一种基于无人机的货物运输方法技术领域
本发明涉及无人机运输技术领域，尤其涉及一种基于无人机的货物运输方法。
背景技术
无人驾驶飞机简称“无人机”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵
的飞行设备。民用的无人机应用范围较广，包括航拍、农业、植保、自拍、快递运输、灾难救
援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄等。
在上述各种无人机应用中，快递运输能够极大程度的节省人力物力，提高运输效
率，因此无人机货运未来可能会成为更为主流的运输方式。对于目前的无人机来说，通常的
运输模式是发货人员将货物安装在无人机的专用载具中，例如安装在无人机下方的拖网
内，然后操作无人机升空并前往卸货地点，当无人机抵达卸货地点后，无人机降落在地面，
并由处于卸货地点的收货人员将专用载具打开，将货物取出。在这个过程中，无人机主要起
到途中运输的作用，在运输的起点和终点均需要人员进行配合，占用了不少人力，尤其在卸
货地点往往还需要收货人员具有一定的卸货经验，以免在卸货过程中误操作而使得无人机
无法正常升空。另一方面，如果收货人员并未在无人机到达时处于卸货地点，则无人机需要
长时间滞留在卸货地点，直到收货人员抵达并取出货物后才能重新升空返回，这势必会使
无人机的效率受到极大影响。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于无人机的货物运输方法，能够实现自动卸货，以提
高卸货效率。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于无人机的货物运输方法，无人机上设有
用于控制飞行姿态的飞行控制系统、用于检测飞行位置的第一检测部件和用于装载货物的
装载部件，所述基于无人机的货物运输方法包括：
所述第一检测部件检测所述无人机的飞行位置并将信号发送给所述飞行控制系
统；
所述飞行控制系统接收所述第一检测部件的检测信号，并判断所述无人机是否到
达预设卸货位置，如果到达预设卸货位置则发出卸货指令控制所述装载部件自动卸货。
进一步地，所述无人机上设有用于检测飞行高度的第二检测部件，在所述无人机
达到预设卸货位置后，还包括如下步骤：
所述飞行控制系统控制所述无人机降落；
所述第二检测部件检测所述无人机的飞行高度并将信号发送给所述飞行控制系
统；
所述飞行控制系统判断所述无人机是否到达预设卸货高度，如果到达预设卸货高
度则发出卸货指令控制所述装载部件自动卸货。
进一步地，所述装载部件的下方设有用于对货物进行位置约束的限位部件，所述
飞行控制系统在判断出所述无人机到达预设卸货位置后，发出卸货指令控制所述装载部件
自动卸货的步骤具体包括：
所述飞行控制系统发出卸货指令控制所述限位部件解除对货物的约束，以使货物
依靠重力作用自动下落。
进一步地，所述装载部件为能够容纳货物的框架结构，所述限位部件包括设在所
述框架结构底部的挡板，所述飞行控制系统控制所述限位部件解除对货物的约束的步骤具
体包括：
所述飞行控制系统控制所述挡板向外侧打开至形成供货物下落的通道，从而解除
所述挡板对货物的约束。
进一步地，所述挡板能够通过平移或翻转的形式向外侧打开。
进一步地，所述装载部件为能够夹持货物的机械爪，所述机械爪包括多个夹持臂，
所述限位部件包括设在所述夹持臂自由端的弯折部，所述飞行控制系统控制所述限位部件
解除对货物的约束的步骤具体包括：
所述飞行控制系统控制各个所述夹持臂向外侧张开至形成供货物下落的通道，从
而解除所述弯折部对货物的约束。
进一步地，所述装载部件上设有用于对货物进行位置约束的限位部件和用于将货
物推出的驱动部件，所述飞行控制系统在判断出所述无人机到达预设卸货位置后，发出卸
货指令控制所述装载部件自动卸货的步骤具体包括：
所述飞行控制系统发出卸货指令控制所述限位部件解除对货物的约束；
在所述限位部件解除对货物的约束之后，所述飞行控制系统控制所述驱动部件使
