CN107074359B - 自动航空器的推进器安全性 - Google Patents

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Abstract

本公开描述了一种自动航空器(AAV)和用于自动检测所述AAV的推进器和物体(例如，人类、宠物或其他动物)之间的接触或迫近接触的系统。当检测到接触或迫近接触时，可执行安全配置文件以减少或避免对所述物体和/或所述AAV的任何可能损害。例如，如果检测到物体与所述AAV的推进器接触，那么可使所述推进器的旋转停止以避免损害所述物体。同样地，可使用物体检测部件来检测正在接近推进器的物体，停止所述推进器的旋转，和/或将所述AAV导航远离所述检测到的物体。

Description

自动航空器的推进器安全性
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年8月11日提交的标题为“Propeller Safety for AutomatedAerial Vehicles”的美国申请号62/036,071和2014年9月19日提交的标题为“PropellerSafety for Automated Aerial Vehicles”的美国申请号14/491,215的优先权，其中每项申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
背景技术
自动航空器的使用在不断增加。例如，无人驾驶航空器常常用于监视并且多推进器自动航空器为许多爱好者所用，常常使它们在公园上或人类、宠物和其他动物居住的其他区域上飞行。以非常高的速度旋转的推进器是危险的并且如果在推进器正在旋转时人类、宠物或其他动物与推选器发生接触，那么推进器可能会造成损害。
附图说明
参考附图描述具体实施方式。在各图中，参考符号最左边的数字标注其中所述参考符号首次出现的图。相同参考符号在不同图中的使用指示类似或相同部件或特征。
图1描绘了根据实施的自动航空器的俯视图的方框图。
图2描绘了根据实施的自动航空器的马达和推进器的俯视图和侧视图。
图3是根据实施的马达和推进器的图解。
图4A是根据实施的另一马达和推进器的图解。
图4B是根据实施的另一马达和推进器的图解。
图5是示出根据实施的示例性推进器接触安全过程的流程图。
图6是示出根据实施的示例性推进器避免接触的安全过程的流程图。
图7是示出根据实施的示例性展开的安全周界配置文件过程的流程图。
图8是示出根据实施的示例性收缩的安全周界配置文件过程的流程图。
图9是示出根据实施的自动航空器控制系统的各种部件的方框图。
尽管以举例的方式描述了实施，但是本领域中的技术人员应当认识到所述实施不限于所描述的实施例或附图。应当理解，附图和其详细描述不旨在将实施限于所公开的特定形式，而是相反地，意图在于涵盖处在如由随附权利要求书定义的精神和范围内的全部修改、等同物和替代物。本文中所使用的标题仅出于组织目的并且不意在用于限制本描述或权利要求书的范围。如贯穿本申请所使用，字词“可”是以许可意义使用(即，意为具有......的可能)，而非以强制意义使用(即，意为必须)。类似地，字词“包括”意为包括但不限于。
具体实施方式
本公开描述了一种自动航空器(“AAV”)和用于自动检测AAV的推进器和物体(例如，人类、宠物或其他动物)之间的接触或迫近接触的系统。可基于以下各者而检测接触：基于由接触引起的流过推进器的电流的变化；基于施加至推进器的外力的变化；基于由推进器上的压敏材料检测到的接触、推进器的预期位置的变化、推进器振动的变化、推进器的可听特性的变化等。当检测到推进器和物体之间的接触时，自动执行安全配置文件以通过快速停止推进器来减小对物体和/或AAV的任何损害。例如，推进器可通过以下动作而被停止：移除至使推进器旋转的马达的电流；使至使推进器旋转的马达的电流的极性逆转；部署接触马达的转子的止挡杆以停止马达和推进器的旋转；将重量过渡至推进器的周界以停止推进器的旋转；从轴使推进器旋转的马达脱离；释放将推进器固定至马达的夹具；重新取向推进器叶片等等。
在其他实施中，可使用传感器来检测物体与推进器的迫近接触。例如，安装至AAV的测距仪可检测进入推进器的安全周界(下文论述)的物体。当检测到物体时，自动执行安全配置文件以避免或防止接触发生。例如，推进器可被停止和/或AAV可操作远离检测到的物体。在一些实施中，AAV的一个或多个另外的推进器也可被停止以进一步减小AAV的推进器和物体之间发生有害接触的可能性。
通过消除或减少AAV的推进器和物体之间的有害接触，AAV可在具有未知或变化的环境的区域中操作而不损伤AAV或物体(例如，人类、宠物或其他动物)。例如，AAV可被配置成递送有效载荷，所述有效载荷包含从电子商务网站订购至客户指定位置(例如，客户家的后院)的物品。当AAV正在准备降落在客户指定的位置处来递送有效载荷时，其可监控靠近AAV的物体(例如，宠物、人类)并且快速地作出响应以防止物体被损害。例如，如果在AAV正在降落时狗(物体)靠近AAV并且狗进入AAV的一个推进器的安全周界，那么自动执行安全配置文件使得狗不受推进器损害。如下文论述，安全配置文件可包括：停止推进器；停止AAV的其他推进器；操纵AAV远离物体；使AAV降落；发射可听音；改变推进器的叶片的取向等等。
在一些实施中，AAV将与区域中的其他AAV通信以提供和/或接收信息，诸如AAV标识、当前位置、高度、速度等等。例如，AAV可被配置成支持自动相关的监视广播(ADS-B)并且接收和/或传输标识、当前位置、高度和速度信息。此信息可存储在中心位置中和/或在附近的AAV、材料搬运设施、中转位置、AAV控制系统和/或其他位置之间动态地共享。例如，其他AAV可提供ADS-B信息和/或有关天气(例如，风、雪、雨)、降落条件、交通、物体、不同区域中使用的安全配置文件、所执行的安全配置文件等等的另外信息。接收AAV可利用此信息来计划从源位置至目的地位置的路线/飞行路径，选择用于监控物体的安全配置文件，修改路线的实际导航等等。
尽管本文所论述的实施例主要集中于利用多个推进器来实现飞行的航空器的形式的AAV(例如，四旋翼飞行器或八旋翼飞行器)，但是应当明白本文所论述的实施可结合其他形式和配置的AAV使用。
如本文所使用，“材料搬运设施”可包括但不限于仓库、分配中心、交叉转运设施、订单完成设施、包装设施、装运设施、租赁设施、图书馆、零售商店、批发商店、博物馆或其他设施或用于执行材料(库存)搬运的一个或多个功能的设施的组合。如本文所使用的“递送位置”是指可递送一个或多个物品的任何位置。例如，递送位置可为住宅、营业场所、材料搬运设施(例如，包装站、库存存储区)内的位置、其中用户或库存所在的任何位置等等。库存或物品可为能够使用AAV进行运输的任何实体商品。
如本文所使用的“中转位置”可包括但不限于：递送位置、材料搬运设施、蜂窝塔、建筑物屋顶、递送位置或其中AAV可降落、充电、检索库存、更换电池和/或接收维修的任何其他位置。
图1示出了根据实施的AAV 100的俯视图的方框图。如所示，AAV 100包括围绕AAV的机架104间隔的八个推进器102-1、102-2、102-3、102-4、102-5、102-6、102-7、102-8。推进器102可为任何形式的推进器(例如，石墨、碳素纤维)并且其尺寸足以提升AAV 100和由AAV100啮合的任何库存使得AAV 100可导航穿过空中，例如将物品递送至递送位置。尽管本实施例包括八个推进器，但是在其他实施中，可利用更多或更少的推进器。同样地，在一些实施中，推进器可定位在AAV 100上的不同位置处。此外，可利用替代的推进方法。例如，可使用风扇、喷气、涡轮喷气、涡轮风扇、喷气发动机等等来推进AAV。
