DE102021130652A1

DE102021130652A1 - System und Verfahren zum autonomen Be-, Ent- und Aufladen von Fluggeräten

Info

Publication number: DE102021130652A1
Application number: DE102021130652.3A
Authority: DE
Inventors: Nils Gagkeit
Original assignee: Emqopter GmbH
Current assignee: Emqopter GmbH
Priority date: 2021-11-23
Filing date: 2021-11-23
Publication date: 2023-01-05

Abstract

Vorliegende Erfindung betrifft eine Transportvorrichtung (2) zum Handhaben und Lagern von festen Transportgütern während des Transportes, umfassend eine Befestigungsplatte (20) und vier oder mehr Zinken (21, 22), welcher mit einem hinteren Ende an der Befestigungsplatte (20) befestigt sind und sich im Wesentlichen im rechten Winkel von ihr weg erstrecken wobei zwei der Zinken als Begrenzungszinken (21) in einem ersten Abstand (A1) zueinander in einer ersten Ebene (E1) liegen und die übrigen Zinken als Stützzinken (22) in einer zweiten Ebene (E2) liegen, welche von der ersten Ebene (E1) verschieden ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein System zum automatisierten Be- und Entladen aus einem Fluggerät und einer Ladeeinrichtung mit jeweils einer solchen Transportvorrichtung.

Description

Vorliegende Erfindung betrifft eine Transportvorrichtung zum Handhaben und Lagern von festen Transportgütern während des Transportes, umfassend eine Mehrzahl von Zinken sowie ein Fluggerät und eine Ladeeinrichtung umfassend jeweils eine derartige Transportvorrichtung. Darüber hinaus trifft die Erfindung ein System zum automatisierten Be- und Entladen von Transportgütern sowie Aufladen eines Energiespeichers des Fluggeräts mit Hilfe einer solchen Ladeeinrichtung.
Neben Anwendungen in vielen anderen Bereichen, beispielsweise Luftfotografie oder Aufklärung, werden autonome oder ferngesteuerte unbemannte Fluggeräte auch für den Einsatz als Transportmittel zur Auslieferung von festen Transportgütern eingesetzt. Im Stand der Technik gibt es vielfältige Vorschläge hinsichtlich der Aufnahme und des Ablieferns derartiger Transportgüter, welche zur einfacheren Handhabbarkeit meist in der Form von in etwa quaderförmigen Kisten oder Containern bereitgestellt werden. Zur Aufnahme und Handhabung dieser Transportgüter werden im Stand der Technik verschiedene Strukturen bzw. Vorrichtungen vorgeschlagen.
Die Veröffentlichungsschrift CN105923163A zeigt etwa einen Quadqopter mit einer unterseitig am Rumpf befestigten Lade- und Landestruktur, welche mehrere Fächer zur Aufnahme von Paketen sowie unterseitige Landekufen für das Aufsetzen des Fluggeräts umfasst.
Weiterhin ist auch in der US-Veröffentlichungsschrift 2021/0142276 A1 unter anderem schematisch ein Quadqopter mit einer unterseitigen Paketaufnahmestruktur offenbart.
In der deutschen Patentschrift DE102016117611 B4 werden Drohnen mit einer zentralen rechteckigen Ausnehmung zur Aufnahme von quaderförmigen Gegenständen offenbart, wobei mehrere Drohnen flach übereinander gestapelt werden können.
In der US-Patentschrift 10,730,621 B2 wird ein Quadqopter mit einer Ladestruktur in Form einer abkoppelbaren Transportbox und einen diese umschließenden Rahmens vorgeschlagen. Die Drohne soll dann zur Ladungsaufnahme- oder Übergabe an einer vertikal verfahrbaren Andockstation umfassend eine Ablagefläche andocken und die Transportbox aufnehmen bzw. abladen. Alternativ soll ist auch vorgesehen, lediglich den Inhalt der Box, also etwa ein Paket, von einem bzw. an ein Förderband zu transferieren, ohne die Box abzukoppeln.
Allen bisher vorgestellten Lösungen ist gemein, dass die Ladestruktur ein hohes Gewicht mit sich bringt und zum Be- bzw. Entladen der Drohne, sofern diese automatisiert erfolgen sollen, eine hohe Lande- bzw Anfluggenauigkeit von Nöten ist. Kann eine solche nicht garantiert werden, beispielsweise weil die Sensoren die Drohne nicht unter allen Flugbedingungen (Wind, Nebel, Dunkelheit) eine ausreichende Landegenauigkeit erlauben, ist nur ein Be- und Entladen durch menschliches Bodenpersonal ausreichend zuverlässig.