所述货物离开所述装载部件。
进一步地，所述装载部件上设有第三检测部件，用于检测货物是否完全离开所述
无人机，在所述飞行控制系统控制所述装载部件自动卸货的步骤之后，还包括：
所述第三检测部件检测货物是否完全离开所述无人机；
所述飞行控制系统根据所述第三检测部件的检测信号判断是否完成卸货，如果是
则确认已卸货完毕，否则继续卸货。
进一步地，所述装载部件的下方设有用于对货物进行位置约束的限位部件，所述
第三检测部件检测货物是否完全离开所述无人机的步骤具体包括：
所述第三检测部件检测所述货物的最高点是否离开所述装载部件的最低点。
进一步地，所述第三检测部件为红外避障传感器或者光栅传感器。
进一步地，在确认已卸货完毕的步骤之后，还包括：
所述飞行控制系统控制所述无人机返航或飞行到预设地点。
进一步地，还包括：
将货物自动置入所述装载部件中。
进一步地，所述将货物置入所述装载部件中的步骤具体包括：
通过地面配套的送货装置将货物置入所述装载部件中；
所述无人机到达货物所在位置并通过所述装载部件自身实现货物的抓取；或者
将货物置入所述装载部件中后再整体安装到所述无人机上。
进一步地，所述装载部件的下方设有用于对货物进行位置约束的限位部件，所述
装载部件的内顶面上设有第四检测部件，所述基于无人机的货物运输方法还包括：
所述飞行控制系统通过所述第四检测部件检测货物是否装载到位，如果装载到位
则通过所述飞行控制系统控制所述限位部件切换至能够对货物进行位置约束的状态。
进一步地，所述飞行控制系统控制在判断出所述无人机到达预设卸货高度时控制
所述无人机保持悬停状态。
进一步地，所述飞行控制系统发出的卸货指令为所述飞行控制系统通过辅助通道
发出的继电器高电平信号。
进一步地，所述无人机同时携带多个货物，所述无人机在到达不同的卸货位置时
依次卸掉相应的货物。
基于上述技术方案，本发明的基于无人机的货物运输方法中，能够通过飞行控制
系统接收第一检测部件检测的飞行位置信号，并在判断出无人机到达预设卸货位置后则发
出卸货指令控制装载部件自动卸货，使得无人机同时具有运输和卸货功能。此种无人机的
货物运输方法可使无人机无需降落到地面就能实现独立地自动卸货，不需要人力配合，能
够避免无人机到达卸货位置后的等待时间以及卸货过程中的误操作，从而提高无人机的卸
货效率和可靠性，并降低卸货成本。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发
明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为无人机上的装载部件为框架结构时装载货物的结构示意图；
图2为无人机上的装载部件为机械爪时装载货物的结构示意图；
图3为无人机上的装载部件为机械爪时的一个实施例的结构示意图；
图4为无人机上的装载部件为机械爪时解除对货物约束的结构示意图；
图5为图3所示机械爪的A处放大图；
图6为本发明基于无人机的货物运输方法的一个示意性实施例的流程示意图；
图7为本发明基于无人机的货物运输方法的另一个实施例的流程示意图；
图8为本发明基于无人机的货物运输方法的再一个实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称
的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。
在本发明的描述中，采用了“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“左”和“右”等指
示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不
是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解
为对本发明保护范围的限制。
如图1和图2所示，用于实现货物运输的无人机1上设有用于控制飞行姿态的飞行
控制系统、用于检测飞行位置的第一检测部件和用于装载货物2的装载部件。装载部件安装