AAV 100的机架104或机身可同样具有任何合适材料，诸如石墨、碳素纤维和/或铝。在本实施例中，AAV 100的机架104包括四个刚性构件105-1、105-2、105-3、105-4，或布置成哈希模式的梁，其中刚性构件交叉并且接合成近似垂直的角度。在本实施例中，刚性构件105-1和105-3彼此平行布置并且长度大约相同。刚性构件105-2和105-4彼此平行布置，但垂直于刚性构件105-1和105-3。刚性构件105-2和105-4的长度大约相同。在一些实施方案中，所有刚性构件105的长度均可大约相同，而在其他实施中，所述刚性构件中的一些或全部可具有不同长度。同样地，两组刚性构件之间的间隔可大约相同或不同。
尽管图1中所示的实施包括被接合以形成机架104的四个刚性构件105，但是在其他实施中，机架104可存在更少或更多部件。例如，在其他实施中，AAV 100的机架104可被配置成包括六个刚性构件，而非四个刚性构件。在这样一个实施例中，两个刚性构件105-2、105-4可被定位成彼此平行。刚性构件105-1、105-3和刚性构件105-1、105-3的任一侧上的两个另外的刚性构件可全部被定位成彼此平行并且垂直于刚性构件105-2、105-4。在具有另外的刚性构件的情况下，在所有四个侧上具有刚性构件的另外腔可由机架104形成。机架104内的腔可被配置成包括用于啮合、运输和递送物品和/或容纳物品的容器的库存啮合机构。
在一些实施中，AAV可被配置用于航空动力学。例如，航空动力壳体可包括在AAV上，所述壳体包封AAV控制系统110、一个或多个刚性构件105、机架104和/或AAV 100的其他部件。所述壳体可由任何合适材料制成，诸如石墨、碳素纤维、铝等等。同样地，在一些实施中，库存(例如，物品或容器)的位置和/或形状可以是经航空动力方式设计的。例如，在一些实施中，库存啮合机构可被配置成使得当库存被啮合时，其被包封在AAV 100的机架和/或壳体内使得在AAV 100运输库存期间不产生另外的拖拽。在其他实施中，库存可被成形为减少拖拽并且提供AAV和库存的更具航空动力的设计。例如，如果库存是容器并且当被啮合时容器的一部分延伸在AAV下方，那么容器的暴露部分可具有弯曲形状。
推进器102和对应的推进器马达被定位在每个刚性构件105的两端处。安装至推进器马达的刚性构件105在本文中也被称为马达臂。推进器马达可为任何形式的马达，其能够使推进器产生足够的速度来提升AAV 100和任何啮合的库存，从而使得能够航空运输库存。例如，推进器马达可各自为FX-4006-13 740kv多转子马达。可结合各项实施使用的马达配置的示例性实施在下文参考图2-4进行了更详细的描述。推进器可为足以提升AAV 100和任何啮合的有效载荷的任何尺寸和材料。在一些实施中，推进器可由导电材料形成，诸如碳素纤维、铝、石墨、银、铜、钢等。在一些实施中，推进器可包括压敏材料，所述压敏材料可检测推进器对物体的触碰。在其他实施中，推进器可被配置成使得推进器的叶片可重新取向作为安全配置文件的部分。例如，当检测到接触或迫近接触时，推进器的叶片可被重新取向为大约90度使得推进器的前缘是推进器叶片的平坦部分。在另一实施例中，推进器可包括可部署的重量。可部署的重量可通常维持在推进器中心处或附近。然而，如果执行安全配置文件，那么可释放重量，将它们移动至推进器的外周界，从而减缓或停止推进器的旋转。在另一实施中，推进器的叶片可铰接在推进器的中心点附近使得它们在与物体发生接触时偏转。
AAV控制系统110安装至机架104。在本实施例中，AAV控制系统110安装在机架104的中间和顶部上。如在下文参考图9进一步详细描述的AAV控制系统110控制AAV 100的操作、路线选择、导航、通信、安全配置文件选择和实施以及库存啮合机构。
同样地，AAV 100包括一个或多个功率模块112。在本实施例中，AAV 100包括可移除地安装至机架104的两个功率模块112。AAV的功率模块的形式可为电池电源、太阳能、燃气动力、超电容器、燃料电池单元、替代发电源或它们的组合。例如，功率模块112可各自为6000mAh锂离子聚合物电池、聚合物锂离子(Li-poly、Li-Pol、LiPo、LIP、PLI或Lip)电池。功率模块112耦接至AAV控制系统110和推进器马达并且为AAV控制系统110和推进器马达提供电力。
在一些实施中，一个或多个功率模块可被配置成使得其在AAV降落时被自主移除和/或用另一功率模块更换。例如，当AAV降落在递送位置、中转位置和/或材料搬运设施处时，AAV可在将对功率模块重新充电和/或更换功率模块的位置处与充电构件啮合。
如上文所提及，AAV 100也可包括库存啮合机构114。库存啮合机构可被配置成啮合以及脱离物品和/或保存物品的容器。在本实施例中，库存啮合机构114被定位在机架104的腔内，所述腔由刚性构件105的交叉形成。库存啮合机构可定位在AAV控制系统110下方。在具有另外的刚性构件的实施中，AAV可包括另外的库存啮合机构和/或库存啮合机构114可定位在机架104内的不同腔中。库存啮合机构可为足以牢牢啮合以及脱离容纳库存的容器的任何尺寸。在其他实施中，啮合机构可操作为容器，其容纳待递送的库存物品。库存啮合机构(经由有线或无线通信)与AAV控制系统110通信并且由AAV控制系统110控制。
尽管本文论述的AAV的实施利用推进器来实现并维持飞行，但是在其他实施中，AAV可以其他方式配置。例如，AAV可包括固定翼部和/或推进器与固定翼部两者的组合。例如，AAV可利用一个或多个推进器来使得能够起飞和降落，并且利用固定的翼部配置或翼部配置与推进器配置的组合来在AAV升空时维持飞行。
图2描绘了根据实施的AAV 100(图1)的马达200和推进器210的俯视图和侧视图。在所论述的实施例中，马达200是外转式无刷马达。在其他实施中，马达可为不同类型的马达，诸如内转式无刷马达、有刷马达等等。
马达200包括转子220(外部)，所述转子围绕定子224(或内部)旋转。旋转轴202安装至转子220，所述旋转轴随着转子220旋转。推进器210耦接至旋转轴202并且随着旋转轴202旋转。
转子220通常具有四个或更多个磁极。定子224(也被称为电枢)包括电磁组件，所述电磁组件由提供电流至电磁铁的电子速度控制件充电或控制。随着电流施加至定子224，已充电的电磁铁和转子220的固定磁极之间的不同极性促使转子220旋转，这继而促使旋转轴202和推进器210旋转。
一个或多个物件检测部件204可耦接至转子220和/或旋转轴202使得物件检测部件204随着转子220旋转而旋转。在本实施例中，两个物件检测部件204-1、204-2耦接至旋转轴202和转子220的顶部并且定位在推进器210下方以检测从推进器210下方靠近推进器210的任何物体。在本实施例中，两个物体检测部件204-1、204-2被取向为在相反方向上。通过合并多对相反方向上的物体检测部件，维持转子的旋转平衡。如果在马达200周围存在保护壳体，那么物体检测部件可定位在壳体上方和外部，或者可在壳体中包括一个或多个开口使得物体检测部件可通过开口来传输信号以检测物体。
两个物体检测部件204-3、204-4也可在推进器210上方耦接至旋转轴202以检测从上方靠近推进器210的任何物体。如所示，该对物体检测部件204-3、204-4也被取向为在相反方向上。在一些实施中，两对物体检测部件，即下方的那对物体检测部件204-1、204-2和上方的那对物体检测部件204-3、204-4可被取向为相对于彼此成大约90度。在其他实施中，它们可被取向为在相同方向上，或相对于彼此成任何其他角度。
尽管物体检测部件204-1、204-2检测到从下方靠近的物体以及物体检测部件204-3、204-4检测到从上方靠近的物体，但是可利用所有四个物体检测部件204来检测从推进器210的周界或侧靠近的物体。物体检测部件204-1、204-2与物体检测部件204-3、204-4之间的垂直间隔可小至足以检测到从推进器210的周界或侧靠近的物体。例如，垂直间隔可在大约5厘米和大约10厘米之间。
物体检测部件204可为任何形式的装置，其可用于检测物体的存在。例如，物体检测部件204可为以下各者中的任何一者：超声波测距模块、激光测距仪、雷达测距模块、基于视距的测距仪、基于视差的测距仪、基于重合度的测距仪、基于激光雷达的测距仪、基于声纳的测距仪或基于飞行时间的测距仪。在一些实施中，可在AAV上利用不同的物体检测部件。例如，物体检测部件204-1可为激光测距仪并且物体检测部件204-2可为雷达测距模块。同样地，在一些实施中，物体检测部件204也可被配置成确定所检测物体和物体检测部件之间的距离。
