用于无人机的着陆设备的制作方法

本公开涉及无人机(uav)，并且更具体地涉及并入有引导uav对接机构的用于uav的着陆设备。

背景技术：

多轴直升机uav能够进行垂直起飞和着陆(vtol)。使uav着陆在移动车辆上可能由于由移动车辆产生的空气动力学影响的周围区域而复杂化。使uav着陆在特定位置和/或取向上是困难的尝试。而且，车辆的运动可能在着陆或起飞程序期间推撞uav。而且，用于使uav着陆的当前方法和系统需要操作者离开车辆。

技术实现要素：

在一些实施例中，本公开涉及提供一致且可重复的uav着陆的uav着陆设备或系统。在一些实施例中，着陆设备的着陆舱和uav各自被修改或配置为确保所述uav以一致的方式定位或定向在着陆设备的所述着陆舱内。例如，所述uav可以包括着陆防护件，其被配置为与着陆舱的侧壁配合以将所述uav指引或引导至所述着陆舱内的特定位置或取向。

根据一些实施例，所述着陆设备可以包括用于将所述uav封闭在所述着陆舱内的致动车顶。在各种实施例中，可以基于所述uav相对于着陆设备的位置来预测对所述致动车顶的控制。在一个或多个实施例中，当确定所述着陆设备内的所述uav的位置或取向的差异时，可以指示所述uav起飞和着陆。

附图说明

参考附图阐述具体实施方式。使用相同的附图标记可指示类似或相同的物品。各种实施例可利用除了附图中示出的那些之外的元件和/或部件，并且一些元件和/或部件可能不存在于各种实施例中。附图中的元件和/或部件不一定按比例绘制。在整个本公开中，根据背景，可互换地使用单数术语和复数术语。

图1描绘了其中可以实现用于提供本文公开的系统和方法，包括在打开配置中的本公开的uav着陆设备或系统的技术和结构的说明性架构。

图2描绘了在闭合配置中的本公开的uav着陆设备。

图3a描绘了具有着陆防护护板(landingguardarmature)的uav的一部分的侧视图。

图3b描绘了图3a的俯视图。

图4描绘了本公开的另一种示例性uav着陆设备或系统。

具体实施方式

现在转到附图，图1和图2共同地描绘了其中可以实现本公开的技术和结构的说明性架构100。说明性架构100可以包括车辆102、着陆设备104、uav106和网络108。在一些实施例中，图1中的对象可以通过网络108进行通信。网络108可以包括多种不同类型的网络中的任一种或组合，所述多种不同类型的网络诸如有线网络、互联网、无线网络和其他专用网络和/或公共网络。在一些情况中，网络108可以包括蜂窝、wi-fi或wi-fi直连。

车辆102可以包括已经被配置为包含着陆设备104的任何期望的车辆。在一些实施例中，着陆设备104集成到车辆102的车顶110中。如本文将更详细讨论的，着陆设备104被配置为当uav106设置在着陆设备104内部时允许车辆内的用户接达uav106。在一个示例性实施例中，着陆设备104是可以落下配合至车辆102的开口中的独立单元，诸如天窗。在其他实施例中，着陆设备104可以集成到车辆102的车架的一部分中，诸如车顶面板。

通常，着陆设备104包括着陆舱112、致动车顶114、uav固定总成116、传感器总成118和控制器120。着陆舱112可以包括侧壁122和着陆表面124。着陆舱的侧壁122与着陆表面124配合以限定接收uav106的着陆舱112的内部空间。在一些实施例中，侧壁122和着陆表面124可以具有倒截头圆锥形碗状物，其被成形为接收uav106。在一些实施例中，着陆表面124基本上是平坦的，并且侧壁122从着陆表面124的平面p以角度a延伸。在一些实施例中，侧壁122可以用于将uav106指引至着陆舱112内的期望位置/取向中。所选择的角度a可以根据设计要求(诸如uav106的形状或大小)而变化。而且，侧壁122具有被选择为适应uav106的高度尺寸h。

在各种实施例中，侧壁122和/或着陆表面124可以具有穿孔126，所述穿孔126允许由uav106产生的气流穿过侧壁122和/或着陆表面124。可以肯定的是，由uav106产生的气流可能从相邻表面反射出来并且通过产生气流湍流来干扰uav106的空气动力学稳定性。穿孔126可以减少或消除反射的气流。穿孔126的大小、形状和数量可以根据设计参数(诸如，预期的uav气流)而变化。

