CN111971229A - 使用无人机的自主包裹存储和取回*** - Google Patents

使用无人机的自主包裹存储和取回*** Download PDF

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Abstract

一种包裹递送无人机，其包括用于产生提升力的至少一个螺旋桨和物品保持区域，该物品保持区域用于容纳将由无人机运载的物品。物品保持区域的底板包括动态支撑表面，该动态支撑表面用于支撑物品并允许物品移入、移出和穿过物品保持区域。包裹递送无人机与对接站配合，对接站具有用于与无人机交换包裹的架子。

Description

使用无人机的自主包裹存储和取回***
相关申请
本申请要求2018年4月12日提交的题为“Autonomous Package Storage andRetrieval System Using a Drone(使用无人机的自主包裹存储和取回***)”的美国临时专利申请第62/656,459号的优先权，其内容通过引用并入本文。
背景
本发明总体上涉及使用无人机递送物品。更具体地，本发明涉及物品在无人机上的装载、保留和卸载。
无人机是一种无人驾驶飞行器(UAV)，可用于多种目的，例如递送包裹或将其他物品从一个位置运输到另一个位置。现有技术状态的递送无人机使用悬置夹持器(overheadgrippers)来固定有效载荷。这样会使有效载荷暴露在外，并且如果夹持(grip)不牢固，则有效载荷可能会从天上掉下来。需要一种更安全、高效和有效的方法来在无人机上装载、保留和卸载有效载荷。
无人机对于自动化存储和取回***(ASRS)仓库可能是非常有用的。目前，无人机通常被定位成从开放的发起位置(launch location)拾取并递送到开放的递送目的地。当试图将无人机配置成递送到竖直结构(如存储架台或多层建筑)或从竖直结构中取回时会遇到困难。无人机旋翼(rotor)使得很难将无人机定位成足够接近目标位置。此外，很难准确地定位无人机以用于包裹递送。
概述
本发明提供了一种递送无人机，其包括用于运载物品的动态支撑表面，该动态支撑表面便于将物品装载到无人机上和从无人机上卸载物品。动态支撑表面形成物品保持区域的底板。该递送无人机与对接站(docking station)配合，以向无人机装载包裹和从无人机上卸载包裹。
根据一个方面，一种用于存储和取回包裹的***，其包括无人机，该无人机具有框架、用于产生空气动力提升力的至少一个螺旋桨、物品保持区域和第一联接元件；以及用于无人机的对接站。对接站包括用于包裹的架子(shelf)和用于与第一联接元件配合的第二联接元件，使得物品保持区域与架子对准。
根据另一方面，一种用于包裹递送的模块化无人机，其包括第一模块，该第一模块具有框架、用于产生空气动力提升力的至少一个螺旋桨和第一联接元件。第二模块具有物品保持区域和第二联接元件，物品保持区域用于容纳将由无人机运载的物品，第二联接元件用于与第一联接元件配合以形成模块化无人机。
根据另一个方面，一种将无人机在对接站处对接以进行包裹交换的方法，该方法包括以下步骤：接近对接站处的上部联接元件，将无人机上的上部联接元件引导到对接站处的上部联接元件中，以及将无人机的物品保持区域与对接站处的架子对准。
附图简述
本发明的这些特征和方面及其优点在以下说明书、所附权利要求书和附图中进行了更详细地描述，在附图中：
图1是根据本发明的实施例的具有动态支撑表面的包裹递送无人机的等轴测视图；
图2是用于形成本发明的实施例的无人机的螺旋桨模块的等轴测视图；
图3是用于形成本发明实施例的无人机的物品支撑模块的等轴测视图；
图4是图3的物品支撑模块的物品保持区域的详细视图；
图5是根据本发明的实施例的物品支撑模块的端部部分的详细视图，示出了对接锥体；