通过将物体检测部件204安装至转子和/或旋转轴，物体检测部件204随着转子和推进器转动而旋转。随着物体检测部件旋转，它们发射信号，所述信号被配置成检测物体的存在，并且在检测到物体时，确定物体和AAV之间的距离。通过随着马达的旋转而旋转物体检测部件，推进器周围的360度周界可用物体检测部件进行监控。
例如，物体检测部件可为基于激光的测距仪，其在随着推进器的旋转而旋转时发射激光(信号)。当所发射的激光接触物体时，激光被反射回至物体检测部件204并且被物体检测部件204接收。基于所反射的激光的发射和接收的时间，可确定物体和物体检测部件之间的距离以及因此和AAV之间的距离。
尽管以上实施例示出了将物体检测部件耦接至转子和/或旋转轴，但是应当明白在其他实施中，物体检测部件可安装至AAV的其他位置。例如，一个或多个物件检测部件可安装至AAV的机身并且被取向成发射信号以在物体接触AAV之前检测物体的存在。在这类实施中，物体检测部件可以固定或旋转配置耦接至AAV。
在一些实施中，马达可与电子速度控制(ESC)电路通信或包括电子速度控制电路，所述电子速度控制电路追踪转子220的位置，因此其可控制定子的电磁。可使用例如磁性传感器(基于霍尔效应)或使用被称为“无传感器”技术的技术来确定转子220的位置。一般来说，使用无传感器技术，通过监控马达电源线(未示出)的由转子的旋转磁铁引起的波动来确定转子的位置。也可利用其他技术来确定转子的位置。例如，可在转子220、旋转轴202和/或推进器210上的确定位置处包括标记或其他标识符。可使用传感器来检测标记的位置，并且每当标记通过传感器时，得知转子220以及因此物体检测部件的位置。在一些实施中，转子220的位置不可被确定和/或可仅被周期性地确定。例如，除非检测到物体，否则转子220的位置可不被监控。当检测到物体时，转子220的位置可被确定以确定AAV相对于物体的位置。
通过将物体检测部件安装在转子220和/或旋转轴202上的已知位置以及监控转子220的位置，得知从物体检测部件发射的信号相对于AAV 100的位置的方向。当检测到物体时，确定与物体的距离，并且还基于物体检测部件的位置，确定物体相对于AAV的方向。
在一些实施中，安全配置文件模块913(图9)可与物体检测部件204通信以监控进入AAV的一个或多个推进器210周围的已建立的安全周界205的物体。安全周界205可为推进器210周围的任何定义的距离。取决于选定的安全配置文件(下文论述)，推进器210周围的安全周界205的尺寸可改变。例如，当选择展开的周界安全配置文件时，展开的安全周界205-2可被监控以检测进入展开的安全周界205-2的物体。当AAV 100位于其中与物体的相遇可能性更大和/或其中期望其他安全性的区域中时，可使用展开的安全配置文件。例如，当AAV降落、起飞、在建筑物附近低高度处飞行等等时，可选择展开的安全配置文件并且对应的展开的安全周界205-2监控进入展开的安全周界205-2的物体。如果在展开的安全周界205-2内检测到物体，那么自动执行展开的安全配置文件，如下文选一步论述。
以类似方式，当选择收缩的周界安全配置文件时，收缩的安全周界205-1可被监控进入收缩的安全周界205-1的物体。当AAV 100位于其中与物体的相遇不可能的区域中时，可使用收缩的安全配置文件。例如，当AAV在路线中、在高的高度处行进、在受控区域(例如，材料搬运设备)中等等时，可选择收缩的安全配置文件并且对应的收缩的安全周界205-1被监控进入收缩的安全周界205-1的物体。如果在收缩的安全周界205-1内检测到物体，那么自动执行收缩的安全配置文件，如下文选一步论述。
安全周界(诸如收缩的安全周界205-1或展开的安全周界205-2)可为推进器周围的任何定义距离或周界。例如，收缩的安全周界205-1可为从推进器210的端部延伸大约5厘米的周界。相比较而言，展开的安全周界205-2可为从推进器210的端部延伸大约10厘米的周界。在其他实施中，周界可为距离推进器210的端部的不同距离。
在一些实施中，可不存在安全周界和/或可不存在物体检测部件204。例如，可监控推进器210的接触，而非监控进入安全周界205的物体。例如，推进器210可由导电材料(例如，碳素纤维、石墨、铝)形成并且流过推进器的电流和/或推进器的电容可被监控由接触引起的变化。在另一实施中，推进器可包括被监控与物体的接触的压敏材料。在其他实施中，可监控电子速度控制件(ESC)的由物体与推进器的接触引起的施加至推进器的外力的变化。在另一实施例中，可监控推进器的位置并且在推进器的预期位置不与实际位置对应时，可确定推进器与物体的接触已经发生。响应于推进器的电流和/或电容的变化、由推进器的压敏材料检测的接触、施加至推进器的外力的变化和/或推进器的预期位置的变化，自动执行安全配置文件，如下文进一步论述。
在一些实施中，可监控与推进器的接触和安全周界。如果检测到物体，则可自动执行安全配置文件以减少或避免与物体的任何接触。同样地，在一些实施中，收缩的安全配置文件可包括监控物体与推进器的接触，并且展开的安全配置文件可包括监控推进器周围的周界。
在一些实施中，诸如当AAV位于受控区域(例如，材料搬运设施)内时，可由AAV外部的部件进行物体的监控。例如，材料搬运设施的AAV控制系统可与AAV通信和/或控制AAV，并且材料搬运设施内的一个或多个摄像机可监控AAV周围区域内的物体。如果检测到物体，则AAV控制系统可通过导航AAV远离物体而促使AAV避开物体。在其他实施中，如果物体进入一个AAV推进器的安全周界，那么AAV控制系统可促使AAV执行安全配置文件。
图3是根据实施的马达300和推进器310的图解。如上文所论述，马达300可安装至马达臂305的端部。图3所示的实施例描绘了外转式无刷马达的部件。马达300包括定子324、转子320和旋转轴302。推进器310安装至旋转轴302。马达300经由导线306与ESC 904(图9)电路通信。ESC 904可包括在AAV控制系统中并且导线306可从马达300延伸穿过马达臂305至ESC 904。在其他实施中，马达300和ESC之间的通信可无线地进行。
响应于ESC 904提供电流至马达300以对电磁铁304充电，而使马达300和附接的推进器310旋转。定子324的已充电电磁铁304促使转子320旋转。在典型的操作中，ESC 904通过经由三根不同导线306将不同方波形式的电流发送至马达而对电磁铁充电。马达的速度通过增加或减小经由三根导线306发送的方波的长度而进行控制。为了使马达300停止，可从马达300移除电流，从而从电磁铁304移除电荷并且促使马达300停止。在另一实施中，可改变或逆转电流的顺序和/或方波的极性，从而促使定子324的电磁铁304使转子320并且因此使推进器310停止。由于定子324的电磁铁304非常快速地对电流变化作出响应，所以马达300可通过逆转电流的极性或通过从马达300移除电流而仅在数度的旋转中停止。
作为对移除或逆转至马达300的电流的替代，或除此之外，在一些实施中，马达还可包括一个或多个止挡杆311，所述止挡杆可通过安全配置文件模块913(图9)从回缩位置部署至延伸位置以使马达300的转子320的旋转停止，并且因此使推进器310的旋转停止。在正常操作期间，止挡杆311被维持在电磁铁304之间或定子324内的回缩位置中。当被部署时，止挡杆311-1从回缩位置移动至延伸位置，这促使止挡杆311-1啮合马达300的转子320。
例如，如定子324的展开视图中所示，定子324可包括一个或多个止挡杆311-1，所述止挡杆定位在可部署至转子320中的电磁铁304的柱之间。在一些实施中，止挡杆311-1可窄于安装至转子320内部的固定磁铁308之间的间隙。当止挡杆311-1部署至延伸位置中时，止挡杆311-1嵌入在固定磁铁308之间，从而迫使转子320停止旋转。另选地，止挡杆311-1可宽于转子的固定磁铁308之间的间隙并且可被配置成部署至转子320的内部中，从而使用摩擦来使转子停止。例如，止挡杆311-1可具有橡胶或其他类似饰面，当所述橡胶或饰面被部署至转子320内部中时，将促使转子停止旋转，而不损坏转子。