In der internationalen Veröffentlichungsschrift WO2018/057034 A1 wird eine Drohne vorgestellt, welche durch ein Paar unterseitig angebrachter Zinken wie ein Gabelstapler eingesetzt werden können soll, wobei die horizontal stehenden Gabelzinken über Teleskopstangen mit dem Rumpf verbunden sind, um auf Paletten bereitgestellte Transportgüter unterschiedlicher Größe aufnehmen zu können. Zudem ist vorgesehen, die Gabelzinken beim unbeladenen Flug in den Rumpf einzufahren. Die zu transportierenden Güter müssen, um mit der Gabel untergriffen werden zu können, wie üblich auf Paletten positioniert sein, welche dann zusammen mit dem Transportgut durch die Luft befördert werden. Für das Abladen wird dort vorgeschlagen, dass die Drohne die Palette samt Ladung auf dem oberen Ende einer Rampe, welche in das Innere eines Lagerungskastens führt, absetzt.
Nachteilig an dieser Lösung ist, dass nach wie vor Transportpaletten benötigt werden, welche zusätzliches Gewicht bedeuten ohne eine über die Untergreifbarkeit der Ladung hinausgehende Funktion auszuüben. Insbesondere helfen sie nicht dabei, die Ladung im Flug gegen einwirkende Seitenkräfte abzustützen oder sie vor den Elementen zu schützen. Zudem erfordert der übliche Aufbau der Paletten eine recht hohe Anfluggenauigkeit beim Beladen, da nur dann die Zinken korrekt in die Palette eingefahren werden können.
Die chinesische veröffentlichte Patentanmeldung CN111196365 A stellt ebenfalls eine Drohne mit einer unterseitig am Rumpf befestigten Ladestruktur bestehend aus zwei Beinen mit nach innen versetzt am unteren Ende angebrachten Kufen, welche einerseits als Landekufen andererseits aber auch zum unterseitigen Abstützen von in eine abnehmbare Transportbox eingelegten Transportgütern dienen. Die Kufen weisen zudem eine Teleskopstange auf, mit welcher die Transportbox nach vorne aus dem Propellerkreis der Drohne herausgefahren werden kann, beispielsweise um sie an eine andere Drohne zu übergeben. In einer Ausgestaltung der dortigen Transportstruktur wird zur Abstützung von kleineren Transportgütern eine Mehrzahl von parallel zueinander im gleichen Abstand an einer sich zwischen den Kufen erstreckenden Befestigungsplatte befestigten Zinken vorgeschlagen. Nachteilig an dieser Kombination von Lande- und Ladestruktur ist eine schlechte Zugänglichkeit der Ladung unterhalb der Drohne. Dies wird zwar teilweise dadurch verbessert, dass die Drohne das Transportgut mit Hilfe der Teleskopschienen von der Transportposition unterhalb des Rumpfes in eine Übergabeposition außerhalb des Propellerkreises versetzen kann, jedoch ist für eine automatisierte Übergabe am Boden noch eine hohe Genauigkeit erforderlich, insbesondere was die winkelmäßige Ausrichtung angeht. Zum anderen ist auch das Problem, wie die Ladung beim Entladen von der Entladevorrichtung aufgenommen werden soll, nicht gelöst, da in der Regel davon auszugehen ist, dass die Transportbox im ausgestreckten Zustand der Teleskopstangen aufgrund ihres Gewichts auf dem Boden aufliegen wird. Die Teleskopstangen und die damit verbundene Mechanik erhöhen auch das Gewicht der Transportvorrichtung und damit der Drohne unvorteilhaft.
Vor diesem Hintergrund hat sich vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Transportstruktur bzw. -vorrichtung zum Transportieren und Übergeben von Transportgütern zwischen einem Fluggerät und einer Ladeeinrichtung zu finden, welche ein möglichst niedriges Gewicht mit verringerten Anforderungen an die Positionierungsgenauigkeit sowohl des Fluggeräts beim Landen als auch der Ladeeinrichtung beim Be- bzw. Entladen kombiniert.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Transportstruktur gemäß Anspruch 1, welche in ein Fluggerät gemäß Anspruch 7 und eine Ladeeinrichtung in Form eines Bodenfahrzeuges oder eines Roboterarms nach Anspruch 8 integriert ist. Ladeeinrichtung und Fluggerät bilden zusammen ein System zum automatisierten Be- und Entladen des Fluggerätes nach Anspruch 10. Es ist eine weitere Aufgabe vorliegender Erfindung neben dem Be- und Entladen auch das Aufladen eines elektrischen Energiespeichers des Fluggerätes zu automatisieren. Dieses Problem wird gelöst durch ein System gemäß Anspruch 12.