图6示出了仓库中能够与图1的无人机配合的对接站；
图7示出了图1的无人机接近图6的对接站；
图8示出了根据本发明的实施例的图1的无人机接合对接站的钩件；
图9示出了图1的无人机朝着与图6的对接站的接合的位置向下枢转；
图10示出了处于对接位置的图1的无人机与图6的对接站交换包裹；
图11示出了包裹从无人机卸载到图6的对接站的架子上；
图12是根据本发明的实施例的在无人机的对接站中的架子集成式阻尼器(shelf-integrated damper)的详细视图；
图13是根据本发明的另一个实施例的包裹递送无人机的等轴测视图；
图14示出了图13的无人机处于对接站处的对接位置；
图15是根据本发明的另一个实施例的包裹递送无人机的等轴测视图；
图16示出了图15的无人机接近对接站；
图17示出了与对接站初始接合的图15的无人机；
图18示出了在对接站横向调节期间的图15的无人机；
图19示出了图15的无人机处于对接站的对接位置；
图20是根据本发明的另一个实施例的包裹递送无人机的等轴测视图；
图21示出了适于与图20的无人机配合的对接站；
图22示出了图20的无人机与图21的对接站处于对接位置；
图23是根据本发明的另一个实施例的包裹递送无人机的等轴测视图；
图24示出了图23的无人机接近相应的对接站；
图25是图24的对接站的门座(seat)的细节图；
图26是图25的对接站门座的后视图；
图27示出了处于向上枢转位置的图25的对接站门座；
图28示出了图23的无人机与对应的对接站处于初始接合位置，准备平移到对接位置；
图29示出了图23的无人机处于图24的对接站的对接位置；
图30示出了根据本发明的另一个实施例的位于竖直建筑中的对接站和接近的包裹递送无人机；
图31示出了图30的对接站，其中包裹递送无人机处于接合位置；
图32是被配置成通过转换耦合器(transformative coupling)供电的包裹递送无人机的一部分的详细视图；
图33示出了图32的无人机接近对接站时的情形，该对接站被配置成经由转换耦合器对无人机充电；
图34是具有传送带的包裹递送无人机的一部分的详细视图，该传送带被配置成由对接站处的辊驱动；
图35示出了处于对接位置的图34的无人机，其中对接站具有用于驱动传送带的嵌入式辊；和
图36示出了根据本发明的另一个实施例的与对接站接合的包裹递送无人机，该对接站具有链轮阵列(array of sprockets)，用于驱动包裹递送无人机上的传送带；
图37是当链轮接合包裹递送无人机上的传送带时，图36的包裹递送无人机和对接站的一部分的侧视图；
图38是根据本发明的另一个实施例的包括可倾斜的支撑表面的递送无人机的等轴测视图；
图39是图38的递送无人机的另一视图；
图40示出了根据另一个实施例的递送无人机和对接站；
图41示出了图40的递送无人机处于倾斜位置用于将包裹释放到对接站；
图42是根据另一个实施例的带有可倾斜的表面的递送无人机的等轴测视图；
图43是根据另一个实施例的具有弯曲可倾斜的表面的递送无人机的等轴测视图。
详细描述
本发明提供了一种使用无人机将包裹存储到结构中和从结构中取回的***和方法。将相对于某些说明性实施例来描述本发明，然而本领域技术人员将认识到本发明不限于说明性实施例。
参考图1，本发明的实施例的无人机10包括框架12、一个或更多个螺旋桨14(显示为螺旋桨叶片，形成产生提升力的空气动力表面)和用于旋转螺旋桨14的马达(未显示)。说明性无人机还包括物品保持区域20，用于容纳要使用无人机取回、递送或以其他方式移动的物品或有效载荷。说明性物品保持区域20形成在螺旋桨14的下面，但是本发明不限于此。说明性框架12包括空气动力学鼻锥(aerodynamic nose cones)15，其可以容纳天线、电池、电子设备和其他部件。说明性框架12形成横跨(straddling)物品保持区域20的支脚18，支脚18可用于定位和使无人机着陆，以及或者可替代地，可用于为无人机提供充电端口。