在一些实施中，一个或多个止挡杆311-2可定位在定子324内部中并且被配置成从回缩位置垂直部署至延伸位置。当垂直延伸时，止挡杆311-2将延伸至转子320顶部上的两个支撑臂(未示出)之间的开口中，所述支撑臂将旋转轴302固定至转子320。当支撑臂接触延伸的止挡杆311-2时，其将迫使转子320并且因此迫使推进器310停止旋转。
在另一实施例中，一个或多个止挡杆311-3可包括在马达臂305中并且被配置成从回缩位置延伸至延伸位置。止挡杆311-3可窄于转子的固定磁铁308之间的间隙使得当部署至延伸位置中时，其将装配在转子320的两个固定磁铁308之间。当止挡杆311-3处在回缩位置中时，马达的转子320能够旋转。当止挡杆311-3部署至延伸位置中时，止挡杆311-3从马达臂305垂直移动穿过定子324的基座312中的开口并且将其自身定位在转子320的一对固定磁铁308之间，从而迫使转子320停止旋转并且因此使推进器310的旋转停止。
图4A是根据使马达300的旋转停止的实施的另一马达300和推进器310的图解。图4A的示例性配置示出了止挡杆311-4，所述止挡杆可安装至马达臂305并且从回缩位置部署至延伸位置。当止挡杆311-4处在回缩位置中时，马达300能够正常运行。当止挡杆311-4被部署时，其啮合马达300的转子320并且促使转子320停止旋转。例如，转子320可包括一个或多个开口402，所述开口与止挡杆311-4对准，使得当止挡杆311-4被部署时，其将延伸至一个开口402中，从而迫使马达320停止旋转。
在一些实施中，作为另一替代例，旋转轴302可从推进器310脱离，如图4A的展开视图中所示。例如，旋转轴可包括第一部分302-1，所述第一部分耦接至推进器310并且与旋转轴302的第二部分302-2配合，并且通过所述第二部分旋转，所述第二部分耦接至马达的转子320。在正常操作期间，第一部分302-1和第二部分302-2被配合使得马达可使推进器310旋转。当从安全配置文件模块913接收信号时，第二部分302-2可回缩并从第一部分302-1脱离。由于推进器310具有小的重量，所以当它们不由旋转轴旋转时，它们在与物体发生接触时将导致很小或不导致损坏/损害。在另一实施例中，将推进器固定至马达的一个或多个销、夹具或连接器可被释放或脱离使得推进器将不继续随着马达旋转。
类似于止挡杆311，旋转轴的第二部分302-2可操作为离合器。当施加电流或信号时，第二部分302-2被定位至旋转轴302的第一部分302-1中并且与所述第一部分配合。当移除电流或信号时，第二部分302-2回缩并与旋转轴302的第一部分302-1解耦。在另一实施中，第二部分302-2可在不存在电流或信号时定位在第一部分302-1中并且与所述第一部分配合。当施加电流或信号时，两个部分302-1、302-2可解耦。
图4B是根据使马达300的旋转停止的实施的另一马达300和推进器310的图解。图4B的示例性配置示出了止挡杆311-5，所述止挡杆可安装至马达臂305并且从回缩位置部署至延伸位置。止挡杆311-5可被配置成表面积大于止挡杆311-4的表面积并且被配置成使用摩擦来使转子320的旋转停止。例如，止挡杆311-5可具有橡胶或其他类似饰面表面材料，当被部署时，所述橡胶或饰面表面材料接触转子320的外部并且促使转子320停止旋转。当止挡杆311-5处在回缩位置中时，马达300能够正常运行。当止挡杆311-5被部署时，其啮合转子320的外部并且促使转子320停止旋转。
在一些实施中，止挡杆311可被配置为磁性离合器使得当电磁铁被充电时，止挡杆311被维持在回缩位置中并且电磁铁的电荷将止挡杆维持在回缩位置中。当电磁铁不被充电时，止挡杆311可自动部署。在另一实施中，电荷可被直接提供至止挡杆，并且当电荷由止挡杆接收时，其可保持在回缩位置中。当电荷被移除时，止挡杆311可从回缩位置部署至延伸位置。在另一实施中，止挡杆可在电荷被施加至止挡杆时被部署。当没有电荷施加至止挡杆时，止挡杆可保持在回缩位置中。
在另一实施例中，止挡杆可由安全配置文件模块913(图9)直接控制并且响应于从安全配置文件模块提供命令、信号或电荷至止挡杆来部署止挡杆。例如，止挡杆311可为弹簧致动的并且响应于来自安全配置文件模块913的信号来部署。在另一实施中，可使用空气推进来部署止挡杆。例如，止挡杆可包括二氧化碳贮气瓶，所述二氧化碳贮气瓶可响应于从安全配置文件模块913接收命令或信号而被排放。当被排放时，其可导致止挡杆从回缩位置部署至延伸位置。在另一实施例中，止挡杆可使用一个或多个活塞(例如，气动的、液压的、电子的等等)从回缩位置过渡至延伸位置。当活塞被回缩时，止挡杆被维持在回缩位置中。当活塞被延伸时，止挡杆被部署至延伸位置。
在一些实施中，可利用一个或多个止挡杆来使推进器的旋转停止，所述止挡杆脱离轴、脱离推进器、移除至马达的电流和/或使至马达的电流逆转。止挡杆在本文中一般被称为止挡构件，止挡杆脱离旋转轴、脱离推进器、从马达移除电流、以及使至马达的电流逆转。在一些实施中，为了进一步减少对物体的任何可能损害，推进器叶片可被铰接和/或具有被重新取向的能力。例如，推进器可具有朝向推进器叶片中间的铰链使得推进器叶片在与物体发生接触时将偏转。如果叶片具有被重新取向的能力，那么当安全配置文件被执行时，叶片可被重新取向成大约90度使得推进器的平坦部分是推进器的前沿部分/前缘，而非推进器叶片的边缘。
在另一实施例中，推进器可包括在正常操作期间定位在推进器中心处或附近的一个或多个重量。当安全配置文件被执行时，重量可被部署使得它们沿着向外方向朝向推进器叶片的端部移动。通过向外移动重量至推进器的周界，减小推进器的旋转速度。
图5是示出了根据实施的示例性推进器接触安全过程500的流程图。这个过程和本文所述的每个过程可通过本文所述的架构或通过其他架构实施。所述过程被示为逻辑流程中的方框集合。所述方框中的一些表示可在硬件、软件或它们的组合中实施的操作。在软件的背景下，所述方框表示存储在一个或多个计算机可读介质上的计算机可执行指令，所述指令在由一个或多个处理器执行时执行所述操作。一般来说，计算机可执行指令包括例程、程序、对象、分量、数据结构等等，它们执行特定功能或实施特定的抽象数据类型。
计算机可读介质可包括非暂态计算机可读存储介质，所述存储介质可包括硬盘驱动器、软盘、光盘、CD-ROM、DVD、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、EPROM、EEPROM、闪存存储器、磁卡或光卡、固态存储器设备、或适用于存储电子指令的其他类型的存储介质。此外，在一些实施中，计算机可读介质可包括暂态计算机可读信号(呈压缩或未压缩形式)。计算机可读信号的实施例(无论是否使用载波调制)，均包括但不限于计算机系统拥有的或运行可被配置成进行存取的计算机程序的信号，包括通过互联网或其他网络下载的信号。最后，描述操作的顺序不旨在解释为限制，并且任何数目的所述操作可以任何顺序组合和/或平行组合以实施所述过程。此外，一个或多个操作可被认为是任选的和/或不与其他操作一起使用。
示例性过程500始于确定AAV的位置，如在502中。例如，导航系统908(图9)可包括位置确定元件，诸如全局定位卫星(GPS)系统，其可用于确定AAV的位置。导航系统908也可能能够确定AAV的高度和/或速度。在一些实施中，AAV可具有关于其中AAV所在的区域的信息(例如，存在建筑物、是安全区域(诸如材料搬运设备)、AAV是否在人类居住的区域(诸如街区))。关于AAV周围的区域的信息可被存储在AAV的存储器中，由已经在或在区域中的其他AAV提供至AAV，由AAV控制系统提供等等。
