根弦长；弦向最小宽度位于水平尾翼翼梢处，为31.7％的水平尾翼翼梢弦长。
4.如权利要求1所述快递无人机，其特征在于，所述左旋翼臂安装在左机翼展向距离翼根16％展长处，并固定在该左机翼的下表面；所述右旋翼臂安装在右机翼展向距离翼根16％展长处，并固定在该右机翼的下表面；所述安装后的左旋翼臂与右旋翼臂长度的1/2处与快递无人机的重心位置对应；
所述左旋翼臂前端与左机翼前缘之间的间距、左旋翼臂后端与左机翼后缘之间的间距均大于螺旋桨半径；所述右旋翼臂前端与右机翼前缘之间的间距、右旋翼臂后端与右机翼后缘之间的间距均大于螺旋桨半径。
5.如权利要求1所述快递无人机，其特征在于，所述的快递舱挂架为板架结构，包括相互平行的多根横梁和一对导轨；所述一对导轨分别固定在所述多根横梁两端的下表面；一对导轨之间相对应的表面上有与快递舱上的滑轮配合的滑道；在各所述滑道上安装有定位螺栓，以防止该快递舱在滑道上前后滑动。
6.如权利要求1所述快递无人机，其特征在于，所述的快递舱包括快递舱舱体、两组滑轮组件和着陆缓冲条；所述的快递舱舱体的上盖中部有对开的舱门；在所述快递舱舱体上盖的内表面的两端分别固定有加强筋；所述加强筋有内螺纹的通孔；所述两组滑轮组件通过固定板对称的安装在所述快递舱舱体的两侧，并使该固定板两端的安装孔分别与所述加强筋上的内螺纹通孔同心；各所述滑轮组件中的滑轮有多个，均通过轮轴安装在所述固定板的表面。
7.如权利要求6所述快递无人机，其特征在于，所述的轮轴为螺杆，该螺杆的根部为光杆，通过该螺杆将固定板与快递舱舱体固连，并以根部的光杆作为滑轮的轮轴；所述用于连接固定板两端的两根螺杆的长度为快递舱舱体的宽度与固定板厚度之和；当所选用的快递舱的外形尺寸较小时，通过调整所述连接固定板与快递舱舱体的两端的两根螺杆的旋入量，实现调整该快递舱舱体两侧滑轮之间的间距，满足该两侧滑轮与导轨之间的配合。
8.如权利要求6所述快递无人机，其特征在于，所述快递舱的长度为0.5～1米，宽度为0.3～0.5米，高度为0.25～0.4米；所述快递舱滑轮组件的长度为0.2～0.35米。
9.如权利要求6所述快递无人机，其特征在于，在所述快递舱的底表面均布有四条采用硬质泡沫材料制成的着陆缓冲条；各所述的着陆缓冲条相互平行的排布在该快递舱的底表面，并且相邻的两个着陆缓冲条之间的为0.1米；所述着陆缓冲条用于无人机着陆时起到缓冲作用，同时在无人机起飞时起到支撑作用。
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