显示为传送带22的动态支撑表面界定了物品保持区域20的底部。传送带22的上部跨度(upper span)形成物品保持区域20的底板，用于支撑物品保持区域内的物品。传送带22的下部跨度可以形成或面对无人机的底部。说明性传送带22安装在从第一端延伸到第二端的传送框架24上。在说明性实施例中，传送框架延伸到螺旋桨14的区域之外，但是本发明不限于此。
如本文所用，“动态支撑表面”是指当物品处于无人机的物品保持区域时，允许物品进出无人机的物品保持区域并从底部支撑物品的表面。示例包括，但不限于，传送带、辊、低摩擦平坦表面、柔性表面、网格、可移动或可缩回表面、可倾斜的表面和对本领域普通技术人员来说可能显而易见的其他表面及其组合。动态支撑表面可以通过任何合适的方式驱动，并且可以包括任何合适的材料，包括但不限于，塑料、金属、纤维、橡胶和本领域已知的其他材料。例如，传送带可以由框架内的马达驱动的辊、链轮、滑轮或本领域已知的其他合适的装置驱动。
在一个实施例中，物品保持区域20的一部分，例如动态支撑表面，形成在与框架和螺旋桨分离的模块上。传送框架24包括闩锁机构，以将物品保持区域的全部或一部分连接到上部框架12。
例如，图2示出了基本的螺旋桨模块10a，包括螺旋桨14、上部框架12和闩锁接受器(latching receptacle)19，闩锁接受器19(可以是棘轮)形成在框架中的支脚上方的空间中。
图3示出了物品容纳模块10b的实施例，该模块10b适于闩锁到图2的基本螺旋桨模块10a，以形成能够运载包裹的无人机10。物品容纳模块10b包括显示为传送带22的动态支撑表面和用于支撑传送带22的传送框架24。传送框架24包括界定物品保持区域20的侧面的竖直壁25。竖直壁25包括模块附接导向件32和棘爪33，用于闩锁到基本螺旋桨模块10中的闩锁接受器19中，以将两个模块10a、10b联接在一起。在一个实施例中，闩锁可以被配置为仅在无人机着陆时被释放。可以使用任何合适的方式将两个模块10a、10b连接在一起。
说明性物品容纳模块10b包括用于物品保持区域的第一闸门35和第二闸门36，然而本发明不限于此，并且无人机可以省略这些闸门或者使用其他装置来容纳物品。图4是物品保持区域20的详细视图，其中第一闸门35打开并且第二闸门36关闭。致动器37、致动器38能用于打开和关闭闸门35、闸门36，以允许物品保持区域20的进入或保持。致动器可以是电动的、气动的或使用任何合适的方式来致动闸门35、闸门36。闸门35、闸门36可以独立地或同步地操作。
无人机10包括联接元件，用于将无人机联接到对接站，以将包裹装载到物品保持区域20中和从物品保持区域20卸载包裹。例如，返回参考图1，在说明性实施例中，联接元件包括对接杆40，对接杆40在螺旋桨14的区域之外垂直于传送带22的传送方向延伸。臂42将对接杆40连接到框架12。无人机10可以包括第二对接杆40’和臂42’，它们与第一杆40和臂42成镜像，以提供对称和平衡。
无人机10包括辅助联接元件，以便于无人机在对接站的放置。在一个实施例中，辅助联接元件包括对接锥体，例如形成在传送框架24的每一端处的阻尼锥体(damper cone)52、54、56、58。阻尼锥体可以被接纳在对接站的开口中。参考图5，每个阻尼锥体52、54、56和/或58可以包括锥形锥体结构，该锥形锥体结构在锥形端处具有暴露的电触点59。显示为弹簧57的减震器(Shock absorber)可用于缓冲对接过程。当对接时，阻尼锥体可以形成用于给无人机10供电的电触点。
联接元件不限于说明性实施例，并且可以包括用于联接两个元件的任何合适的机械、磁性、电磁设备或本领域已知的其他联接装置。
