BR112013007255B1

BR112013007255B1 - sistema

Info

Publication number: BR112013007255B1
Application number: BR112013007255-5A
Authority: BR
Inventors: Gabriel Schachor; Shy Cohen; Ronen Keidar
Original assignee: Sky Sapience
Priority date: 2010-11-12
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2021-01-19
Also published as: US9056687B2; US9260202B2; US20130206919A1; US8695919B2; IL225989A0; WO2012063220A3; US20140046504A1; US20130313364A1; US20130214088A1; BR112013007255A2; WO2012063220A2; IL225989A; BR112013007255A8

Abstract

SISTEMA. Uma unidade aérea, um método e um sistema são providos, em que o sistema inclui uma unidade de solo; uma unidade aérea; e um elemento de conexão disposto para conectar a unidade de solo à unidade aérea. A unida de de solo pode incluir (a) um manipulador de elemento de conexão, para alterar um comprimento eficaz do elemento de conexão. O comprimento eficaz do elemento de conexão define um a distância entre a unidade de solo e a unidade aérea , (b) um controlador de unidade de solo para controlar o manipulador de elemento de conexão; e (c) uma unidade de posicionamento disposta para adquirir imagens da unidade aérea e gerar metadados sobre uma localização da unidade aérea. A unidade aérea pode incluir (i) uma primeira hélice; (ii) um a armação; (iii) um primeiro motor de hélice que é configurado para rotacionar a primeira hélice em torno de um primeiro eixo. O primeiro motor de hélice é conectado à armação; pelo menos um elemento de direção, (iv) um módulo de interfaceamento para acoplar uma carga à unidade aérea. Pelo menos uma dentre a unidade de solo e a unidade aérea pode incluir um controlador que é disposto para controlar, pelo (...).

Description

PEDIDOS DE PATENTE RELACIONADOS

[001] Este pedido de patente reivindica a prioridade da patente provisória norte-americana 61/412816, data de depósito 12 de novembro de 2010, a qual é incorporada a este documento por referência.

CAMPO DA INVENÇÃO

[002] A invenção refere-se a sistemas, unidades aéreas e método para elevar cargas através da unidade aérea.

HISTÓRICO DA INVENÇÃO

[003] As técnicas anteriores de equipamentos de observação e de sinalização em altura (tais como câmeras de observação) são conectadas a uma unidade de base utilizando um mastro feito de construção de metal rígido ou outros materiais rígidos que suporta os equipamentos.

[004] O mastro implementa grandes quantidades de momentos na base devido à sua altura significativa. Por exemplo, cada Kg de força de pressão do vento no topo de um mastro de 30 metros de altura implementará um momento de cerca de 30 Kg em um metro sobre a plataforma, e uma pressão de cerca de 150 Kg em uma construção de base de 20 cm de diâmetro típica. Assim, um veículo pesado é necessário para suportar o equipamento com sua construção de suporte.

[005] Além disso, o processo de levantamento do equipamento à altitude destinada consome tempo e requer um trabalho em equipe. Balões e mastros tácticos sofrem do longo tempo de espalhamento, longo tempo de dobra, tamanho grande (cerca de 1 metro cúbico de Hélio para 300 gramas de carga e balão), má estabilidade, e exigem operadores altamente treinados.

[006] Há uma necessidade de um sistema e método mais simples para levantar equipamentos para observação ou sinalização em altura, tal como uma câmera de observação.

SUMÁRIO

[007] De acordo com uma realização da invenção, um sistema é provido, e pode incluir uma unidade de solo; uma unidade aérea; e um elemento de conexão disposto para conectar a unidade de solo à unidade aérea. A unidade de solo pode incluir um manipulador de elemento de conexão, para alterar um comprimento eficaz do elemento de conexão, o comprimento eficaz do elemento de conexão define uma distância entre a unidade de solo e a unidade aérea; um controlador de unidade de solo para controlar o manipulador de elemento de conexão; e uma unidade de posicionamento disposta para capturar imagens da unidade aérea e gerar metadados sobre uma localização da unidade aérea. A unidade aérea pode incluir uma primeira hélice; uma armação; um primeiro motor de hélice que é configurado para rotacionar a primeira hélice ao redor de um primeiro eixo, o primeiro motor de hélice é conectado à armação; e pelo menos um elemento de direção. Pelo menos um dentre a unidade de solo e a unidade aérea pode incluir um controlador que é disposto para controlar, pelo menos em resposta aos metadados, pelo menos um dentre o primeiro motor de hélice e pelo menos um elemento de direção para afetar pelo menos uma dentre a localização da unidade aérea e a orientação da unidade aérea.

[008] A unidade de posicionamento pode incluir uma única câmera de vídeo.

[009] A unidade de posicionamento pode incluir múltiplas câmeras de vídeo, e pelo menos dois eixos ópticos de pelo menos duas câmeras de vídeo são orientados um em relação ao outro.

[010] A unidade de posicionamento pode incluir uma câmera de vídeo que pode ser próxima ao ponto no qual o elemento de conexão pode ser conectado à unidade de solo.

[011] A unidade de posicionamento pode incluir uma câmera de vídeo que pode ser posicionada remotamente ao manipulador de elemento de conexão.

[012] A unidade de posicionamento pode incluir um processador de imagem que pode ser disposto para determinar uma localização da unidade aérea em relação a uma localização desejada, e gerar metadados de localização indicativos de correções de posição que devem ser feitas para posicionar a unidade aérea na localização desejada.