基于所确定的AAV位置，可针对AAV选择安全配置文件，如在504中。在本实施例中，安全配置文件可定义一个动作或一组动作，在检测到与AAV的推进器的接触的情况下，将自动执行所述动作。在一些实施中，可基于AAV的位置改变安全配置文件。不同的安全配置文件可包括不同动作，所述动作将在检测到与推进器的接触时由AAV执行。例如，第一安全配置文件(在本文中也被称为近表面安全配置文件)可被定义，其中在检测到与AAV的任何一个推进器的接触时AAV关闭所有马达并且使AAV的所有推进器的旋转停止。当AAV降落和/或在能够降落的表面附近时(例如，当AAV正在执行降落或从所述表面起飞时)可选择这样一个安全配置文件。在一些实施中，当AAV降落或在其可降落的表面附近时可仅利用第一安全配置文件，因为使所有推进器停止将导致AAV失去维持飞行的能力。
在第二安全配置文件(在本文中也被称为过渡安全配置文件)中，响应于检测到物体与推进器的接触而自动执行的动作可包括停止检测到接触的推进器的旋转并且在一些AAV配置中，停止相邻的推进器的旋转。例如，如果AAV具有六个或更多个推进器，那么安全配置文件可促使检测到与物体的接触的推进器和邻近于检测到与物体的接触的推进器的两个推进器停止旋转。如果AAV仅具有四个推进器，那么安全配置文件可仅停止检测到与物体的接触的那个推进器。
选定的安全配置文件的动作也可包括改变未以如下方式停止的一个或多个推进器的旋转，该方式将促使AAV移动或导航远离物体和/或使AAV降落在附近的表面上。
当AAV从起飞过渡至开阔区域时或当AAV从开阔区域过渡至降落时可选择过渡安全配置文件。在一些实施中，过渡安全配置文件也可用在其他位置中。例如，如果AAV位于受控环境(诸如材料搬运设施)中，那么其可在位于受控环境中时利用过渡安全配置文件。同样地，如果AAV是在具有多个物体的区域中，所述区域为已知通常具有物体的区域和/或其中与物体的接触的可能性可能更大的区域，那么AAV可以过渡安全配置文件操作。
在另一实施例中，可选择第三安全配置文件，在本文中也被称为开阔区域安全配置文件。当AAV是在不具有物体或几乎不具有物体的区域中、在高的高度处、高速行进和/或在其中不可能与物体相遇的区域中时，可选择开阔区域安全配置文件。例如，如果AAV是在500英尺高度处并且在非居住区域上方进行，那么AAV可利用开阔区域安全配置文件。开阔区域安全配置文件可指定以下自动动作：停止检测到与物体的接触的推进器；以及改变未被停止来导航AAV远离物体的推进器的旋转。
尽管上述实施例标出三个不同安全配置文件，但是在其他实施中，可结合本文所述的实施利用其他或更少的安全配置文件。同样地，安全配置文件可包括响应于检测到物体与推进器的接触而被自动执行的更少或另外的动作。例如，AAV可仅被配置成当检测到与物体的接触时自动停止推进器的旋转。
在选定安全配置文件之后，AAV可连续监控物体与AAV的推进器的接触，如在506中。例如，如上文论述，推进器可由导电材料形成并且通过推进器的电导或推进器的电容可被监控。当检测到电导和/或电容的变化时，可确定推进器已经与物体接触。举另一实施例，施加至推进器的力可被监控，并且如果外力超过通常遇到的力(例如，风力)，那么可确定推进器已经与物体接触。
如果确定推进器已经与物体接触，那么自动执行所选定的安全配置文件，如在508中。例如，如果第一安全配置文件已经被选择，那么当检测到接触时，AAV的所有推进器可停止旋转，从而促使AAV下降至表面。此外，在一些实施中，可起始AAV的音频输出。例如，在AAV推进器已经停止之后，AAV可发射AAV已经停止并且正在联系AAV控制系统的音频信号。在另一实施中，AAV可提供音频信号，所述音频信号包括个体可用来提供AAV已降落的通知的联系信息。任何音频可由AAV输出。
在另一实施中，AAV可联系AAV控制系统以通知AAV控制系统它的位置以及安全配置文件已经被执行。
图6是示出根据实施的示例性推进器避免接触的安全过程600的流程图。推进器避免接触的过程600始于确定AAV的位置，如在602中。例如，导航系统908(图9)可包括位置确定元件，诸如全局定位卫星(GPS)系统，其可用于确定AAV的位置。导航系统908也可能能够确定AAV的高度和/或速度。在一些实施中，AAV可具有关于其中AAV所在的区域的信息(例如，存在建筑物、是安全区域(诸如材料搬运设备)、是人类居住的区域(诸如街区))。关于AAV周围的区域的信息可被存储在AAV的存储器中，由已经在或在区域中的其他AAV提供至AAV，由AAV控制系统提供等等。
基于所确定的AAV位置，可针对AAV选择安全配置文件，如在604中。在本实施例中，安全配置文件可定义一个动作或一组动作，在检测到物体的情况下、在物体进入定义的安全周界(也被称为迫近接触)的情况下和/或在检测到与AAV的推进器的情况下，自动执行所述动作。在一些实施中，可基于AAV的位置改变安全配置文件。不同的安全配置文件可包括不同动作，所述动作将在检测到物体时、在检测到与物体的迫近接触时和/或在检测到与推进器的接触时由AAV执行。例如，第一安全配置文件(在本文中也被称为近表面安全配置文件)可被定义，其中AAV监控进入AAV的推进器周围的展开安全周界的物体，并且在检测到进入展开的安全周界的物体的情况下，AVV关闭所有马达并且停止AAV的所有推进器的旋转。当AAV降落和/或在能够降落的表面附近时(例如，当AAV正在执行降落或从所述表面起飞时)可选择这样一个安全配置文件。在一些实施中，当AAV降落或在其可降落的表面附近时可仅利用第一安全配置文件，因为停止所有推进器将导致AAV失去维持飞行的能力。
在第二安全配置文件(在本文中也被称为过渡安全配置文件)中，AAV可连续监控进入过渡安全周界的物体。过渡安全周界可为比收缩的安全周界背离推进器端部延伸得更远但小于展开的安全周界的距离的周界。如果检测到进入过渡安全周界的物体，那么可停止在检测到的物体附近的推进器的旋转。在一些AAV配置中，也可使相邻的推进器的旋转停止。例如，如果AAV具有六个或更多个推进器，那么安全配置文件可促使检测到的物体附近的推进器和邻近于检测到的物体附近的推进器的两个推进器停止旋转。如果AAV仅具有四个推进器，那么安全配置文件可仅停止最接近检测到的物体的一个推进器，使得导航控制和飞行可通过其余三个推进器维持。
选定的安全配置文件的动作也可包括改变未按以下方式停止的一个或多个推进器的旋转，该方式将促使AVV移动或导航远离检测到的物体和/或使AAV降落在附近的表面上。
当AAV从起飞过渡至开阔区域时或当AAV从开阔区域过渡至降落时可选择过渡安全配置文件。在一些实施中，过渡安全配置文件也可用在其他位置中。例如，如果AAV位于受控环境(诸如材料搬运设施)中，那么其可在位于受控环境中时利用过渡安全配置文件。同样地，如果AAV是在具有多个物体的区域中，所述区域为已知通常具有物体的区域和/或其中与物体的接触的可能性可能更大的区域，那么AAV可以过渡安全配置文件操作。
在另一实施例中，可选择第三安全配置文件，其在本文中也被称为开阔区域安全配置文件。当AAV是在不具有物体或几乎不具有物体的区域中、在高的高度处、高速行进和/或在其中不可能与物体相遇的区域中时，可选择开阔区域安全配置文件。例如，如果AAV是在500英尺高度处并且在非居住区域上方行进，那么AAV可利用开阔区域安全配置文件。在开阔区域安全配置文件中，AAV可连续地监控进入收缩的安全周界的物体，并且开阔区域安全配置文件可指定将在检测到进入收缩的安全周界的物体时执行的自动动作。例如，自动动作可包括：使最接近检测到的物体的推进器停止；以及改变未被停止来导航AAV远离物体的推进器的旋转。
尽管上述实施例标出三个不同安全配置文件，但是在其他实施中，可结合本文所述的实施利用另外的或更少的安全配置文件。同样地，安全配置文件可包括响应于检测到进入安全周界的物体自动执行更少或另外的动作。
在选定安全配置文件之后，示例性过程600可监控物体，如在606中。在一些实施中，示例性过程600可监控可由AAV的一个或多个物体检测部件检测的任何物体。在另一实施中，示例性过程600可仅监控进入针对选定的安全配置文件指定的安全周界的物体。