Die erfindungsgemäße Transportstruktur umfasst eine Befestigungsplatte mit vier oder mehr daran befestigten Zinken. Der Wesentliche Unterschied zu den im Stand der bekannten Transportstrukturen, insbesondere der der chinesischen Anmeldung CN111196365A besteht darin, dass die Zinken nicht alle in einer Ebene angeordnet sind, sondern dass zwei äußere Begrenzungszinken nach oben versetzt in einer ersten Ebene liegen wohingegen die darunter liegenden zwei oder mehr Stützzinken eine zweite Ebene definieren. Hierdurch ist sowohl im Flug, also während des Transports, als auch während der Übergabe des Transportguts vom Fluggerät an die Ladeeinrichtung oder umgekehrt eine seitliche Abstützung und -sicherung des Transportguts erreicht. Eine Absicherung gegen ein unbeabsichtigtes Herunterrutschen von der erfindungsgemäßen Transportstruktur in die der Befestigungsplatte entgegensetzte Richtung kann dadurch erreich werden, dass sie am Fluggerät oder an der Ladeeinrichtung verschwenkbar angebracht ist, sodass das vordere, von der Befestigungsplatte abwandte Ende der Zinken höher zu liegen kommt als das hintere, an der Befestigungsplatte befestigte Ende. Die Transportvorrichtung, im Folgenden auch als Transportgabel bezeichnet, kann also bevorzugt nach oben abgewinkelt werden. Alternativ oder zusätzlich gilt dies auch nur für einen der Befestigungsplatte abgewandten vorderen Endbereich eines, einiger oder aller der Stützzinken.
Das System zum Be- und Entladen funktioniert erfindungsgemäß so, dass das Fluggerät, insbesondere ein Multiqopter, eine von der Ladeeinrichtung erreichbare Ladezone mit einer bestimmten Genauigkeit, bevorzugt 3m oder besser, anfliegt und dort landet. Nach der Landung erfasst die Ladeeinrichtung die Position und auch die Ausrichtung des Fluggerätes, und fährt dann die eigene Transportvorrichtung bzw. Transportgabel an die Transportgabel des Fluggerätes heran, wobei dies bevorzugt mit einer Genauigkeit im Zentimeterbereich oder besser geschieht. Um die eigene Position bei der Landung bestimmen zu können umfasst die Drohne bevorzugt Positionsbestimmungssensoren in Form von GPS, einer oder mehrerer Inertialer Navigationseinheiten und/oder Luftdrucksensoren. Um das Gewicht des Fluggeräts gering zu halten, kann auf eine komplexe und schwere Sensorik, in Form von z.B. Laser-Scannern auf dem Fluggerät verzichtet werden. Zusätzlich kann auch eine Bilderkennung von bestimmten Merkmalen der Landezone realisiert sein. Diese Bilderkennung befindet sich bevorzugt auf der Ladeeinrichtung oder in der Nähe der Landezone.
Die Ladeeinrichtung, welche bevorzugt als fahrbarer Roboter oder als Roboterarm mit einer ausreichenden Beweglichkeit ausgebildet ist, verfügt zur Sicherstellung einer ausreichenden Annäherungsgenauigkeit an die Transportvorrichtung des gelandeten Fluggeräts über Laser, GPS, Inertial- und/oder Luftrucksensoren.
Weitere Sensorik, wie etwa Laser-Scanner oder die bereits erwähnte Bilderkennung, kann sich als Teil fester Infrastruktur in der Nähe der Landezone befinden. Das Fluggerät, die Ladeeinrichtung und die (Sensorik-)Infrastruktur können über Funk kommunizieren und Daten austauschen, insbesondere Zustände und Kommandos (Positionen, Winkel, Abstände).