致动车顶114可以在如图1中所示的打开位置和图2中的关闭位置之间转换。通常，当致动车顶114在打开位置中时，uav106可以从着陆舱112发射或着陆在着陆舱112内。致动车顶114可以使用马达或任何其他合适的机构、设备或装置平移。在一些实施例中，致动车顶114不需要被致动，而是可以是可手动移除和可替换的盖子。通常，致动车顶114可以通过控制器120操作，如将在本文中更详细讨论的。

在一个或多个实施例中，uav固定总成116可以包括卷轴128和系绳130。卷轴128可以被配置为使系绳130卷绕和/或解绕。在一些实施例中，卷轴128使用马达操作，以使系绳130卷绕和/或解绕。在各种实施例中，系绳130的一端附接到uav106。概括地说，可以使用卷轴128和系绳130(还借助于如本文更详细公开的着陆防护护板)取回uav106并且将其引导至着陆舱112中。通常，uav固定总成116可以通过控制器120操作，如将在本文中更详细讨论的。

在各种实施例中，uav固定总成116可以包括集成至着陆舱112中的电磁体，所述电磁体与uav106的磁性元件配合，而不是使用系绳和卷轴。在另一个实施例中，uav固定总成116可以包括可选择性操作的机械抓紧元件。

在各种情况下，传感器总成118可以包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器能够感测uav106相对于着陆舱112的着陆表面124是静止和水平的。在一些实施例中，可以使用并入uav106中的惯性测量单元(imu)的输出来改进或验证这些数据，如将在本文参考uav106的实施例更详细讨论的。

在一个或多个实施例中，传感器总成118可以包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器能够感测如果要关闭致动车顶114，uav的一部分是否可以接触致动车顶114。例如，传感器可以包括光幕传感器、超声波传感器、红外传感器、激光传感器或其组合。在一些实施例中，传感器总成118的光幕传感器119可以设置在致动车顶114的下方，但却在接收uav106的着陆舱112的内部空间的上方。光幕传感器119可以与近似或精确地为着陆舱112的侧壁122的高度h的位置对准。

传感器总成118可以包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器能够感测uav106是否在期望的着陆位置/取向中。通常，包括传感器总成118的一个或多个传感器中的每一个向控制器120提供信号，所述信号可以用于控制着陆设备104和/或uav106的操作。在一个示例中，一个或多个传感器可以包括感测分布在着陆表面124上的uav106的重量的压力传感器。这些压力传感器可以集成到着陆表面124中或以其他方式与其相关联。

根据一些实施例，着陆设备104可以包括通信模块132，其允许控制器120与uav106通信。在一些实施例中，可以使用通信模块132通过网络108向uav106提供从传感器总成118获得的传感器数据。控制器120还可以向uav106提供着陆设备104的各种部件的状态信息。例如，可以将致动车顶114的打开状态或关闭状态传输到uav106。这些数据可以允许或阻止uav106发射。在一些实施例中，uav106的发射可以仅由着陆设备104的控制器120控制。在其他实施例中，uav106可以在由uav106(并且具体地，由下文公开的uav控制器)执行的自动化或自发射决策制定过程中利用这些数据。

根据一些实施例，控制器120可以包括处理器134和存储器136。存储器136存储可以由处理器134执行以执行uav和着陆设备104的控制操作的指令，如贯穿全文所公开的。当提及由控制器120执行的操作时，将理解的是，这包括由处理器134执行指令。

在一个实施例中，控制器120被配置为操作致动车顶114。例如，控制器120可以使致动车顶114在关闭配置或打开配置之间平移。控制器120还可以确定致动车顶114的当前配置(例如，其是打开的还是关闭的)。在一些实施例中，仅当致动车顶114处于打开配置中时，控制器120才可以根据情况调节uav106的发射。仅当致动车顶114处于打开配置中时，控制器120才可以根据情况调节uav106的着陆。如上所述，控制器120可以向uav106通知关于致动车顶114的当前配置。uav106还可以将请求传输到控制器120以打开或关闭致动车顶114。

如上所述，基于从传感器总成118获得的传感器数据，控制器120可以基于确定如果要关闭致动车顶114，uav106的一部分将碰撞致动车顶114来确定何时不应关闭致动车顶114。例如，如果uav106定位在着陆舱112中，使得uav106的一部分处于或高于着陆舱112的侧壁122的高度h，则控制器120可以阻止致动车顶114关闭。这些数据可以从光幕传感器119的输出获得。换句话说，控制器120可以被配置成确定uav106的一部分是否可以接触可以用于覆盖着陆舱112的致动车顶114，并且作为响应来阻止致动车顶关闭。