图6示出了仓库100，该仓库100包括多个对接站110，该对接站110适于与无人机配合，该无人机具有带动态支撑表面的物品保持区域，例如图1的无人机10。说明性对接站110包括用于与诸如无人机10的包裹载体配合的开口。对接站110还包括用于容纳一个或更多个包裹112的架子111或其他结构，以及用于将递送无人机10联接到对接站的对接设备。架子111可以包括动态支撑表面，包括动力辊、传送带、静态低摩擦表面、可移动或可缩回表面、重力辊或用于移动、装载和/或卸载包裹的其他装置。
对接站110不限于仓库，而是可以是使用无人机递送或取回包裹可适用的任何竖直结构。
说明性对接站110包括上部联接元件，显示为从竖直构件115延伸的钩件120，以及形成在架子111中或下方的下部接受器130。钩件120被设计成引导并闩锁至无人机10的对接臂40上，而下部接受器130被定位并被设定尺寸以接纳对接锥体52、54、56或58。说明性钩件120包括上部部段121，该上部部段121包括相对于竖直构件115成一定角度延伸的平面部分。上部部段121在竖直构件115和上部部段121之间形成锥形空间。每个钩件120还包括下部部段122，下部部段122包括用于枢转地安置对接臂40的弯曲门座。
下部接受器130可以包括形成电源连接件的销，以通过触点59向对接的无人机供电。在一个实施例中，为了便于匹配，下部接受器具有比对接锥体更宽的锥角。
如图7-图11所示，为了对接无人机10以从对接站110接收包裹或向对接站110放下包裹，无人机10首先接近对接站110，优选地以一定角度接近，其中对接杆40朝向对接站110倾斜。无人机10可以包括传感器以检测对接臂40和钩件120之间的接触，或者可以包括其他合适的联接元件。无人机可以使用用于导航的惯性制导和/或视觉***，或本领域已知的任何其他合适的装置。如果运载包裹，包裹被容纳在包裹保持区域20内，并且闸门35、闸门36被关闭。无人机10接近对接站110，同时对接杆40接近钩件120的顶部。无人机移动使得对接杆40***钩件120的上部部段121。然后，无人机在钩件和对接杆的引导下下降，直到对接杆40在下部部段122中就位，如图8所示。无人机10然后围绕对接杆40向下旋转，如图9所示。如图10所示，无人机继续围绕就位的对接杆40枢转，以使动态支撑表面22与架子111对齐(或者甚至稍微高于架子111)并邻近架子111。对接锥体52、对接锥体54被***接受器130中，以缓冲架子111和无人机10之间的接合，并且，可选地，给无人机10充电。
如果要卸载包裹，通向物品保持区域20的闸门25打开，并且传送带22或另一个动态表面被激活，以将包裹180从无人机10转移到架子111，如图11所示。一旦包裹被递送到架子111，动力辊或其他传送装置可用于进一步移动包裹。如果要将包裹装载到无人机上，架子111将包裹推到无人机传送带22上并推入物品保持区域20。
当对接时，无人机10可以使用架子111中的电源连接件来充电。其他合适的维护，如惯性制导的重新校准和电池充电也可以在对接时进行。
在另一个实施例中，动态支撑表面22可以向上倾斜，以允许包裹掉落到对接站中。动态支撑表面可以包括光滑的滑动表面、辊或其他合适的动态表面，其允许包裹利用重力作为推动力从而实施分配。整个无人机可能会倾斜，导致包裹下落，或者动态支撑表面可能会相对于无人机的其余部分倾斜，以分配包裹。物品保持区域20的闸门35或闸门36可以被编程为仅在动态支撑表面达到足够的倾斜角度时打开以释放产品。
在另一个实施例中，如图12所示，对接站的架子111可以包括集成阻尼器以缓冲对接过程，允许无人机本身省略弹簧或其他阻尼器。说明性架子集成阻尼器包括架子上的浮动面211，该浮动面211包括弹簧212，或其他阻尼装置以缓和无人机10和架子之间的接合。