Die Übergabe eines Transportguts, beispielsweise eines Pakets, erfolgt folgendermaßen. Beim Entladen der Drohne fährt die Ladeeinrichtung seine Transportgabel vom Befestigungsplatten fernen Ende der Zinken her, derart unter die Transportgabel des Fluggeräts, dass die Zinken von beiden Gabeln in etwa parallel ausgerichtet sind und einen lateralen Versatz aufweisen, wobei die Befestigungsplatten einander idealerweise lateral zentriert und parallel zueinander ausgerichtet werden. Dann hebt die Ladeeinrichtung die Transportgabel an, bis zumindest die Stützzinken der Transportgabel der Ladeeinrichtung auf gleicher Höhe mit den Zinken der Transportgabel des Fluggeräts sind und fährt sie anschließend noch ein klein wenig darüber hinaus, sodass die Last des Transportguts auf die Zinken der Transportgabe der Ladeeinrichtung transferiert wird. Hierbei ist unter Berücksichtigung der endlichen Positionierungsgenauigkeit der Transportgabeln relativ zueinander von großem Vorteil, wenn die Zinken beider möglichst schmal sind, damit Kollisionen vermieden werden. Wenn die Last vollständig auf der Transportgabel der Ladeeinrichtung ruht kann diese von der Transportgabel des Fluggeräts weggefahren werden. Das Entladen des Transportgut ist somit abgeschlossen.
Beim Beladen ruht umgekehrt das Transportgut zunächst auf der Transportgabel der Ladeeinrichtung, welche in den Zwischenraum unterhalb des Rumpfes des Fluggeräts und oberhalb der Transportgabel des Fluggerätes einfährt und zwar derart, dass wie beim Entladen die Zinken der beiden Transportgabeln parallel zueinander ausgerichtet sind und bevorzugt die Befestigungsplatten einander lateral zentriert und parallel zueinander gegenüberstehen. Anschließend senkt die Ladeeinrichtung die eigene Transportgabel ab, bis das Transportgut die Zinken der Transportgabel des Fluggerätes zunächst berührt und schließlich die gesamte Last auf die Zinken transferiert wird. Anschließend kann die Ladeeinrichtung die eigene Transportgabel unter dem Fluggerät herausfahren und die Beladung ist abgeschlossen.
In manchen Ausführungsformen der Erfindung sind in die Transportgabel von Fluggerät und Ladeeinrichtung elektrische Kontakte integriert, sodass ein automatisiertes Laden eines Energiespeichers des Fluggeräts ebenfalls möglich ist. Bei einer der Transportgabeln sind elektrische Kontakte in die (Spitze der) zweier der Zinken integriert, bei der anderen hingegen an entsprechenden Stellen in die Befestigungsplatte der Transportgabel und/oder eine Bodenplatte und/oder eine Deckenplatte einer Transportbox, in welche die Transportgabel eingebaut ist, flächige Kontakte angeordnet. Bevorzugt ist die Transportgabel mit den Kontakten in den Zinken diejenige der Ladeeinrichtung und die komplementäre Transportgabel mit den Kontakten an der Befestigungsplatte, Bodenplatte und/oder Deckenplatte diejenige, des Fluggeräts. Bei der Transportgabel der Ladeeinrichtung dienen bevorzugt die Begrenzungszinken, oder die äußeren Stützzinken als Träger der elektrischen Kontakte.. Zum Aufladen fährt die Ladeeinrichtung nun die eigene Transportgabel derart an die Transportgabel des Fluggeräts heran, dass sich die elektrischen Kontakte beider Transportgabel berühren. Sobald dies der Fall ist, kann der Transfer elektrische Energie von der Ladeeinrichtung an das Fluggerät beginnen.
In manchen Ausführungsformen wird das Be- und Entladen eines Transportguts mit dem Aufladen des Fluggeräts kombiniert. Hierbei ist vorgeschlagen, dass die Zinken mit den elektrischen Kontakten etwas länger sind als die übrigen Zinken, so dass die Zinkenkontakte die auf der Befestigungsplatte befindlichen Kontakte berühren können, ohne dass dies für die übrigen Zinken der Fall ist. Die Kontakte an der Befestigungsplatte, Deckenplatte und/oder Bodenplatte sind entsprechend derart zu positionieren, dass bei der vorbeschriebenen idealen Ausrichtung der Transportgabeln zueinander beim Be- und Entladen eine Kontaktierung garantiert wird. Hierzu müssen die Kontakte zum Einen einen Durchmesser aufweisen, der mindestens der Positioniergenauigkeit entspricht, also etwa einige Zentimeter. Zusätzlich sollten sie bevorzugt in vertikalrichtung etwas länger sein, so dass der elektrische Kontakt auch während der im Zuge des Be- und Entladens auftretenden Relativbewegung der Transportgabeln der Ladeeinrichtung und des Fluggeräts bestehen bleibt.
