无人飞行器起飞及降落方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]多年以来，无论是业余操作者还是专业操作者，掌握无人飞行器(包括多旋翼飞行器)的控制需要花费大量时间来练习及训练。尤其地，降落与起飞仍然是操作无人飞行器面临的最大挑战。当遇到表面不平、强风及其他影响无人飞行器操作的环境因素时，降落与起飞所面临的挑战加剧。因此，需要提供简便或改进的起飞及降落方法，还需要提供无人飞行器的新的设计方案，使得即使是经过少量训练的业余操作者也可以比较容易地控制无人飞行器降落及起飞。
【发明内容】
[0002]本发明满足了上述需要并且提供了相关的优点。
[0003]本发明的一个方面是一种无人飞行器起飞方法。在一个实施例中，该方法包括:(a)检测所述无人飞行器的方位变化；及(b)根据检测的方位变化，驱使所述无人飞行器产生升力及/或推力。
[0004]在另一个实施例中，本发明提供一种旋翼无人飞行器起飞方法，该旋翼无人飞行器包括视觉传感器及一个或多个螺旋桨，该方法包括:(a)所述旋翼无人飞行器检测该旋翼无人飞行器的操作者发出的可视信号；及(b)根据检测的可视信号，驱使所述一个或多个螺旋桨产生升力及/或推力。
[0005]在另一个实施例中，本发明提供一种旋翼无人飞行器起飞方法，该旋翼无人飞行器包括一个或多个螺旋桨及至少一个传感器，该传感器用于检测所述旋翼无人飞行器从手中的释放，该方法包括:(a)所述传感器检测所述旋翼无人飞行器从手中的释放；及(b)根据检测的所述旋翼无人飞行器从手中的释放产生驱动信号，用以驱使所述一个或多个螺旋桨产生升力及/或推力。
[0006]在采用上述任意一种方法时，所述检测的方位变化可以是无人飞行器的速度变化、加速度变化、方向变化、相对于参照物的位置变化。在某些实施例中，所述方位变化因所述无人飞行器离开其支撑物而发生。根据需要，所述支撑物可以是部分的机械体或者生物体的身体。所述生物体的身体包括但不限于人体(例如人手)。在某些实施例中，可以由视觉传感器、惯性传感器、GPS接收器、磁力计、指南针或高度计检测所述方位变化。根据需要，所述传感器可以设置在所述无人飞行器上也可以设置在所述无人飞行器外。在某些实施例中，所述传感器是视觉传感器。该视觉传感器包括但不限于相机，该视觉传感器可以设置在所述无人飞行器上也可以设置在所述无人飞行器外。当选用所述无人飞行器外的传感器时，该传感器可以与所述无人飞行器的控制器通信，以控制所述无人飞行器产生所述升力及/或推力。
[0007]在某些实施例中，所述可视信号的检测可以包括检测人体的姿势或运动。
[0008]在某些实施例中，所述无人飞行器从手(例如机械或人手)中的释放产生如下一项或多项结果:沿弧形轨迹运动、投掷到空中、弹射到空中及使得所述旋翼无人飞行器落向地面。对所述无人飞行器的任意部位的释放可以产生所述无人飞行器的释放。根据所述无人飞行器的外部结构部件，所述释放可以包括释放所述无人飞行器上的挂钩、杆、绳子、凸起、洞、起落架、外延结构或环。可以由一个或多个传感器检测所述释放。所述一个或多个传感器可以包括但不限于触控传感器、压力传感器、温度传感器、光电传感器及磁铁。
[0009]在采用本发明的任意方法控制无人飞行器起飞时，所述检测的方位变化、可视信号及/或无人飞行器的释放可以驱使所述无人飞行器产生升力及/或推力。在某些实施例中，当检测到所述方位变化、可视信号及/或所述无人飞行器的释放时，可以在小于大约60秒、30秒、10秒、8秒、6秒、5秒、4秒、3秒、2秒、I秒、0.5秒、0.1秒或甚至0.01秒的时间内产生所述升力及/或推力。驱使所述无人飞行器可以包括驱使无人飞行器的一个或多个螺旋桨运动。在某些实施例中，当所述无人飞行器的竖直方向的速度为零时，可以驱使所述无人飞行器产生所述升力及/或推力。在某些实施例中，当产生所述升力及/或推力时，所述无人飞行器在指定位置盘旋。