图13示出了无人机310的另一个实施例，该无人机310具有用于将无人机对接在对接站的架子上的联接元件。说明性无人机310具有用于将无人机对接在对接站的钩件340。钩件340在螺旋桨区域之外，从杆341的端部延伸，杆341在传送带22上方沿带行进方向延伸。说明性钩件340包括延伸到旋翼上方的竖直基部342和钩形端部343，钩形端部343包括从竖直基部342以一定角度向外且向下延伸的梁(beam)，以形成锥形的捕捉区域344。如图14所示，相关的对接站410具有横跨开口延伸的对接杆420，用于联接到钩件340。说明性对接杆420在每一端处连接到竖直构件415。通过接近对接站说明性无人机310接合对接站410，以卸载或装载包裹，直到对接杆410在钩件340的顶部就位，说明性无人机310通过钩件340与对接杆410接合，然后向下旋转至与架子411接合和对准。然后，传送带322可以被激活，并且相关的闸门25或闸门26打开，以将包裹卸载到架子411或从架子411装载包裹。架子411可以包括动态表面，例如动力辊414或另一种合适的传送机，以将包裹推至无人机310或从无人机310拉出包裹。
参考图15-图19，无人机上的对接杆540可以包括用于在对接过程中引导无人机的标记542。标记542可以是含铁材料、永磁体、光学标记、RFID或形成线性图案的其他合适标记，该线性图案可以由安装在相关的对接站610的竖直构件615上的传感器630检测到。
相关的对接站610包括位于竖直构件615上的传感器阵列630，用于基于标记542和对接杆门座检测无人机510的位置，对接杆门座显示为连接到齿轮马达642的滑轮(sheave)640。在对接杆540接合滑轮640之后，滑轮640旋转以适当地横向定位无人机510。然后，无人机向下枢转到与架子611接合，如图19所示。
根据本发明的另一个非限制性实施例，如图20-图22所示，无人机710可以包括磁体742或在横向延伸的对接臂740上的其他合适的闩锁设备。说明性对接臂740还包括止动导向件743。相关的对接站810包括用于对接臂740的门座820、终止于闩锁设备852(该闩锁设备852对磁体742有吸引力)的系绳850以及用于升高和降低闩锁设备852的绞盘860。说明性门座820包括弯曲的上壁821、与弯曲的上壁821相对的弯曲的下壁822，以形成终止于门座基部823的锥形通道。为了将无人机710对接在对接站810，无人机710接近对接站810，使得磁体742靠近闩锁设备852。闩锁设备742、闩锁设备852相互吸引，以使无人机与绞盘860配对，如图22所示。然后，绞盘升起所联接的无人机，直到对接臂740与门座820竖直地调平。绞盘860然后旋转以将无人机710与该期望的对接站对准，然后平移以将无人机710缩进至对接位置。在接收包裹或递送包裹后，闩锁被释放。闩锁设备742、闩锁设备852中的一个或二个都可以是电磁体，该电磁体可以被选择性地被激励以产生吸引力，并且被去激励以解除设备的联接，从而释放无人机710。
参考图23-图29，无人机910的另一个实施例包括线性磁联接元件。无人机910包括具有磁性元件942、磁性元件943的对接臂940，用于与对接站接合和对准。磁性元件942、磁性元件943可以包括任何合适的元件，例如永磁体、含铁材料或以线性模式布置在对接臂940上的另一种合适的材料。相关的对接站1010包括用于对接臂940的门座1020，该门座1020包括减震轴承和无铁芯线性定子(ironless linear stator)。