Der Vorteil dieses Systems besteht darin, dass keine Paletten oder gesonderte Behälter erforderlich sind, womit Gewicht eingespart werden kann. Außerdem benötigen Be- und Entladen sowie das Aufladen aufgrund der Konstruktion der Transportstruktur eine geringere Präzision, wodurch ein reibungsfreier, zügiger vollautonomer Prozess überhaupt erst möglich wird.
Weitere bevorzugte Weiterbildung vorliegender Erfindung, welche einzeln oder in Kombination realisierbar sind, finden sich in den Unteransprüchen und sollen im Folgenden Explizit beschrieben werden.
Der Abstand zwischen den beiden Begrenzungszinken kann dem maximalen Abstand zweier Stützzinken, also dem Abstand der jeweils außen liegenden Stützzinken entsprechen. Bevorzugt ist der Abstand der Begrenzungszinken jedoch größer und beträgt insbesondere zwischen dem 1.01 und 2 fachen, besonders bevorzugt zwischen dem 1.05 und 1,2 fachen des maximalen Stützzinkenabstandes.
Der Abstand zwischen den Begrenzungszinken kann in manchen Ausführungen auch variabel sein, um sich an verschiedene Transportgutabmessungen anpassen zu können. Hierzu können die Begrenzungszinken lateral verfahrbar in der Befestigungsplatte gelagert sein. Beim Be- bzw. Entladen werden dann in Vorbereitung der Übergabe die Begrenzungszinken der aufnehmenden Transportgabel auf den maximalen Abstand oder einen Abstand, der größer ist als die laterale Erstreckung des Transportgutes, eingestellt. Bei oder nach der wie oben beschrieben ablaufenden Übergabe werden die Begrenzungszinken der aufnehmenden Transportgabel lateral nach innen gefahren, bis sie das Transportgut kontaktieren oder der minimale Abstand erreicht ist. Hierdurch wird das Transportgut gleichzeitig auf der Transportgabel zentriert, was für die korrekte Schwerpunktlage des Fluggeräts samt Ladung wichtig sein kann.
In bevorzugten Ausführungsformen entspricht der Abstand zwischen der durch die Begrenzungszinken und der durch die Stützzinken definierten Ebenen zwischen dem 0,25-fachen bis zu dem 4-fachen des Abstandes benachbarter Stützzinken. Insbesondere beträgt der Ebenenabstand zwischen 0,5 und 50 cm, besonders bevorzugt zwischen 2 und 20 cm.
In einer einfachsten Ausführung umfasst die erfindungsgemäße Transportgabel vier Zinken: jeweils zwei Begrenzungs- und zwei darunter angeordnete Stützzinken. In bevorzugten Ausführungsformen sind jedoch mehr als vier Zinken vorhanden. Insbesondere können drei, vier, fünf oder auch mehr Stützzinken vorhanden sein.
Es kann auf jeder Seite der Transportgabel auch mehr als ein Begrenzungszinken vorhanden sein. Die Begrenzungszinken einer Seite sind dann bevorzugt in einer weiteren Ebene angeordnet, welche sich senkrecht zur ersten und zweiten Ebene sowie zur Befestigungsplatte erstreckt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems aus Fluggerät und Ladeeinrichtung hat die Transportgabel des Fluggeräts eine Anzahl an Zinken, welche sich von der Zahl der Zinken der Transportgabel der Ladeeinrichtung um 1 unterscheidet. Beispielsweise hat die Transportgabel des Fluggeräts besonders bevorzugt sechs Zinken (2 Begrenzungs- und 4 Stützzinken) und die Transportgabel der Ladeeinrichtung fünf Zinken (2 Begrenzungs- und 3 Stützzinken).
Die Stützzinken sind hierbei bevorzugt so angeordnet, dass sie bei einer Ausrichtung der Transportvorrichtungen des Fluggeräts und der Ladeeinrichtungen, bei der die jeweiligen Befestigungsplatten parallel zueinander ausgereichtet einander zentriert gegenüber stehen, derart ineinander greifen, dass ein minimaler Abstand eines Stützzinkens der Transportvorrichtung des Fluggeräts und eines Stützzinkens der Transportvorrichtung der Ladeeinrichtung dem halben Abstand zweier benachbarter Stützzinken einer der Transportvorrichtungen entspricht
In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung bestehen einige oder alle der Zinken im Wesentlichen aus Kohlefaser oder Kohlefaser verstärktem Kunststoff (CFK), was ein niedriges Gewicht ermöglicht. Die Zinken haben darüber hinaus bevorzugt einen Durchmesser von zwischen 5 und 10 mm, besonders bevorzugt 6 mm, und ein Länge- zu Durchmesser Verhältnis von zwischen 20 und 200, besonders bevorzugt zwischen 30 und 90. Sie sind weiterhin bevorzugt zumindest über den wesentlichen Teil ihrer Länge zylindrisch, hohlzylindrisch oder hohlkegelförmig, in letzterem Fall mit einem Kegelwinkel von zwischen 2 und 10 Grad. Die Zinken können auch ein spitz zulaufendes Ende haben, wodurch die Gefahr einer blockierenden Kollision von Zinken bei unzureichender Positioniergenauigkeit beim Be- oder Entladen verringert oder nahezu eliminiert wird. Die Zinken, insbesondere die Begrenzungszinken, können verschieblich, insbesondere lateral verschieblich in der Befestigungsplatte gelagert sein um die Abmessungen der erfindungsgemäßen Transportgabel an verschiedene Transportgutgrößen anzupassen.
