无人飞行器起飞及降落方法_5

文档序号:8367414阅读:来源:国知局
于达到三个自由度(例如沿一个、两个或三个轴)的平移、相对于达到三个自由度(例如沿一个、两个或三个轴)的旋转或者其任意组合。例如,所述载体可以包括框架组件及致动器组件。所述框架组件可以为所述负载提供结构支撑。所述框架组件可以包括多个单独的框架部件,其中一些框架部件可以相互运动。
[0110]所述框架组件及/或单独的框架部件可以与驱动组件连接,该驱动组件驱使所述框架组件运动。所述驱动组件可以包括一个或多个致动器(例如电机),用于驱使所述单独的框架部件运动。所述致动器可以使得多个框架部件同时运动或每次只有一个框架部件运动。所述框架部件的运动可以使得所述负载相应运动。例如,所述驱动组件可以驱使一个或多个框架部件绕一个或多个旋转轴(例如横滚轴、俯仰轴或航向轴)旋转。所述一个或多个框架部件的旋转可以使得负载相对于所述无人飞行器绕一个或多个旋转轴旋转。可选地或结合地,所述驱动组件可以驱使一个或多个框架部件沿一个或多个平移轴平移,从而使所述负载相对于所述无人飞行器沿一个或多个对应的平移轴平移。
[0111]所述负载可以通过所述载体与所述无人飞行器直接(例如直接接触所述无人飞行器)或间接(例如不接触所述无人飞行器)连接。可选地,所述负载可以无需载体安装在所述无人飞行器上。所述负载可以与所述载体形成一个整体。或者,所述负载可以可拆卸地与所述载体连接。在某些实施例中,所述负载可以包括一个或多个负载元件,如前所述,所述负载元件可以相对于所述无人飞行器及/或载体运动。所述负载可以包括用于测量一个或多个目标的一个或多个传感器。所述负载可以包含任意适合的传感器,例如图像获取设备(如相机)、声音获取设备(如抛物面麦克风)、红外线成像设备或紫外线成像设备。所述传感器可以提供静态感测数据(例如照片)或动态感测数据(例如视频)。在某些实施例中,所述传感器将感测数据提供给所述负载的感测对象。可选地或结合地,所述负载可以包括一个或多个发射器,用于将信号提供给一个或多个感测对象。所述发射器可以是任意适合的发射器,例如光源或声源。在某些实施例中,所述负载包括一个或多个收发器,例如用于与远离所述无人飞行器的模组通信。
[0112]图1是用于实现本发明的无人飞行器100的示例。所述无人飞行器100包括推进系统,该推进系统具有一个或多个转子102。所述转子的数量可以是任意的(例如一个、两个、三个、四个、五个、六个或更多)。所述转子可以与各个螺旋桨101旋转连接。使用时,所述转子可以使得所述螺旋桨以相同或不同的速度绕旋转轴旋转,使得所述无人飞行器盘旋/保持位置、改变方向及/或改变位置。反向旋转的转子的轴间距可以是任意适合的长度。例如,所述长度可以小于等于2m或5m。在某些实施例中,所述长度可以在40cm到InulOcm到2m或5cm到5m的范围内。
[0113]在某些实施例中,所述无人飞行器可以包括机体104,用于容纳或携带所述无人飞行器的不同部件,例如电气部件。所述部件可以设置在所述机体内或在所述机体的外表面上。所述机体携带的部件包括飞行控制单元、处理器、电路板、致动器(例如电机)、通信单元、传感器等等。
[0114]在某些实施例中,所述无人飞行器的机体可以具有连接其上的一个或多个外延部件103。所述外延部件可以包括支撑部件,当所述无人飞行器不在空中飞行时,所述支撑部件支撑所述无人飞行器的整个或部分重量。例如,所述支撑部件可以包括图1所示的着陆架。所述着陆架可以形成矩形或类似形状的结构,用于抵挡施加其上的外力,例如降落时的外力。
[0115]在某些实施例中,所述外延部件103可以被外部物体,例如人手、机械手臂等触碰、抓住或其他方式接触。在某些实施例中,所述无人飞行器可以检测所述接触(例如利用所述外延部件上的触碰传感器来检测)O根据检测的外部接触,所述无人飞行器可以自动减速。例如,所述无人飞行器的控制器可以接收检测的外部接触并产生给一个或多个致动器(电机)的与所述转子相关的减速信号,使得所述转子(及相关的螺旋桨)减慢速度、失速及/或完全停止。