[013] O elemento de conexão pode ser um cabo flexível que pode ser mantido em um estado tensionado enquanto a unidade aérea pode estar no ar.

[014] A unidade aérea pode ser disposta para ser manobrada em relação ao cabo flexível, quando o cabo flexível pode ser mantido no estado tensionado.

[015] O sistema pode incluir um conector que acopla o cabo flexível à unidade aérea enquanto permite que a unidade aérea se mova em relação ao cabo flexível.

[016] O sistema pode incluir uma unidade eletrônica de interface que pode ser posicionada abaixo do conector e pode ser disposta para enviar comandos de potência ao primeiro motor.

[017] O sistema pode incluir uma segunda hélice que pode ser disposta para rotacionar em torno de um segundo eixo; os primeiro e segundo eixos são concêntricos.

[018] A armação pode pelo menos parcialmente cercar a hélice.

[019] O sistema pode incluir hélices adicionais e motores de hélice adicionais que são dispostos para rotacionar as hélices adicionais; cada hélice adicional pode ser posicionada fora da armação; o controlador pode ser adicionalmente disposto para controlar os motores de hélice adicionais.

[020] As hélices adicionais podem ser dispostas em uma maneira simétrica ao redor da primeira hélice.

[021] As hélices adicionais são menores que a primeira hélice.

[022] Os motores de hélice adicionais e o primeiro motor de hélice formam um grupo de motores de hélice; e o controlador pode ser disposto para controlar independentemente pelo menos dois motores de hélice dentre o grupo de motores de hélice.

[023] O controlador pode ser disposto para controlar independentemente cada motor de hélice do grupo de motores de hélice.

[024] O controlador pode ser disposto para controlar um motor de hélice adicional para rotacionar em sentido horário e controlar outro motor de hélice adicional para rotacionar em sentido anti-horário.

[025] O pelo menos um elemento de direção pode incluir as hélices adicionais.

[026] O controlador pode ser disposto para alterar pelo menos um dentre uma localização e uma orientação de uma unidade aérea ao controlar um empuxo de pelo menos duas hélices de um grupo de hélices que pode incluir a hélice adicional e a primeira hélice.

[027] O controlador pode ser disposto para executar a direção de guinada ao controlar a primeira hélice e pelo menos um elemento de direção que difere das hélices adicionais; o controlador pode ser disposto para executar a direção de inclinação e rotação ao controlar pelo menos duas hélices adicionais.

[028] O controlador pode ser disposto para executar a direção de guinada ao controlar um empuxo da primeira hélice e um empuxo de pelo menos um elemento de direção que difere das hélices adicionais; o controlador pode ser disposto para executar a direção de inclinação e rotação ao controlar os empuxos de pelo menos duas hélices adicionais.

[029] O sistema pode incluir um grupo de hélices que pode incluir a primeira hélice, quatro hélices adicionais e uma segunda hélice que rotaciona em torno de um segundo eixo que pode ser concêntrico ao primeiro eixo; três hélices do grupo de hélices rotacionam em sentido horário e três outras hélices do grupo rotacionam em sentido anti-horário.

[030] O controlador pode ser disposto para controlar uma alteração de pelo menos um dentre uma localização e uma orientação da unidade aérea ao alterar pelo menos um empuxo de pelo menos uma hélice do grupo enquanto mantém as direções de rotação das hélices do grupo inalteradas.

[031] A unidade de posicionamento pode ser disposta para gerar metadados de localização sobre uma localização da unidade aérea, e a unidade aérea pode incluir um sensor de orientação disposto para gerar metadados de orientação sobre a orientação da unidade aérea.

[032] Os metadados podem incluir metadados de localização e metadados de orientação, e o controlador pode ser disposto para controlar, pelo menos em resposta aos metadados, o pelo menos um dentre o primeiro motor de hélice e o pelo menos um elemento de direção para afetar pelo menos uma dentre a localização da unidade aérea e a orientação da unidade aérea.

[033] A armação cerca pelo menos parcialmente a hélice; o sistema pode incluir hélices adicionais e motores de hélice adicionais que são dispostos para rotacionar as hélices adicionais; cada hélice adicional pode ser posicionada fora da armação; o controlador pode ser adicionalmente disposto para controlar os motores de hélice adicionais; e os motores de hélice adicionais são conectados a armações adicionais; as armações adicionais são acopladas à armação por elementos de acoplamento que permitem o movimento entre a armação e as armações adicionais.

[034] Os elementos de acoplamento podem facilitar um movimento das armações adicionais, de uma condição fechada a uma condição aberta; quando as armações adicionais estão em uma condição aberta, as armações adicionais e a armação não se sobrepõem, e quando as armações adicionais estão em uma condição fechada, as armações adicionais e a armação se sobrepõem.

[035] Uma unidade aérea pode ser provida e pode incluir uma primeira hélice; uma armação; um primeiro motor de hélice que pode ser configurado para rotacionar a primeira hélice em torno de um primeiro eixo. O primeiro motor de hélice pode ser conectado à armação; um módulo de interfaceamento para acoplar uma carga à unidade aérea; hélices adicionais e motores de hélice adicionais que são dispostos para rotacionar as hélices adicionais; cada hélice adicional pode ser posicionada fora da armação.

[036] As hélices adicionais podem ser dispostas em uma maneira simétrica ao redor da primeira hélice.

[037] As hélices adicionais podem ser menores que a primeira hélice.