如图25-图27所示，说明性门座1020包括弯曲的上弯曲壁1021、与弯曲的上壁相对的弯曲的下壁1022以形成用于对接臂的锥形通道，以及形成后壁的线性定子1023。门座1020可以使用轴承1026、紧固件1027和减震器(例如弹簧1028)枢转地安装到对接站1010的竖直构件1015。可以通过电力线1030供电。如图28和图29所示，当无人机910，优选地以一定角度，接近对接站1010时，门座1020可以旋转以抓住对接臂940。在无人机910向下旋转到与架子1011接合之前，定子1023可以被激活以将无人机横向移动到与架子1011正确对准。
参考图30和图31，用于递送无人机10的对接站可以是建筑物1101，或其他竖直结构，例如海上的船、塔或偏远地区(例如树林或山脉)中的其他结构中的窗口1110、门或其他开口，其被设计成接纳无人机或其他结构。钩件1120或用于接纳无人机的另一联接元件可以附接到窗口1110周围的外壁1115。窗口下方的下部接受器1130接纳无人机上的对接锥体或其他导向设备，以将无人机10与架子1111对准，用于从无人机接收包裹或向无人机递送包裹。架子可以包括用于将包裹传送到无人机或从无人机传送包裹的任何合适的装置。下部接受器1130可以包括用于给无人机10供电的电源连接件。该开口，例如窗口1110，可以基于相关无人机的位置自动或手动打开或关闭。无人机接近结构的情况可以被检测到，从而可以在无人机对接的预期中开始打开窗口，以加速递送或取回过程。所述打开可以通过电动、气动、液压方式或使用任何合适类型的致动器来打开或关闭。
如上所述，递送无人机可以通过对接锥体或其他联接元件中的触点来供电，该对接锥体或其他联接元件用于将无人机对接到对接站。在另一个实施例中，如图32和图33所示，递送无人机可以通过转换耦合器来供电。为了给递送无人机供电，无论是给电池充电还是给无人机上的传送机或其他应用供电，对接站1210可以包括安装在对接架子1211中的初级线圈(primary)1260。次级线圈1360可以安装到无人机1310上。在说明性实施例中，次级线圈1360安装在无人机上的传送框架的侧面，位于对接锥体52、对接锥体54的外侧。在对接期间，次级线圈1360与初级线圈1260磁性配合，以给无人机1310供电。可以使用任何合适的方式为递送无人机供电。
在一个示例中，形成动态支撑表面的传送带22可以是动力驱动的或无动力驱动的。例如，载配马达(on-board motor)(未示出)可以驱动传送带。在另一个实施例中，传送带22是被动的，使得物品离开外部传送机的冲力推动传送带，使得物品40进入物品保持区域，或者重力导致传送带将包裹推向对接站。而且，传送带22可以有反转的能力。在另一个实施例中，传送带由移动传送带的对接站驱动轮中的辊机械地运转。
例如，如图34和图35所示，递送无人机1410可以包括安装在传送框架1424的任一侧的驱动轴1481上的驱动轮1480。驱动轴1481驱动链轮、辊或用于传送带的任何合适的驱动器1482，该传送带用于将物品移入和移出无人机的物品保持区域。关联对接站可以包括架子1511中的动力辊1512。当对接时，辊1512接触并移动驱动轮1480以激活传送带。说明性轮1480使用弹簧1485被弹簧式安装，以抑制架子1511和无人机1410之间的接触。
在另一个实施例中，安装在对接站的架子下方的链轮可以驱动递送无人机上的传送带。例如，图36和图37示出了递送无人机1610，其包括用于将物品移入和移出物品保持区域的模块化塑料的、正向驱动传送带1622。相关的对接站1710包括一系列链轮1770，链轮1770安装在架子1711下方的驱动轴1771上，并由马达1772驱动。链轮和马达可以枢转、旋转或平移，使得链轮1770在无人机对接完成之后或刚好在无人机对接完成之前与传送带1622上的带驱动表面配对。在另一个实施例中，链轮和马达固定地安装在嵌入对接站的架子内的凹槽中。从架台驱动带可以节省电力，并减轻无人机的整体重量。马达和链轮可以安装在板簧(leaf springs)或其他合适的减震器上。