Die Befestigungsplatte, an welcher die Zinken festgelegt sind, besteht bevorzugt aus Kohlefaser, CFK und/oder einem Leichtmetall wie Aluminium oder Magnesium oder einer Kombination dieser Werkstoffe und hat weiterhin bevorzugt eine sechseckige, elliptische oder ovale Grundform.
Weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile vorliegender Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren vorgestellten Ausführungsbeispielen. Diese dienen die jedoch lediglich der Illustration der Erfindung und sollen sie nicht in ihrer Allgemeinheit einschränken.
Es zeigen:

1: Eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Transportstruktur.
2A-2C: Eine Dreiseitenansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Transportstruktur.
3A-3C: Eine Dreiseitenansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Transportstruktur.
3D: Eine perspektivische Ansicht einer in eine Transportbox integrierten Transportstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform.
4: Eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Be- und Enladeeinrichtung in Form eines Bodenfahrzeugs mit einer Transportgabel gemäß der ersten Ausführungsform.
5: Eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fluggeräts mit einer Transportbox und darin integrierter Transportstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform.
6A, 6B: In zwei perspektivischen Ansichten das Zusammenwirken der Ladeeinrichtung der 4 und des Fluggeräts aus 5.

In 1 ist eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Transportgabel 2 dargestellt. Sie umfasst eine Befestigungsplatte 20, von welcher Zinken 21, 22 im Wesentlichen rechtwinklig abstehen. Die Zinken umfassen zur seitlichen Abstützung eines Transportguts zwei eine erste Ebene E1 definierende Begrenzungszinken 21 und, hier beispielhaft, drei Stützzinken 22, welche eine zweite Ebene E2 definieren und deren Aufgabe es ist, das Gewicht des Transportguts tragen. Die beiden Begrenzungszinken 21 befinden sich in einem Abstand A1 zueinander, welcher, wie hier dargestellt, im Allgemeinen bevorzugt größer ist als der Abstand A2 zwischen den beiden äußeren Stützzinken 22.
Die Zinken 21, 22 können alle gleichartig ausgestaltet sein. Alternativ können auch Unterschiede bestehen. Etwa können die Begrenzungszinken 22 länger als die Stützzinken 22 sein, etwa um einen vorlaufenden elektrischen Kontakt zwischen in den Spitzen der Begrenzungszinken vorhandenen elektrischen Kontaktelementen und komplementär an oder in der Befestigungsplatte einer weiteren Transportgabel oder in einer Boden- und/oder Deckenfläche einer Transportbox, in welche die weitere Transportgabel integriert ist, vorhandenen Kontaktflächen herzustellen.
Weiterhin können die Begrenzungszinken 21, da sie in der Regel kleinere Kräfte tragen müssen als die Stützzinken 22, leichter, insbesondere dünner, ausgeführt werden als die Stützzinken 22.
Die 2A - 2C zeigen eine Dreiseitenansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Transportvorrichtung. Der grundsätzliche Aufbau entspricht dem in 1 illustrierten. Zur Gewichtsersparnis werden hier jedoch eine achteckige Befestigungsplatte 20 und lediglich drei Stützzinken 22 eingesetzt. Der Abstand der durch die Begrenzungszinken 21 und die Stützzinken 22 gebildeten Ebenen beträgt ca. die Hälfe des Abstandes benachbarter Stützzinken 22. Alle Zinken 21, 22 haben in dieser Ausführungsform eine gleichartige Ausführung, insbesondere die gleiche Länge.