由于示例性过程监控物体，所以作出关于物体是否已经被检测到的确定，如在608中。如果没有检测到物体，那么示例性过程返回至方框606并且继续。然而，如果检测到物体，那么作出关于检测到的物体是否已经进入由安全配置文件指定的安全周界的确定，如在610中。例如，如果物体和AAV的推进器之间的距离小于距离AAV的推进器的安全周界距离，那么确定物体已经进入安全周界。
如果确定检测到的物体尚未进入由安全配置文件指定的安全周界，那么可试图执行一个或多个避障操纵来防止物体进入安全周界，如在612中。例如，可改变推进器的旋转以促使AAV导航远离检测到的物体的位置。在另一实例中，AAV可停止移动并且徘徊在其当前位置，使得其可继续监控物体的位置。如果物体继续靠近AAV，那么AAV然后可导航远离检测到的物体的位置。导航远离检测到的物体可包括沿着与检测到的物体的位置相反的方向移动AAV和/或沿着更远离附近表面的方向移动。例如，如果物体可能是正从地面靠近AAV的人类、宠物或其他动物，那么除移动远离物体方向之外，AAV还可垂直移动远离地面以使其距离物体更远并且减小AAV的推进器和物体之间的接触的可能性。
如果确定检测到的物体已经进入AAV的一个推进器的安全周界，那么执行选定的安全配置文件，如在614中。例如，如果已经选定第一安全配置文件，那么当检测到进入收缩的安全周界的物体时，AAV的所有推进器可停止旋转，从而导致AAV下降至表面。此外，在一些实施中，可起始AAV的音频输出。例如，在AAV推进器已经停止之后，AAV可发射AAV已经停止并且正在联系AAV控制系统的音频信号。在另一实施中，AAV可提供音频信号，所述音频信号包括个体可用来提供AAV触地的通知的联系信息。任何音频可由AAV输出。
在另一实施中，AAV可接触AAV控制系统以通知AAV控制系统它的位置以及安全配置文件已经被执行。
如上文所论述，物体检测部件可用于监控进入定义的安全周界的物体并且可针对不同的安全配置文件指定不同的安全周界。当检测到物体进入定义的安全周界时，自动执行安全配置文件以减少和/或避免对物体的任何接触或损害。多个安全配置文件和对应的周界可被指定并且结合本文所论述的实施使用。图7-8分别提供可在检测到物体进入展开的安全周界或收缩的安全周界时执行展开的安全配置文件和收缩的安全配置文件的实施例。
例如，图7是示出根据实施的展开的安全周界配置文件过程700的流程图。示例性过程700始于在展开的安全周界中检测物体，如在702中。例如，物体检测部件可检测物体并且确定物体和物体检测部件之间的距离。该信息可用于确定物体是否已经进入展开的安全周界。当确定物体在展开的安全周界内(迫近接触)时，可停止最靠近物体的推进器的旋转，如在704中。同样地，未停止的推进器可用于导航AAV远离物体的位置并且使AAV降落在附近的表面上，如在706中。除了导航远离物体的位置并使AAV降落之外，AAV还可向AAV控制系统报告展开的安全配置文件已经被执行，如在708中。向AAV控制系统的报告可包括AAV的标识、AAV的位置、有关检测到的物体的信息、AAV的位置和/或高度等等。
在一些实施中，也可作出关于AAV是否应继续任务(例如，包装向用户指定的位置的递送)的确定，如在710中。例如，在AAV已经降落之后，其可执行自我检查以确认AAV没有部件出故障、AAV的马达正在正常运行以及推进器未受损并且起作用。
如果确定AAV将完成任务，那么AAV可提供音频输出，所述音频输出通知周围区域其正在准备起飞和/或可确认AAV周围的区域无起飞障碍物，如在712中。例如，物体检测部件可用于确定物体是否仍然存在和/或在AAV附近是否存在可能与AAV的推进器发生接触的任何其他物体。在发射音频输出和/或确认周围无障碍物之后，AAV可从其当前位置起飞并且继续其任务，如在714中。例如，如果任务是将包装递送至用户指定的位置，那么AAV可从其当前位置起飞并且继续朝向用户指定的位置导航。
返回至决定方框710，如果确定AAV不继续其任务，那么作出关于AAV是否导航至指定位置(诸如中转位置或附近的材料搬运设施)的确定，如在716中。如果确定AAV将导航至指定位置，那么AAV可提供音频输出，所述音频输出通知周围区域其正在准备起飞和/或可确认AAV周围的区域无起飞障碍物，如在718中。例如，物体检测部件可用于确定物体是否仍然存在和/或在AAV附近是否存在可能与AAV的推进器发生接触的任何其他物体。在发射音频输出和/或确认周围无障碍物之后，AAV可从其当前位置起飞并且导航至指定位置，如在720中。指定位置可为任何定义的位置和/或由AAV控制系统提供的位置。例如，响应于从AAV接收到其已经执行安全配置文件的通知，其可提供指定位置给AAV并且AAV可导航至所提供的指定位置。
如果在决定方框716处确定AAV不导航至指定位置，那么AAV可将状态信息传达至AAV控制系统，如在722中。状态信息可包括AAV的位置、由AAV运载的有效载荷、在AAV附近检测到的物体的图像、AAV周围的区域的音频或视频馈送等等。同样地，可起始AAV的安全配置文件，如在724中。安全配置文件可为被执行来保护AAV和/或由AAV运载的有效载荷的任何程序。例如，安全配置文件可包括AAV记录AAV周围区域的音频和/或视频；提供AAV周围区域的音频和/或视频至AAV控制系统；提供通知给正期待有效载荷被AAV递送的客户；发射音频信号或警告；和/或传输信标以启用AAV的检索等等。
图8是示出根据实施的示例性收缩的安全周界配置文件过程800的流程图。示例性收缩的安全周界配置文件过程800类似于展开的安全周界配置文件过程，除了可具有自动执行的不同动作和/或可具有针对收缩的安全配置文件指定的不同安全周界之外。
示例性过程800始于在收缩的安全周界中检测物体，如在802中。例如，物体检测部件可检测物体并且确定物体和物体检测部件之间的距离。该信息可用于确定物体是否已经进入收缩的安全周界。当确定物体在收缩的安全周界(迫近接触)内时，可使最靠近物体的推进器的旋转停止，如在804中。在一些实施中，示例性过程800也可利用未被停止来导航AAV远离检测到的物体的AAV的推进器。与展开的安全周界配置文件(其可在AAV处在低的高度和/或其中可能与物体相遇的区域中时被选定)相比较，收缩的安全周界配置文件可在AAV处在高的高度处、在其中未预期与物体相遇的区域中、和/或在受控区域(诸如材料搬运设施)中时被选定。
除了停止最靠近检测到的物体的推进器之外，AAV还可向AAV控制系统报告收缩的安全配置文件已经被执行，如在806中。向AAV控制系统的报告可包括AAV的标识、AAV的位置、有关检测到的物体的信息、AAV的位置和/或高度等等。
在一些实施中，也可作出关于AAV是否应完成任务的确定，如在808中。例如，如果AAV没有接触到物体，那么可确定AAV将完成任务，如在810中。然而，如果确定AAV确实接触到了物体，那么可确定AAV是否能够完成任务。例如，可确定接触到物体的推进器是否仍然在运行中和/或AAV的其他部件是否保持运行。如果全部部件和推进器保持运行，那么可确定AAV将完成任务。然而，如果AAV的推进器和/或部件不在运行中，那么可确定AAV将中止任务，如在812中。在一些实施中，如果任务被中止，那么AAV可导航至指定位置(例如，材料搬运设施、中转位置)。在其他实施中，如果任务被中止，那么AAV可降落并向AAV控制系统报告其位置和/或起始安全配置文件，如本文中关于图7所述。
图9是示出AAV 100的AAV控制系统110的方框图。在各个实施例中，方框图可说明AAV控制系统110的一个或多个方面，所述AAV控制系统可用于实施上文论述的各种系统和方法。在所示实施中，AAV控制系统110包括一个或多个处理器902，所述处理器经由输入/输出(I/O)接口910而耦接至非暂态计算机可读存储介质920。AAV控制系统110也可包括ESC904、电源供应模块906和/或导航系统908。AAV控制系统110还包括物体检测控制器912、网络接口916和一个或多个输入/输出装置918。
在各种实施中，AAV控制系统110可为包括一个处理器902的单处理器系统、或包括若干处理器902(例如，两个、四个、八个或另一合适数目)的多处理器系统。处理器902可为能够执行指令的任何合适的处理器。例如，在各种实施中，处理器902可为通用或嵌入式处理器，其实施多种指令集架构(ISA)中的任一种，诸如x86、PowerPC、SPARC或MIPS ISA或任何其他合适的ISA。在多处理器系统中，每个处理器902一般但不一定可实施相同ISA。