[0116]在不同的实施例中,所述无人飞行器可以携带一个或多个传感器105及106。所述传感器可以包括但不限于惯性传感器、GPS接收器、指南针、磁力计、高度计、红外传感器、视觉或图像传感器(例如相机或摄像机)、光电传感器、声音传感器(例如麦克风)、运动传感器、触控传感器、压力传感器、温度传感器、磁铁等等。
[0117]在不同的实施例中,所述无人飞行器上的传感器可以位于所述无人飞行器的任意适当位置。例如,一些传感器105位于所述无人飞行器的机体外表面上或机体内。又如,一些传感器106位于与所述无人飞行器的机体相连接的外延部件上。
[0118]所述无人飞行器上的传感器可以用作不同用途。例如,所述传感器可以用于监视、测量、摄像、搜寻与援救、远程感测、样本采集、科学研宄等等。在某些实施例中,可以应用本说明书描述的技术,某些传感器可以用于控制所述无人飞行器降落及/或起飞。例如,所述传感器(例如惯性传感器、GPS接收器及/或视觉传感器)可以用于检测所述无人飞行器的方位变化(包括平移变化或旋转变化,例如位置、速度、加速度及/或方向的变化)。又如,所述传感器(例如视觉传感器、声音传感器或运动传感器)可以用于检测外部信号,例如可视信号、语音信号、物体(例如身体部分)的姿势或运动。所述无人飞行器可以将检测的方位变化及/或外部信号用以自主起飞所述无人飞行器,例如,通过使所述转子启动并/或加速(从而使所述螺旋桨旋转)而产生所述无人飞行器上升或保持高度需要的升力。在某些实施例中,如前所述,所述无人飞行器可以根据来自于一个、两个、三个或更多的传感器的输入数据起飞。
[0119]在另一个例子中,当所述无人飞行器在空中飞行时,所述传感器(例如触碰传感器、压力传感器、光电传感器、运动传感器)可以用于检测作用于所述无人飞行器的外部接触。根据检测的外部接触,所述无人飞行器可以自主使得所述转子(及相关的螺旋桨)减速。例如,所述无人飞行器的控制器可以接收检测的外部接触并产生给一个或多个致动器(例如电机)的一个或多个减速或失速信号,使得所述螺旋桨减慢速度或停止旋转。如本说明书所述,而不是或除了检测外部接触,所述无人飞行器可以检测方位变化及/或外部信号(声音/视觉/运动)用于自主降落。
[0120]在某些实施例中,某些感测器可以设置在所述无人飞行器外。这些传感器可以设置在所述无人飞行器操作的环境中。例如,所述传感器可以安装或设置在房间内墙(例如当所述无人飞行器在室内操作时)、建筑物、树木或其他固定结构(例如当所述无人飞行器在室外操作时)及/或可移动物体上。所述可移动物体可以包括运载工具,例如空中运载工具、水中运动工具、地面运载工具、太空运载工具及其组合。在某些实施例中,所述可移动物体可以是生物,例如人或动物。
[0121]如前所述,无人飞行器可以根据作用于该无人飞行器的外部接触执行自动降落操作。在某些实施例中,为了便于施加所述外部接触,所述无人飞行器可以提供用于触碰、抓住或其他方式接触的手持部件或结构或者与外部物体相啮合。在某些实施例中,所述手持部件可以包括具有其他功能的结构。例如,如图1所示,人或机械手可以抓住起落架103。所述起落架即为手持部件。与此同时,当所述无人飞行器降落时,所述起落架103还可以用于支撑所述无人飞行器的整个或部分重量。因此,所述手持部件也可以用作其他用途(例如着陆架)。在其他的实施例中,所述手持部件可以包括一个结构,该结构的唯一作用就是用来被外部物体接触。