控制器120还可以被配置为在致动车顶114未打开时阻止uav106发射。控制器120还可以在uav106飞行时阻止致动车顶114关闭。在系绳与uav106一起使用的情况下，该特征可能是有利的实施例。如果在uav106飞行时要关闭致动车顶114，则可能会影响系绳130的延伸或缩回。

而且，如上所述，控制器120可以被配置为确定uav106何时不正确地定位在着陆舱112中。控制器120可以被配置为指示uav106发射和着陆以将uav106重新定位在着陆舱112内。例如，如果传感器总成116感测到由uav106的重量产生的压力分布不正确，则控制器120可以指示uav106发射和着陆以将uav106重新定位在着陆舱112内。当利用uav固定总成116时，控制器120可以被配置为操作uav固定总成116以使得能够固定或释放uav106以用于飞行。

在一个示例性使用情况下，如果uav106期望发射，则控制器120可以确认致动车顶114是打开的(如果否，则控制器120可以打开致动车顶114)。控制器120可以使卷轴128释放系绳130，这允许uav106发射。

根据一些实施例，着陆设备104还可以包括可选的特征件，诸如在着陆表面124中的滴盘138和/或接达开口140。滴盘138可以设置在着陆舱112的下方以捕获流体，诸如可能穿过着陆舱112中的穿孔126的雨水。接达开口140提供了车辆102内的用户可以用于接达uav106的装置。用户可能期望出于维护目的而接达uav106，例如，用于断开uav106的电池。可以通过接达开口140促进至uav的电连接，以允许当uav106在着陆舱112内时进行电池充电。

在另一个实施例中，着陆舱112的着陆表面124可以铰接地附接到侧壁122，从而允许接达着陆舱112内的uav106。在一些实施例中，着陆舱112的着陆表面124可以可释放地附接到侧壁122。例如，着陆表面124可以通过螺纹连接或接触配合可拆卸地联接。

根据一些实施例，uav106通常可以包括框架142、螺旋桨144、着陆防护护板146和控制器148。根据一些实施例，控制器148可以包括处理器150和存储器152。存储器152存储可以由处理器150执行以执行uav和着陆设备104的控制操作的指令，如贯穿全文所公开的。当提及由控制器148执行的操作时，将理解的是，这包括由处理器150执行指令。对由uav106执行的操作的任何引用将被理解为包括通过使用控制器148的操作。

uav106还可以包括通信模块160，其允许控制器148访问网络108(参见图1)。uav106的控制器148可以与着陆设备104的控制器120通信以执行本文描述的uav发射和着陆程序中的任一者。在一些实施例中，控制器148可以通过传感器测量来确定uav106是否是静止的和/或水平的。例如，uav106可以包括感测uav106的取向的惯性测量单元(imu)149。

现在参考图3a至图3b，其示出了uav106的各个方面。更详细地，图3a和图3b示出了在螺旋桨144与着陆防护护板146之间的结构关系。通常，uav106可以具有多个螺旋桨，其各自可以与着陆防护护板相关联。在一些实施例中，螺旋桨144包括多个叶片，诸如叶片147。叶片147具有由其宽度wb和长度限定的表面积。通常，叶片147的长度等于螺旋桨的半径r。

着陆防护护板146可以是具有比叶片147的表面积相对更小的表面积的薄构件。例如，着陆防护护板146的至少宽度尺寸wa小于叶片147的宽度wb。这种表面积的相对差异(或至少相对宽度)促进围绕着陆防护护板146的气流。也就是说，当根据本公开进行配置时，着陆防护护板146可以不阻碍围绕螺旋桨144的气流。

共同参考图1以及图3a至图3b，着陆防护护板146具有基本上适形于着陆设备104的侧壁122的形状。在一些实施例中，当uav106着陆时，着陆防护护板146接触着陆舱112的侧壁122。由于侧壁122的角度，uav106被向下指引至着陆设备104的着陆舱112内的期望着陆位置/取向中。在各种实施例中，着陆防护护板146和侧壁122具有允许uav106嵌套在着陆舱112内的互补形状。当uav106具有多个螺旋桨和着陆防护护板时，当uav106着陆时，着陆防护护板中的每一个可以接触侧壁122。在各种实施例中，从一个着陆防护护板的顶端至另一个相对的着陆防护护板的顶端限定的uav106的整体外部尺寸基本上等于着陆舱112的内部尺寸。uav106与着陆设备104的着陆舱112之间的这种相配合的尺寸设置允许uav106嵌套在着陆舱112内。