非暂态计算机可读存储介质920可被配置成存储可执行指令、数据、飞行路径、安全配置文件和/或可由处理器902存取的数据项目。在各种实施中，非暂态计算机可读存储介质920可使用任何合适的存储器技术实施，诸如静态随机存取存储器(SRAM)、同步动态RAM(SDRAM)、非易失性/闪存型存储器或任何其他类型的存储器。在所示实施中，实施期望功能的程序指令和数据(诸如上文所述的程序指令和数据)被示为在非暂态计算机可读存储介质920内分别被存储为程序指令922、数据存储924和安全配置文件926。在其他实施中，可接收、发送程序指令、数据和/或安全配置文件或将其存储在不同类型的计算机可存取介质(诸如非暂态介质)上，或存储在与非暂态计算机可读存储介质920或AAV控制系统110分离的类似介质上。安全配置文件可包括例如避障操纵、安全周界信息、当物体进入安全周界时采取的自动动作、当与推进器发生接触时采取的自动动作等等。
一般来说，非暂态计算机可读存储介质可包括经由I/O接口910耦接至AAV控制系统110的存储介质或存储器介质，诸如磁性或光学介质，例如，磁盘或CD/DVD-ROM。经由非暂态计算机可读介质存储的程序指令和数据可由传输介质或信号传输，诸如电、电磁或数字信号，所述信号可经由通信介质(诸如网络和/或无线链路)传送，诸如可经由网络接口916实施。
在一个实施中，I/O接口910可被配置成协调处理器902、非暂态计算机可读存储介质920和任何外围装置(网络接口或其它外围接口，诸如输入/输出装置918)之间的I/O通信。在一些实施中，I/O接口910可执行任何必要协议、时序或其他数据变换以将来自一个部件(例如，非暂态计算机可读存储介质920)的数据信号转换成适于由另一部件(例如，处理器902)使用的格式。在一些实施中，I/O接口910可包括对通过各种类型的外围总线附接的装置的支持，举例来说，诸如外围部件互连(PCI)总线标准或通用串行总线(USB)标准的变体。在一些实施中，I/O接口910的功能可被分离成两个或更多个单独部件，举例来说，诸如北桥接器和南桥接器。而且，在一些实施中，I/O接口910(诸如至非暂态计算机可读存储介质920的接口)的一些或全部功能性可被直接并入至处理器902中。
ESC 904与导航系统908通信并且调整每个推进器马达的功率以沿着确定的飞行路径引导AAV和/或执行避障操纵。导航系统908可包括可用于将AAV导航至某个位置和/或从某个位置开始导航AAV的GPS或其他类似系统。上文论述，物体检测控制器912与物体检测部件通信，并且处理从物体检测部件接收的信息。例如，可处理从物体检测部件接收的信息以检测物体的存在，确定物体相对于AAV的位置等等。
AAV控制系统110也可包括安全配置文件模块913。安全配置文件模块可与物体检测控制器912、导航系统908、ESC 904和/或上文所论述的止挡构件通信。安全配置文件模块可选择和/或执行安全配置文件，确定物体是否已经进入安全周界和/或确定物体与推进器的接触已经发生。
网络接口916可被配置成允许数据在AAV控制系统110、附接至网络的其他装置(诸如其他计算机系统)和/或其他AAV的AAV控制系统之间交换。例如，网络接口916可实现众多AAV之间的无线通信。在各种实施中，网络接口916可经由无线通用数据网络(诸如Wi-Fi网络)支持通信。例如，网络接口916可经由电信网络(诸如蜂窝式通信网络、卫星网络等等)支持通信。
输入/输出装置918在一些实施中可包括一个或多个显示器、图像捕捉装置、热传感器、红外传感器、飞行时间传感器、加速度计、压力传感器、气象传感器等等。多输入/输出装置918可存在并且可由AAV控制系统110控制。可利用这些传感器中的一个或多个来辅助降落以及避开飞行期间的障碍物。
如图9所示，存储器可包括程序指令922，所述程序指令可被配置成实施上文所述的示例性过程和/或子过程。数据存储924可包括用于维持数据项目的各种数据库，所述数据项目可被提供用于确定飞行路径、识别物体、产生避障操纵、检索库存、降落、识别脱离库存的水平面、确定安全配置文件、确定安全周界等等。
在一个或多个选定的实施方案中，自动航空器可包括以下各者中的至少一者：机架；耦接至机架的马达；耦接至马达并且通过马达旋转的推进器；以及控制器，其被配置成至少检测物体与推进器的迫近接触并且响应于检测到的与推进器的迫近接触而使推进器停止。
此外，上文描述的一个或多个选定的实施方案可此外或另选地包括以下各者中的一者或多者(即，单独地或组合地)：其中推进器通过以下动作中的至少一者停止：从马达移除电流，使至马达的电流逆转，将止挡杆部署至马达的转子中，或使推进器从马达脱离；其中检测与推进器的迫近接触包括检测推进器和物体之间的接触；其中至少部分基于流过推进器的电流的变化或推进器的电容的变化中的至少一者而检测接触；以及其中至少部分基于由物体施加至推进器的力或包括在推进器上的压敏材料而检测接触。
在一个或多个选定的实施方案中，一种用于使自动航空器的推进器的旋转停止的方法可包括以下动作中的至少一者：检测进入自动航空器的推进器的安全周界的物体；以及响应于检测到进入安全周界的物体而执行安全配置文件，其中执行安全配置文件包括使推进器的旋转停止。
此外，所述一个或多个选定的实施方案可此外或另选地包括以下各者中的一者或多者(即，单独地或组合地)：确定自动航空器的位置，其中所述位置至少部分基于自动航空器的高度或自动航空器周围的区域；至少部分基于所确定的位置选择安全配置文件；在物体进入自动航空器的推进器的安全周界之前检测物体；以及执行避障操纵以使自动航空器移动远离物体；其中安全配置文件包括展开的周界安全配置文件或收缩的周界安全配置文件中的至少一者；其中所述安全配置文件至少部分基于自动航空器的配置；其中执行安全配置文件还包括以下动作中的至少一者：停止邻近于所述推进器的第一推进器的第一旋转并停止邻近于所述推进器的第二推进器的第二旋转；停止自动航空器的所有推进器；使自动航空器降落；通知自动航空器控制系统安全配置文件已经被执行；中止任务；或导航至定义的位置；其中物体由以下各者中的至少一者检测：超声波测距模块、激光测距仪、雷达测距模块、基于视距的测距仪、基于视差的测距仪、基于重合度的测距仪、基于激光雷达的测距仪、基于声纳的测距仪、基于飞行时间的测距仪、热成像模块、红外模块或摄像机；其中自动航空器包括多个推进器；其中多个推进器中的每个包括对应安全周界；以及其中推进器的旋转通过以下动作中的至少一者停止：从与推进器连接的马达移除电流；使至与推进器连接的马达的电流的极性逆转；将止挡杆部署至与推进器连接的马达的转子中；或将推进器从与推进器连接的马达脱离。
在一个或多个选定的实施方案中，设备可包括以下各者中的至少一者：具有旋转轴的马达；耦接至旋转轴的旋转构件；物体检测部件，其被配置成检测旋转构件的安全周界内物体的存在；以及止挡构件，其用于在物体和旋转构件之间的接触之前使旋转构件停止。
此外，所述一个或多个选定的实施方案可此外或另选地包括以下各者中的一者或多者(即，单独地或组合地)：其中止挡构件包括以下各者中的至少一者：离合器，其被配置成分离旋转构件和旋转轴之间的连接；止挡杆，其被配置成从回缩位置延伸至延伸位置；或电流控制件，其被配置成进行移除至马达的电流或使至马达的电流逆转这两个动作中的至少一者；其中止挡杆在延伸位置中时与旋转轴啮合并且使旋转轴的旋转停止；其中止挡杆使用电磁铁、弹簧、活塞或二氧化碳贮气瓶中的至少一者从回缩位置移动至延伸位置；其中止挡杆从马达的定子部署至马达的转子中；以及其中止挡杆从耦接至马达的设备的臂开始部署。
在各种实施中，本文中被示为包括在一个或多个数据库中的参数值和其他数据可与未被描述的其他信息组合或可以不同方式分割成更多、更少或不同的数据结构。在一些实施中，数据库可以物理方式定位在一个存储器中或可分配在两个或更多个存储器之间。