Die 3A-D zeigen vier Ansichten einer zweiten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Transportgabel. In den drei 3A - C ist diese in einer Dreiseitenansicht dargestellt. Wie hieraus bereits hervorgeht, sind auch in dieser Ausführungsform alle Zinken 21, 22 gleichartig ausgestaltet. Jedoch sind sie im Unterschied zur ersten Ausführungsform der 2A-C mittels scheibenförmiger Befestigungselementen 24 verschieblich in horizontalen Schlitzen 23 der Befestigungsplatte 20 festgelegt. Hierdurch kann der Zinkenabstand leicht nachträglich angepasst werden. Darüber hinaus reduziert sich durch die Schlitze 23 das Gewicht der Befestigungsplatte 20.
In der 3D ist die Transportgabel dieser zweiten Ausführung zu einer Transportbox erweitert. Deren hintere Seite wird durch die Befestigungsplatte 20 gebildet. Gegenüberliegend ist eine an einem mit der Befestigungsplatte 20 starr verbundenen Rahmen 26 befestigte Klappe 25 vorhanden. Diese sichert das Transportgut gegen herausgleiten nach vorne. Diese Transportbox kann um eine Boden- und/oder eine Deckenplatte erweitert werden, welche bevorzugt mit elektrischen Kontakten zum automatisierten Aufladen einer Batterie des Fluggeräts verwendet werden können.
Die 4 zeigt eine erfindungsgemäße (Be- und Ent-)Ladevorrichtung in Form eines vierrädrigen Bodenfahrzeugs 5. Dieses verfügt über eine an einem Mast 51 vertikal verfahrbare Transportgabel 52, welche der ersten Ausführungsform der 2A-C entspricht.
In der 5 ist ein erfindungsgemäßes Fluggerät mit einer erfindungsgemäßen Transportgabel abgebildet. Bei dem Fluggerät handelt es sich um einen Oktokopter, also ein Fluggerät mit acht an Auslegern befestigten Motoren 34. Eine zu einer Transportbox erweiterte Transportvorrichtung 32 gemäß der in 3D gezeigten Ausführung ist unterhalb des Rumpfes in dem durch die Landebeine 31 gebildeten Zwischenraum so installiert, dass die Transportgabel bei geöffneter Klappe von dem Bereich zwischen den Landekufen 33 her zugänglich ist, so wie dies aus den 6A und 6B ersichtlich ist, welche ein erfindungsgemäßes System 1 aus dem Ladefahrzeug 5 der 4 und dem Fluggerät 3 beim Be- oder Entladen eines Pakets 4 zeigen.
Bezugszeichenliste

1: automatisiertes Ladesystem
2: Transportgabel
20: Befestigungsplatte
21: Begrenzungszinken
22: Stützzinken
23: Befestigungsschlitz
24: Befestigungselement
25: Klappe
26: Rahmen
3: Fluggerät
32: Transportbox von 3 mit Transportgabel
4: Paket
5: Ladefahrzeug
51: Mast
52: Transportgabel von 5

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

CN 105923163 A [0003]
DE 102016117611 B4 [0005]
WO 2018057034 A1 [0008]
CN 111196365 A [0010, 0013]

Claims

Transportvorrichtung (2) zum Handhaben und Lagern von festen Transportgütern während des Transportes, umfassend: - eine Befestigungsplatte (20) und - vier oder mehr Zinken (21, 22), welche mit einem hinteren Ende an der Befestigungsplatte (20) befestigt sind und sich im Wesentlichen im rechten Winkel von ihr weg erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der Zinken als Begrenzungszinken (21) in einem ersten Abstand (A1) zueinander in einer ersten Ebene (E1) liegen und die übrigen Zinken als Stützzinken (22) in einer zweiten Ebene (E2) liegen, welche von der ersten Ebene (E1) verschieden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abstand (A1) - dem 1,01 - 2-fachen des maximalen Abstandes (A2) zweier Stützzinken (22) entspricht, und/oder - variabel ist, insbesondere dadurch, dass einer oder beide der Begrenzungszinken (22), bevorzugt automatisiert oder fernsteuerbar, lateral verschieblich in der Befestigungsplatte (20) festgelegt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ebenenabstand zwischen der ersten Ebene (E1) und der zweiten Ebene (E2) - zwischen dem 0,25 und 4-fachen eines Abstandes benachbarter Stützzinken (22) entspricht, und/oder - zwischen 0,5cm und 50cm, insbesondere zwischen 2cm und 20cm, beträgt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mehr als 4 Zinken (21, 22), insbesondere drei, vier oder fünf Stützzinken (22).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinken (21, 22) - im Wesentlichen aus Kohlefaser oder CFK bestehen, - einen Durchmesser zwischen 5 mm und 10 mm, bevorzugt 6 mm haben, - ein Länge zu Durchmesser-Verhältnis von zwischen 20 und 200, bevorzugt von zwischen 30 und 90 haben, - an ihrem der Befestigungsplatte (20) abgewandten Ende spitz zulaufen, und/oder - verschieblich in der Befestigungsplatte (20) befestigt sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsplatte (20) - aus Kohlefaser, CFK, Aluminium, Magnesium oder einer Kombination dieser Werkstoffe besteht, - eine sechseckige, elliptische oder ovale Grundform aufweist.