[038] Os motores de hélice adicionais e o primeiro motor de hélice podem formar um grupo de motores de hélice; e a unidade aérea pode incluir um controlador que pode ser disposto para controlar independentemente pelo menos dois motores de hélice do grupo de motores de hélice.

[039] O controlador pode ser disposto para controlar independentemente cada motor de hélice do grupo de motores de hélice.

[040] O controlador pode ser disposto para controlar um motor de hélice adicional para rotacionar em sentido horário e controlar outro motor de hélice adicional para rotacionar em sentido anti-horário.

[041] O controlador pode ser disposto para alterar pelo menos um dentre uma localização e uma orientação de uma unidade aérea ao controlar um empuxo de pelo menos duas hélices de um grupo de hélices que pode incluir a hélice adicional e a primeira hélice.

[042] O controlador pode ser disposto para executar a direção de guinada ao controlar a primeira hélice e pelo menos um elemento de direção que difere das hélices adicionais; o controlador pode ser disposto para executar a direção de inclinação e rotação ao controlar pelo menos duas hélices adicionais.

[043] O controlador pode ser disposto para executar a direção de guinada ao controlar um empuxo da primeira hélice e um empuxo de pelo menos um elemento de direção que difere das hélices adicionais; o controlador pode ser disposto para executar a direção de inclinação e rotação ao controlar os empuxos de pelo menos duas hélices adicionais.

[044] A unidade aérea pode incluir um grupo de hélices que pode incluir a primeira hélice, quatro hélices adicionais e uma segunda hélice que rotaciona em torno de um segundo eixo que pode ser concêntrico ao primeiro eixo; três hélices do grupo de hélices rotacionam em sentido horário e três outras hélices do grupo rotacionam em sentido anti- horário .

[045] A unidade aérea pode incluir um controlador que pode ser disposto para controlar uma alteração de pelo menos um dentre uma localização e uma orientação da unidade aérea ao alterar pelo menos um empuxo de pelo menos uma hélice do grupo enquanto mantém as direções de rotação das hélices do grupo inalteradas.

[046] A unidade de posicionamento pode ser disposta para gerar metadados de localização sobre uma localização da unidade aérea, e a unidade aérea pode incluir um sensor de orientação disposto para gerar metadados de orientação sobre a orientação da unidade aérea.

[047] Os metadados podem incluir metadados de localização e metadados de orientação, e o controlador pode ser disposto para controlar, pelo menos em resposta aos metadados, o pelo menos um dentre o primeiro motor de hélice e o pelo menos um elemento de direção para afetar pelo menos uma dentre a localização da unidade aérea e a orientação da unidade aérea.

[048] A armação cerca pelo menos parcialmente a hélice; o sistema pode incluir hélices adicionais e motores de hélice adicionais que são dispostos para rotacionar as hélices adicionais; cada hélice adicional pode ser posicionada fora da armação; o controlador pode ser adicionalmente disposto para controlar os motores de hélice adicionais; e os motores de hélice adicionais podem ser conectados a armações adicionais; as armações adicionais podem ser acopladas à armação por elementos de acoplamento que permitem o movimento entre a armação e as armações adicionais.

[049] Os elementos de acoplamento facilitam um movimento das armações adicionais, de uma condição fechada a uma condição aberta; quando as armações adicionais podem estar em uma condição aberta, as armações adicionais e a armação não se sobrepõem, e quando as armações adicionais podem estar em uma condição fechada, as armações adicionais e a armação se sobrepõem.

[050] De acordo com uma realização da invenção, um método para controlar uma unidade aérea pode ser provido, e pode incluir o rastreamento de uma localização de uma unidade aérea por uma unidade de posicionamento que não pertence à unidade aérea; a determinação da relação entre uma localização real da unidade aérea e uma localização desejada; e o envio, à unidade aérea, de comandos de posicionamento que afetem a localização da unidade aérea.

[051] O método pode ser aplicado em uma unidade aérea que inclui uma primeira hélice; uma armação; um primeiro motor de hélice que pode ser configurado para rotacionar a primeira hélice em torno de um primeiro eixo, em que o primeiro motor de hélice pode ser conectado à armação; um módulo de interfaceamento para acoplar uma carga à unidade aérea; e hélices adicionais e motores de hélice adicionais que são dispostos para rotacionar as hélices adicionais; em que cada hélice adicional pode ser posicionada fora da armação.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[052] As funcionalidades e vantagens adicionais da invenção se tornarão evidentes a partir da descrição detalhada abaixo. A invenção é descrita neste documento, somente a título de exemplo, em referência aos desenhos apensos, em que: A Figura 1 é uma vista geral de um sistema de acordo com uma realização da invenção; A Figura 2 é uma vista geral de um sistema de acordo com uma realização da invenção; A Figura 3 é uma vista geral de um sistema de acordo com uma realização da invenção; A Figura 4 é uma vista geral de um sistema de acordo com uma realização da invenção; A Figura 5 é uma vista geral de um sistema e de um campo de visão de uma câmera de vídeo de acordo com uma realização da invenção; A Figura 6 é uma vista geral de um sistema de acordo com uma realização da invenção; A Figura 7 é uma vista geral de um sistema de acordo com uma realização da invenção; A Figura 8 é uma vista geral de uma unidade aérea de um sistema de acordo com uma realização da invenção; A Figura 9 é uma vista geral de uma unidade aérea de um sistema de acordo com uma realização da invenção; As Figuras 10A a 10D são vistas gerais de unidades aéreas de sistemas de acordo com realizações da invenção; A Figura 11 é uma vista geral de uma unidade aérea de um sistema de acordo com uma realização da invenção; e A Figura 12 é um fluxograma de um método de acordo com uma realização da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS

[053] Um sistema é provido. O sistema pode ser utilizado para o espalhamento em altura de equipamentos de observação e sinalização, antenas, estação de transmissão, vigilância antiterrorista, e semelhantes. O sistema pode ser leve, compacto e portátil e pode incluir uma unidade de solo e uma unidade aérea. A orientação e a localização (deslocamento) da unidade aérea podem ser controladas dentro de quatro graus de liberdade, mantendo uma estabilidade incorporada à mesma. O sistema pode ser automaticamente e facilmente implementado e dobrado.