[0122]在不同的实施例中,所述手持部件可以包括把手、钩子、杆、绳子、支撑腿、架子、夕卜延结构、洞、孔、凸起、磁铁、挂钩、环等或其组合。图2-6示出具有手持部件的无人飞行器的例子。在某些实施例中,所述手持部件可以具有适于人手、机械手臂或手或任意其他适合的抓握设备或结构抓住、握住或触摸的大小、形状及尺寸。在某些实施例中,手持部件的位置可以相对于所述无人飞行器设置,使得当手或设备握住或触碰所述手持部件时,所述手或设备和所述无人飞行器的一个或多个螺旋桨或其他部件之间有足够远的距离,以避免伤害或损坏手或设备。在某些实施例中,所述手持部件可以包括一个或多个用于检测外部接触的传感器。所述传感器可以包括例如触控传感器、温度传感器、压力传感器、光电传感器、视觉传感器或其组合。在某些实施例中,某些传感器可以嵌入所述手持部件中、位于所述无人飞行器的其他部分上及/或在所述无人飞行器外。所述传感器可以以有线或无线通信方法与所述无人飞行器的控制器通信。
[0123]图2是无人飞行器200的示例。所述无人飞行器200可以与图1所示的无人飞行器100相似。例如,类似于图1所示的无人飞行器100,所述无人飞行器200可以包括转子200、螺旋桨201、机体204、传感器205及着陆支架203。然而,与无人飞行器100不同,无人飞行器200还包括一个或多个握杆或把手206,可以握住或接触(例如用手或机械设备)该握杆或把手206,以便于自动降落。所述握杆可以从所述无人飞行器机体的侧面伸出。所述无人飞行器的手持部件可以包括所述握杆206及所述着陆支架203。
[0124]图3是无人飞行器300的示例。所述无人飞行器300可以与图1_2所示的无人飞行器100与200相似。然而,所述无人飞行器300不包括着陆支架203或者握杆206,而是包括一个或多个基本竖直的支撑腿303,可以握住或接触(例如用手或机械设备)该支撑腿303,以便于自动降落。在某些实施例中,所述支撑腿303可以选择用作起落架,当所述无人飞行器在地面而不在空中飞行时,所述支撑腿303支撑所述无人飞行器的整个或部分重量。
[0125]图4是无人飞行器400的示例。所述无人飞行器400可以与图3所示的无人飞行器300相似。例如,无人飞行器400包括4个基本竖直的握杆406。可以握住或接触(例如用手或机械设备)该握杆406,以便于使所述无人飞行器400自动降落。每个握杆406可以包括传感器407,用于检测与该握杆的外部接触。如前所述,所述传感器可以包括触碰传感器、温度传感器、压力传感器、光电传感器、视觉传感器或其组合。此外,所述握杆406相对于所述无人飞行器的位置可以不同于所述支撑腿304。例如,所述握杆406之间的位置可以更远及/或可以在所述无人飞行器的每个转子的正下方,而所述支撑腿306之间的位置可以更近及/或在所述无人飞行器的机体的下方。在某些实施例中,所述握杆406可以用作起落架,当所述无人飞行器在地面而不在空中飞行时,所述握杆406支撑所述无人飞行器的整个或部分重量。
[0126]图5是无人飞行器500的示例。所述无人飞行器500可以与图4所示的无人飞行器400相似。然而,与包括四个基本竖直的保持杆不同,所述无人飞行器500可以只包括以双脚架的方式从所述无人飞行器的机体伸出的两个保持杆506。每个保持杆506可以包括传感器507,用于检测与该保持杆的外部接触。在某些实施例中,可以采用任意适当数量的保持杆。例如,所述无人飞行器可以包括一个、两个、三个、四个、五个或更多保持杆。
[0127]图6是无人飞行器600的示例。所述无人飞行器600可以与图5所示的无人飞行器500相似。然而,所述无人飞行器600可以只包括从所述无人飞行器的机体基本竖直伸出的一个保持杆606,而不包括两个类似双脚架的保持杆。所述保持杆606可以包括传感器607,用于检测与该保持杆的外部接触。在不同的实施例中,无人飞行器可以具有本说明描述的手持部件的任意组合或其变形。例如,在一个实施例中,所述无人飞行器可以具有三个手持部件,其中两个如图2所示从所述无人飞行器的机体的侧面伸出,另一个如图6所示从机体的正下方伸出。
[0128]图7是无人飞行器的另一个示例。根据本发明的一个实施例,无人飞行器700可以用来实现本发明。所述无人飞行器700与图3所示的无人飞行器300相似。然而,如图7所示,所述无人飞行器700带有载
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