Fluggerät (3), insbesondere Multiqopter, mit einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-6, welche bevorzugt in eine Transportbox integriert ist, insbesondere derart, dass die Befestigungsplatte (20) eine erste Seitenwand der Transportbox bildet und eine der ersten Seitenwand gegenüberliegende zweite Seitenwand aufklappbar gestaltet ist.
Ladeeinrichtung in Form eines Bodenfahrzeugs (5) oder eines Roboterarms mit einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-6.
Fluggerät oder Ladeeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der Zinken (21, 22) der Transportvorrichtung, bevorzugt die zwei der Zinken (21, 22), welche eine maximale Entfernung zueinander aufweisen, sowie gegebenenfalls eine Bodenplatte () und/oder eine Deckenplatte einer Transportbox, in welche die Transportvorrichtung (2) integriert ist, elektrische Kontakte umfassen, über welche elektrische Energie an einen Energiespeicher, etwa eine Batterie, lieferbar oder aus diesem entnehmbar ist.
System zum automatisierten Be- und Entladen von festen Transportgütern, umfassend - ein Fluggerät gemäß einem der Ansprüche 7 oder 9, und - eine Ladeeinrichtung (5) gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei - das Fluggerät dazu vorbereitet ist, eine Ladezone anzufliegen und dort mit einer Landegenauigkeit, bevorzugt von 3m oder weniger, zu landen, - die Ladeeinrichtung dazu vorbereitet ist eine Landeposition und Ausrichtung des Fluggeräts (3) zu erkennen und mit seiner Transportvorrichtung innerhalb einer Annäherungsgenauigkeit in Position und Ausrichtung, bevorzugt 5 cm oder weniger bzw. 2° oder weniger, die Transportvorrichtung des Fluggeräts anzufahren und, beim Beladen, ein Transportgut von seiner Transportvorrichtung auf die Transportvorrichtung des Fluggeräts oder, beim Entladen, ein Transportgut von der Transportvorrichtung des Fluggeräts auf seine Transportvorrichtung zu transferieren.
System gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zahl an Stützzinken (22) der Transportvorrichtung (32) des Fluggerätes und eine Zahl an Stützzinken (22) der Transportvorrichtung (52) der Ladeeinrichtung (5) sich um eins unterscheidet, wobei bevorzugt die Stützzinken (22) so angeordnet sind, dass sie bei einer Ausrichtung der Transportvorrichtungen des Fluggeräts (3) und der Ladeeinrichtungen (5), bei der die jeweiligen Befestigungsplatten parallel zueinander ausgereichtet einander zentriert gegenüber stehen, derart ineinander greifen, dass ein minimaler Abstand eines Stützzinkens (22) der Transportvorrichtung (32) des Fluggeräts (3) und eines Stützzinkens (22) der Transportvorrichtung (52) der Ladeeinrichtung (5) dem halben Abstand zweier benachbarter Stützzinken einer der Transportvorrichtungen (32, 52) entspricht.
System zum automatisierten Aufladen eines elektrischen Energiespeichers eines Fluggeräts (3) gemäß Anspruch 9 durch eine Ladeeinrichtung (5) gemäß Anspruch 9, wobei die elektrischen Kontakte der Transportvorrichtung (32) des Fluggeräts (3) und der Transportvorrichtung (52) der Ladeeinrichtung (5) komplementär zueinander positioniert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeeinrichtung dazu vorbereitet ist, • mit seiner Transportvorrichtung (52) die Transportvorrichtung (32) des Fluggeräts in Position einer Ausrichtung innerhalb einer Annäherungsgenauigkeit, bevorzugt 5 cm oder weniger bzw. 2° oder weniger anzufahren, sodass die elektrischen Kontakte der Transportvorrichtungen einander kontaktieren, und • elektrische Energie an den Energiespeicher des Fluggeräts (3) zu transferieren.