通常，一个或多个着陆防护护板保护一个或多个螺旋桨，以及允许uav106在着陆期间自对准(基于一个或多个着陆防护护板和着陆舱的侧壁的互补形状)。使用一个或多个着陆防护护板还提供了当uav着陆时对uav的准确且一致的定位。而且，着陆防护护板146可以远离螺旋桨144定位，使得在其之间形成空腔c或开口以进一步促进围绕螺旋桨144的气流。

在一些实施例中，着陆防护护板146包括第一部分154，其远离框架142延伸，使得第一部分154定位在螺旋桨144的下方。着陆防护护板146包括从第一部分154向上成角度的第二部分156。在一些实施例中，着陆防护护板146的第二部分156的终端158延伸超过螺旋桨144的螺旋桨半径r。也就是说，第二部分156的终端158延伸超过螺旋桨144的叶片147的顶端，以确保叶片147在uav操作期间不会接触着陆设备104。在一些实施例中，仅着陆防护护板146的第一部分154具有对应于着陆舱112的侧壁122的形状。例如，相对于框架142测量的第一部分154的角度基本上对应于侧壁122的角度a。可以肯定的是，在一些实施例中，角度的对应关系不需要相同，而是可以允许在这些角度之间的公差或差异。在一个非限制性示例中，可以允许角度的百分之五到百分之七的差异。

在一些实施例中，着陆防护护板可以包括轮子、轴承、辊子、低摩擦涂层中的至少一者。例如，轮子160可以应用到着陆防护护板146的第一部分154。轮子可以沿着第一部分154和/或第二部分156中的两者或任一者放置。

图4示出了本公开的另一种示例性方法。系统400通常包括uav402和着陆设备404。uav402可以与上面公开的uav106类似地进行构造。着陆设备404与图1的着陆设备104类似地进行构造，除了具有延伸穿过着陆设备404的侧壁410，而不是穿过着陆设备404的着陆表面412的系绳408的固定总成406之外。

在以上公开中，已经参考了形成以上公开的一部分的附图，所述附图示出了其中可实践本公开的具体实施方式。应理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可利用其他实现方式，并且可进行结构改变。本说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等的引用指示所描述的实施例可包括特定特征、结构或特性，但每个实施例可不一定包括所述特定特征、结构或特性。此外，此类短语不一定指代同一实施例。另外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，无论是否明确地描述，本领域技术人员都将认识到结合其他实施例的此类特征、结构或特性。

本文公开的系统、设备、装置和方法的实现方式可包括或利用专用或通用计算机，所述专用或通用计算机包括计算机硬件，例如像如本文所讨论的一个或多个处理器和系统存储器。在本公开的范围内的实现方式还可包括用于携载或存储计算机可执行指令和/或数据结构的物理和其他计算机可读介质。这种计算机可读介质可为可由通用或专用计算机系统访问的任何可用介质。存储计算机可执行指令的计算机可读介质是计算机存储介质(装置)。携载计算机可执行指令的计算机可读介质是传输介质。因此，作为示例而非限制，本公开的实现方式可包括至少两种截然不同的计算机可读介质：计算机存储介质(装置)和传输介质。

计算机存储介质(装置)包括ram、rom、eeprom、cd-rom、固态驱动器(ssd)(例如，基于ram)、快闪存储器、相变存储器(pcm)、其他类型的存储器、其他光盘存储装置、磁盘存储装置或其他磁性存储装置、或可用于存储呈计算机可执行指令或数据结构的形式的期望的程序代码工具并可由通用或专用计算机访问的任何其他介质。

本文公开的装置、系统和方法的实现方式可通过计算机网络进行通信。“网络”被定义为能够在计算机系统和/或模块和/或其他电子装置之间传输电子数据的一个或多个数据链路。当通过网络或另一种通信连接(硬连线、无线或者硬连线或无线的任何组合)向计算机传递或提供信息时，所述计算机适当地将连接视为传输介质。传输介质可包括网络和/或数据链路，所述网络和/或数据链路可用于携载呈计算机可执行指令或数据结构的形式的期望的程序代码工具并且可由通用或专用计算机访问。上述的组合也应包括在计算机可读介质的范围内。

