(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111453753.4 (22)申请日 2021.12.01 (71)申请人 爱笛无人机技术 （南京） 有限责任公 司 地址 210023 江苏省南京市玄武区玄武大 道699-22号江苏软件园一期29幢西 202-6 (72)发明人 亚德　周佳欢　唐亮　 (74)专利代理 机构 南京华鑫君辉专利代理有限 公司 3254 4 代理人 王方超 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 10/08(2012.01)G06T 7/246(2017.01) G06T 7/277(2017.01) G06T 7/73(2017.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) B64C 39/02(2006.01) (54)发明名称 一种智能快递包裹配送系统及其工作方法 (57)摘要 本发明公开了一种智能快递包裹配送系统 及其工作方法， 所述配送系统包括自主移动小 车、 无人机、 主控制室、 包裹配送终端， 所述自主 移动小车、 所述无人机分别与所述主控制室通讯 连接， 所述主控制室与所述包裹配送终端通讯连 接。 本发明改变了传统的快递包裹配送方式， 打 造了一个完整的、 多功能的快递包裹配送系统； 本发明利用自主移动小车和无人机实现多机协 作， 实现快递包裹的高效配送， 适应货物配送领 域的未来需求； 本发明采用 目标检测及跟踪算 法、 视觉伺服控制算法和路径 规划算法等先进技 术， 有效保证整个快递包裹配送系统的可靠性； 此外本发明还提供了远程任务调度系统和监控 系统， 确保整个系统长时间稳定运 转。 权利要求书2页 说明书8页 附图5页 CN 114330832 A 2022.04.12 CN 114330832 A 1.一种智能快递包裹配送系统， 其特征在于， 包括自主移动小车、 无人机、 主控制室、 包 裹配送终端， 所述自主移动小 车、 所述无人机 分别与所述主控制室通讯连接， 所述主控制室 与所述包裹配送终端通讯连接 。 2.根据权利要求1所述的一种智能快递包裹配送系统， 其特征在于， 所述自主移动小车 包括第一控制器、 第一通信模块、 导航快递模块、 包裹存取模块、 无人机充电模块， 所述第一 控制器分别与所述导航快递模块、 所述包裹存取模块、 所述无人机充电模块通讯连接， 所述 第一控制器通过 所述第一 通信模块与所述主控制室通讯连接 。 3.根据权利要求1所述的一种智能快递包裹配送系统， 其特征在于， 所述无人机包括第 二控制器、 导航模块、 视觉传感器模块、 第二通信模块、 包裹抓取模块， 所述第二控制器 分别 与所述导航模块、 所述视觉传感器模块、 所述包裹抓取模块通讯连接， 所述第二控制器通过 所述第二 通信模块与所述主控制室通讯连接 。 4.根据权利要求1所述的一种智能快递包裹配送系统， 其特征在于， 所述主控制室包括 任务调度系统、 监控系统， 所述任务调度系统用于执行： 快递货物配送调度、 无人机充电调 度； 所述监控系统用于执行： 通信状态监控、 无人机飞行状态监控、 自主移动小车运行状态 监控。 5.根据权利要求1所述的一种智能快递包裹配送系统， 其特征在于， 所述包裹配送终端 包括着陆模块、 第三通信模块， 所述着陆模块通过所述第三通信模块与所述主控制室通讯 连接。 6.根据权利要求1所述的一种智能快递包裹配送系统， 其特征在于， 所述包裹配送终端 固定设置于阳台外， 包括： 能90度旋转的水平置物台、 竖直着陆地标； 所述水平置物台用于 无人机投放包裹， 所述竖直着陆地标用于无 人机悬停。 7.一种基于权利要求1所述的智能快递包裹配送系统 的工作方法， 其特征在于， 包括如 下步骤： 步骤SS1： 自主移动小车通过包裹存取模块将需要配送的快递包裹放置于升降式载物 台上， 升降式载物台将快递包裹送到自主移动小车 车顶， 转入步骤S S2； 步骤SS2： 自主移动小车通过MAVLINK通信协议向任务调度系统发送包裹配送请求， 同 时发送快递包裹的尺寸、 重量和目标位置信息， 转入步骤S S3； 步骤SS3： 任务调度系统根据 快递包裹的尺寸、 重量和目标位置信息选择对应负载的无 人机， 并给附近的无人机发送任务指 令， 若有无人机成功接收任务指 令并返回接收状态， 转 入步骤SS4， 否则判断为所有无 人机处于任务或充电状态， 转入步骤S S5； 步骤SS4： 无人机与自主移动小车建立通信， 同时切换到任务状态； 自主移动小车给无 人机发送实时GPS信息， 无人机飞到自主移动小车上方并与自主移动小车保持相对静止的 飞行姿态； 步骤SS5： 任务调度系统给自主移动小车发送等待指令， 当附近有无人机处于等待状态 时， 给无人机发送任务指令， 转入步骤S S4； 步骤SS6： 无人机开始检测并跟踪自主移动小车上的着陆地标， 通过视觉伺服算法计算 控制量； 当检测并解析到待配送快递包裹上方的二维码时， 无人机借助快递包裹上方的 AprilTag调整抓取姿态， 与快递包裹保持相对静止， 转入步骤S S7； 步骤SS7： 无人机使用包裹抓取模块抓取快递包裹， 并根据 快递包裹上方二维码中解析权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114330832 A 2到的配送位置信息快速规划最优飞行路径， 进入步骤S S8； 步骤SS8： 无人机在包裹配送终端附近检测并跟踪竖直着陆地标， 利用视觉伺服控制算 法实现在竖直着陆地标正前方0.5米处悬停并将快递包裹放置于水平置物台上， 进入步骤 SS9； 步骤SS9： 无人机向任务调度中心发送任务完成信号， 任务调度中心给所述无人机发送 附近自动充电板处于空闲状态的自主移动小车信息； 无人机飞往自主移动小车上方附近， 利用所述视觉传感器模块依 次跟踪车顶的着陆地标和自动充电板上的充电着陆地标并实 时调整飞行姿态并进 行着陆； 自动充电板在检测到无人机安全着陆后启动充电位姿矫正装 置调整所述无 人机位置并开始充电。 8.根据权利要求7所述的一种智能快递包裹配送系统 的工作方法， 其特征在于， 所述步 骤SS6、 步骤SS8和步骤SS9中的着陆地标检测跟踪算法采用NanoDet目标检测算法检测视野 中的地标， 同时采用扩展卡尔曼 滤波算法对着陆地标位置进行 预测和修正。 9.根据权利要求7所述的一种智能快递包裹配送系统 的工作方法， 其特征在于， 所述步 骤SS6、 步骤SS8和步骤SS9中的视觉伺服控制算法的计算公式为： 其中， vc表 示所需的相机线速度和角速度向量； Lx表示图像雅可比矩阵， 由相机内参和像素坐标确定， 负责将像素坐标系中的速度变换映射到相机坐标系中； λ表 示视觉伺服增益， 决定控制力的 大小。 10.根据权利要求7所述的一种智能快递包裹配送系统的工作方法， 其特征在于， 所述 步骤SS7中的最优飞行路径采用Q ‑Learning强化学习得到， 对应的Q函数迭代公式为： Q(s, a)＝Q(s,a)+α [R(s,a)+γmaxQ ′(s′,a′)‑Q(s,a)]， 其中， s为 当前时刻的状态， a为 当前时刻 采取的动作， R为当前状态s下采取动作a得到的奖励， α 表示学习率， γ表示衰减因子 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114330832 A 3