在无人机1的下方，以便根据需要在任意地理位置卸货或者在运送地点自动卸货。
为了提高无人机的卸货效率，本发明将现有技术中在无人机1降落到地面后人工
卸货的方式改进为自动卸货。
按照这种思路，本发明提供了一种基于无人机的货物运输方法，此处提到的运输
包括货物装载、空中运输和卸货的整个过程。在一个示意性的实施例中，如图6所示，基于无
人机的货物运输方法包括如下步骤：
步骤101、第一检测部件检测无人机1的飞行位置并将信号发送给飞行控制系统。
步骤102、飞行控制系统接收第一检测部件的检测信号。
步骤102’、飞行控制系统判断无人机1是否到达预设卸货位置，如果到达预设卸货
位置则执行步骤103，否则不卸货，继续返回步骤101由第一检测部件持续检测无人机1的飞
行位置。
步骤103、飞行控制系统发出卸货指令控制装载部件自动卸货。
其中，步骤101中的飞行位置是指无人机1飞行的经纬度。在步骤102’中，飞行控制
系统如果判断出无人机1已到达预设卸货位置，则可以选取合适的高度进行卸货，由于无人
机1能够实现自动卸货，在卸货时也就不需要地面人员的配合，因而在卸货时无人机1无需
降落到地面，能够节约货物运输所需的时间，尤其是存在多个卸货任务时，更能够使整个货
物运输过程更加紧凑，从而提高货物运输效率。当然，在实际中也可能会出现无人机1降落
到地面上进行自动卸货的情况。
优选地，在步骤103中，飞行控制系统发出的卸货指令为飞行控制系统通过辅助通
道发出的继电器高电平信号。当然，卸货指令也可以是其它类型的信号。
该实施例中的无人机同时具有运输和卸货功能。此种无人机的货物运输方法可使
无人机实现独立地自动卸货，一方面不需要人力在地面进行配合，能省去专人进行卸货等
待，并避免卸货过程中的人为误操作，另一方面还能够避免无人机在卸货后即可返回或者
到达下一卸货位置，以避免无人机在卸货位置长期等待或滞留，从而提高无人机的卸货效
率和可靠性，并降低卸货成本。
在一个更优的实施例中，无人机1上设有用于检测飞行高度的第二检测部件，在步
骤102’中判断出无人机1达到预设卸货位置后，还包括如下步骤：
步骤102A、飞行控制系统控制无人机1降落；
步骤102B、第二检测部件检测无人机1的飞行高度并将信号发送给飞行控制系统；
步骤102C、飞行控制系统判断无人机1是否到达预设卸货高度，如果到达预设卸货
高度则执行步骤103，如果未到达预设卸货高度则返回步骤102B由第二检测部件持续检测
无人机1的飞行高度。
该实施例中无人机1在合适的预设高度进行卸货可保障卸货的安全性，既可避开
地面上的障碍物，又能防止货物2从较高的位置下落受到损坏。
优选地，步骤102C中在飞行控制系统判断出无人机1到达预设卸货高度时，则通过
飞行控制系统控制无人机1保持悬停状态。无人机1保持悬停状态时进行卸货不仅能够使货
物准确投放到目标位置，还能提高卸货的安全性。
为了能够使货物2在无人机1飞行的过程中可靠地限制在装载部件中，以实现货物
2运输的可靠性，在装载部件上设有用于对货物2进行位置约束的限位部件，在无人机1飞行
过程中，限位部件可以全部或部分地将货物2卸出的通道封闭。
在一种实现自动卸货的形式中，限位部件位于装载部件下方，当在步骤102中飞行
控制系统判断出无人机1到达预设卸货位置后，或者更优地在步骤102C中无人机1到达预设
卸货高度后，如图8所示，步骤103具体包括：
步骤103A、飞行控制系统发出卸货指令控制限位部件解除对货物2的约束，以使货
物2依靠重力作用自动下落。
在限位部件解除对货物2的约束之后，货物2依靠重力作用自动下落的方式无需额
外设置使货物2离开装载部件的驱动部件，还能简化控制方式。下面结合两种结构形式的装
载部件具体给出自动卸货的形式。
在装载部件的第一种结构形式中，如图1所示，装载部件为能够容纳货物2的框架
结构3，框架结构3的侧面可以是完整的平面，也可以带有镂空结构。限位部件包括设在框架
结构3底部的挡板4，步骤103A中飞行控制系统控制限位部件解除对货物2的约束的步骤具