在另一个实施例中，传送带22通过延伸穿过无人机支腿的蜗轮驱动，允许马达和其他电气部件被容纳在无人机的主体中。在另一个实施例中，由主体中的马达驱动的同步带将马达连接到转动传送带的轴上。
在另一个实施例中，如图38和图39所示，无人机1810的动态支撑表面包括形成物品保持区域1820的底板的铰接门1822。为了从无人机1810上卸下包裹1880，门1822打开而向下倾斜，导致包裹1880从物品保持区域被分配。
图40和图41示出了包括动态支撑表面的递送无人机1910的另一个实施例。递送无人机1910包括框架部分1910a和物品容纳模块1910b，框架部分1910a包含螺旋桨1914和支脚1918。物品容纳模块1910b包括动态支撑表面1922和物品保持区域1920，动态支撑表面1922显示为安装到框架1924的一系列辊1923。物品保持区域1920的侧面包括闸门1935、闸门1936和侧壁1925，并且物品保持区域的底板包括动态支撑表面1922的一部分。物品容纳模块1190b利用可锁定的旋转元件1930附接到框架部分1910a，旋转元件1930允许整个动态支撑表面1922旋转，以将包裹1980释放到对接站1960的架子1911。在一个实施例中，对接站1960包括架子1911中的旋转对接元件1950，以便于包裹的卸载。当动态支撑表面与架子1911调平并对准时，说明性递送无人机1910可以对接到对接站，使得对接锥体1952***旋转对接元件1950中，如图40所示。然后，无人机1910中的锁定旋转元件1950可以被释放，并且框架部分1910a可以升高高度，同时物品容纳模块1910b保持与对接站接合。这导致动态支撑表面的自由端上升，而对接端部保持固定，导致传送机向架子1911倾斜，如图41所示。一旦获得足够的倾斜角度，保持门1935打开，允许包裹1912向下滑动到递送架子。递送后，无人机1910可以再次下降以调平动态支撑表面1922，锁定旋转元件1950并离开。可替代地，可以允许对接锥体1952相对于框架1924旋转，以允许动态支撑表面倾斜。对接锥体和对接元件不限于说明性实施例，并且对接无人机的任何合适的方式可以被运用。在一个实施例中，通过磁性元件或其他机械元件来促进对接。
仍是在另一实施例中，包裹递送无人机可以包括在一个或更多个位置倾斜的用于包裹的动态支撑表面。例如，如图42所示，包裹递送无人机2010包括动态支撑表面2022，该动态支撑表面2022包括物品保持区域2020外部的可倾斜部段2023。第二可倾斜部段可以形成在物品保持区域2020的另一侧。可倾斜部段使用旋转接头(swivel)2028连接。为了分配包裹，无人机2010可以倾斜，然后打开通向物品保持区域的门2035，以将包裹2080移动到倾斜部段2023上，然后将包裹推离无人机2010。
如图43所示，包裹递送无人机2110中的一个或更多个可倾斜部段2123a、可倾斜部段2123b可以是弯曲的，例如，如图所示呈悬链线形状(catenary shape)，以便于包裹分配。一个或两个部段都可以选择性地倾斜，以从无人机2110的包裹保持区域2120分配包裹。
虽然说明性物品保持区域在螺旋桨下方，但是在本发明的另一个实施例中，物品保持区域在螺旋桨上方或者在另一个合适的位置。
采用传送带22的动态支撑表面可以包括任何合适类型的传送机。例如，传送带可以是正向驱动传送带、摩擦驱动传送带或其他类型的传送带。传送带可以由塑料、不锈钢或其他金属、纤维、橡胶或任何合适的材料制成。传送带可以是平的或有纹理的。传送带可以具有封闭或开放的表面，并且包括辊、板条(slat)或任何其他适于移动物品的特征。也可以使用其他可移动的、可缩回的或其他方式的动态支撑表面。