[054] Diversas aplicações podem utilizar o sistema, por exemplo: observação, fotografia de altura, um transmissor/receptor, marcação de local (por um projetor ou laser), antenas, etc.

[055] Diversas realizações de sistemas 100 a 106 são ilustradas nas figuras 1 a 7. Os sistemas 100, 102, 103, 104 e 105 das figuras 1, 3, 4, 5 e 6 são ilustrados incluindo uma única câmera de vídeo 232.

[056] Os sistemas 101 e 106 das figuras 2 e 7 possuem duas câmeras de vídeo 232 e 234. Deve ser observado que cada sistema pode possuir mais de duas câmeras de vídeo.

[057] Os sistemas 100, 101, 102 e 104 das figuras 1, 2, 3 e 5 são ilustrados possuindo uma unidade aérea com uma única hélice 310 (e também incluem um elemento de direção que pode ser uma segunda hélice e não é mostrado).

[058] O sistema 103 da figura 4 possui um par de hélices 310 e 330 que rotacionam em torno de eixos concêntricos.

[059] Os sistemas 105 e 106 das figuras 6 e 7 incluem um par de hélices principais 310 e 330, bem como hélices adicionais 340, 342, 344 e 346.

[060] O sistema 102 da figura 3 é ilustrado possuindo uma unidade aérea que inclui um sensor de orientação 370.

[061] As unidades aéreas 301, 302 e 304 das figuras 8 a 11 são ilustradas incluindo um par de hélices, bem como quatro hélices adicionais. Estas figuras ilustram diferentes disposições de dobras das quatro hélices adicionais. As figuras 10A a 10D ilustram uma rotação dentro de um plano horizontal imaginário, enquanto a figura 11 ilustra uma rotação dentro de um plano vertical. A Figura 10A é uma vista superior da unidade aérea 302 em uma configuração aberta. A Figura 10B é uma vista superior da unidade aérea 302 em uma configuração fechada. A Figura 10C é uma vista lateral da unidade aérea 302 em uma configuração fechada onde as hélices adicionais (por exemplo, 322 e 326) estão localizadas abaixo da primeira e segunda hélice 310 e 330. A Figura 10D é uma vista lateral da unidade aérea 302 em uma configuração fechada onde as hélices adicionais (por exemplo, 322 e 326) estão localizadas entre as primeira e segunda hélices 310 e 330.

[062] Quaisquer combinações de componentes de cada um dos sistemas podem ser providas. O mesmo se aplica à unidade aérea. Por exemplo, qualquer um dos sistemas 101 a 107 pode ser equipado com qualquer uma das unidades aéreas 300, 302 e 304. Porém, para outro exemplo, cada sistema pode incluir uma ou mais câmeras de vídeo, um ou mais sensores de orientação e semelhantes.

[063] Um sistema pode ser provido e pode incluir uma unidade de solo 200, uma unidade aérea 300, 302 e 304 e um elemento de conexão 400 disposto para conectar a unidade de solo 200 à unidade aérea 300, 302 e 304.

[064] A unidade de solo 200 pode incluir um manipulador de elemento de conexão 201, uma base 2 02 e um controlador de unidade de solo 203 (coletivamente denominados 210) .

[065] O manipulador de elemento de conexão 201 é para alterar o comprimento eficaz do elemento de conexão 400. O comprimento eficaz do elemento de conexão 400 define uma distância entre a unidade de solo 200 e a unidade aérea 300, 302 e 304.

[066] O elemento de conexão 400 pode ser um cabo fixável que é mantido em um estado tensionado, enquanto a unidade aérea 300, 302 e 304 é mantida no ar.

[067] A unidade aérea 300, 302 e 304 pode ser disposta para ser manobrada em relação ao cabo flexível, quando o cabo flexível é mantido no estado tensionado.

[068] O cabo flexível pode incluir um cabo elétrico e um cabo de comunicação. Estes cabos podem ser enrolados ou cercados de outra maneira por um cabo flexível que provê uma conectividade mecânica entre a unidade de solo e a unidade aérea.

[069] Espera-se que o cabo flexível ate e prenda fisicamente a unidade aérea e conecte eletricamente a unidade de solo e a unidade aérea para fonte de alimentação e comunicação. A unidade aérea e o cabo flexível não requerem um veículo especial para suporte, uma vez que qualquer van ou veículo relativamente leve pode ser adequado. Versões mais leves do sistema podem até ser realizadas por uma pessoa e até ser instaladas dentro de uma mochila.

[070] O cabo flexível (uma vez completamente liberado) pode possuir 30 m de comprimento para obter uma boa observação, porém outros comprimentos também podem ser utilizados. O tempo de elevação e de pouso da unidade aérea é de cerca de 10 segundos. A unidade aérea pode ser configurada para segurar uma carga de 1 a 5 quilos (embora cargas mais pesadas ou mais leves podem ser elevadas pela unidade aérea), pode possuir uma baixa emissão de calor e pode gerar pouco ruído. É observado que cabos flexíveis de outros comprimentos podem ser utilizados.