[0010]在一个独立但是相关的方面，本发明提供了无人飞行器的替代设计方案。
[0011]在一个实施例中，本发明提供一种旋翼无人飞行器，该旋翼无人飞行器包括:一个或多个螺旋桨；传感器，用于检测所述无人飞行器的方位变化；控制器，用于根据检测的方位变化提供用于驱动所述无人飞行器的驱动信号；及致动器，用于根据所述驱动信号驱使所述一个或多个螺旋桨运动并产生升力及/或推力。
[0012]在另一个实施例中，本发明提供一种旋翼无人飞行器，该旋翼无人飞行器包括:视觉传感器，用于检测所述旋翼无人飞行器的操作者发出的可视信号；控制器，用于根据检测的可视信号提供用于驱动所述无人飞行器的驱动信号；及致动器，用于根据所述驱动信号驱使所述无人飞行器的螺旋桨运动并产生升力及/或推力。
[0013]在另一个实施例中，本发明提供一种旋翼无人飞行器，该旋翼无人飞行器包括一个或多个螺旋桨，该旋翼无人飞行器还包括:传感器，用于检测所述旋翼无人飞行器从手中的释放；控制器，用于根据检测的释放提供用于驱动所述无人飞行器的驱动信号；及致动器，用于根据所述驱动信号驱使所述螺旋桨运动并产生升力及/或推力。
[0014]上述实施例中的无人飞行器可以是旋翼飞行器，该旋翼飞行器可以包括但不限于多旋翼飞行器。
[0015]上述无人飞行器的传感器可以用于检测所述无人飞行器的方位变化、可视信号及/或所述无人飞行器从手中的释放。在某些实施例中，用于检测所述方位变化的传感器可以是视觉传感器、惯性传感器(包括但不限于陀螺仪与加速度计)、GPS接收器、磁力计、指南针或高度计。可以采用上述一种或多种传感器单独或者共同感测一种或者多种变化，如速度变化、加速度变化、所述无人飞行器的方向变化及相对于参照物的位置变化。在某些实施例中，所述传感器用于检测因所述无人飞行器离开其支撑物而发生的方位变化。根据需要，所述支撑物可以是部分的机械体或者生物体的身体。所述生物体的身体包括但不限于人体(例如人手)。在某些实施例中，所述传感器可以用于检测可视信号。所述可视信号包括但不限于人体的动作或运动。在某些实施例中，所述传感器可以设置在所述无人飞行器上也可以设置在所述无人飞行器外。在某些实施例中，所述传感器是视觉传感器。该视觉传感器包括但不限于相机，该视觉传感器可以设置在所述无人飞行器上也可以设置在所述无人飞行器外。当选用所述无人飞行器外的传感器时，该传感器可以与所述无人飞行器的控制器通信，以控制所述无人飞行器产生所述升力及/或推力。
[0016]在某些实施例中，用于检测所述无人飞行器从一只手(机械或人手)中的释放的传感器是触控传感器、压力传感器、温度传感器或其组合。
[0017]在某些实施例中，所述无人飞行器的控制器与所述无人飞行器上或无人飞行器外的传感器通信，以根据检测的方位变化及/或可视信号提供用于驱动所述无人飞行器的驱动信号。
[0018]在某些实施例中，所述致动器包括但不限于直流无刷电机、直流有刷电机及开关磁阻电机。在某些实施例中，所述致动器根据所述驱动信号，驱使所述一个或多个螺旋桨在小于大约60秒、30秒、10秒、8秒、6秒、5秒、4秒、3秒、2秒、I秒、0.5秒、0.1秒或甚至0.0I秒的时间内运动并产生升力及/或推力。当检测到所述方位变化、可视信号及/或所述无人飞行器的释放时，又产生所述驱动信号。
[0019]本发明的另一方面是提供无人飞行器减速方法。在有些方面，本发明还提供无人飞行器降落的可选的方法。
[0020]在一个实施例中，一种无人飞行器减速方法包括:所述无人飞行器上的传感器检测所述无人飞行器在空中飞行时作用于该无人飞行器上的外部接触；及所述无人飞行器根据检测的外部接触产生减速信号，使得所述无人飞行器减速。在某些实施例中，所述无人飞行器包括连接于其上的手持部件。所述手持部件可以是把手、杆、绳子、起落架、外延结构、挂钩、环或者任意可以由机械或人手握住的结构部件。上述方法在实际使用过程中，可以利用传感器检测所述外部接触。所述传感器可以是触控传感器、压力传感器、温度传感器、光电传感器、磁铁或其组合。例如，用手抓住所述手持部件产生所述外部接触，所述传感器检测该外部接触。根据需要，该方法还可以包括:当人手抓住所述无人飞行器的时间超过预定阈值时，使所述无人飞行器停下来。