尽管已经参考若干示例性版式详细描述了本发明，但是其他版式也是可能的。因此，如这些少数示例所表明的，权利要求的范围并不意图限于这些被详细描述的版式。

Claims (20)

1.一种用于存储和取回包裹的***，包括：
无人机，所述无人机具有框架、用于产生空气动力提升力的至少一个螺旋桨、物品保持区域和第一联接元件；和
用于所述无人机的对接站，所述对接站包括用于包裹的架子和用于与所述第一联接元件配合的第二联接元件，使得所述物品保持区域与所述架子对准。
2.根据权利要求1所述的***，其中，所述第一联接元件包括杆、钩件和磁体中的一种。
3.根据权利要求1所述的***，其中，所述无人机还包括对接锥体，并且所述架子包括接纳所述对接锥体的接受器，以便于在所述对接站处对接所述无人机。
4.根据权利要求1所述的***，其中，所述对接锥体包括充电触点，并且所述接受器包括用于向所述无人机供电的销。
5.根据权利要求1所述的***，其中，所述无人机包括传送带，所述传送带环绕传送框架并形成所述物品保持区域的底部。
6.根据权利要求5所述的***，其中，所述无人机还包括一个或更多个闸门，所述一个或更多个闸门能够被激活以打开和关闭所述物品保持区域。
7.根据权利要求5所述的***，其中，所述对接站包括用于驱动所述传送带的驱动器。
8.根据权利要求1所述的***，其中，所述架子包括传送机。
9.根据权利要求1所述的***，其中，所述无人机包括用于包裹的可倾斜支撑表面。
10.一种用于包裹递送的模块化无人机，包括：
第一模块，所述第一模块具有框架、用于产生空气动力提升力的至少一个螺旋桨和第一联接元件；和
第二模块，所述第二模块具有物品保持区域和第二联接元件，所述物品保持区域具有动态支撑表面，所述物品保持区域用于容纳将由所述无人机运载的物品，所述第二联接元件用于与所述第一联接元件配对以形成所述模块化无人机。
11.根据权利要求10所述的模块化无人机，其中，所述第二模块包括从第一端延伸到第二端的传送框架和环绕所述传送框架的传送带，所述传送带形成所述物品保持区域的底部。
12.根据权利要求10所述的模块化无人机，其中，所述框架包括对接臂，所述对接臂用于在对接站处对接所述模块化无人机。
13.根据权利要求10所述的模块化无人机，其中，所述第二模块还包括对接锥体，所述对接锥体被配置为被接纳在对接站处的接受器中。
14.根据权利要求10所述的模块化无人机，其中，所述动态支撑表面相对于所述第一模块是能够倾斜的。
15.一种将无人机在对接站处对接以进行包裹交换的方法，所述方法包括以下步骤：
接近位于所述对接站处的上部联接元件；
将所述无人机上的上部联接元件引导到所述对接站处的上部联接元件中；以及
将所述无人机的物品保持区域与所述对接站处的架子对准。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括以下步骤：致动传送机，所述传送机在所述无人机上形成动态支撑表面，以将包裹移入或移出所述物品保持区域。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，对准所述物品保持区域的步骤包括以下步骤：
使所述无人机围绕所述上部联接元件向下枢转，并且
将对接锥体***在所述架子中形成的接受器中。
18.根据权利要求15所述的方法，还包括以下步骤：致动所述架子中的传送机以将包裹移动到所述无人机上或从所述无人机上移走。
19.根据权利要求15所述的方法，还包括以下步骤：当对接时给所述无人机充电。
20.根据权利要求15所述的方法，还包括以下步骤：倾斜所述物品保持区域中的动态支撑表面以将包裹卸载到所述架子。
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