[071] A base 202 é para receber a unidade aérea e até mesmo para armazenar a unidade aérea quando a unidade aérea está em sua posição mais baixa (posição de solo).

[072] O controlador de unidade de solo 203 é para controlar o manipulador de elemento de conexão 201.

[073] A unidade de solo 200 também inclui uma unidade de posicionamento 230 que é disposta para obter imagens da unidade aérea e gerar metadados sobre uma localização da unidade aérea. A unidade de posição é ilustrada na Figura 1 incluindo uma câmera de vídeo 232 e um processador de imagens 238. Ela pode incluir várias câmaras de vídeo (conforme ilustrado nas figuras 2 e 7). Os metadados podem se referir à localização da unidade aérea, à orientação da unidade aérea, ou ambas. Foi descoberto que o processamento de imagem pode ser simplificado ao fazer com que a única câmera de vídeo detecte a localização da unidade aérea, enquanto um sensor de orientação (370 da Figura 3) pode detectar a orientação da unidade aérea.

[074] De acordo com diversas realizações da invenção, diversas unidades aéreas 300, 302 e 304 são providas. Estas unidades aéreas podem diferir umas das outras pelo número de hélices (segunda hélice 330, hélices adicionais 340, 342, 344 e 346 como seus motores de hélice), pela existência de um sensor de orientação 370, pela maneira na qual a carga é conectada (à unidade aérea ou ao elemento de conexão 400) , pela maneira na qual as hélices adicionais (se existentes) convergem quando a unidade aérea está em uma posição fechada, pelo número, pela forma e pelo tamanho das hélices adicionais e semelhante, pelo tipo de circuitos eletrônicos que são incluídos na unidade aérea - de um controlador possuindo somente fios de controle e linhas de energia que transmitem energia e instruções para diversos motores de hélice.

[075] Qualquer uma das unidades aéreas 300, 302 e 304 pode incluir (a) uma primeira hélice 310, (b) uma armação 320, (c) um primeiro motor de hélice 312 que é configurado para rotacionar a primeira hélice 310 em torno de um primeiro eixo, em que o primeiro motor de hélice 312 é conectado à armação 320, e (d) pelo menos um elemento de direção. O pelo menos um elemento de direção pode ser uma segunda hélice 330, uma ou mais hélices adicionais 340, 342, 344 e 346, ou qualquer outro elemento de direção, tal como prateleiras móveis.

[076] Pelo menos uma dentre a unidade de solo e a unidade aérea 300, 302 e 304 pode incluir um controlador (tal como um controlador 500) que é disposto para controlar, pelo menos em resposta aos metadados, pelo menos um dentre o primeiro motor de hélice 312 e pelo menos um elemento de direção para afetar pelo menos uma dentre a localização da unidade aérea 300, 302 e 304 e a orientação da unidade aérea 300, 302 e 304.

[077] Para simplicidade de explicação, o controlador 500 é ilustrado fazendo parte da unidade de solo 200, porém isto não é necessário.

[078] Conforme indicado acima, a unidade de posicionamento pode incluir uma única câmera de vídeo (232), diversas câmeras de vídeo (232, 234), e pelo menos dois eixos ópticos de pelo menos duas câmeras de vídeo são orientados um em relação ao outro.

[079] A câmera de vídeo 232 pode ser próxima ao ponto no qual o elemento de conexão 400 é conectado à unidade de solo - conforme mostrado, por exemplo, na Figura 1.

[080] A câmera de vídeo pode ser posicionada remotamente ao manipulador de elemento de conexão 201.

[081] O processador de imagem 238 pode ser disposto para determinar uma localização da unidade aérea em relação a uma localização desejada, e gerar metadados de localização indicativos de correções de posição que devem ser feitas para posicionar a unidade aérea na localização desejada. Os metadados de localização podem incluir comandos de posicionamento, a correção desejada a ser aplicada para retornar a unidade aérea a uma rotação desejada, e semelhantes.

[082] A Figura 7 ilustra um conector 410 (tal como uma junta) que acopla o cabo flexível 400 à unidade aérea 300, 302 e 304 permitindo que a unidade aérea 300, 302 e 304 se mova em relação ao cabo flexível 400.

[083] A Figura 7 adicionalmente ilustra uma unidade eletrônica de interface 420 que é posicionada abaixo do conector 410 e é disposta para enviar comandos de potência ao primeiro motor. A unidade eletrônica de interface 420 pode enviar comandos para os diversos motores de hélice em um formato que seja compatível com o formato aceitável por estes diversos motores de hélice. O posicionamento da unidade eletrônica de interface 420 fora da unidade aérea e sem ser suportada pela unidade aérea reduziu o peso da unidade aérea e a torna mais fácil de guiar e manipular.

[084] As Figuras 4 e 7 a 11 ilustram uma segunda hélice 330 que é disposta para rotacionar em torno de um segundo eixo; em que os primeiro e segundo eixos são concêntricos. A direção de guinada da unidade aérea pode ser facilitada ao controlar o empuxo de cada uma da primeira e segunda hélice 310 e 330, conforme ilustrado pela seta 930 da Figura 9.

[085] A armação 320 cerca pelo menos parcialmente a primeira hélice 310.

[086] De acordo com uma realização da invenção, o sistema inclui hélices adicionais 340, 342, 344 e 346, bem como motores de hélice adicionais 350, 352, 354 e 356 que são dispostos para rotacionar as hélices adicionais.