体包括：
飞行控制系统控制挡板4向外侧打开至形成供货物2下落的通道，从而解除挡板4
对货物2的约束。
在一种具体的结构中，如图1所示，框架结构3底部相对设有两个挡板4，装载部件
未设置挡板4的两侧设有导轨5，每个挡板4均可沿导轨5滑动，以提高挡板4滑动的平稳性，
保证在卸货时挡板4能够可靠地向外侧打开，并在需要对货物2进行约束时关闭。
进一步地，为了实现挡板4的平移，每个挡板4还对应设有第二驱动部件，例如直线
电机6，在挡板4需要打开时，可通过直线电机6驱动挡板4运动至形成供货物2下落的通道。
可替代地，挡板4也可以翻转的方式实现打开或关闭，相应地，第二驱动部件可以选择能够
带动挡板4转动的电机。
在装载部件的第二种结构形式中，如图2至图4所示，装载部件为能够夹持货物2的
机械爪7，机械爪7包括多个夹持臂71，限位部件包括设在夹持臂71自由端的弯折部72，步骤
103A中飞行控制系统控制限位部件解除对货物2的约束的步骤具体包括：
飞行控制系统控制各个夹持臂71向外侧张开至形成供货物2下落的通道，从而解
除弯折部72对货物2的约束。
在一种具体的结构中，如图4所示，货物2为长方体结构，货物2相对的两个侧面分
别由两个夹持臂71进行夹持，且在货物2上与夹持部位对应的位置还设有用于容纳夹持臂
71的凹槽21，以提高对货物2进行约束的牢固性，防止货物2在无人机1飞行的过程中滑落。
夹持臂71的自由端设有弯折部72，弯折部72能够在夹持臂71夹持到位后卡在货物2的底部，
以阻止货物2下落。
如图3所示，为了实现机械爪7的自动打开与收拢，装载部件还包括用于驱动夹持
臂71运动的第三驱动部件，例如气缸8。位于同侧的两个夹持臂71之间均在不同高度上设置
两根驱动杆73，气缸8的缸筒通过连杆9连接在上部的驱动杆73上，气缸8的缸杆通过连杆9
连接在下部的驱动杆73上。在机械爪7需要自动打开时，飞行控制系统发出的卸货指令控制
气缸8的缸杆向下伸出，就能通过相应的连杆9带动下部的驱动杆73向外运动，从而使各个
夹持臂71的底部张开，以实现机械爪7的打开。在机械爪7需要自动收拢时，控制气缸8的缸
杆向上缩回，就能通过相应的连杆9带动下部的驱动杆73向内运动，从而使各个夹持臂71的
底部收回，以实现机械爪7的收拢。
在另一种实现自动卸货的形式中，限位部件位于装载部件的上面或侧面，装载部
件上还设有用于对货物2进行位置约束的限位部件和用于将货物2推出的驱动部件。当在步
骤102中飞行控制系统判断出无人机1到达预设卸货位置后，或者更优地在步骤102C中无人
机1到达预设卸货高度后，步骤103具体包括：
步骤103B1、飞行控制系统发出卸货指令控制限位部件解除对货物2的约束；
步骤103B2、在限位部件解除对货物2的约束之后，飞行控制系统控制驱动部件使
货物2离开装载部件。
例如，如果限位部件位于装载部件的侧面，可以在装载部件上远离限位部件的一
侧设置驱动部件，例如气缸或直线电机等，以在执行步骤103B1之后，通过驱动部件驱动货
物2从侧面离开装载部件。如果限位部件位于装载部件的上面，可以在装载部件的内底面设
置驱动部件，例如弹射装置，以在执行步骤103B1之后，通过驱动部件驱动货物2从装载部件
上方的上方抛出。
为了进一步提高卸货的安全性，还可在无人机1的起落架或装载部件上设有第三
检测部件，用于检测货物2是否完全离开无人机1。优选地，第三检测部件为红外传感器或者
光栅传感器。例如，在装载部件靠近底面的位置设置红外对射传感器，当货物2未完全离开
装载部件时，红外对射传感器不能相互接收信号，当货物2完全离开装载部件时，红外对射
传感器就可以相互接收信号。由此，在步骤103飞行控制系统控制装载部件自动卸货之后，
如图8所示，还包括：
步骤104、第三检测部件检测货物2是否完全离开无人机1；
步骤105、飞行控制系统根据第三检测部件的检测信号判断是否完成卸货，如果是
则执行步骤106，否则继续执行步骤103进行自动卸货；
步骤106、确认已卸货完毕。