[0021]在某些实施例中，采用无人飞行器执行所述方法，所述无人飞行器为旋翼飞行器，所述旋翼飞行器包括一个或多个螺旋桨，所述减速使得所述一个或多个螺旋桨减慢速度、失速或完全停止。在某些实施例中，所述无人飞行器根据所述减速信号在指定位置降落。所述减速可以包括但不限于:使得所述无人飞行器的高度降低、使得所述无人飞行器的姿势改变、使得所述无人飞行器的速度降低及使得所述无人飞行器的加速度改变。在某些情况下，所述无人飞行器上的控制器产生所述减速信号。在某些情况下，从检测到所述外部接触开始，在小于60秒、30秒、10秒、8秒、6秒、5秒、4秒、3秒、2秒、I秒、0.5秒、0.1秒或甚至0.01秒的时间内产生所述减速信号。
[0022]所述无人飞行器的减速方法可以包括:检测方位变化，根据检测的外部接触与方位变化产生所述无人飞行器的减速信号。所述方位变化可以是速度变化、加速度变化、所述无人飞行器的方向变化及相对于参照物的位置变化。或者，所述无人飞行器减速方法还可以包括:检测来自于视觉传感器(例如光电传感器)的可视信号，基于检测到手抓住所述手持部件及所述可视信号产生所述减速信号。
[0023]在另一个实施例中，本发明提供一种无人飞行器降落方法，该方法包括:(a)当所述无人飞行器在空中飞行时，检测所述无人飞行器的方位变化；及(b)根据检测的方位变化，产生所述无人飞行器的减速信号，使得所述无人飞行器停下来。
[0024]在另一个实施例中，本发明提供一种无人飞行器降落方法，该方法包括:(a)检测所述无人飞行器的操作者发出的可视信号?’及(b)根据检测的可视信号，产生所述无人飞行器的减速信号，使得所述无人飞行器停下来。
[0025]上述方法在实际使用过程中，所述方位变化可以是速度变化、加速度变化、所述无人飞行器的方向变化及所述无人飞行器相对于参照物的位置变化。所述方位变化可以因所述无人飞行器整个或部分被机械或人手抓住而产生。可以使用视觉传感器、惯性传感器、GPS接收器、磁力计、指南针或高度计检测所述方位变化。
[0026]检测的可视信号包括但不限于人体的动作或运动。所述无人飞行器上或所述无人飞行器外的视觉传感器(包括但不限于相机)可以检测所述可视信号。在某些实施例中，所述视觉传感器可以与所述无人飞行器的控制器通信，所述控制器产生所述减速信号，使得所述无人飞行器停下来。
[0027]在某些实施例中，从检测到所述方位变化或可视信号开始，所述无人飞行器在小于大约60秒、30秒、10秒、8秒、6秒、5秒、4秒、3秒、2秒、I秒、0.5秒、0.1秒或甚至0.01秒的时间内停下来。
[0028]本发明的另一方面是一种无人飞行器，该无人飞行器可以执行本说明书揭露的一种或多种功能。在一个实施例中，本发明提供一种无人飞行器，该无人飞行器包括:传感器，用于检测所述无人飞行器发生的方位变化或所述无人飞行器的操作者发出的可视信号；控制器，用于根据检测的方位变化及/或可视信号产生用于使所述无人飞行器减速的减速信号；及致动器，用于根据所述减速信号驱使所述无人飞行器减速。用于检测所述方位变化的传感器可以是视觉传感器、惯性传感器、GPS接收器、磁力计、指南针或高度计或其组合。可以用任意的视觉传感器检测所述可视信号(包括但不限于人的动作)。例如，可以采用能够感测光线波长在可见光范围、红外线范围或紫外线范围的任意传感器检测所述可视信号。根据需要，所述视觉传感器可以与所述控制器通信，使得所述控制器根据检测的可视信号产生所述减速信号。
[0029]在某些情况下，所述无人飞行器是旋翼飞行器，该旋