[087] Cada hélice adicional é posicionada fora da armação 320. O controlador 500 pode ser adicionalmente disposto para controlar os motores de hélice adicionais.

[088] As hélices adicionais podem ser dispostas em uma maneira simétrica ao redor da primeira hélice 310.

[089] As hélices adicionais 340, 342, 344 e 348 podem ser menores que a primeira hélice 310

[090] Os diversos motores de hélice podem ser independentemente controlados pelo controlador 500. O controlador 500 pode controlar independentemente pelo menos dois dos motores de hélice. Assim, o impulso e a direção de tais motores podem diferir entre si.

[091] O controlador 500 pode ser disposto para controlar um motor de hélice adicional para rotacionar em sentido horário e controlar outro motor de hélice adicional para rotacionar em sentido anti-horário. A Figura 9 ilustra três hélices que rotacionam em sentido horário (920) e três outras hélices que rotacionam em sentido anti-horário (901).

[092] O controlador 500 pode alterar pelo menos um dentre a localização e a orientação de uma unidade aérea 302, 304 ao controlar um empuxo de pelo menos duas hélices de um grupo de hélices que inclui a hélice adicional e a primeira hélice.

[093] O controlador 500 pode executar a direção de guinada ao controlar a primeira hélice 310 e pelo menos um elemento de direção (tal como uma segunda hélice 330) que difere das hélices adicionais.

[094] O controlador 500 pode executar a direção de inclinação (910) e rotação (920) ao controlar pelo menos duas hélices adicionais.

[095] O controlador 500 pode ser disposto para controlar (ao enviar sinais de controle) uma alteração de pelo menos um dentre uma localização e uma orientação da unidade aérea ao alterar pelo menos um empuxo de pelo menos uma hélice do grupo enquanto mantém as direções de rotação das hélices do grupo inalteradas. Um exemplo é provido na Figura 9- a direção de rotação permanece inalterada. A seguinte tabela ilustra uma relação entre diferenças de empuxo e seus significados.

[096] Por exemplo, em referência ao exemplo definido na Figura 9, a permissão à primeira hélice 310 para desenvolver mais empuxo que a segunda hélice 330 fará com que a unidade aérea rotacione em sentido horário. A permissão à primeira hélice adicional 340 para desenvolver mais empuxo que a terceira hélice adicional 330 fará com que a unidade aérea rotacione dentro de um plano Y-Z imaginário, em que a rotação inicia ao abaixar a terceira hélice adicional 330 enquanto se eleva a primeira hélice adicional.

[097] Diversos tipos de direção podem ser aplicados para definir a unidade aérea em uma localização desejada, uma orientação desejada, ou ambos. Se, por exemplo, o vento fizer com que a unidade aérea flutue a uma certa localização, a direção pode ser aplicada para combater esta flutuação. A Figura 5 ilustra um campo de visão 600 da câmera de vídeo 232, uma localização atual 620 da unidade aérea, uma localização desejada 610 da unidade aérea e um vetor 630 que representa a ação de correção de localização desejada.

[098] Porém, para outro exemplo, a direção pode ser aplicada para permitir que a unidade aérea complete um padrão de voo pré-definido, tal como um padrão de varredura, no qual a unidade aérea é direcionada ao longo de um padrão de varredura, permitindo, assim, que sua carga mude seu campo de visão conforme um padrão desejado.