对于在装载部件的下方设有用于对货物2进行位置约束的限位部件的实施例，步
骤104具体包括：
第三检测部件检测货物2的最高点是否离开装载部件的最低点。如果检测货物2的
最高点离开装载部件的最低点，则说明货物2已经完全脱离无人机1，无人机1可以执行其它
动作。
在步骤106确认已卸货完毕之后，如图8所示，本发明的无人机的货物运输方法还
可包括如下步骤：
步骤107、飞行控制系统控制无人机1返航或飞行到预设地点。
如果无人机1只携带一个整体的货物2，在执行步骤106之后即可执行步骤107。如
果无人机1同时携带多个货物2，并具有多个卸货位置，则无人机1在到达不同的卸货位置时
依次卸掉相应的货物2，即无人机1在到达某一卸货位置后进行自动卸货后，如果通过步骤
106确认卸货完毕，则飞行控制系统再控制无人机1飞行到下一个卸货位置进行卸货。
除了上述各实施例中提到的卸货过程，本发明基于无人机的货物运输方法改进还
体现在能够实现自动装货，能够进一步提高无人机1运输货物的效率。
在本发明的另一个实施例中，如图7所示，基于无人机的运输方法还包括：
步骤100、通过地面配套的送货装置将货物2置入装载部件中。这种装货方法比较
灵活，对无人机1的落地位置无严格要求，操作简单方便。
可替代地，还可通过下面两种方式将货物2置入装载部件中。例如，对于图2所示的
载具部件为机械爪7的实施例，可以控制无人机1飞行到货物2所在位置，并通过机械爪7来
抓取货物2，这种装货方法能够省去地面配套的送货装置的使用，以节约成本。也可以在无
人机1降落后，将载具部件拆下，待将货物2置入装载部件中后再整体安装到无人机1上，载
具部件与无人机1之间设有快速安装接口。
为了能够判断出限位部件切换到对货物2进行位置约束状态的时机，更进一步地，
对于装载部件的下方设有用于对货物2进行位置约束的限位部件的实施例，如图5所示，机
械爪7的内顶面上设有第四检测部件10，例如行程开关等。当货物2装载到顶面碰触行程开
关时就说明货物2已经装载到位。对于图1所示的结构，也可在框架结构3的内顶面上设置第
四检测部件10。本发明的基于无人机的货物运输方法还包括：
步骤100A、飞行控制系统通过第四检测部件10检测货物2是否装载到位，如果装载
到位则通过飞行控制系统控制限位部件切换至能够对货物2进行位置约束的状态。
为了使本领域技术人员更清楚地了解本发明基于无人机的货物运输方法，下面将
结合图1所示的实施例进行详细说明。
首先，无人机1通过地面配套的送货装置将货物2(例如箱体)装入载具部件中，当
货物2的顶部接触载具部件内顶面的第四检测部件10后，底板4向内运动以对货物2进行约
束，完成自动装货。
当无人机1到达与卸货位置相同的经纬度，例如高度70m处时，以1.5m/s的速度下
降，当离地面10m时以0.5m/s速度继续下降，距离地面小于5m时，以声呐计算高度为判断标
准，当下降至高度1m时，第二检测部件将信号传送给飞行控制计算机，飞行控制系统控制无
人机1悬停3s，并通过辅助通道发出卸货指令，控制第二驱动部件带动底板4向外侧运动，以
形成供货物2下落的通道，这时货物2下落。当第三检测部件检测到货物2完全离开无人机
时，经过飞行控制计算机确认，完成自动卸货。之后，无人机稳定5s，如果无人机1后续没有
卸货任务，则由飞行控制计算机控制无人机1空载返航或飞往其它位置。在装货前和卸货
后，作为限位部件的底板4均处于打开状态。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽
管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然
可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，例如，用不同
的射线源以及探测机构进行替换，而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明
请求保护的技术方案范围当中。