计算机可执行指令包括例如在处理器处执行时致使通用计算机、专用计算机或专用处理装置执行某个功能或某组功能的指令和数据。计算机可执行指令可为例如二进制指令、诸如汇编语言的中间格式指令或者甚至源代码。尽管已经用特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了本主题，但是应当理解，在所附权利要求中限定的主题不必限于上面描述的所述特征或动作。而是，所描述的特征和动作被公开作为实现权利要求的示例形式。

本领域技术人员将了解，本公开可在具有许多类型的计算机系统配置的网络计算环境中实践，所述计算机系统配置包括内置式车辆计算机、个人计算机、台式计算机、膝上型计算机、消息处理器、手持式装置、多处理器系统、基于微处理器的或可编程的消费电子设备、网络pc、小型计算机、大型计算机、移动电话、pda、平板计算机、寻呼机、路由器、交换机、各种存储装置等。本公开还可在分布式系统环境中实践，其中通过网络链接(通过硬连线数据链路、无线数据链路或者通过硬连线数据链路与无线数据链路的任何组合)的本地和远程计算机系统两者都执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可位于局部存储器存储装置和远程存储器存储装置两者中。

此外，在适当的情况下，本文中描述的功能可在以下一者或多者中执行：硬件、软件、固件、数字部件或模拟部件。例如，一个或多个专用集成电路(asic)可被编程为执行本文描述的系统和程序中的一者或多者。贯穿说明书和权利要求使用某些术语来指代特定系统部件。如本领域的技术人员将了解，部件可以用不同的名称来指代。本文件不旨在区分名称不同但功能相同的部件。

应注意，上文论述的传感器实施例可以包括计算机硬件、软件、固件或它们的任何组合以执行其功能的至少一部分。例如，传感器可以包括被配置为在一个或多个处理器中执行的计算机代码，并且可以包括由计算机代码控制的硬件逻辑/电路。这些示例性装置在本文出于说明目的而提供，而非旨在进行限制。如相关领域技术人员所知晓，本公开的实施例可以在另外类型的装置中实施。

本公开的至少一些实施例已经涉及计算机程序产品，其包括存储在任何计算机可用介质上的这种逻辑(例如，以软件的形式)。这样的软件在一种或多种数据处理装置中执行时致使装置如本文所述的进行操作。

尽管上文已经描述了本公开的各种实施例，但是应当理解，这些实施例仅通过示例而非限制的方式呈现。相关领域的技术人员将明白，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可作出形式和细节上的各种变化。因此，本公开的广度和范围不应受上文描述的示例性实施例中的任一者的限制，而是仅应根据所附权利要求及其等效物来限定。已经出于说明和描述目的呈现了前述描述。前述描述不意图是详尽的或将本公开限制于所公开的精确形式。鉴于上述教导，许多修改和变化是可能的。此外，应注意，前述替代实现方式中的任一者或全部可按任何所期望的组合使用，以形成本公开的附加混合实现方式。例如，相对于特定装置或部件描述的任何功能可通过另一个装置或部件来执行。进一步，虽然已经描述了特定装置特性，但是本公开的实施例可涉及许多其他装置特性。另外，尽管已用特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了实施例，但应理解，本公开不一定受限于所描述的特定特征或动作。而是，将特定特征和动作公开为实施实施例的说明性形式。除非另外特别说明，或者在所用的上下文中另外理解，否则诸如“能够”、“可以”、“可能”或“可”等条件语言通常意图传达某些实施例可以包括某些特征、要素和/或步骤，而其他实施例可不包括某些特征、要素和/或步骤。因此，此类条件语言一般并不意图暗示一个或多个实施例无论如何都需要各特征、要素和/或步骤。

根据一个实施例，控制器被配置为确定所述无人机的一部分是否将接触覆盖所述着陆舱的致动车顶，并且作为响应来阻止所述致动车顶关闭。

根据一个实施例，处理器被配置为指示所述无人机发射和着陆以将所述无人机重新定位在所述着陆舱内。

根据一个实施例，处理器被配置为当所述致动车顶未打开时阻止所述无人机发射，以及当所述无人机在飞行时阻止所述致动车顶关闭。

根据一个实施例，着陆防护护板和侧壁具有允许所述无人机嵌套在所述着陆舱内的互补形状。

根据本发明，一种方法包括将包括着陆舱的着陆设备定位在车辆内；以及由所述着陆设备接收无人机，所述无人机包括：框架；可旋转地联接到所述框架的螺旋桨；以及从所述框架延伸的着陆防护护板，其中所述着陆防护护板具有表面积，所述表面积的大小被设置为促进围绕所述着陆防护护板的气流并且其形状基本上对应所述着陆舱的侧壁。