[099] Os motores de hélice adicionais 350, 352, 354 e 356 e as hélices adicionais 340, 342, 344 e 346 podem ser posicionadas fora da armação 320. Os motores de hélice adicionais 350, 352, 354 e 356 podem ser conectados às armações adicionais 360, 362, 364 e 366. As armações adicionais 321, 322, 324 e 326 podem ser acopladas à armação 320 pelos elementos de acoplamento 360, 362, 364 e 366 que permitem o movimento entre a armação 320 e as armações adicionais. [100] Este movimento é necessário para facilitar que a unidade aérea se mova entre uma configuração aberta (Figura 9, lado esquerdo da Figura 10 e porção superior da Figura 11) para uma configuração fechada (lado direito da Figura 10 e porção inferior da Figura 11) . Os elementos de acoplamento podem ser varas, braços, ou qualquer elemento estrutural que facilite tal movimento. [101] Quando as armações adicionais estão em uma condição aberta, as armações adicionais 321, 322, 324 e 326 e a armação 320 não se sobrepõem, e quando as armações adicionais 321, 322, 324 e 326 estão em uma condição fechada, as armações adicionais 321, 322, 324 e 326 e a armação 320 se sobrepõem. [102] As armações adicionais podem alterar suas posições de uma posição horizontal a uma posição vertical - quando se movimentam de uma posição aberta para uma posição fechada - conforme ilustrado na Figura 11, e especialmente pelas setas tracejadas 940. [103] Adicional ou alternativamente, o movimento de uma posição fechada para uma posição aberta pode ocorrer em um plano horizontal- conforme ilustrado pelas setas tracejadas 930 da Figura 10. [104] A unidade aérea pode estar em uma posição fechada quando próxima da unidade de solo (no início do processo de elevação e no final do processo de aterrissagem). Isto pode ser feito ao ativar motores que alteram a relação espacial entre a armação e as armações adicionais ou ao desativar as hélices adicionais no momento apropriado. [105] Diversas figuras, tais como as Figuras 1 a 5, ilustram a unidade de solo 200 incluindo uma fonte de energia 240 e uma interface de usuário 260 que pode permitir que um usuário afete o esquema de controle, por exemplo, determinando a localização desejada. A interface de usuário 260 pode incluir um joystick (ou outra interface homem-máquina) para receber comandos de posicionamento e, adicional ou alternativamente, para exibir a localização da unidade aérea em relação à localização desejada. [106] A energia provida à unidade aérea pode também ser utilizada para energizar a carga 700. [107] A unidade de solo 200 pode ser posicionada em um veículo, tal como uma van e a unidade aérea que carrega uma carga (tal como um ou mais tipos de equipamento) e pode se elevar a alturas de cerca de trinta metros dentro de aproximadamente dez segundos. É observado que a unidade aérea pode elevar o equipamento a alturas diferentes de trinta metros e durante um período diferente de dez segundos. [108] O sistema não necessita de um suporte físico para a unidade aérea que realiza a observação das alturas, uma vez que a unidade aérea se suporta. Assim - o cabo flexível pode ser leve, uma vez que não precisa suportar a unidade aérea. [109] A Figura 12 ilustra um método 1200 de acordo com uma realização da invenção. [110] O método 1200 pode iniciar por um estágio 1210 de rastreamento da localização de uma unidade aérea por uma unidade de controle de posicionamento que não pertença à unidade aérea. [111] O estágio 1210 pode ser seguido do estágio 1220 de determinar a relação entre a localização real da unidade aérea e uma localização desejada. [112] O estágio 1220 pode ser seguido por um estágio 1230 de enviar à unidade aérea comandos de posicionamento que afetem a localização da unidade aérea. A unidade aérea pode pertencer a um sistema conforme ilustrado acima. Ela pode incluir, por exemplo, uma primeira hélice; uma armação; um primeiro motor de hélice que é configurado para rotacionar a primeira hélice em torno de um primeiro eixo, em que o primeiro motor de hélice é conectado à armação; um módulo de interfaceamento para acoplar uma carga à unidade aérea; e hélices adicionais e motores de hélice adicionais que são dispostos para rotacionar as hélices adicionais; em que cada hélice adicional é posicionada fora da armação. [113] Embora a invenção tenha sido descrita em conjunto com realizações específicas da mesma, está evidente que muitas alternativas, modificações e variações se tornarão aparentes para os técnicos no assunto, portanto, é pretendido adotar todas tais alternativas, modificações e variações que se enquadrem dentro do espírito e amplo escopo das reivindicações apensas.

Claims

1. SISTEMA, caracterizado por compreender: uma unidade de solo; uma unidade aérea; e um elemento de conexão disposto para conectar a unidade de solo à unidade aérea; em que a unidade de solo compreende: um manipulador de elemento de conexão, para alterar um comprimento eficaz do elemento de conexão; em que o comprimento eficaz do elemento de conexão define uma distância entre a unidade de solo e a unidade aérea; um controlador de unidade de solo para controlar o manipulador de elemento de conexão; e um sensor de localização da unidade de solo disposta para obter informação da posição da unidade de solo indicativa de uma localização da unidade de solo; em que a unidade aérea compreende: uma primeira hélice; uma armação; um primeiro motor de hélice que é configurado para rotacionar a primeira hélice em torno de um primeiro eixo, em que o primeiro motor de hélice é conectado à armação; um sensor de orientação do elemento de conexão que está disposto para gerar metadados de orientação do elemento de conexão indicativos de uma orientação do elemento de conexão; pelo menos um elemento de direção; e um sensor de localização da unidade aérea que está disposto para gerar informação de localização da unidade aérea de conexão indicativa de uma localização da unidade aérea; em que pelo menos uma dentre a unidade de solo e a unidade aérea compreende um controlador que é disposto para controlar, em resposta a pelo menos um dos metadados de orientação do elemento de conexão, e uma relação entre uma informação da localização da unidade aérea e informação da localização da unidade de solo, pelo menos um dentre o primeiro motor de hélice e pelo menos um elemento de direção para afetar pelo menos uma dentre a localização da unidade aérea e uma orientação da unidade aérea.

2. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo controlador ser disposto para controlar o pelo menos um dentre o primeiro motor de hélice e o pelo menos um elemento de direção para reduzir o deslocamento horizontal entre a unidade de solo e a unidade aérea abaixo de um deslocamento horizontal limite pré-determinado.

3. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo controlador ser disposto para alterar o pelo menos um dentre a localização e orientação da unidade aérea somente se o deslocamento horizontal entre a unidade de solo e a unidade aérea exceda um deslocamento horizontal limite tolerável.

4. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo sensor de localização da unidade aérea e o sensor de localização da unidade de solo serem sensores compatíveis com o sistema de posicionamento global (GPS).

5. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo sensor de localização da unidade aérea e o sensor de localização da unidade de solo serem dispostos para calcular localizações baseadas em sinais de satélite.

6. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo controlador ser disposto para calcular, baseado em mudanças em valores da informação da localização da unidade de solo, uma velocidade da unidade de solo.

7. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo controlador ser disposto para alterar pelo menos um dentre a localização e orientação de uma unidade aérea em resposta à velocidade da unidade de solo.

8. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo controlador ser disposto para calcular, baseado em mudanças nos valores da informação da orientação da unidade aérea, uma velocidade da unidade aérea.

9. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo controlador ser disposto para calcular velocidade e orientação necessárias da unidade aérea necessárias para reduzir o deslocamento horizontal entre a unidade de solo e a unidade aérea abaixo de um deslocamento horizontal limite pré-determinado.

10. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo controlador que é disposto para controlar constantemente o pelo menos um dentre o primeiro motor de hélice e o pelo menos um elemento de direção enquanto a velocidade da unidade de solo excede um limite de velocidade.

11. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo controlador ser disposto para ser impedido de controlar o pelo menos um dentre o primeiro motor de hélice e o pelo menos um elemento de direção se um deslocamento horizontal entre a unidade de solo e a unidade aérea estiver abaixo do limite de deslocamento horizontal tolerável e a velocidade da unidade de solo estiver abaixo do limite de velocidade.

12. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela unidade de solo compreender adicionalmente uma unidade de posicionamento disposta para obter imagens da unidade aérea e gerar metadados sobre uma localização da unidade aérea; em que o controlador é disposto para controlar pelo menos um dentre o primeiro motor de hélice e pelo menos um elemento de direção pelo menos em resposta a pelo menos os metadados e à relação entre a informação da localização da unidade de solo e informação da localização da unidade de solo.

13. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ainda compreender uma unidade de posicionamento disposta para obter imagens da unidade de solo e gerar metadados da localização da unidade de solo; em que o controlador é disposto para controlar pelo menos um dentre o primeiro motor de hélice e o pelo menos um elemento de direção em resposta a pelo menos os metadados da unidade de solo e à relação entre a informação da localização da unidade aérea e informação da localização da unidade de solo.

14. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo controlador ser disposto para ignorar a informação da localização da unidade aérea e a informação da localização da unidade de solo quando a distância entre a unidade de solo e a unidade aérea está abaixo de um limite de proximidade pré-determinado.

15. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo controlador ser disposto para ignorar metadados da orientação do elemento de conexão quando a distância entre a unidade de solo e a unidade aérea estiver acima de um limite de proximidade pré-determinado.

16. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pela unidade de solo compreender um sensor de proximidade que é disposto para determinar uma relação entre (a) o limite de proximidade pré-determinado e (b) a distância entre a unidade de solo e a unidade aérea.

17. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo elemento de conexão compreender um marcador que está posicionado em um local que corresponde ao limite de proximidade pré-determinado e em que o sensor de proximidade está disposto para detectar o marcador.

18. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo controlador ser disposto para controlar o pelo menos um dentre o primeiro motor de hélice e o pelo menos um elemento de direção em resposta aos metadados de orientação do elemento de conexão e à relação entre uma informação da localização da unidade aérea e informação da localização da unidade de solo.

19. SISTEMA, caracterizado por compreender: uma unidade de solo; uma unidade aérea; e um elemento de conexão disposto para conectar a unidade de solo à unidade aérea; em que a unidade de solo compreende: um manipulador de elemento de conexão, para alterar um comprimento eficaz do elemento de conexão; em que o comprimento eficaz do elemento de conexão define uma distância entre a unidade de solo e a unidade aérea; e um controlador de unidade de solo para controlar o manipulador de elemento de conexão; em que a unidade aérea compreende: uma primeira hélice; uma armação; um primeiro motor de hélice que é configurado para rotacionar a primeira hélice em torno de um primeiro eixo, em que o primeiro motor de hélice é conectado à armação; e pelo menos um elemento de direção; um sensor de orientação do elemento de conexão que está disposto para gerar metadados de orientação do elemento de conexão indicativos de uma orientação do elemento de conexão; em que pelo menos um dentre a unidade de solo e a unidade aérea compreende um controlador que é disposto para controlar, pelo menos em resposta aos metadados de orientação do elemento de conexão, pelo menos um dentre o primeiro motor de hélice e o pelo menos um elemento de direção para afetar pelo menos uma dentre a localização da unidade aérea e a orientação da unidade aérea.

20. SISTEMA, caracterizado por compreender: uma unidade de solo, uma unidade aérea, e um elemento de conexão disposto para conectar a unidade de solo à unidade aérea; em que a unidade de solo compreende um manipulador de elemento de conexão, para alterar um comprimento eficaz do elemento de conexão; em que o comprimento eficaz do elemento de conexão define uma distância entre a unidade de solo e a unidade aérea; um controlador de unidade de solo para controlar o manipulador de elemento de conexão; em que a unidade aérea compreende: uma primeira hélice; uma armação; um primeiro motor de hélice que é configurado para rotacionar a primeira hélice em torno de um primeiro eixo, em que o primeiro motor de hélice é conectado à armação; e pelo menos um elemento de direção; um sensor de orientação do elemento de conexão que está disposto para gerar metadados de orientação do elemento de conexão indicativos de uma orientação do elemento de conexão; em que pelo menos um dentre a unidade de solo e a unidade aérea compreende um controlador que está disposto para determinar para ignorar metadados de orientação do elemento de conexão e para controlar pelo menos um dentre o primeiro motor de hélice e pelo menos um elemento de direção baseado em informações fornecidas por pelo menos um sensor de localização que difere do sensor de orientação do elemento de conexão; em que quando o controlador determina não ignorar os metadados de orientação do elemento de conexão o controlador é disposto para controlar, pelo menos em resposta aos metadados de orientação do elemento de conexão, o pelo menos um primeiro motor de hélice e o pelo menos um elemento de direção para afetar pelo menos uma dentre a localização da unidade aérea e a orientação da unidade aérea.

21. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo controlador ser disposto para determinar para ignorar os metadados de orientação do elemento de conexão se uma distância entre a unidade de solo e a unidade aérea exceder um limite de proximidade pré-determinado.