本领域中的技术人员应当明白AAV控制系统110仅仅是说明性并且不旨在限制本公开的范围。特定地说，计算系统和装置可包括可执行指示的功能的硬件或软件的任何组合，包括计算机、网络装置、互联网设备、PDA、无线电话、寻呼机等等。AAV控制系统110也可连接至未示出的其他装置，或相反地可操作为独立系统。此外，由所示部件提供的功能性在一些实施中可组合在更少部件中或分配在另外的部件中。类似地，在一些实施中，可不提供一些所示部件的功能性和/或其他另外的功能性可能是可用的。
本领域中的技术人员还应当明白尽管各种项目被示为在使用时存储在存储器或存储装置中，但是它们中的这些项目或部分可出于存储器管理和数据完整性的目的而可在存储器和其他存储装置之间传送。另选地，在其他实施中，一些或全部软件部件可在另一装置上的存储器中执行并且与所示的AAV控制系统110通信。一些或全部系统部件或数据结构也可被存储(例如，作为指令或结构化数据)在非暂态计算机可存取介质上或在将由适当驱动器读取的便携式制品上，其中各种实施例已在上文进行了描述。在一些实施中，存储在与AAV控制系统110分离的计算机可存取介质上的指令可经由传输介质或信号(诸如经由通信介质(诸如无线链路)传送的电子、电磁或数字信号)传输至AAV控制系统110。各种实施还可包括接收、发送根据前文描述实施的指令和/或数据或将其存储在计算机可存取介质上。因此，本文所述的技术可以其他AAV控制系统配置实行。
本领域中的技术人员应当明白在一些实施中，由上文论述的过程和系统提供的功能性可以替代方式提供，诸如分离在更多个软件模块或例程之间或合并成更少模块或例程。类似地，在一些实施中，所示过程和系统可提供比所述更多或更少的功能性，诸如当其他所示过程替代地分别不具有或包括这类功能性时或当改变所提供的功能性的量时。此外，当各种操作可被示为以特定方式(例如，串行或平行)和/或以特定顺序执行时，本领域中的技术人员应当明白，在其他实施中，可以其他顺序和其他方式执行操作。本领域中的技术人员还应明白上文所论述的数据结构可以不同方式结构化，诸如通过将单个数据结构分离成多个数据结构或通过将多个数据结构合并成单个数据结构。类似地，在一些实施中，所示数据结构可存储比所述更多或更少的信息，诸如当其他所示结构替代地分别不具有或包括这类信息时或当改变所存储的信息的量或类型时。如图中所示和本文所述的各种方法和系统表示示例性实施。在其他实施中，方法和系统可在软件、硬件或它们的组合中实施。类似地，在其他实施中，可改变任何方法的顺序并且各种元件可被添加、记录、组合、省略、修改等等。
根据前述内容，应当明白，虽然本文出于说明目的已经描述了特定实施，但是可在不偏离随附权利要求书和其中所述的元件的精神和范围的情况下做出各种修改。此外，尽管某些方面在上文以某些权利要求形式提出，但是发明人预期任何可用的权利要求形式的各种方面。例如，尽管当前仅一些方面可陈述为体现在计算机可读存储介质中，但是其他方面可同样被这样体现。如获益于本公开的本领域中的技术人员将明白，可作出各种修改和改变。希望包含全部这类修改和改变，并且因此上文描述将被视为说明性意义而非限制性意义。

Claims (14)

1.一种航空器，包括：
机架；
马达，其耦接至所述机架；
推进器，其耦接至所述马达并且由所述马达旋转；
控制系统，所述控制系统被配置成确定所述航空器的位置，并且根据所确定的位置选择安全配置文件，所述安全配置文件定义了以下中的至少一个而要被自动执行的一个或多个动作：响应于检测到物体与推进器的接触，或者响应于检测到进入围绕所述推进器的安全周界的物体，其中所述安全周界是至少部分地基于所选择的安全配置文件而定义的距离；
检测部件，其被配置成检测进入所述推进器的安全周界的物体；以及
止挡构件，其被配置成执行安全配置文件并且使所述推进器停止;
其中所述检测部件被安装到所述马达的转子或者旋转轴并且被安置在所述推进器的上方或者下方，从而使得所述检测部件随着所述马达和所述推进器的旋转而旋转，同时发射被配置成用于检测所述物体的存在的信号。
2.根据权利要求1所述的航空器，其中所述止挡构件被配置成使所述推进器通过以下动作中的至少一者停止：从所述马达移除电流；使至所述马达的所述电流的极性逆转；将止挡杆部署至所述马达的转子中；或使所述推进器从所述马达脱离。
3.根据权利要求2所述的航空器，其中当所述止挡杆被部署时，所述止挡杆被配置成进行以下动作中的至少一者：
当处在延伸位置中时，与所述推进器啮合并且使所述推进器的旋转停止；
使用电磁铁、弹簧、活塞或二氧化碳贮气瓶中的至少一者从回缩位置移动至延伸位置；
从所述马达的定子部署至所述马达的转子中；或
从耦接至所述马达的所述航空器的臂开始部署。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的航空器，其中至少部分基于流过所述推进器的电流的变化或所述推进器的电容的变化中的至少一者，而检测所述接触。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的航空器，其中至少部分基于由所述物体施加至所述推进器的力或包括在所述推进器上的压敏材料，而检测所述接触。
6.一种用于使自动航空器的推进器的旋转停止的方法，所述方法包括：
确定所述自动航空器的位置；
基于所确定的位置选择安全配置文件，所述安全配置文件定义响应于检测到进入围绕所述推进器的安全周界的物体而要自动执行的一个或多个动作，其中所述安全周界是至少部分地基于所选择的安全配置文件定义的距离；
检测进入所述自动航空器的所述推进器的安全周界的物体；以及
响应于检测到进入所述安全周界的所述物体而执行安全配置文件，其中执行所述安全配置文件包括停止所述推进器的所述旋转；
其中所述检测步骤由检测部件执行，所述检测部件被安装到与所述推进器相连接的马达的转子或者旋转轴，并且所述检测部件被安置在所述推进器的上方或者下方；
其中所述检测部件随着所述马达和所述推进器的旋转而旋转，同时发射被配置成用于检测所述物体的存在的信号。
7.根据权利要求6所述的方法，
其中所述位置是至少部分基于所述自动航空器的高度或所述自动航空器周围的区域。
8.根据权利要求6或权利要求7所述的方法，其中所述安全配置文件包括与展开的安全周界相关联的展开的周界安全配置文件或与收缩的安全周界相关联的收缩的周界安全配置文件中的至少一者，其中所述展开的安全周界限定比所述收缩的安全周界离所述推进器更远的距离。
9.根据权利要求6或权利要求7所述的方法，其中所述安全配置文件是至少部分基于所述自动航空器的配置。
10.根据权利要求6或权利要求7所述的方法，其中执行所述安全配置文件还包括以下动作中的至少一者：停止邻近于所述推进器的第一推进器的第一旋转并停止邻近于所述推进器的第二推进器的第二旋转；停止所述自动航空器的全部推进器；使所述自动航空器降落；通知自动航空器控制系统所述安全配置文件已经被执行；中止任务；或导航至定义的位置。
11.根据权利要求6或权利要求7所述的方法，还包括：
在所述物体进入所述自动航空器的所述推进器的所述安全周界之前，检测所述物体；以及
执行避障操纵以使所述自动航空器移动远离所述物体。
12.根据权利要求6或权利要求7所述的方法，其中所述物体通过所述检测部件来检测，所述检测部件包括以下各者中的至少一者：超声波测距模块、激光测距仪、雷达测距模块、基于视距的测距仪、基于视差的测距仪、基于重合度的测距仪、基于激光雷达的测距仪、基于声纳的测距仪、基于飞行时间的测距仪、热成像模块、红外模块或相机。
13.根据权利要求6或权利要求7所述的方法，其中：
所述自动航空器包括多个推进器；并且
所述多个推进器中的每个包括对应的安全周界。
14.根据权利要求6或权利要求7所述的方法，其中所述推进器的所述旋转通过以下动作中的至少一者停止：从与所述推进器连接的马达移除电流；使至与所述推进器连接的所述马达的所述电流的极性逆转；将止挡杆部署至与所述推进器连接的所述马达的转子中；或使所述推进器从与所述推进器连接的所述马达脱离。
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